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TRANSPORTE REACTIVO
t
cbRbccrcbcb
qD
Ecuación de Transporte t
cHDA
FFF
Ecuación de Transporte desarrollada
Flujo advectivo Flujo difusivo Flujo dispersivo
F qA c cD0D F F DH h c
D Dm 0moles/d·m2
Nomenclatura
Divergencia
Gradiente escalar
vector
Operador
x
y
z
i: versor dirección Xj: versor dirección Yk: versor dirección Z
z
,y
,x
k
z
fj
y
fi
x
ffff zyx
k
z
Cj
y
Ci
x
CCC
TRANSPORTE REACTIVO
Transporte a través de una sección
b
q: velocidad de Darcy
θ: Contenido de humedad
D0: Coef. Difusión
Dh: Coef. Dispersión
r: Recarga
R: Término reactivo
τ: Tortuosidad
hmDI DD
TRANSPORTE REACTIVO
Condiciones de contorno
R no nulo
DFccc~~nD
Condición mixta
Condición fija
0FD ~
Condición Neuman
cc1
~Γ
0c3 nD
Salida 0FD ~
0
Entrada
nq
0FD ~
TRANSPORTE REACTIVOLa relación advección/difusión: Número de Peclet
L
v
Lv
vDI
Lv
D
LqP
0
Si I·τ·θ·D0 << α·θ·v; Advección >>> Difusión
La relación de espacio: Número de Courant
L
tqCo
TRANSPORTE REACTIVO
Soluciones analíticas para casos definidos y sencillos
Resolución de la ecuación
Técnicas numéricas: Diferencias finitasElementos finitos
Aplicación de los elementos finitos en la resolución de la ecuación de transporte
METODO DE GALERKIN
TRANSPORTE REACTIVO
METODO DE GALERKIN
CN = Solución numéricaFunciones de forma
N
1mmm
NN y,xtct,y,xCt,LCC
0dy,xCL nN
Elemento
t
RcrqDL *
TRANSPORTE REACTIVO
METODO DE GALERKIN
Funciones de forma
0dt
CDRdCcrdCqdCD *
TRANSPORTE REACTIVO
METODO DE GALERKIN
Funciones de forma
Término difusivo/dispersivo
0dt
CDRdCcrdCqdCD *
TRANSPORTE REACTIVO
METODO DE GALERKIN
Funciones de forma
Término difusivo/dispersivo
Término Advectivo
0dt
CDRdCcrdCqdCD *
TRANSPORTE REACTIVO
METODO DE GALERKIN
Funciones de forma
Término difusivo/dispersivo
Término Advectivo
Término fuente/sumidero
0dt
CDRdCcrdCqdCD *
TRANSPORTE REACTIVO
METODO DE GALERKIN
Funciones de forma
Término difusivo/dispersivo
Término Advectivo
Término fuente/sumidero
0dt
CDRdCcrdCqdCD *
Término químico
TRANSPORTE REACTIVO
METODO DE GALERKIN
Funciones de forma
Término difusivo/dispersivo
Término Advectivo
Término fuente/sumidero
0dt
CDRdCcrdCqdCD *
Término químico
Término temporal
TRANSPORTE REACTIVO
TÉRMINO QUÍMICO
Número de especies
Cjjjjj N,...,2,1j P+W+YCT
TRANSPORTE REACTIVO
TÉRMINO QUÍMICO
Número de especies
Cjjjjj N,...,2,1j P+W+YCT
Cj
N
1ii
yij
N
1ii
pij
N
1ii
xijjj N,...,2,1j w+y+ pxcT
YpX
TRANSPORTE REACTIVO
TÉRMINO QUÍMICO
Número de especies
Cjjjjj N,...,2,1j P+W+YCT
Cj
N
1ii
yij
N
1ii
pij
N
1ii
xijjj N,...,2,1j w+y+ pxcT
YpX
Especies secundarias
TRANSPORTE REACTIVO
