Perforación de Pozos

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Comisin Nacional del Agua

MANUAL DE AGUA POTABLE, ALCANTARILLADO Y SANEAMIENTO

PERFORACIN DE POZOS

Diciembre de 2007

www.cna.gob.mx

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ADVERTENCIA

Se autoriza la reproduccin sin alteraciones del material contenido en esta obra, sin fines de lucro y citando la fuente. Esta publicacin forma parte de los productos generados por la Subdireccin General de Agua Potable, Drenaje y Saneamiento, cuyo cuidado editorial estuvo a cargo de la Gerencia de Cuencas Transfronterizas de la Comisin Nacional del Agua.

Manual de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento.Edicin 2007 ISBN: 978-968-817-880-5 Autor: Comisin Nacional del Agua Insurgentes Sur No. 2416 Col. Copilco El Bajo C.P. 04340, Coyoacn, Mxico, D.F. Tel. (55) 5174-4000 www.cna.gob.mx Editor: Secretara de Medio Ambiente y Recursos Naturales Boulevard Adolfo Ruiz Cortines No. 4209 Col. Jardines de la Montaa, C.P 14210, Tlalpan, Mxico, D.F.

Impreso en Mxico Distribucin gratuita. Prohibida su venta.

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Comisin Nacional del AguaIng. Jos Luis Luege Tamargo Director General Ing. Marco Antonio Velzquez Holgun Coordinador de Asesores de la Direccin General Ing. Ral Alberto Navarro Garza Subdirector General de Administracin Lic. Roberto Anaya Moreno Subdirector General de Administracin del Agua Ing. Jos Ramn Ardavn Ituarte Subdirector General de Agua Potable, Drenaje y Saneamiento Ing. Sergio Soto Priante Subdirector General de Infraestructura Hidroagrcola Lic. Jess Becerra Pedrote Subdirector General Jurdico Ing. Jos Antonio Rodrguez Tirado Subdirector General de Programacin Dr. Felipe Ignacio Arregun Corts Subdirector General Tcnico Lic. Ren Francisco Bolio Halloran Coordinador General de Atencin de Emergencias y Consejos de Cuenca M.C.C. Heidi Storsberg Montes Coordinadora General de Atencin Institucional, Comunicacin y Cultura del Agua Lic. Mario Alberto Rodrguez Prez Coordinador General de Revisin y Liquidacin Fiscal Dr. Michel Rosengaus Moshinsky Coordinador General del Servicio Meteorolgico Nacional C. Rafael Reyes Guerra Titular del rgano Interno de Control Responsable de la publicacin: Subdireccin General de Agua Potable, Drenaje y Saneamiento Coordinador a cargo del proyecto: Ing. Eduardo Martnez Oliver Subgerente de Normalizacin La Comisin Nacional del Agua contrat la Edicin 2007 de los Manuales con el INSTITUTO MEXICANO DE TECNOLOGA DEL AGUA segn convenio CNA-IMTA-SGT-GINT-001-2007 (Proyecto HC0758.3) del 2 de julio de 2007 Participaron: Dr. Velitchko G. Tzatchkov M. I. Ignacio A. Caldio Villagmez

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CONTENIDO Pagina INTRODUCCIN ........................................................................................................1 1. CONCEPTOS BASICOS ........................................................................................4 1.1. EL AGUA SUBTERRANEA EN EL CICLO HIDROLOGICO..................................4 1.1.1. Precipitacin pluvial...........................................................................................4 1.1.2. Evapotranspiracin............................................................................................6 1.1.3. Escurrimiento Superficial...................................................................................8 1.1.4. Infiltracin ..........................................................................................................9 1.2. CARACTERISTICAS HIDRAUILICAS DE LAS ROCAS .....................................10 1.2.1. Porosidad ........................................................................................................10 1.2.2. Permeabilidad y Conductividad Hidrulica ......................................................13 1.2.3. Transmisividad ................................................................................................15 1.2.4. Capacidad de Almacenamiento.......................................................................16 1.2.5. Coeficiente de Almacenamiento Especfico ....................................................17 1.3. COMPORTAMIENTO HIDROGEOLGICO DE LAS ROCAS ............................18 1.3.1. Acuferos, Acuitardos y Acuicludos .................................................................19 1.3.2. Tipos de acuferos ...........................................................................................20 1.4. DESCRIPCIN DE LOS PRINCIPALES ACUFEROS DE MXICO .................. 21 1.4.1. Calizas Acuferas del Noreste .........................................................................22 1.4.2. Calizas de la Pennsula Yucateca ...................................................................23 1.4.3. Acuferos Riolticos..........................................................................................24 1.4.4. Acuferos Baslticos ........................................................................................25 1.4.5. Acuferos Aluviales ..........................................................................................26 2. EXPLORACIN HIDROGEOLGICA..................................................................28 2.1. RECONOCIMIENTOS HIDROGEOLGICOS ...................................................29 2.1.1. Informacin bsica ..........................................................................................29 2.1.2. Mapas..............................................................................................................29 2.1.3. Fotografas areas ..........................................................................................32 2.1.4. Reconocimientos de campo ............................................................................33 2.2. MTODOS DE EXPLORACIN GEOFSICA.....................................................35 2.2.1. Mtodos geoelctricos.....................................................................................35 2.3. EMPLAZAMIENTO DE POZOS..........................................................................39 3. CALIDAD DEL AGUA SUBTERRNEA ..............................................................41 3.1. CALIDAD NATURAL ..........................................................................................41 3.2. MUESTREO DE AGUA SUBTERRNEA ...........................................................42 3.2.1. Muestreo .........................................................................................................42 3.2.2. Representacin grfica de la composicin del agua .......................................44 3.3. NORMAS DE CALIDAD......................................................................................47 3.4. HIDROGEOQUIMICA.........................................................................................48 3.4.1. Origen de los Elementos y Sustancias Disueltas en el Agua Subterrnea ..... 49 3.4.2. Otros factores que afectan la composicin del agua.......................................50 3.5. CONTAMINACIN DE AGUAS SUBTERRNEAS ............................................52 3.5.1. Tratamiento Natural en el Subsuelo ................................................................52 3.5.2. Fuentes de contaminacin ..............................................................................53 3.6. INFLUENCIA DE LA CALIDAD DEL AGUA SOBRE LA SALUD HUMANA .........56 3.6.1. Microorganismos patgenos ...........................................................................56i

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3.6.2. Compuestos orgnicos....................................................................................57 3.6.3. Compuestos inorgnicos .................................................................................57 3.6.4. Metales pesados .............................................................................................58 3.7. VULNERABILIDAD DE LOS ACUFEROS A LA CONTAMINACIN ..................58 4. EQUIPOS Y MTODOS DE PERFORACIN ......................................................60 4.1. MTODOS CON SISTEMA POR PERCUSIN..................................................60 4.1.1. Pozos Punta (Driven Ifflfis).............................................................................60 4.1.2. Percusin - Chorro (Jet Percusin) .................................................................63 4.1.3. Perforacin por Percusin con Cable y Herramienta ......................................65 4.2. MTODOS CON SISTEMA POR ROTACIN ....................................................69 4.2.1. Barrenos Manuales (Hand Auger)...................................................................70 4.2.2. Perforacin con Barrena Taladro Slida (Solid Fligth Auger)...........................72 4.2.3. Perforacin con Barrena Taladro Hueca (Hollow Stem Auger) ........................75 4.2.4. Perforacin con Rotacin y Aire ......................................................................78 4.2.5. Perforacin Rotaria con Ademe a Percusin...................................................81 4.2.6. Perforacin Rotaria con Circulacin Directa....................................................83 4.2.7. Perforacin con Doble Tubera y Circulacin Inversa .....................................89 4.3. FLUIDOS Y ADITIVOS DE PERFORACION.......................................................91 4.3.1. Tipos de Fluidos ..............................................................................................92 4.3.2. Influencia de los Fluidos ..................................................................................93 4.3.3. Propiedades de los Fluidos .............................................................................94 4.3.4. Funciones de los Fluidos.................................................................................96 4.3.5. Aditivos de Perforacin....................................................................................98 4.4. EQUIPO DISPONIBLE EN EL MERCADO NACIONAL .................................... 103 4.4.1. Equipos Pequeos ........................................................................................103 4.4.2. Equipos Grandes...........................................................................................104 4.5. TABLAS COMPARATIVAS DE METODOS DE PERFORACION ..................... 106 4.5.1. Propsito .......................................................................................................106 4.5.2. Descripcin....................................................................................................106 4.5.3. Interpretacin ................................................................................................107 5. ETAPA EXPLORATORIA DEL POZO ...............................................................109 5.1. PERFORACION EXPLORATORIA...................................................................109 5.2. PRUEBAS PRELIMINARES DE PRODUCTIVIDAD .........................................109 5.3. CLASIFICACIN DE MUESTRAS....................................................................110 5.4. ANLISIS GRANULOMTRICO ......................................................................112 5.5. REGISTROS GEOFISICOS EN POZOS ..........................................................115 5.5.1. Consideraciones Petrofsicas ........................................................................116 5.5.2. Registros geofsicos de aplicacin en la hidrogeologa ................................. 117 6. DISEO DE POZOS ...........................................................................................129 6.1. ADEME.............................................................................................................130 6.1.1. Dimetro del Ademe......................................................................................130 6.1.2. Espesor del Ademe .......................................................................................131 6.1.3. Tipos de Materiales del Ademe .....................................................................132 6.1.4. Proceso de Acoplamiento entre Ademes ......................................................141 6.2. SECCIN DE ADMISIN .................................................................................142 6.2.1. Apertura de la Rejilla .....................................................................................142 6.2.2. Longitud de la Seccin de succin ................................................................145ii

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6.2.3. Tipos de Rejillas ............................................................................................146 6.3. FILTROS ..........................................................................................................148 6.3.1. Diseo de Filtros ...........................................................................................149 6.3.2. Tamao del grano del filtro............................................................................149 6.3.3. Espesor del Filtro ..........................................................................................151 6.3.4. Materiales del Filtro .......................................................................................152 6.4. ESTABILIZADORES.........................................................................................152 6.5. PROTECCIN SANITARIA ..............................................................................153 7. TERMINACIN, DESARROLLO Y DESINFECCIN DE POZOS ..................... 155 7.1. TERMINACIN ................................................................................................155 7.1.1. Ademado (Entubado) ....................................................................................155 7.1.2. Engravado .....................................................................................................155 7.1.3. Cementacin .................................................................................................157 7.2. DESARROLLO .................................................................................................157 7.2.1. Objetivos .......................................................................................................157 7.2.2. Mtodos de Desarrollo ..................................................................................159 7.3. DESINFECCIN DE POZOS ...........................................................................166 8. PRUEBAS DE AFORO .......................................................................................167 8.1. GENERALIDADES ...........................................................................................167 8.2. MARCO TERICO ...........................................................................................168 8.2.1. Acufero Libre ................................................................................................169 8.2.2. Acufero Confinado........................................................................................171 8.3. REQUISITOS PARA REALIZAR LAS PRUEBAS DE AFORO .......................... 174 8.4. EJECUCIN DE LAS PRUEBAS......................................................................175 8.4.1. Prueba de Aforo a Caudal Escalonado Discontinuo...................................... 175 8.4.2. Prueba de Aforo a Caudal Escalonado Continuo .......................................... 177 8.5. CONSIDERACIONES EN LAS PRUEBAS DE AFORO .................................... 179 8.5.1. Duracin de las Pruebas ...............................................................................179 8.5.2. Medicin del Caudal de Aforo .......................................................................181 8.5.3. Medicin del Nivel de Agua ...........................................................................181 8.6. CURVA CARACTERISTICA DEL POZO ..........................................................182 8.6.1. Tipos de Acuferos y Curvas Caractersticas.................................................182 8.6.2. Anomalas .....................................................................................................183 8.7. RECOMENDACIONES.....................................................................................185 9. EQUIPAMIENTO E INSTRUIVIENTACIN ........................................................187 9.1. EQUIPO DE BOMBEO .....................................................................................187 9.1.1. Bombas de Desplazamiento Constante ........................................................187 9.1.2. Bombas de Desplazamiento Variable ...........................................................189 9.2. SELECION DE LA BOMBA...............................................................................196 9.3. EQUIPO ELCTRICO ......................................................................................199 9.3.1. Subestacin Elctrica ....................................................................................199 9.3.2. Distribucin de Fuerza...................................................................................204 9.4. DISPOSITIVOS HIDROMTRICOS .................................................................208 9.4.1. Piezmetro con Orificio Calibrado .................................................................208 9.4.2. Medidores Directos .......................................................................................208 9.4.3. Medidores Electrnicos .................................................................................210 9.5. DISPOSITIVOS PARA OBSERVAR EL NIVEL DEL AGUA .............................. 211iii

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9.5.1. Sonda Elctrica .............................................................................................211 9.5.2. Sonda Neumtica ..........................................................................................212 9.5.3. Sonda Acstica .............................................................................................213 10. OPERACIN Y MANTENIMIENTO ..................................................................215 10.1. EFICIENCIA HIDRULICA EN LOS POZO ....................................................215 10.1.1. Factores que controlan la eficiencia hidrulica............................................ 215 10.1.2. Determinacin de la eficiencia hidrulica ....................................................215 10.2. EFICIENCIA ELECTROMECANICA ...............................................................216 10.3. FENUENOS QUE AFECTAN LA EFICIENCIA DE LOS POZOS..................... 217 10.3.1. Corrosin.....................................................................................................217 10.3.2. Prevencin y Control de la Corrosin ..........................................................218 10.3.3. Incrustacin .................................................................................................219 10.3.4. Prevencin y Control de la Incrustacin ......................................................221 11. REHABILITACIN DE POZOS Y EQUIPO DE BOMBEO ............................... 223 11.1. DIAGNOSTICO DEL POZO............................................................................223 11.2. TRATAMIENTO DE POZOS...........................................................................224 11.2.1. Aplicacin de cidos y elementos desincrustantes ..................................... 224 11.2.2. Desazolve del pozo .....................................................................................224 11.2.3. Cepillado al ademe del pozo .......................................................................225 11.2.4. Pistoneo del Pozo .......................................................................................225 11.2.5. Aplicacin de aire para sustitucin de arena por grava ............................... 225 11.3. ENCAMISADO DE POZOS ............................................................................226 11.4. REPARACIN DEL EQUIPO ELECTROMECANICO..................................... 227 11.4.1. Revisin del equipo de bombeo ..................................................................227 11.4.2. Revisin de columnas y transmisin electromotriz...................................... 227 11.4.3. Revisin del motor elctrico ........................................................................228 11.4.4. Revisin del transformador..........................................................................228 11.4.5. Revisin del arrancador...............................................................................228 12. DISEO Y CONSTRUCCIN DE CAPTACIONES ESPECIALES .................. 229 12.1. GALERAS FILTRANTES ...............................................................................229 12.1.1. Descripcin..................................................................................................229 12.1.2. Usos Comunes............................................................................................230 12.2. ZANJAS..........................................................................................................231 12.2.1. Descripcin..................................................................................................231 12.2.2. Usos Comunes............................................................................................232 12.3. POZOS RADIALES.........................................................................................232 12.3.1. Elementos del pozo radial ...........................................................................232 12.3.2. Consideraciones del pozo radial .................................................................234 12.3.3. Estudios Preliminares..................................................................................236 12.3.4. Diseo de Pozos Radiales ..........................................................................237 12.3.5. Mtodo de construccin ..............................................................................238 12.3.6. Mantenimiento.............................................................................................242 12.3.7. Experiencia en Mxico ................................................................................242 12.4. POZOS "PUNTA"............................................................................................242 13. CONTROL Y SUPERVISIN DE OBRA ..........................................................244 13.1. ASPECTOS GENERALES .............................................................................244 13.2. CONCEPTOS BASICOS DE CONTROL ........................................................244iv

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13.3. GRFICAS Y TABLAS DE CONTROL Y SUPERVISIN ............................... 244 13.4. GRAFICAS DE AVANCE DE PERIFORACION ..............................................245 13.5. FORMATOS DE CONTROL ...........................................................................246 13.6. REGISTRO DIARIO DE PERIFORACION Y BITACORA DE OBRA ............... 246 14. ESPECIFICACIONES TCNICAS PARA LA PERFORACIN DE POZOS ....247 14.1. ASPECTOS LEGALES PARA LA PERFORACIN DE POZOS. .................... 247 14.2. ESPECIFICACIONES TCNICAS..................................................................247 14.2.1. Equipo de perforacin .................................................................................248 14.2.2. Programa de perforacin.............................................................................248 14.2.3. Registros de penetracin.............................................................................249 14.2.4. Muestreos....................................................................................................249 14.2.5. Registro de perforacin ...............................................................................250 14.2.6. Terminacin de los pozos............................................................................250 14.3. PERDIDAS DE FLUIDOS 0 DE CIRCULACIN .............................................252 14.3.1. Prdida total de fluidos o de circulacin en materiales inestables............... 252 14.3.2. Prdidas parciales del fluido o de circulacin en materiales inestables ...... 253 14.3.3. Prdidas totales de fluidos o de circulacin en materiales estables............ 253 14.3.4. Prdidas parciales de fluidos o de circulacin en materiales estables ........ 254 14.4. PROCEDIMIENTO DE ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS........................255 BIBLIOGRAFA ......................................................................................................257 ANEXO 1 PRECIOS UNITARIOS...........................................................................265 ANEXO 2 ADITIVOS DE PERFORACION .............................................................295 ANEXO 3 TABLAS COMPARATIVAS DE MTODOS DE PERFORACIN......... 312 ANEXO 4 HERRAMIENTAS DE CORTE ...............................................................340

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INTRODUCCIN Las condiciones climticas adversas imperantes en vastas regiones de nuestro pas, determinan que el agua subterrnea sea uno de los recursos ms importantes de Mxico: en ms del 50 % de su territorio, donde prevalecen los climas desrtico o semidesrtico, el subsuelo aloja a las principales y a menudo, las nicas fuentes de abastecimiento de agua. Fuera de la porcin rida del pas, dicho recurso reviste tambin importancia, ya que por su permanencia, amplia distribucin espacial y menor exposicin a la contaminacin, es preferentemente captado para consumo humano y uso industrial, adems, constituye un valioso auxiliar en las regiones agrcolas sustentadas por fuentes de agua superficial. Actualmente, las fuentes subterrneas sostienen el desarrollo agrcola en la porcin rida del pas, satisfacen las necesidades de agua de la inmensa mayora de los ncleos de poblacin y suministran casi el total del agua que requieren los desarrollos industriales (Figura A).