TÉRMINO QUÍMICO
Número de especies
Cjjjjj N,...,2,1j P+W+YCT
Cj
N
1ii
yij
N
1ii
pij
N
1ii
xijjj N,...,2,1j w+y+ pxcT
YpX
Especies secundarias
Disolución/precipitación
TRANSPORTE REACTIVO
TÉRMINO QUÍMICO
Número de especies
Cjjjjj N,...,2,1j P+W+YCT
Cj
N
1ii
yij
N
1ii
pij
N
1ii
xijjj N,...,2,1j w+y+ pxcT
YpX
Especies secundarias
Disolución/precipitación
Intercambio catiónico
TRANSPORTE CONSERVATIVO
TÉRMINO QUÍMICO
Número de especies
Cjjjjj N,...,2,1j P+W+YCT
Cj
N
1ii
yij
N
1ii
pij
N
1ii
xijjj N,...,2,1j w+y+ pxcT
YpX
Especies secundarias
Disolución/precipitación
Intercambio catiónico
Adsorción
TRANSPORTE CONSERVATIVO
TÉRMINO QUÍMICO
Número de especies
Cjjjjj N,...,2,1j P+W+YCT
Cjjjjj N,...,2,1j P+W+YCT
TRANSPORTE CONSERVATIVO
TÉRMINO QUÍMICO
Número de especies
Cjjjjj N,...,2,1j P+W+YCT
Cjjjjj N,...,2,1j P+W+YCT
t
Y
t
W
t
PR jjj
j
Cantidades de soluto precipitado, intercambiado o adsorbido
TRANSPORTE DE ENERGÍA
Transporte advectivo/difusivo: (wcwqT)
Densidad
Calor específico
Flujo
Temperatura
1/L · M/L3 · Cal/MºC · L/T · ºC = Cal/M3 T
TRANSPORTE DE ENERGÍA
Transporte advectivo/difusivo: (wcwqT)
Densidad
Calor específico
Flujo
Temperatura
1/L · M/L3 · Cal/MºC · L/T · ºC = Cal/L3 T
Transporte conductivo: (T)
Conductividad térmica
1/L · 1/L · Cal/T LºC · ºC = Cal/L3 T
TRANSPORTE DE ENERGÍA
Balance de energía para medio saturado
Conducción
Advección
Variación de la energía en el agua
tT
ct
Tc1
tT
cTcT mms
sswwww
q
Variación de la energía en el sólido
Variación de la energía en el medio
sswwmm c1cc
TRANSPORTE DE ENERGÍA
Conductividad térmica
Dispersividades
qc qc wwT0TwwL0L
TRANSPORTE DE ENERGÍA
Conductividad térmica
Dispersividades
qc qc wwT0TwwL0L
hmDI DD
TRANSPORTE DE ENERGÍA
Reescribiendo
t
T
c
cTT
c ww
mm
ww
q
qLww
0
ww
L
cc
TRANSPORTE DE ENERGÍA
Reescribiendo
Comparando
t
T
c
cTT
c ww
mm
ww
q
qLww
0
ww
L
cc
vD
D ; tc
cc mL
vD
TRANSPORTE DE ENERGÍA
Reescribiendo
Comparando
vD
D ; tc
cc mL
vD
qq L
mm
0
mm
L
mm cc ;
tT
TTc
TRANSPORTE DE ENERGÍA
Reescribiendo
Comparando
vD
D ; tc
cc mL
vD
qq L
mm
0
mm
L
mm cc ;
tT
TTc
mm
ww
c
c ;
q
v
Con
TRANSPORTE DE ENERGÍA
SOLUTOS CALOR
CONCENTRACIÓN C TEMPERATURA T
HUMEDAD
DISPERSIVIDAD DISPERSIVIDAD TÉRMICA
DIFUSIÓN MOLECULAR D0
FLUJO CONVECTIVO FLUJO CONVECTIVO
ww
mm
c
c
TL , TL ,
ww
0
c
q
qmm
ww
c
c
Similitudes
RESOLUCIÓN
RESOLUCIÓN T- H
RESOLUCIÓN DEL TRANSPORTE SIN REACCIONES (CON Rquim = 0)
RESOLUCIÓN DEL SISTEMA QUÍMICO.NUEVA Rquim
CONVERGE QUÍMICA
NO CONVERGE TRANSPORTE YQUÍMICA
SOLUCIONES NEGATIVAS
CONVERGE
SOLUCIONES POSITIVAS
CONVERGE QUÍMICA Y TRANSPORTE :SOLUCIÓN
NO CONVERGE QUÍMICA
Organigrama de resolución
CASOSEjemplo
CASOSEjemplo
Proceso de vertido a partir del 2.014
CASOSEjemplo
Llenado: 7 años (2008-2014) Calidad del agua al comienzo del
vertido Alcance y consecuencias sobre el
río Barcés Poder de dilución de la cuenca
CASOSEjemplo
Cuenca del río Barcés
CASOSModelos desarrollados
Modelo Hidrológico:Tres estaciones: Cañas, San
Andrés de Meirama y CecebreSeries históricas de 30 años
Modelo de flujo y transporte de solutos
CASOSModelo Hidrológico
S U EL O E DÁF ICO
DE T E N C ION S U P E R F IC IA L
IN T E RCE P TAC ION
E VA P OT R A N S P IR AC ION
IN F ILT R AC ION
E S CORR E N T IAS U P E R F IC IA L
RE C A RGA E N T R Á N S ITO
P RE C IP ITAC ION
ZONA VA DOSA
ACU IFERO P ROF U NDO
RE C A RGA A L ACU ÍFE RO P ROFU N DO
E S CORR E N T IAH IP ODÉ RM ICA
E S CORR E N T IAE P IDÉ R M ICAS U P E R F IC IA L
NIV EL P IEZOM ÉT R ICO
Componentes hidrológicas:
PrecipitaciónInterceptaciónEvapotranspiraciónEscorrentía DirectaInfiltraciónRecarga
Modelo: VISUALBALAN V3.0
CASOSModelo Hidrológico
Diciembre Marzo Junio Septiembre0
50
100
150
200
250
1
2
34
5
6
7
8
910 11
12
A
BC
D
E
F
G
HI
J K
L
a
b
cd
e
f
g
h
ij k
l
Ap
ort
ació
n (
m3 /h
)
Mes
Subcuencas C18 C16 C15 C12 C14 c11 c13 c10 C9 C7 C8 C5 C3
1 C6A C4a C2
C1
Evolución de las aportaciones de las distintas subcuencas
CASOSModelo de Transporte de solutos
Ecuación de Transporte t
cHDA
FFF
tc
Rccwcc qD Ecuación de Transporte
2*T
2*Lxx sinHcosHD
2*T
2*Lyy cosHsinHD
cossinHDD *TLyxxy
31
22
*
H
vng
CASOSModelo de Transporte de solutos
FREECORE-2D
CASOSModelo de Transporte de solutos
Especies Con. inicial en el río
Con. inicial contorno
Especies
Con. inicial en el río
Con. inicial contorno
H+ 1.51 10-7 6.9 10-5 7.0 10-5 4.35 10-6
6.6 10-4 1.08 10-5 Co+2 1.7 10-9 2.04 10-6
Na+ 6.9 10-4 6.09 10-4 Ni+2 1.0 10-20 2.55 10-6
Ca+2 1.7 10-4 4.74 10-4 Cu+2 2.2 10-8 1.57 10-6
Mg+2 1.5 10-4 2.05 10-4 Zn+2 3.06 10-9 2.6 10-6
Mn+2 1.82 10-8 1.84 10-5 Ba+2 1.0 10-20 1.46 10-7
Cl- 5.5 10-4 9.31 10-4 1.33 10-8 7.09 10-8
6.0 10-5 1.02 10-3 1.92 10-9 3.65 10-6
K+ 6.0 10-5 6.72 10-7 Hg+2 1.0 10-20 1.99 10-7
Al+3 1.3 10-6 4.63 10-5 Cd+2 8.9 10-12 4.45 10-7
Fe+3 8.95 10-7 4.6 10-5 Pb+2 1.93 10-10 8.2 10-7
Condiciones iniciales
3HCO
24SO
3NO
42AsOH
24CrO
CASOSModelo de Transporte de solutos
Especies Con. Cont. en el río
Con. Cont. hueco
Especies Con. Cont. en el río
Con. Cont. hueco
H+ 1.51 10-7 6.9 10-5 7.0 10-5 4.35 10-6
6.6 10-4 1.08 10-5 Co+2 1.7 10-9 2.04 10-6
Na+ 6.9 10-4 6.09 10-4 Ni+2 1.0 10-20 2.55 10-6
Ca+2 1.7 10-4 4.74 10-4 Cu+2 2.2 10-8 1.57 10-6
Mg+2 1.5 10-4 2.05 10-4 Zn+2 3.06 10-9 2.6 10-6