Figura. A Importancia del agua subterrnea en Mxico

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El pozo de bombeo es la captacin que suministra agua a innumerables desarrollos de todo tipo y tamao: desde los pequeos asentamientos rurales hasta las metrpolis; desde las modestas factoras hasta los grandes parques industriales; desde los huertos domsticos hasta las gigantescas zonas de riego por bombeo. Sin embargo, es una obra que tradicionalmente se ha tratado con descuido, lo cual ha tenido negativas consecuencias sobre su construccin adecuada, eficiencia costo y vida til, as como sobre la calidad del agua suministrada El presente manual ha sido preparado para proporcionar instruccin y servir de gua al personal tcnico, encargado de la construccin, operacin y mantenimiento de pozos. El manual est dirigido particularmente a aquellas personas que han tenido poca o ninguna experiencia en el asunto. Los temas se tratan de manera clara y sencilla, a fin de que este manual sea benfico no solamente al ingeniero o al personal tcnicamente preparado, sino tambin, al personal tcnico y administrativo de organismos operadores y usuarios en general. En el desarrollo del manual se utiliza la terminologa convencional, sin embargo, se ha tratado de emplear un lenguaje sencillo y prctico, sin desarrollos tericos complicados, de tal manera que su contenido sea accesible a toda persona interesada en el ramo de la perforacin, construccin y mantenimiento de pozos de agua. Aunque el tema central es el pozo de bombeo y sus mtodos constructivos y de mantenimiento, se incluyen tambin diversos temas que cubren, desde los conceptos bsicos de la geohidrologa y del comportamiento hidrodinmico del agua en el subsuelo, hasta aquellos dedicados a las captaciones hidrulicas especiales, indicadas para condiciones geohidrolgicas peculiares de algunas regiones de nuestro pas. El manual est dividido en catorce captulos, adems de cuatro anexos y adicionalmente cuenta con una relacin bibliogrfica de todo el material utilizado. Comienza con una breve introduccin al contenido del manual y sus objetivos; el Captulo 1 constituye un resumen de los conceptos bsicos necesarios para comprender el comportamiento del agua en el subsuelo. El Captulo 2 expone las tcnicas adecuadas y la metodologa a seguir para llevar a cabo una exploracin hidrogeolgica. El Captulo 3 est dedicado a analizar la importancia de la calidad del agua y su efecto en el ser humano, as como las formas de estudiada adecuadamente. En el Captulo 4 se realiza un estudio de los diversos mtodos de perforacin de pozos, proporcionando las ventajas y desventajas de cada uno y comparaciones entre ellos, a fin de elegir adecuadamente el mtodo a utilizar; este captulo se apoya fuertemente en los anexos 2,3 y 4, en los que se proporciona informacin adicional acerca de los mtodos de perforacin, los aditivos y las herramientas de corte empleadas. El Captulo 5 analiza las tcnicas a emplear en la etapa exploratoria de los pozos perforados. En el Captulo 6 se establecen y analizan los aspectos fundamentales para el diseo adecuado de los pozos productores,2

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proporcionando tablas y grficas para la seleccin adecuada del material a emplear. Dentro del Captulo 7 se abordan los principales mtodos de terminacin, limpieza y desinfeccin de pozos. El Captulo 8 analiza brevemente las pruebas de aforo, realizadas con el fin de conocer sus caractersticas hidrodinmicas. El Captulo 9 est dedicado al equipo e instrumentacin relacionados con la extraccin y comportamiento del agua en el interior de los pozos. El Captulo 10 abarca la operacin y mantenimiento de los pozos, mientras que el 11, cubre los aspectos relacionados con la rehabilitacin, tanto del equipo de bombeo, como de los pozos. El Captulo 12, dedicado al diseo y construccin de captaciones especiales, establece una breve descripcin de las mismas y sus caractersticas. Los Captulos 13 y 14 estn dedicados a los aspectos administrativos, de supervisin y de costos de las captaciones de agua subterrnea. Estos se encuentran muy relacionados con el anexo 1, Precios Unitarios. La informacin textual del manual se complementa con esquemas, tablas y guas matriciales, para orientar al usuario en la solucin de problemas especficos.

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1.CONCEPTOS BASICOS 1.1.EL AGUA SUBTERRANEA EN EL CICLO HIDROLOGICO El agua subterrnea forma parte de un gran sistema circulatorio, el ciclo hidrolgico, que comprende prcticamente a toda el agua que, en sus diferentes formas lquida, slida o gaseosa -, se encuentra en movimiento en nuestro planeta (Figura 1.1). A continuacin se describen brevemente los fenmenos que integran el ciclo hidrolgico y la relacin que guardan con el agua subterrnea.

Figura 1.1 El Ciclo Hidrolgico 1.1.1.Precipitacin pluvial Precipitacin es el proceso por medio del cual el vapor del agua se condensa en la atmsfera o sobre la superficie del terreno, dando lugar a la formacin de lluvia, nieve, escarcha o roco. La condensacin se produce por enfriamiento de una masa de aire hmedo, cuando es forzada a ascender por su encuentro con un frente fro, por corrientes convectivas causadas por calentamiento de la superficie del terreno o por efectos orogrficos (Figura 1.2).

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Figura 1.2 Procesos de Precipitacin Las caractersticas de la lluvia y las condiciones del terreno, determinan el rgimen de escurrimiento de las corrientes superficiales y el ritmo de renovacin de las fuentes subterrneas. Hay cierta proporcionalidad directa entre la recarga natural de los acuferos y el volumen de agua precipitado sobre la zona considerada; por ello, la recarga de agua subterrnea es ms abundante en las regiones lluviosas que en las ridas. La distribucin del agua precipitada entre la superficie y el subsuelo es controlada, adems por otros factores: la pendiente topogrfica, el tipo de suelo, la cobertura vegetal y la distribucin temporal de lluvia. La distribucin temporal de la lluvia est representada por dos caractersticas: duracin e intensidad. Las lluvias cortas de gran intensidad producen cuantiosos escurrimientos, pero no favorecen a la infiltracin porque el terreno no tiene oportunidad de absorberla; en cambio, las lluvias prolongadas de baja intensidad generan menos escurrimiento y ms infiltracin. En la Figura 1.3, se ilustra lo anterior: en los dos casos el volumen precipitado es el mismo; pero en el primero la infiltracin es mucho mayor que en el segundo, por la diferencia en la intensidad de lluvia.

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Figura 1.3 Hidrogramas a) Lluvia de baja intensidad, b) Lluvia de alta intensidad 1.1.2. Evapotranspiracin La mayor parte del agua precipitada retorna a la atmsfera en forma de vapor a travs de dos procesos: la evaporacin y la transpiracin. Generalmente, ambos son englobados en el trmino Evapotranspiracin debido a que, en la prctica, suele ser muy difcil medidos y manejados cuantitativamente por separado. El volumen de agua que puede evapotranspirarse depende, por una parte, de factores atmosfricos, como son: la temperatura del aire, la presin baromtrica, la velocidad del viento, la humedad ambiental, entre otros, que determinan la capacidad evaporante de la atmsfera. Esta capacidad, denominada evaporacin potencial, se vala a partir de mediciones realizadas en evapormetros y representa la mxima cantidad de agua que puede retornar a la atmsfera, cuando hay suficiente agua disponible para ello en forma permanente, como en los cuerpos de agua superficial. La evaporacin real que tiene lugar en la superficie del terreno, depende de la evaporacin potencial y, adems, de factores hidrogeolgicos: las caractersticas del suelo y de los estratos subyacentes y la profundidad a la que se halla la superficie fretica. Su magnitud depende del contenido de humedad del suelo y de los materiales subyacentes someros, as como de la rapidez con que el agua puede ascender hasta la superficie. Una vez que el agua retenida en los materiales superficiales se agota, el proceso de evaporacin slo puede continuar si hay agua fretica somera. En todo caso, como la permeabilidad de los materiales es mucho menor cuando estn parcialmente saturados, el flujo ascendente es muy lento; consecuentemente, la evaporacin real suele ser mucho menor que la potencial. A partir del nivel fretico, el agua asciende por capilaridad hasta una altura que depende del tamao de los poros. La altura capilar alcanza valores hasta de 3 m en materiales finos, y es apenas de unos cuantos decmetros en materiales gruesos. Esto significa que el agua subterrnea puede evaporarse si se encuentra muy

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somera, y decrece rpidamente conforme aumenta la profundidad al nivel fretico. En las depresiones lacustres de las cuencas cerradas, ste es el proceso dominante de descarga de los acuferos. La mayor parte del agua precipitada es devuelta a la atmsfera por medio de la transpiracin de las plantas, cuya magnitud depende del tipo y la densidad de la vegetacin. Las plantas llamadas xerfitas (Figura 1.4a), tpicas de las zonas ridas, se caracterizan por un sistema radicular desarrollado horizontalmente a poca profundidad y por una estructura folicular que reduce la transpiracin; adaptadas para captar la escasa humedad de los estratos someros, no captan agua de la zona saturada. Entre las plantas de este tipo, se encuentran las cactceas: sahuaro, rgano, nopal, etc. Otras plantas denominadas freatofitas (Figura 1.4b), tienen sistemas radiculares profundos, que se extienden bajo la superficie fretica y pueden extraer considerables cantidades de agua desde profundidades de unas cuantas decenas de metros; en pozos, en barrancas o en cortes artificiales, se han observado races de estas plantas hasta 30 o ms metros de la superficie del terreno. A travs de este tipo de vegetacin tiene lugar la descarga natural de muchos acuferos.

a) b) Figura 1.4. a) Plantas xerfitas; b) Plantas freatofitas Un tipo intermedio entre los dos anteriores, es el de las mesfitas, cuyas races se extienden hasta profundidades de unos cuantos metros, de tal manera que pueden captar humedad tanto de la zona no saturada, como de la superficie fretica. Las plantas llamadas hidrfilas son aqullas cuyas races se desarrollan en un medio acutico, como en las zonas pantanosas o en las mrgenes de los ros; a este tipo

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corresponden el mangle, el ahuehuete, el tule y el sauce. Finalmente, las plantas llamadas halfilas estn adaptadas para utilizar agua salobre. De lo anterior se infiere que el tipo y la densidad de la vegetacin nativa, aportan informacin valiosa respecto a la presencia, la calidad y la cantidad del agua subterrnea. Generalmente, la cuantificacin de la descarga de agua subterrnea por Evapotranspiracin es incierta, porque en el proceso intervienen numerosos factores, variables en el rea y en el tiempo, difciles de controlar en la prctica a escala regional. Su medicin precisa es factible en un sitio y en una condicin dada, mediante instalaciones complejas y costosas denominadas "lismetros", pero los resultados no son extrapolables a una rea extensa. Cuando la superficie fretica se encuentra muy somera y la cobertura vegetal es densa y continua, el valor de la evaporacin real es equivalente o se aproxima al de la evaporacin potencial y, por tanto, puede ser estimado a partir de los datos registrados en evapormetros. Pero, a la escala de una cuenca o de una rea extensa, slo puede estimarse utilizando ecuaciones empricas como por ejemplo la desarrollada por 'LTurc".