Mn+2 1.82 10-8 1.84 10-5 Ba+2 1.0 10-20 1.46 10-7
Cl- 5.5 10-4 9.31 10-4 1.33 10-8 7.09 10-8
6.0 10-5 1.02 10-3 1.92 10-9 3.65 10-6
K+ 6.0 10-5 6.72 10-7 Hg+2 1.0 10-20 1.99 10-7
Al+3 1.3 10-6 4.63 10-5 Cd+2 8.9 10-12 4.45 10-7
Fe+3 8.95 10-7 4.6 10-5 Pb+2 1.93 10-10 8.2 10-7
Condiciones de contorno
3HCO
24SO
3NO
42AsOH
24CrO
CASOSModelo de Transporte de solutos
0 5 10 15 20
400
800
1200
1600
2000
2400
2800
3200
3600C
aud
al (
m3 /h
)
Distancia (km)
Octubre Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre
Distribución espacial del caudal
CASOSModelo de Transporte de solutos
Distribución espacial del Cl-
0 5 10 15 205.0x10-4
5.5x10-4
6.0x10-4
6.5x10-4
7.0x10-4
7.5x10-4
8.0x10-4
8.5x10-4
9.0x10-4
9.5x10-4
Mo
lalid
ad
Distancia (km)
Cloruro Inicial Octubre Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre
0 5 10 15 20
2.0x10-4
4.0x10-4
6.0x10-4
8.0x10-4
1.0x10-3
Mo
lalid
ad
Distancia (km)
Sulfato Inicial Octubre Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre
Distribución espacial del Sulfato
CASOSModelo de Transporte de solutos
Distribución espacial del Al+3
Distribución espacial del K+
0 5 10 15 20
1.0x10-5
2.0x10-5
3.0x10-5
4.0x10-5
5.0x10-5
6.0x10-5
Mo
lalid
ad
Distancia (km)
Potasio Inicial Octubre Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre
0 5 10 15 20
1.0x10-5
2.0x10-5
3.0x10-5
4.0x10-5
5.0x10-5
6.0x10-5
Mo
lalid
ad
Distancia (km)
Aluminio Inicial Octubre Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre
CASOSModelo de Transporte de solutos
Distribución espacial del Bicarbonato
Distribución espacial del Fe+3
0 5 10 15 20
1.0x10-5
2.0x10-5
3.0x10-5
4.0x10-5
5.0x10-5
6.0x10-5
Mo
lalid
ad
Distancia (km)
Hierro Inicial Octubre Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre
0 5 10 15 20
1.0x10-4
2.0x10-4
3.0x10-4
4.0x10-4
5.0x10-4
6.0x10-4
7.0x10-4
Mo
lalid
ad
Distancia (km)
Bicarbonato Inicial Octubre Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre
CASOSModelo de Transporte de solutos
Distribución espacial del Ca+2
Distribución espacial del Na+
0 5 10 15 20
5.6x10-4
5.8x10-4
6.0x10-4
6.2x10-4
6.4x10-4
6.6x10-4
6.8x10-4
7.0x10-4
Mo
lalid
ad
Distancia (km)
Sodio Inicial Octubre Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre
0 5 10 15 201.0x10-4
1.5x10-4
2.0x10-4
2.5x10-4
3.0x10-4
3.5x10-4
4.0x10-4
4.5x10-4
5.0x10-4
Mo
lalid
ad
Distancia (km)
Calcio Inicial Octubre Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre
CASOSModelo de Transporte de solutos
Distribución espacial del Mn+2
Distribución espacial del Mg+2
0 5 10 15 20
1.4x10-4
1.6x10-4
1.8x10-4
2.0x10-4