EVP = donde:

P 0.9 + (P 2 + L2

(1.1)

P = a la precipitacin media anual en milmetros L = 300 + 25 T + 0.05 T3 siendo T la temperatura media anual en C de la cuenca considerada1.1.3. Escurrimiento Superficial

Cuando la intensidad de lluvia es mayor que la capacidad de infiltracin del terreno, la cantidad excedente fluye superficialmente o se estanca en depresiones. Los principales factores que determinan la magnitud de escurrimiento son la intensidad de lluvia, la pendiente topogrfica y la cobertura vegetal; la vegetacin frena la velocidad del escurrimiento, propiciando la infiltracin. En las regiones ridas, la escasa vegetacin y las lluvias intensas se traducen en escurrimientos torrenciales. Eventualmente, el agua que escurre sobre el terreno llega a un cauce; asimismo, ste puede funcionar como un dren natural del subsuelo, recibiendo parte del agua infiltrada que circula a travs de los acuferos. Por tanto, el escurrimiento de las corrientes tiene dos componentes principales: la contribucin superficial, llamada escurrimiento directo, y la aportacin subterrnea, denominada caudal base. El rgimen de escurrimiento de una corriente es representado por medio de su hidrograma, grfica que muestra la variacin de su caudal en una estacin hidromtrica dada.

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Existen corrientes de rgimen intermitente, que slo tienen escurrimiento directo o que reciben caudal base durante un cierto tiempo despus de terminar la temporada de lluvias; en cambio, las corrientes de rgimen permanente tienen descarga durante todo el ao. Los mtodos hidrolgicos permiten separar el hidrograma en sus componentes y analizar el decaimiento del caudal base, para deducir la cantidad de agua descargada por los acuferos y as como de sus caractersticas en el rea tributaria de la corriente, hasta el sitio del aforo; as, por ejemplo, un caudal base elevado refleja abundante renovacin y alta permeabilidad del acufero, y un decaimiento lento de ese caudal, es indicativo de un almacenamiento subterrneo susceptible de ser descargado a la corriente (Figura 1.5).

Figura 1.5 Rgimen de escurrimiento superficial 1.1.4.Infiltracin

La capacidad de infiltracin de un terreno se define como la velocidad mxima con que puede absorber el agua aplicada sobre l. Su valor se mide por medio de cilindros huecos, llamados Infiltrmetros", que se hincan en el terreno para observar la rapidez con que se infiltra el agua aplicada en su interior. La Figura No 1.6, ilustra un Infiltrmetro. Los resultados de estas pruebas slo tienen validez puntual o local y no deben extrapolarse a reas extensas.

Figura 1.6 Infiltrmetro

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A partir de un valor mximo, la velocidad de infiltracin decrece exponencial mente en el tiempo, hasta alcanzar un valor mnimo y estable, que es el correspondiente a la capacidad de infiltracin; el decremento es causado por vados procesos: la expansin de materiales finos, la oposicin del aire atrapado al avance del frente de humedad y la compactacin de la superficie del terreno por el impacto de las gotas de lluvia. Con base en los valores de esta propiedad, puede estimarse el volumen de agua que ingresara al subsuelo en el rea donde se realizaron las mediciones, si se aplicara agua en forma continua durante ciertos intervalos de tiempo, en cantidades tales que se igualara o rebasara la capacidad del terreno para captada; por ejemplo, a lo largo de un tramo de una corriente de agua (cauce o canal) o en un estanque. Los valores de la capacidad de infiltracin, por s solos, no permiten valuar el volumen de infiltracin generado en una cuenca o rea extensa, porque ese volumen depende adems de otros factores, como la intensidad de lluvia, la topografa y la cobertura vegetal. Por la misma razn, no es vlido estimar la infiltracin en un afloramiento geolgico, como un porcentaje arbitrariamente supuesto de la precipitacin. El volumen infiltrado puede valuarse en estudios preliminares, a partir de datos pluviomtricos y de escurrimiento superficial, utilizando mtodos hidrolgicos, como el denominado "peinado del hietograma", para deducir un ndice de infiltracin medio representativo del rea analizada. En todo caso, es importante aclarar que el volumen de agua infiltrado no es necesariamente equivalente a la recarga efectiva de un acufero, pues con frecuencia una fraccin significativa de aqul no llega a la zona saturada: en parte es retenida en la zona no saturada para satisfacer la deficiencia de humedad; y por otra, puede ser extrada, y en parte, puede circular subsuperficialmente a poca profundidad y aflorar sin haberse incorporado a la zona saturada regional. 1.2.CARACTERISTICAS HIDRAUILICAS DE LAS ROCAS Las caractersticas hidrodinmicas de las rocas son aqullas que determinan las cantidades de agua que pueden almacenar, ceder y transmitir; dependen, a su vez, de factores litolgicos: granulometra, fracturamiento, grado de cementacin o compactacin, etc. En el presente manual se presta especial atencin a las que controlan el rendimiento de las captaciones de agua.1.2.1. Porosidad

La porosidad (n) es una medida de la cantidad de vacos que tiene un material y se define como la relacin entre su volumen de vacos (Vv) y el volumen total (Vt), esto es:

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n=

Vv Vt

(1.2)

Expresada como un porcentaje (Figura 2.7).

Figura 1.7 Porosidad

Como en la zona saturada los huecos estn completamente llenos de agua, la porosidad resulta tambin ser una medida de la cantidad de agua que el material puede contener por unidad de volumen. En los materiales clsicos, los factores que Como en la zona saturada los huecos estn completamente llenos de agua, la controlan la porosidad son: la distribucin granulomtrica, el grado de compactacin y la forma de los granos. En general, cuanto mayor es el tamao medio del grano tanto menor es la porosidad. Los materiales mal clasificados son menos porosos que los bien clasificados (tamao de grano ms o menos uniforme), porque las partculas chicas llenan los espacios entre las mayores (Figura 1.8). La compactacin provoca un acomodo estrecho de los granos, especialmente cuando la forma de estos lo propicia, reduciendo as el volumen de vacos. Por consiguiente, la porosidad de los materiales decrece conforme aumenta la profundidad a que se encuentran, debido a la compactacin provocada por el peso del material sobreyacente. La porosidad puede clasificarse en primaria y secundaria (Figura 1.9). La primera es la resultante de la forma y condiciones en que la roca se form (diagnesis); mientras que la segunda es producto de los rasgos estructurales provocados en ella, debido a procesos geolgicos y tectnicos.

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Figura 1.8 Influencia de la granulometra sobre la porosidad

El trmino "doble porosidad, recientemente difundido, se refiere a materiales cuyas porosidades primaria y secundaria son significativas, caractersticas que dan lugar a un comportamiento hidrodinmico peculiar, que influye especialmente en la migracin de contaminantes.

Figura 1.9 Tipos de porosidad: Primaria a), b), c), d); Secundaria e), f)

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En la Tabla 1.1, se consignan los intervalos de valores dentro de los cuales vara la porosidad de los materiales ms comunes. Se puede observar que en los clsticos es inversamente proporcional al tamao de las partculas; consecuentemente, los materiales finos, como los limos y las arcillas, pueden almacenar ms agua que los gruesos, lo cual no significa que pueda disponerse de ella fcilmente ya que esto depende, entre otros factores, de la interconexin entre poros.Tabla 1.1 Intervalos de Porosidad de Materiales MATERIALESDepsitos no consolidados Arcilla Limo Arena Grava Rocas Arenisca Lutita Basalto Fracturado Caliza Crstica Doloma o Caliza Rocas Cristalinas Fracturadas Rocas Cristalinas Densas (segn Cherry, Freeze, 1979) 5-20 5-10 5-50 5-50 0-20 0-10 0-5 40-70 35-50 25-50 25-40

n(%)

Las arenas de grano redondeado, tienen una porosidad menor que las arcillas, las cuales estn constituidas por partculas laminares de amplia superficie especfica que origina la presencia de fuerzas moleculares entre el agua y las partculas de arcilla. Sin embargo, a pesar de su menor porosidad, los materiales arenosos son permeables y buenos acuferos, mientras que las arcillas dan lugar a acuitados.1.2.2. Permeabilidad y Conductividad Hidrulica

La permeabilidad (k) de una roca o suelo es una de las caractersticas de mayor inters para el ingeniero; en particular, en el campo de la hidrogeologa tiene primordial importancia, pues de ella depende fundamentalmente la velocidad de circulacin del agua en el subsuelo. En relacin con el tema de este manual, es uno de los principales factores que controlan el rendimiento de las captaciones de agua. La permeabilidad depende exclusivamente de las caractersticas del medio: tamao del grano, distribucin granulomtrica, orientacin de las partculas, grado de compactacin o cementacin, densidad y abertura de las fisuras, tamao de conductos, etc. Cuanto menor es el tamao de la partculas, tanto mayor es su rea de contacto con el agua, incrementando la resistencia al flujo y, por tanto, reduciendo la permeabilidad; debido a esto, los materiales de grano fino, como las arcillas, son poco permeables.

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Generalmente, en materiales bien graduados la permeabilidad aumenta con el tamao de grano; por ello, suele representarse en trminos de su tamao medio, "T, como sigue: k = Cd2 (1.3) en donde el coeficiente T", llamado 'factor de forma", agrupa la influencia de los dems factores. La permeabilidad se mide en unidades de velocidad [L/T] o en darcys siendo un darcys igual a 10-8 cm/s. La permeabilidad de las rocas depende del tamao de los poros y de la interconexin entre los mismos: algunas rocas gneas muy porosas, como los basaltos vesiculares, pueden ser poco permeables si las vesculas o vacuolas no estn conectadas. Su valor depende, principalmente, de la porosidad secundaria: el fracturamiento y la meteorizacin, que tiende a fragmentar su masa y a ensanchar las juntas y fisuras, incrementando la permeabilidad. Sin embargo, el meteorismo qumico intenso tiene un efecto contrario sobre la permeabilidad, cuando altera la roca hasta convertirla en detritos arcillosos. Es importante destacar que los materiales finos son poco permeables. A la escala regional de muchos sistemas hidrogeolgicos, las formaciones arcillosas suelen constituir acuitardos que transmiten o ceden cuantiosos volmenes de agua. La Conductividad Hidrulica (K) se define como la cantidad de agua que circula a travs de una seccin de rea unitaria normal al sentido de flujo, bajo un gradiente hidrulico unitario. Se expresa en unidades de velocidad; en m/s o en m/da (Figura 1. 10). La conductividad hidrulica depende tanto de las propiedades del fluido como de las caractersticas del medio. Por lo que K es funcin del peso especfico del fluido, de su viscosidad dinmica, de una longitud caracterstica "d ", que es el promedio del tamao de los poros del medio y del factor de forma C, que toma en cuenta los efectos de la estratificacin, del empaquetamiento, de la disposicin de los granos, de la distribucin de tamaos y de la porosidad.

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Figura 1.10 Conductividad Hidrulica

Las variaciones en las propiedades fsicas del agua influyen en la Conductividad Hidrulica: el agua salada circula con mayor velocidad que la dulce, por ser aquella de mayor densidad; el agua caliente fluye ms rpido que la fra, por ser la primera de menor viscosidad. La influencia del fluido es mucho ms importante en problemas relacionados con la migracin de contaminantes densos, como los hidrocarburos pesados, que circulan con mayor rapidez que los ligeros. La Tabla 1.2 muestra los valores medios de K y k para diferentes litologasTabla 1.2 Valores medios de K y k K, cm/seg1 - 102 10-3 - 1 10-6 - 10-3

Material

k, darcys10-3 - 10-4 1 - 10-2 10-3 - 1

Grava Arena limpia Arenas arcillosas y arenas finas

1.2.3.Transmisividad

La capacidad transmisora de un acufero est representada por su coeficiente de Transmisividad (T), cuyo valor es calculado como el producto de su conductividad hidrulica y espesor saturado, b, esto es: T = kb (1.4)

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Esta importante propiedad es definida como la cantidad de agua que pasa a travs de una seccin vertical de un metro de ancho y altura igual al espesor saturado del acufero, bajo un gradiente hidrulico unitario; por tanto, se expresa en unidades de longitud al cuadrado sobre tiempo (Figura 1.11).

Figura 1.11 Coeficiente de Transmisividad

El valor del coeficiente de Transmisividad es determinado mediante pruebas de bombeo o estimado a partir de la conductividad hidrulica de los materiales que forman el acufero; tambin puede deducirse por medio de la aplicacin de trazadores. La transmisividad es el factor que directamente determina el rendimiento de las captaciones de agua. Conocido su valor, puede calcularse la cantidad de agua que transmite el acufero a travs de una seccin de inters o estimarse el probable rendimiento de una captacin.1.2.4.Capacidad de Almacenamiento

La capacidad de un acufero para ceder o almacenar agua depende de sus caractersticas y de las condiciones hidrulicas en que se encuentra (libre o confinado). En un punto dado del subsuelo, existe una presin total, producida por el peso de los materiales sobreyacentes, que se reparte entre el material y el agua contenida en l. La parte de la presin total soportada por el esqueleto slido, se llama "presin intergranular" o "presin efectiva"; mientras que la presin soportada

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por el agua recibe el nombre de "presin intersticial" o presin de poro" y es proporcional a la carga hidrulica. En general, la presin total se mantiene prcticamente constante a menos que se modifique artificialmente, por ejemplo, aumentndola con la construccin de una obra o disminuyndola al realizar una excavacin, pero la distribucin entre sus dos componentes puede variar con las fluctuaciones del nivel de agua. Cuando el nivel desciende, la presin intersticial disminuye, la presin intergranular aumenta en la misma medida y, como consecuencia de ello, las molculas de agua se expanden y la roca se comprime o compacta. A la inversa, cuando el nivel del agua asciende, la presin intersticial aumenta y la intergranular disminuye en la misma medida; consecuentemente, las molculas de agua se comprimen y la roca se expande. Debido a estos procesos, la roca cede o toma cierta cantidad de agua, segn que el nivel de agua descienda o ascienda, respectivamente.1.2.5.Coeficiente de Almacenamiento Especfico

Es la cantidad de agua que libera o toma un volumen unitario de material (en condicin de confinamiento) cuando el nivel de agua desciende una unidad; se expresa en l/m. Las molculas de agua son indeformables, de manera que la cantidad de agua que puede liberar un material confinado depende, principalmente, de la compresibilidad de su esqueleto slido; mientras ms compresible libera mayor cantidad de agua. El coeficiente de almacenamiento especfico de los materiales finos es mayor que el de los clsticos gruesos y mucho mayor que el de las rocas consolidadas; en el caso extremo, las rocas que son casi incompresibles, slo ceden pequeas cantidades de agua por expansin de las molculas de la misma. El concepto anterior es aplicable para definir la capacidad de almacenamiento de un acufero, por medio del Coeficiente de Almacenamiento, S, definido como la cantidad de agua que libera o toma) una columna de acufero de seccin horizontal unitaria y altura igual a su espesor saturado, cuando la carga hidrulica desciende (o asciende) una unidad. Si el acufero es confinado, el valor de S es igual al producto de su coeficiente de almacenamiento especfico y su espesor saturado; por tanto, se trata de un coeficiente adimensional (Figura 1.12).

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Figura 1.12 Coeficiente de almacenamiento

A pesar de que algunos materiales son compresibles, el volumen de agua que ceden los acuferos confinados por compactacin suele ser pequeo; por ello, su coeficiente S vara dentro de un intervalo de valores muy reducido: de 10-2 a 10-5. Cuando el acufero es libre, una cantidad adicional de agua es liberada (o tomada) por vaciado (o llenado) de los poros, cantidad que est representada por el rendimiento especfico del material. Como la cantidad liberada por este proceso, es mucho mayor que la cedida por compactacin del material y expansin del agua, se dice que el coeficiente de almacenamiento de los acuferos libres es prcticamente equivalente a su rendimiento especfico, que vara en el intervalo de 5x10-2 a 3x10-1. De lo anterior se infiere que un acufero libre cede mucha ms agua, por unidad de abatimiento de la carga hidrulica, que uno confinado compuesto de los mismos materiales y de idnticas dimensiones. La baja capacidad de almacenamiento es una de las principales caractersticas desfavorables de los acuferos confinados. Por ejemplo, un acufero libre con coeficiente S de 10-1, ceder una cantidad de agua 1000 veces mayor que un acufero de las mismas dimensiones y litologa, pero confinado y con coeficiente de almacenamiento de 10-4, para un mismo abatimiento. 1.3.COMPORTAMIENTO HIDROGEOLGICO DE LAS ROCAS En el subsuelo, el agua se encuentra distribuida en dos grandes zonas; la no saturada (o de aereacin) y la saturada. La primera de ellas, comprendida entre la superficie de terreno y la superficie fretica, se subdivide, a su vez, en tres subzonas, llamadas: "del suelo", "intermedia" y "capilar" (Figura 1.13).

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Figura 1.13 Distribucin del agua en el subsuelo.

La subzona del suelo mantiene un continuo intercambio de humedad con la atmsfera; su contenido de humedad vara a consecuencia de las lluvias, el riego, el drenaje y la Evapotranspiracin. La subzona capilar se desarrolla arriba de la superficie fretica y tiene una altura inversamente proporciona al tamao de los poros. Entre ambas, se extiende la subzona intermedia, que contiene agua adherida a las partculas y, temporalmente, agua en movimiento descendente hacia la zona saturada. En las tres subzonas los poros estn parcialmente llenos de agua, aunque temporalmente pueden estar totalmente saturados. La zona saturada est limitada superiormente por la superficie fretica, definida por el agua que se encuentra a la presin atmosfrica; abajo de esta superficie, los materiales se encuentran totalmente saturados. Por convencin, se denomina "agua subterrnea", slo a la contenida en esta zona, diferencindola del agua existente en la zona no saturada.1.3.1. Acuferos, Acuitardos y Acuicludos

Dentro de la zona saturada se encuentran formaciones o unidades geolgicas que tienen comportamiento hidrogeolgico diferente: los acuferos, unidades que pueden transmitir agua en cantidades significativas; los acuitardos, unidades que a pesar de su baja permeabilidad pueden transmitir o ceder cantidades de agua considerables a escala regional, y los acuicludos, que son horizontes prcticamente impermeables.

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Las definiciones anteriores resultan vagas, por ser cualitativas y generales; por ejemplo, el trmino acufero puede aplicarse a materiales con permeabilidad dentro de un intervalo muy amplio de valores. Por tanto, los trminos deben aplicarse en sentido relativo dentro de un marco de referencia especfico. As, se denominan acuferos a las unidades ms permeables en la localidad de inters, y acuitardos, a las unidades de permeabilidad comparativamente menor. El trmino acuicludo es poco utilizado, ya que son raras las rocas rigurosamente impermeables. Tambin influyen las escalas de tiempo y tamao. En un problema local relacionado con un pozo de bombeo, se acostumbra definir como acufero al estrato o conjunto de estratos captados por su cedazo; mientras que en un problema regional, el mismo termino engloba a un conjunto de rocas que se comportan como una unidad hidrogeolgica.1.3.2. Tipos de acuferos

Desde el punto de vista hidrulico, existen tres tipo de acuferos, denominados; confinados, semiconfinados y libres. El confinado es aqul que se encuentra verticalmente limitado por acuicludos . El semiconfinado es aquel que est limitado verticalmente por uno o dos acuitardos, que le ceden agua de su propio almacenamiento o se la transmiten desde acuferos adyacentes (Figura 1.14). Los acuferos confinados y semiconfinados funcionan como conductos a presin; su espesor saturado no varia a lo largo del tiempo y su nivel de agua, denominado piezomtrico, se encuentra arriba de su techo. La superficie imaginaria definida por los niveles de agua de los pozos que lo captan, se llaman superficie piezomtrica, sus funciones corresponden a cambios en la presin del agua, y en un sitio dado puede hallarse arriba o abajo del nivel fretico. Donde el nivel piezomtrico se halla arriba del terreno, los pozos resultan artesianos brotantes.