2.2x10-4
Mo
lalid
ad
Distancia (km)
Magnesio Inicial Octubre Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre
0 5 10 15 200.0
2.0x10-6
4.0x10-6
6.0x10-6
8.0x10-6
1.0x10-5
1.2x10-5
1.4x10-5
1.6x10-5
1.8x10-5
2.0x10-5
2.2x10-5
Mo
lalid
ad
Distancia (km)
Manganeso Inicial Octubre Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre
CASOSModelo de Transporte de solutos
Distribución espacial del Nitrato
Distribución espacial del pH
0 5 10 15 204.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
Mo
lalid
ad
Distancia (km)
pH Inicial Octubre Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre
0 5 10 15 200.0
1.0x10-5
2.0x10-5
3.0x10-5
4.0x10-5
5.0x10-5
6.0x10-5
7.0x10-5
8.0x10-5
Mo
lalid
ad
Distancia (km)
Nitrato Inicial Octubre Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre
CASOSModelo de Transporte de solutos
Distribución espacial del Hg+2
Distribución espacial del Pb+2
0 5 10 15 200.00
2.50x10-7
5.00x10-7
7.50x10-7
1.00x10-6
Mo
lalid
ad
Distancia (km)
Plomo Inicial Octubre Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre
0 5 10 15 200.0
5.0x10-8
1.0x10-7
1.5x10-7
2.0x10-7
2.5x10-7
3.0x10-7
Mo
lalid
ad
Distancia (km)
Mercurio Inicial Octubre Noviembre Diciembre Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre
CASOSModelo de Transporte de solutos
Evolución temporal del BicarbonatoSodio, Calcio y Magnesio en el embalse
0 40 80 120 160 200 240 280 320 3601.0x10-4
2.0x10-4
3.0x10-4
4.0x10-4
5.0x10-4
6.0x10-4
7.0x10-4
8.0x10-4
Mo
lalid
ad
Tiempo (días)
Bicarbonato Sodio Calcio Magnesio
0 40 80 120 160 200 240 280 320 3600.0
1.0x10-4
2.0x10-4
3.0x10-4
4.0x10-4
5.0x10-4
6.0x10-4
7.0x10-4
8.0x10-4
Mo
lalid
ad
Tiempo (días)
cloruro Sulfato
Evolución temporal del Cloruro ySulfato en el embalse
CASOSModelo de Transporte de solutos
Evolución temporal del ManganesoPotasio, Aluminio y Hierro en el embalse
Evolución temporal del pHen el embalse
0 40 80 120 160 200 240 280 320 3600.0
2.0x10-5
4.0x10-5
6.0x10-5
8.0x10-5
Mo
lalid
ad
Tiempo (días)
Manganeso Potasio Aluminio Hierro
0 40 80 120 160 200 240 280 320 3606.4
6.5
6.6
6.7
6.8
6.9
7.0
Mo
lalid
ad
Tiempo (días)
pH
CASOSModelo de Transporte de solutos
Evolución temporal del Cobalto,Niquel, Cobre y Zinc en el embalse
Evolución temporal del Arsénico,Mercurio y Bario en el embalse
0 50 100 150 200 250 300 350 400
5.0x10-7
1.0x10-6
1.5x10-6
2.0x10-6
Mo
lalid
ad
Tiempo (días)
Cobalto Niquel Cobre Zinc
0 50 100 150 200 250 300 350 4000.00
2.50x10-8
5.00x10-8
7.50x10-8
1.00x10-7
1.25x10-7
1.50x10-7
Mo
lalid
ad
Tiempo (días)
Arsénico Mercurio Bario
CASOSModelo de Transporte de solutos