Figura 1.14. Tipos de acuferos20

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El tipo de los acuferos puede variar en el tiempo, cuando se extrae agua mediante captaciones. Algunos se comportan como confinados al inicio del bombeo y, gradualmente, se transforman en semiconfinados despus de cierto tiempo. Otros son inicialmente de tipo confinado o semiconfinados y se convierten en libres, cuando el bombeo abate la superficie piezomtrica bajo su techo. En un sitio dado, la superficie fretica est aproximadamente representada por el nivel de agua registrado en norias o pozos someros que apenas penetran en la zona saturada. El acufero libre tiene por lmite superior a una superficie fretica. Funciona como un conducto abierto y su espesor saturado vara en el tiempo con las fluctuaciones de esa superficie. Tiene ventajas con respecto a los confinados y semiconfinados: primera, cede volmenes de agua mucho mayores por unidad de abatimiento del nivel de agua; segunda, tiene mayor oportunidad de recarga, por estar abiertos a la superficie. Un acufero libre se considera cerrado, cuando entre la superficie del terreno y su nivel fretico, se extiende un horizonte de baja permeabilidad que obstaculiza su alimentacin local. Desde el punto de vista hidrogeolgico, es de utilidad prctica clasificar a los acuferos y sus materiales en dos grandes grupos: los no consolidados y los consolidados. Los primeros incluyen a los depsitos aluviales (gravas, arenas, limos y arcillas), a los depsitos lacustres, a los depsitos elicos y a los materiales coluviales (depsitos de pi de monte), entre otros. Estos materiales constituyen un medio hidrulicamente continuo; los de grano grueso alojan importantes acuferos, y los ms porosos se portan como acuitardos. Por su baja porosidad primaria, los materiales consolidados tienen menos espacios para transmitir y almacenar el agua; por ello, su comportamiento hidrogeolgico depende principalmente de su porosidad secundaria. En las rocas sedimentarias de composicin detrtica lutitas, limolitas, areniscas y conglomerados, las caractersticas hidrulicas son determinadas por su granulometra, fracturamiento y grado de cementacin; las de grano grueso poco cementadas y las fracturadas, suelen constituir acuferos de regular a buena permeabilidad, mientras que las de grano fino se comportan como acuferos poco permeables o como acuitardos. Las rocas carbonatadas calizas, margas, dolomas, pueden ser acuferos de alta permeabilidad cuando su porosidad es desarrollada por disolucin. Por ltimo, las rocas cristalinas gneas intrusivas y metamrficas se comportan como acuicludos, o como acuferos de baja permeabilidad cuando presentan fracturas no obstruidas. 1.4.DESCRIPCIN DE LOS PRINCIPALES ACUFEROS DE MXICO El marco geolgico mexicano es sumamente variado. Desde el punto de vista geohidrolgico revisten inters las rocas sedimentarias del perodo Cretcico hasta el perodo Reciente. A continuacin se describen la distribucin geogrfica y las caractersticas de aqullas zonas que constituyen los principales acuferos:

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1.4.1.Calizas Acuferas del Noreste

Las calizas acuferas estn ampliamente distribuidas en la porcin noreste de la Repblica Mexicana, formando parte de las estructuras de la Sierra Madre Oriental. Estn expuestas en forma discontinua en una gran superficie, aunque slo presentan caractersticas hidrogeolgica favorables en zonas o fajas arrecifales. Estos acuferos estn alojados en las formaciones que reciben varios nombres, por ejemplo, se denominan "Aurora" y Tupido", en el estado de Nuevo Len. Su espesor llega a ser de varios cientos de metros. A pesar de su gran extensin, las fallas y los cambios de facies rompen su continuidad, dando lugar a sistemas de flujo relativamente independientes entre s, algunos de ellos de reducida extensin. La porosidad y la permeabilidad primarias de estas rocas son poco significativas; pero sus caractersticas secundadas, asociadas con fracturas y conductos de disolucin, son muy favorables para la captacin de agua subterrnea. Su alta Transmisividad se traduce en pozos de gran rendimiento: son comunes los pozos con caudales especficos mayores de 30 Ips/m. Sin embargo, debido a la errtica distribucin de fracturas y conductos, son acuferos muy heterogneos con respecto a sus caractersticas hidrulicas; por lo mismo, es comn encontrar pozos de alta produccin muy prximos a otros de produccin baja o prcticamente nula (Figura1.15).

Figura 1.15 Acuferos crsticos

Desde el punto de vista hidrulico estos acuferos slo funcionan como libres" en las estructuras donde afloran. Fuera de estas reas, estn confinados por formaciones de permeabilidad baja y gran espesor. En estas condiciones su coeficiente de

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almacenamiento suele ser sumamente bajo, a lo cual se debe la gran magnitud de las fluctuaciones piezomtricas provocadas por el bombeo y la recarga. Su gran capacidad transmisora y su baja capacidad de almacenamiento, se traducen en una gran difusividad hidrulica de los acuferos calizos. Debido a esta caracterstica los niveles piezomtricos responden rpidamente a la recarga, aun cuando sta tenga lugar en reas distantes del sitio de observacin. Igualmente rpida es la propagacin de los efectos del bombeo. La recarga de los acuferos calizos tiene lugar en las crestas de las estructuras anticlinales donde afloran y por la aportacin de las formaciones sobreyacentes. Su descarga natural tiene lugar a lo largo de los cauces de las corrientes que cortan las estructuras o a travs de manantiales. Asimismo, donde la estructura geolgica lo permite, tambin existe una descarga subterrnea que alimenta al relleno sobreyacente. El agua subterrnea circula de las reas de recarga hacia las de descarga, siguiendo trayectorias irregulares determinadas por la distribucin de fracturas y conductos, por la estructura geolgica y por la posicin de los niveles base de descarga. En algunas reas la configuracin topogrfica y la distribucin piezomtrica se combinan para originar espectaculares manifestaciones de artesianismo: algunos pozos brotan temporal o permanentemente con cargas hidrulicas de varias decenas de metros arriba de la superficie del terreno. Hace unos 30 aos, los pozos exploratorios profundos revelaron que las calizas cretcicas de la porcin noreste de Mxico constituyen acuferos de gran potencialidad. Se inici entonces la construccin de pozos para captarlos, alcanzando muchos de ellos profundidades inusitadas para tal fin. Entre los campos de pozos de esa regin destacan los que abastecen a las ciudades de Monterrey y de Saltillo, los cuales captan calizas acuferas a profundidades mayores de 500 m y hasta de 1500 m.1.4.2.Calizas de la Pennsula Yucateca

En la pennsula de Yucatn, localizada en la porcin sureste de Mxico, las rocas calizas de plataforma, con gran desarrollo crstico, constituyen uno de los sistemas geohidrolgicos ms peculiares de nuestro pas. La permeabilidad secundaria de estos acuferos es alta y est asociada con un laberinto de conductos de disolucin errticamente distribuidos. Debido a su heterogeneidad, el rendimiento de los pozos es muy variado; algunos pozos que interceptan oquedades de gran tamao, bombean caudales mayores de 100 Ips con abatimientos de unos cuantos centmetros. Aun cuando, a escala regional, se trata de acuferos de tipo Libre", su coeficiente de almacenamiento es bajo menor que 0.1, en promedio debido a la baja porosidad de la masa calcrea. En la Pennsula de Yucatn la abundante precipitacin pluvial, topografa sumamente plana y alta capacidad de infiltracin se combinan para originar cuantiosa recarga.23

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Sin embargo, la presencia de la cua de agua marina a poca profundidad, que se extiende tierra adentro, en su posicin natural, hasta distancias de varias decenas de kilmetros del litoral, impone seas restricciones a la captacin de agua subterrnea Debido al reducido espesor de agua dulce y a la presencia del agua marina subyacente, los abatimientos permisibles en los pozos son apenas de una fraccin de metro. Por tanto, la terminacin y la operacin de los pozos deben seleccionarse cuidadosamente para no provocar la salinizacin del pozo y del acufero. Para prevenir este dao, en la faja costera de Quintana Roo y en la isla de Cozumel, se han utilizado captaciones de un diseo especial, en el cual el agua ingresa nicamente a travs de "ventanas" abiertas en el tramo superior del ademe, a elevaciones arriba del nivel medio del mar.1.4.3.Acuferos Riolticos

En el altiplano mexicano, principalmente en los estados de Durango, San Luis Potos y Zacatecas, se encuentran rocas gneas de composicin rioltica que revisten gran inters desde el punto de vista geohidrolgico. Su efusin tuvo lugar durante el perodo Terciario a travs de gigantescas fisuras. Las rocas predominantes son las tobas riolticas (ignimbritas), que afloran en grandes extensiones y forman parte importante del relleno de las fosas tectnicas. Las caractersticas hidrulicas intrnsecas de las rocas riolticas son desfavorables; no obstante, donde han sido fracturadas por movimientos tectnicos, presentan capacidad transmisora significativa. En tales condiciones sus afloramientos son buenos receptores de la recarga, y bajo el nivel regional de saturacin constituyen acuferos cuya permeabilidad depende de su grado de fracturamiento. Generalmente, subyacen a depsitos lacustres y materiales aluviales; por consiguiente, funcionan como acuferos confinados o semiconfinados de bajo coeficiente de almacenamiento. A pesar de esta caracterstica desfavorable, los volmenes de rocas riolticas saturadas son tan gigantescos, que la reserva almacenada en ellos resulta cuantiosa. Los acuferos riolticos constituyen sistemas hidrodinmicos de extensin regional, conectados con acuferos de otro origen y con potentes acuitardos. Debido a la heterogeneidad de estos sistemas, es frecuente registrar variaciones importantes de carga hidrulica y calidad del agua entre los estratos. Asimismo, se registra una temperatura moderada del agua, cuyo origen puede ser hidrotermal. La principal fuente de recarga de esto acuferos es el escurrimiento superficial que se infiltra a lo largo de los cauces y en los flancos de las montaas. Su descarga natural alimenta subterrneamente a los materiales aluviales sobreyacentes. Hasta hace poco tiempo los acuferos riolticos no eran explotados directamente en gran escala; pero las exploraciones revelaron que constituyen una fuente subterrnea importante.

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1.4.4.Acuferos Baslticos

Los acuferos constituidos por rocas gneas extrusivas bsicas se encuentran principalmente en la Faja Volcnica Transmexicana, provincia fisiogrfica enclavada en la porcin central de la Repblica. Gran nmero de aparatos originados por el vulcanismo Plio Cuaternario, expulsaron lavas y piroclsticos de composicin predominantemente basltica. Estas rocas rellenaron profundas fosas tectnicas, junto con depsitos lacustres y materiales aluviales, dando lugar a "recipientes subterrneos" de vados cientos de metros de espesor. Dentro de estos gigantescos recipientes, los derrames baslticos fracturados constituyen los acuferos ms favorables. Se caracterizan por su elevada permeabilidad, asociada con fracturas, "tubos de flujo" y juntas de enfriamiento; los derrames de textura vesicular tienen adems alta porosidad, al igual que los piroclsticos gruesos no cementados, abundantes en las estribaciones de los aparatos volcnicos. Los afloramientos de estas rocas son excelentes receptores y transmisores de la recarga. En las partes bajas, donde generalmente se encuentran subyaciendo a depsitos lacustres y aluvin de menor permeabilidad, funcionan como acuferos confinados o semiconfinados de baja capacidad de almacenamiento. La heterogeneidad y anisotropa del relleno, con respecto a sus caractersticas hidrulicas, producen notables diferencias de carga hidrulica, temperatura y calidad del agua en sentido vertical. Cuando estn separados por acuitardos, los derrames acuferos funcionan localmente con cierta independencia; sin embargo, a escala regional todos los estratos se suponen hidrulicamente conectados, lo cual es adems propiciado por el bombeo de pozos con caractersticas constructivas variadas. As, los acuferos baslticos de esa regin forman parte de sistemas hidrodinmicos gigantescos y complejos, de gran capacidad transmisora, asociada con acuferos de enorme capacidad de almacenamiento, relacionada con los materiales piroclsticos, lacustres y aluviales. En algunas cuencas la estructura geolgica y la posicin del nivel base de descarga, dan lugar a la formacin de sistemas regionales que comprenden a dos o ms cuencas hidrogrficas. En diversas reas de esta regin, se observan manifestaciones geotrmicas, desde termalismo moderado del agua subterrnea, hasta sistemas geotrmicos de vapor y agua caliente. El termalismo registrado en pozos y manantiales vara desde unos cuantos grados arriba de la media anual del aire, hasta temperaturas prximas a la de ebullicin. Estos sistemas hidrotermales convectivos estn asociados con fuentes de calor geotrmicas, tectnicas y volcnicas Sistemas de este tipo se encuentran en los estados de Michoacn y Puebla. La precipitacin pluvial y el escurrimiento superficial son las principales fuentes de recarga de los acuferos baslticos de esta regin. Su descarga natural tiene lugar a

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lo largo de corrientes superficiales y a travs de manantiales. Son explotados por medio de gran nmero de pozos de usos municipal, agrcola e industrial.1.4.5.Acuferos Aluviales

Los materiales aluviales, ampliamente expuestos en las partes bajas de las cuencas, constituyen los acuferos ms jvenes. Se trata de materiales clsticos producto de la erosin de las rocas expuestas en las reas montaosas: gravas, arenas, limos y arcillas, que forman estratos interdigitados de geometra irregular. En las regiones donde predominan estos acuferos, los materiales aluviales forman slo una cobertura superficial, muy delgada en relacin con el espesor total del relleno de las fosas tectnicas y bolsones. Por el contrario, constituyen la mayor parte del relleno acufero en los valles fluviales y planicies costeras enclavadas en la porcin occidental de la Repblica Mexicana, donde su espesor alcanza valores de decenas a centenas de metros. En las extensas planicies costeras forman potentes rellenos con el aluvin antiguo subyacente (Figura 1.16). La granulometra, grado de compactacin y grado de cementacin controlan las caractersticas hidrulicas de los materiales aluviales. Los de grano grueso arenas y gravas forman los acuferos ms favorables en cuanto a su permeabilidad y rendimiento especfico; por ejemplo, algunos acuferos aluviales no confinados de la Pennsula de Baja California y del estado de Sonora, tienen permeabilidad mayor de 10-2 cmIs, transmisividad mayor de 10-1 m2/s y rendimiento especfico mayor de 0.2. Estos materiales constituyen acuferos menos favorables cuando estn confinados o semiconfinados, porque es esas condiciones su coeficiente de almacenamiento es bajo. Los materiales de grano fino funcionan como acuitardos, de gran porosidad y baja permeabilidad, que ceden importantes cantidades de agua a los acuferos adyacentes.

Figura 1.16 Acufero aluvial

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Por su mayor comunicacin con la superficie, los acuferos aluviales tienen, mayor oportunidad de recarga. Son alimentados por las fuentes naturales y las inducidas por el desarrollo, especialmente el agrcola. Su descarga natural tiene lugar principalmente por Evapotranspiracin y a lo largo de cauces. En muchos casos, la recarga y la descarga de los acuferos subyacentes, tiene lugar a travs de la cobertura aluvial. Debido a que son los acuferos de amplia distribucin geogrfica y los ms someros, fueron los primeros en ser explotados intensivamente; por ello, muchos de ellos estn sometidos a seria sobreexplotacin, e incluso algunos ya fueron totalmente agotados.

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2.EXPLORACIN HIDROGEOLGICA

El agua subterrnea es un recurso casi omnipresente: a mayor o menor profundidad, en mayor o menor cantidad y de buena o mala calidad, se le puede encontrar, prcticamente, en cualquier sitio. El problema principal no consiste tanto en su localizacin, sino ms bien en la identificacin de sitios o de reas donde se le puede captar econmicamente en cantidad suficiente y de la calidad adecuada, para satisfacer una necesidad especfica de ese recurso. La localizacin de sitios favorables para el emplazamiento de captaciones de agua subterrnea, es relativamente sencilla en las partes bajas de cuencas donde existen acuferos granulares, someros, extensos y con agua de buena calidad. Por el contrario, en regiones de condiciones geolgicas adversas, como en amplias zonas del Altiplano Mexicano, la localizacin de acuferos para satisfacer aun las necesidades menores de agua, ha sido siempre un problema de difcil solucin. En el transcurso de las ltimas dcadas, el desarrollo de los recursos hidrulicos subterrneos, ha progresado rpidamente en nuestro pas. A consecuencia de ello, en la mayora de los acuferos accesibles, la disponibilidad de agua. ya est totalmente aprovechada o comprometida; an ms, muchos de ellos estn siendo sobreexplotados, con graves efectos econmicos y ambientales. En tales casos, para satisfacer nuevas demandas de agua es necesario localizar fuentes en reas o a profundidades todava no exploradas. La hidrogeologa, cuya base fundamental es la geologa, es una ciencia multidisciplinaria, en la cual se utilizan mtodos y tcnicas como; prospeccin geofsica, perforacin de pozos, geoqumica de rocas y agua, hidrulica subterrnea, percepcin remota y modelacin matemtica, orientadas a la exploracin y caracterizacin de acuferos. En cada caso, las tcnicas a utilizar dependen de los objetivos de la exploracin y de las caractersticas y complejidad del marco hidrogeolgico. La exploracin hidrogeolgica encaminada a localizar, evaluar o desarrollar el recurso hidrulico a escala regional o en zonas de hidrogeologa compleja, requiere de una investigacin detallada del marco geolgico superficial y subterrneo, mediante la aplicacin combinada de tcnicas de exploracin del subsuelo. Si se trata, en cambio, de seleccionar el emplazamiento de uno o varios pozos de bombeo en una zona ya desarrollada, un reconocimiento hidrogeolgico local, los datos de captaciones circunvecinas y los sondeos verticales de resistividad, pueden aportar suficiente informacin para fijar la ubicacin y el anteproyecto del pozo. En el presente manual se describen slo los mtodos aplicables para resolver problemas de tipo local; la exploracin hidrogeolgica regional no est considerada.

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2.1.RECONOCIMIENTOS HIDROGEOLGICOS2.1.1.Informacin bsica

Actualmente, se dispone de un amplio conocimiento de la hidrogeologa de Mxico, obtenido a travs de estudios que, con diferentes objetivos, han realizado dependencias oficiales, instituciones acadmicas y empresas privadas. Esta informacin est dispersa y no ha sido publicada ntegramente; no obstante, parte de ella puede ser consultada, lo cual reduce el tiempo y costo de los trabajos que son necesarios para resolver un problema especfico. Las principales fuentes de informacin hidrogeolgica se enumeran en la Tabla 2.1, indicando el tipo de material que puede obtenerse en cada una de ellas.Tabla 2.1 Fuentes de informacin FUENTE.Comisin Nacional del Agua

TIPO DE INFORMACINEstudios geohidrolgicos, datos climatolgicos, hidromtricos, piezomtricos y de calidad M agua. Sinopsis geohidrolgicas estatales, mapas geolgicos y geohidrolgicos, censo de captaciones de aguas subterrnea Cartas geolgicas, hidrolgicas, topogrficas, edafolgica, fotografas areas e imgenes de satlite. Cartas geolgicas estatales Estudios geofsicos y geohidrolgicos diversos Estudios geofsicos, geohidrolgicos, estructurales, etc. Estudios geofsicos, geohidrolgicos, estructurales, etc.