Evolución temporal del Cadmioy Plomo en el embalse
Evolución temporal del NitratoY Cromo en el embalse
0 50 100 150 200 250 300 350 4000.0
1.0x10-7
2.0x10-7
3.0x10-7
4.0x10-7
5.0x10-7
6.0x10-7
Mo
lalid
ad
Tiempo (días)
Cadmio Plomo
0 50 100 150 200 250 300 350 4000.0
1.0x10-5
2.0x10-5
3.0x10-5
4.0x10-5
5.0x10-5
6.0x10-5
7.0x10-5
Mo
lalid
ad
Tiempo (días)
Nitratro Cromo
CASOSModelo de Transporte de solutos
Con la peor calidad del agua (caso conservador) se ha realizado un modelo de transporte de solutos.
Modelo Hidrológico: Estimación de aportaciones en un año hidrológico seco (45% aportaciones del hueco a la cuenca).
Análisis de sensibilidad variando el porcentaje de aportación al río.
En el momento del vertido: pH, Al, Mn, Fe, Hg, Cr, Pb no cumplen con la Normativa más restrictiva (Ley 8/2001 y RD 995/2000)
Resultados
CASOSModelo de Transporte de solutos
Modelo de Transporte de solutos conservador: No hay interacción con el zócalo (reacciones heterogéneas) y se ha considerado la dilución en el lago nula.
La calidad mejora con las primeras aportaciones de las subcuencas (en apenas 600 m del hueco).
La dilución ocasiona que todas las especies cumplan con la Normativa vigente.
Al Embalse le llega agua de calidad aceptable cumpliendo con la Ley 8/2001 y el RD 995/2000.
Resultados
CASOSModelo de Transporte de calor
Problemática
CASOSModelo de Transporte de calor
Problemática
CASOS
CASOS
CASOSModelo de Transporte de calor
Problemática
CASOSModelo de Transporte de calor
Problemática
CASOSModelo de Transporte de calor
Problemática
CASOSModelo de Transporte de calor
Problemática
CASOSModelo de Transporte de calor
Problemática
CASOSModelo de Transporte de calor
ProblemáticaN
SCaños manantial:T = 20.9 ºCTDS = 199 mg/lCond. = 421 SSal. = 0.2 0/00
Agua surgente
Agua surgente
VALLA VALLA
Charca:T = 21.3 ºCTDS = 196 mg/lCond. = 410 SSal. = 0.2 0/00
Rebosadero:T = 21.2 ºCTDS = 196 mg/lCond. = 411 SSal. = 0.2 0/00
Caño:T = 20.5 ºCTDS = 202 mg/lCond. = 421 SSal. = 0.2 0/00
Arroyo:T = 13.8 ºCTDS = 57 mg/lCond. = 119.9 SSal. = 0.1 0/00
4 de mayo de 2005N
SCaños manantial:T = 20.9 ºCTDS = 199 mg/lCond. = 421 SSal. = 0.2 0/00
Agua surgente
Agua surgente
VALLA VALLA
Charca:T = 21.3 ºCTDS = 196 mg/lCond. = 410 SSal. = 0.2 0/00
Rebosadero:T = 21.2 ºCTDS = 196 mg/lCond. = 411 SSal. = 0.2 0/00
Caño:T = 20.5 ºCTDS = 202 mg/lCond. = 421 SSal. = 0.2 0/00
Arroyo:T = 13.8 ºCTDS = 57 mg/lCond. = 119.9 SSal. = 0.1 0/00
4 de mayo de 2005
CASOSModelo de Transporte de calor
Análisis
Se ejecutó un sondeo con recuperación de testigo con inclinación de 20º.
Se analizó la fracturación (buzamiento, número, estado,..).
Realización de diagrafías térmicas. Se identificaron materiales. Se identificaron unidades hidrogeológicas Se sentaron las bases para desarrollar un
modelo de comportamiento.
CASOSModelo de Transporte de calor
Análisis: Ejecución de Sondeo
CASOSModelo de Transporte de calor
Análisis de la fracturación
0 10 20 30 40 50 60 70 802
4
6
8
10
12
Te
mperatu
ra (ºC
)
Den
sida
d de
fra
ctu
raci
ón(n
º fr
actu
ras/
m)
Profundidad (m)
Densidad de fracturación
16
18
20
22
24
26
28
30
acuífero somero
Temperatura (ºC)
CASOSModelo de Transporte de calor
Análisis de la temperatura
0 10 20 30 40 50 60 70 80 9024
25
26
27
28
29
30
Te
mp
erat
ura
(ºC
)
Profundidad (m)
CASOSModelo de Transporte de calor
Identificación de materiales
• Aproximadamente medio metro de relleno antrópico – suelo edáfico
• De 0.5 m a 3 m arena arcillosa beige
• De 3 m a 4 m gravas y arenas con arcillas
• De 4 m a 4.7 m arenas
• De 4.7 m a 8 m gravas mal graduadas con arenas
• De 8 m a 15 m arcillas arenosas – limos.
CASOSModelo de Transporte de calor
Identificación de unidades hidrogeológicas
• Acuífero somero: zona superficial. 15 primeros metros muy meteorizadosArenas, gravas.
• Acuífero profundo: 65 m de potencia, pudiendo estar separada por arcillas.Zona de karstAscenso del agua por grietas con inclinaciones de 20º a 65 º.
La procedencia de aguas más calientes de zonas más profundas (fracturas más inclinadas). El agua sale a 21 ºC de temperatura
CASOSModelo de Transporte de calor
Análisis: Desarrollo del modelo
SU ELO EDÁ F ICO
DE T E N C ION S U P E RF IC IA L
IN T E RCE P TAC ION
E VA P OT R A N SP IR AC ION
IN F ILT RAC ION
E SCORR E NT IAS U P E RF IC IA L
RE C A RGA E N T R Á N S ITO
P RE C IP ITAC ION
ACU IF ERO S OM ERO
M EZCL A DE A R ENA S ,
GR AVA S M A L CL A S IF ICA DA S
A RC IL L A S
ACU IF ERO P ROFU NDO,
FR ACT U RA S
RE C A RGA A L AC U ÍF E RO P ROFU N DO
E SCORR E NT IAH IP ODÉ RM ICA DE L AC U ÍF E RO S OM E RO
E SCORR E NT IAE P IDÉ RM ICAS U P E RF IC IA L
Estimación de la recarga
CASOSModelo de Transporte de calor
Modelo conceptual
El caudal y temperaturas de surgencia han servido para calibrar el modelo
Recarga
Flujo regional
ImpermeableImpermeable
12 km
2 km
Manantial
Acuífero profundo
Acuífero somero
Recarga
Flujo regional
ImpermeableImpermeable
12 km
2 km
Manantial
Acuífero profundo
Acuífero somero
CASOSModelo de Transporte de calor
Modelo conceptual
Recarga. T = 16 ºC
Impermeable al calor
12 km
2 km
Manantial T = 23 ºC
Flujo de agua
Gradiente térmico
Zona lejana.Acuífero profundo
Acuífero profundo
Acuífero somero
Recarga. T = 16 ºC
Impermeable al calor
12 km
2 km
Manantial T = 23 ºC
Flujo de agua
Gradiente térmico
Zona lejana.Acuífero profundo
Acuífero profundo
Acuífero somero
CASOSModelo de Transporte de calor
Modelo numérico: Parámetros
Zona KXX (m/d) KYY (m/d) Angulo SS (m-
1)porosidad
()
Acuífero somero
100 100 0 0.001 0.16
Acuífero profundo
160 160 0 0.001 0.16
Tabla: Parámetros hidrodinámicos del modelo.