INEGI Instituto de Geologa UNAM Instituto de Geofsica PEMEX Comisin Federal de Electricidad

2.1.2.Mapas

Con los mtodos exploratorios se investiga el marco fsico, con objeto de localizar y caracterizar las formaciones o unidades geolgicas que constituyen los acuferos. Por caracterizacin, se entiende la definicin de su litologa; de su posicin (respecto a la superficie de terreno) y geometra (forma, extensin y espesor); de la calidad del agua que contiene, y de sus condiciones de recarga y descarga. Para la localizacin y caracterizacin de los acuferos en la zona de inters, es conveniente consultar los mapas y fotografas areas disponibles, antes de realizar los reconocimientos de campo. Los mapas de mayor utilidad para tal fin, son los geolgicos, los hidrogeolgico y los topogrficos. Los mapas geolgicos muestran las relaciones estratigrfcas, litologa y distribucin espacial de las unidades o formaciones geolgicas expuestas en el rea investigada. Algunos planos geolgicos ms detallados, contienen datos acerca de la estructura

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geolgica y secciones que muestran la distribucin de las formaciones en el subsuelo (Figura 2.1).

Figura 2.1 Mapa geolgico

En los planos hidrogeolgico (Figura 2.2) tambin se describe la geologa, prestando mayor atencin a las caractersticas litolgicas que controlan el almacenamiento y la circulacin del agua en el subsuelo. En ellos se presentan, adems, informacin piezomtrica elevacin de los niveles del agua subterrnea, direcciones principales del flujo subterrneo , datos sobre el caudal y rendimiento de captaciones, localizacin de manantiales y una clasificacin de las unidades geolgicas, atendiendo a su permeabilidad y comportamiento hidrogeolgico (acuferos, acuitardos o acuicludos) as como informacin referente a la calidad del agua.

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Figura 2.2 Plano hidrogeolgico

Los planos topogrficos (Figura 2.3) representan la geomorfologa del terreno, que tiene influencia en la distribucin del agua subterrnea y guarda estrecha relacin con la geologa. Asimismo, contienen informacin general sobre las vas de comunicacin y elementos hidrolgicos superficiales: ros, lagos, lagunas y mares. Estos planos son utilizados en los estudios geohidrolgicos para representar la localizacin de las captaciones de agua subterrnea.

Figura 2.3 Plano topogrfico31

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2.1.3.Fotografas areas

A falta de mapas o como complemento de ellos, pueden utilizarse fotografas areas de diversas escalas, como apoyo en la exploracin, las cuales revelan informacin que no se aprecia sobre la superficie del terreno. Las fotografas pueden manejarse separadamente o unirse para formar mosaicos. Tambin pueden emplearse los llamados pares fotogrficos que, observados a travs de un estereoscopio, muestran el relieve topogrfico y facilitan la interpretacin de otros aspectos. De la interpretacin de las fotografas areas se infiere valiosa informacin hidrogeolgica. Por ejemplo, se pueden identificar la distribucin y extensin de las unidades aluviales o de otras rocas que constituyen acuferos; la distribucin e interconexin de fracturas o conductos de disolucin, en terrenos volcnicos o crsticos; el grado de alteracin o fracturamiento de las rocas, propiedades que influyen en su capacidad de infiltracin; las caractersticas del drenaje superficial y de la vegetacin (Figura 2.4).

Figura 2.4 Fotografa area

La red de drenaje refleja las caractersticas de las formaciones expuestas, a su vez relacionadas con el agua subterrnea, Una red difusa y con cauces mal definidos, es una manifestacin de la gran capacidad de infiltracin del terreno. Una red desarrollada en todas direcciones (dendrtica) es tpica de formaciones homogneas; mientras que una red desarrollada en direcciones preferentes, corresponde a terrenos heterogneos o est relacionada con rasgos estructurales, como fallas o fracturas.

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A partir de la informacin obtenida de mapas y fotografas areas, se elaboran planos y secciones hidrogeolgica de la zona de inters, en los cuales se representan las unidades acuferas identificadas y el esquema de su modelo conceptual de funcionamiento: posicin, dimensiones supuestas y superficie piezomtrica, direcciones del flujo subterrneo, conexin con los elementos hidrolgicos superficiales, reas de recarga y descarga (Figura 2.5).

Figura 2.5 Secciones hidrogeolgica 2.1.4.Reconocimientos de campo

La informacin representada en los mapas o mosaicos fotogrficos, es verificada mediante reconocimientos de campo de la zona investigada, para programar la exploracin geofsica y, en su caso, las perforaciones exploratorias, obteniendo as elementos confiables para fijar el emplazamiento de pozos de bombeo. Durante los reconocimientos, se verifica o detalla la informacin acerca de la zona de inters. En cuanto a los aspectos hidrogeolgicos, se puede precisar la posicin de los contactos geolgicos, ampliar la descripcin litolgica e hidrogeolgica de las formaciones expuestas, obtener datos complementarios acerca de la estructura local; en algunos casos, puede ser necesario obtener muestras de roca para su anlisis petrogrfico. Los pozos de bombeo existentes constituyen importantes fuentes de informacin hidrogeolgica: pueden aportar datos respecto a la posicin, litologa, caractersticas hidrulicas, niveles y calidad del agua, de los acuferos. Por ello, el censo de captaciones subterrneas debe ser una de las actividades obligadas en los reconocimientos exploratorios (Figura2.6).

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Figura 2.6 Forma para levantamiento de censo de pozos

Paralelamente, se obtiene informacin acerca de los elementos hidrolgicos superficiales ros, lagos, canales, etc., considerando su probable relacin con las fuentes de agua subterrnea. Para definir estos aspectos, se debe determinar por medio de altimetra, la posicin de los niveles del agua superficial con respecto a la superficie fretica y a los niveles piezomtricos. Dependiendo del objetivo del estudio, esta actividad puede realizarse o no a travs de una nivelacin de precisin. En caso de que se suponga o identifique alguna conexin entre el acufero y los cuerpos o cursos de agua superficial, es conveniente obtener muestras de agua para su anlisis qumico, con objeto de confirmar la interconexin y definir en qu forma

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se relaciona la calidad de agua. Las mediciones piezomtricas y las pruebas de bombeo en pozos existentes, proporcionan datos adicionales de gran utilidad. 2.2.MTODOS DE EXPLORACIN GEOFSICA A medida que el grado de dificultad para encontrar el agua subterrnea aumenta y los costos de perforacin se incrementan, la necesidad de contar con mtodos indirectos de exploracin que permitan detectar su presencia desde la superficie se hace indispensable. Desde hace algunos aos en las campaas de prospeccin geohidrolgica se han venido utilizando los mtodos indirectos de exploracin geofsica. Otros mtodos empleados, corresponden al grupo de los denominados sensores remotos, ya que son capaces de medir alguna propiedad fsica de un objetivo a una distancia considerable de ste. Existen vados tipos de mtodos geofsicos de exploracin, que se describen ampliamente en el Manual de Diseo de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento, que edit la C.N.A., a travs de la Gerencia de Normas Tcnicas de la SGIHUI. Todos tienen en comn el estudio de las caractersticas de los materiales de subsuelo; los mtodos que utilizan las propiedades electromagnticas son denominados Geoelctricos los cuales estn descritos en el Manual de Prospeccin Geoelctrica y Registros Geofsicos de Pozos (Libro V, 3.2.1). Los que estudian la propagacin de las ondas elsticas en el medio son los mtodos ssmicos, que se describen en el Manual de Exploracin Geossmica ( Libro V, 3.2.2 ). Los que aprovechan las propiedades magnticas de las rocas son denominados magnticos, los que cuantifican las diferencias en la atraccin de la gravedad de los materiales de subsuelo denominados gravimtricos (ambos mtodos descritos en el Manual de Exploracin Gravimtrica y Magnetomtrica, Libro V,3.2.3 ). De todos los mtodos mencionados los ms utilizados en la prospeccin geohidrolgica son los mtodos geoelctricos y geosismicos, debido a la calidad de sus resultados y a los bajos costos de aplicacin. El resto son utilizados, principalmente en estudios regionales, como localizadores de estructuras en el subsuelo, que determinan el comportamiento de los acuferos. Sin embargo algunos de estos mtodos presentan modalidades para ser utilizados en los pozos, aportando as informacin concerniente a las caractersticas litolgicas y geohidrolgicas de las rocas (porosidad, proporcin arena arcilla, etctera).2.2.1. Mtodos geoelctricos

Los mtodos de prospeccin geoelctrica responden a los dos criterios siguientes: Utilizan el paso por el terreno de una corriente natural o artificial No hacen intervenir campos magnticos.

Estos mtodos son muchos y variados. Pueden clasificarse de la siguiente forma: Mtodos que utilizan corrientes naturales:

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Mtodo de polarizacin espontanea. Mtodo Magnetotelrico.

Mtodos que utilizan corrientes artificiales: Mtodo de las equipotenciales. Mtodo de las relaciones de cada de potencial. Mtodo de resistividad. Mtodo de polarizacin inducida.

Entre estos mtodos, el de resistividad es el ms empleado en la hidrogeologa. Siendo por esta razn el nico que se describir en este manual. 2.2.1.1. Mtodo de resistividad. Este mtodo al igual que los otros mtodos geoelctricos, se basa en la medicin de resistividad, conductividad longitudinal y resistencia transversal que caracterizan las rocas y capas geolgicas. La conductividad elctrica, o propiedad de conducir la corriente elctrica, vara grandemente de una roca a otra. Los parmetros que representan esta propiedad son la conductividad o su inversa, la resistividad. La resistividad se define como la resistencia de un cilindro de longitud y seccin unitarias. Con R L s = = = = resistividad, resistencia, Longitud, seccin, = R[s/L]

se tiene: (2.1) De esta relacin se deduce que la resistividad se expresa en ohm m2/m, el ohm-m es una abreviacin que se emplea en este manual. La conductividad en las rocas puede ser metlica o electroltica. La