CASOSModelo de Transporte de calor
Modelo numérico: Parámetros
Zona densidad
(gr/dm3)
Conductividad térmica(cal/dm d
ºC)
Capacidad
calorífica (cal/gr
ºC)
dispersividad
térmica longitudin
al (dm)
dispersividad térmica
transversal (dm)
Acuífero somero
2650 0.26 7464 80000 80
Acuífero profundo
2650 0.26 7464 20000 20
Acuífero profundo
(zona lejana)
2650 0.26 7464 50000 50
Tabla: Parámetros térmicos del modelo.
CASOS
Distancia (m)
Pro
fun
did
ad
(m)
0 5000 100000
1000
2000
3000
h2053.092049.552046.012042.472038.932035.392031.852028.312024.782021.242017.72014.162010.622007.082003.54
Modelo de Transporte de calor
Resultados de niveles
CASOS
Distancia (m)
Pro
fun
did
ad
(m)
0 5000 100000
1000
2000
3000
tem95.147589.86584.582579.374.017568.73563.452558.1752.887547.60542.322537.0431.757526.47521.1925
Modelo de Transporte de calor
Resultados: Resultados térmicos
CASOSModelo de Transporte de calor
Resultados: Resultados térmicos(Zona ampliada)
CASOSModelo de Transporte de calor
Conclusiones
• El medio subterráneo en la zona está constituido por dos acuíferos, uno somero formado por gravas mal graduadas y arenas mezcladas, y otro profundo formado por un macizo rocoso muy fracturado, lo que origina que dicho acuífero presente una permeabilidad equivalente alta
• El relleno de las fracturas está formado por material arenoso procedente de la alteración y disolución de las calizas e, incluso, se presentan zonas sin relleno
• La dirección de las fracturas es, aproximadamente, Norte – Sur, presentando un buzamiento comprendido entre los 20º y 65º hacia el Oeste. Las fracturas que presentan menor buzamiento llevan aguas más frías que las que presentan buzamientos mayores, las cuales actúan como vías preferenciales de transporte de calor por advección/difusión acompañando al flujo de agua
CASOSModelo de Transporte de calor
Conclusiones
• Entre el acuífero somero y el profundo hay una zona de limos arenosos que se comporta como un acuitardo regulando la percolación al acuífero profundo, al poseer valores de permeabilidad muy inferiores a los anteriores acuíferos
• El acuífero somero constituido por material detrítico cuaternario se ubica siguiendo el eje longitudinal del río Trimaz, siendo éste y otros arroyos de la zona los puntos de descarga del mismo
• La Charca de Allegal se encuentra precisamente al final del depósito cuaternario siguiendo la dirección Noroeste – Sureste, zona en la cual confluyen los dos sistemas de fracturación, uno con dirección Norte – Sur principalmente, (acuífero profundo) y otro Oeste – Este, con buzamiento hacia el Sur (15º – 20º)
CASOSModelo de Transporte de calor
Conclusiones
• los valores de permeabilidad del acuífero profundo (permeabilidad equivalente) oscilan en el rango correspondiente a un material arenoso, entre 0,83 y 160 m/d. Estos valores dependerán de la zona de fracturación y de la conexión existente entre las grietas
• El rango de porosidad del material de relleno de las fracturas oscila entre 0,16 y 0,26, siempre y cuando exista dicho material, ya que existen fracturas sin apenas relleno funcionando como canales subterráneos
• En cuanto a la variación de la temperatura con la profundidad, hay que decir que ésta aumenta sobre todo en las zonas próximas al manantial y dependiendo del buzamiento de las fracturas