Estas propiedades son la porosidad y la permeabilidad o ms estrictamente la conductividad hidrulica. Entre materiales permeables tenemos: a Muy permeables: Lavas cavernosas, Gravas, Arenas gruesas. La presencia o ausencia de Vegetacin: Es un factor que en partes topogrficamente altas influye en la infiltracin y por lo tanto, contribuye a la recarga del agua subterrnea.
El suelo, hidrogeolgicamente hablando est estrechamente ligado con la cubierta vegetal. Las races de las plantas y los animales propios del suelo lo horadan hacindolo ms poroso y dndole as oportunidad al agua para pasar a travs de l. La vegetacin puede facilitar la infiltracin aun en los suelos duros y arcillosos. En lo que respecta a este factor, es interesante hacer alusin a la existencia de ciertos tipos de plantas que se alimentan de la descarga del agua subterrnea, que no pertenecen a un gnero o familia en especial, sino que su nica caracterstica en comn es que satisfacen sus necesidades extendiendo sus races hasta el manto fretico.
A este grupo peculiar de plantas se le ha dado el nombre de freatfitas, pueden servir como indicadoras de la presencia de agua subterrnea e inclusive de la calidad de la misma. Suelen presentarse en las mrgenes de los ros y son propias de regiones semiridas, donde el agua subterrnea aflora en forma permanente, no dependiendo de la precipitacin directa en el rea.
Movimiento o flujo del agua subterrnea. Un sistema hidrolgico en el que se considera que el agua subterrnea fluye en forma horizontal, y en el cual normalmente la informacin hidrolgica se utiliza para describir un sistema esttico.
Un sistema hidrolgico subterrneo dinmico es ms representativo de la realidad y las investigaciones en este campo toman en cuenta el movimiento vertical del agua subterrnea. En acuferos de gran espesor m o ms , el flujo vertical controla el movimiento del agua subterrnea, control que marca un comportamiento particular en las zonas de extraccin por pozos, en especial en las zonas de recarga hacia abajo y en las de descarga hacia arriba.
Si se detiene por un instante el flujo de agua subterrnea, se puede estimar la forma de su movimiento en el plano horizontal y en el plano vertical, lo que resultar en la definicin de reas de recarga y reas de descarga. Existen tres sistemas principales de flujo de agua subterrnea que se establecen de acuerdo con la topografa y al marco geolgico presente: local, intermedio y regional.
Una topografa abrupta producir varios sistemas locales, en cada topografa el agua entra y sale en el mismo valle. En algunos casos parte del agua de recarga podr descargar en otro valle localizado a un nivel topogrfico menor, esto definir un sistema intermedio. Todos estos flujos, en un ambiente natural, mantienen un recorrido separado, al igual que las corrientes marinas o las aguas de dos ros antes de confluir para formar otra.
Las zonas de recarga y descarga estn estrictamente controladas por un flujo vertical con una componente de movimiento hacia abajo y hacia arriba, respectivamente. El despreciar estas componentes de flujo vertical del agua subterrnea ha generado impactos ambientales serios y algunas veces irreversibles.
La infiltracin se produce en el terreno por la accin conjunta de dos fuerzas, en donde interacta la gravedad y la atraccin molecular, las que pueden actuar en un mismo sentido o bien en forma opuesta, segn las circunstancias.
La magnitud de la infiltracin y por lo tanto de la alimentacin de las aguas subterrneas, se ve influenciada por dos tipos de condiciones; las que indican. En este segundo tipo deben incluirse adems las condiciones geolgicas del subsuelo que son las que fijan la existencia y potencia de rellenos permeables, es decir, determinan la capacidad del subsuelo para recibir y regular el agua proveniente de las infiltraciones.
De acuerdo con los conocimientos que se tienen del ciclo hidrolgico, las precipitaciones que caen sobre la tierra siguen distintos caminos, los que en rasgos muy generales pueden resumirse en: una parte no alcanza a llegar al suelo siendo retenida por el follaje de la vegetacin, esta parte que recibe el nombre de intercepcin, es devuelta nuevamente a la atmsfera por evaporacin. La parte que llega al suelo se mueve a travs de la superficie de ste en un proceso designado como infiltracin.
Si la intensidad de las precipitaciones sobrepasa la capacidad de infiltracin del terreno, se produce un movimiento de agua por superficie, conocido con el nombre de escurrimiento superficial, cuyo caudal en cada instante es igual a la diferencia entre la intensidad de la precipitacin y la capacidad de infiltracin del suelo. Del agua infiltrada en el terreno, una parte vuelve por capilaridad a la superficie donde se evapora, o bien es extrada por las races de las plantas y utilizada en su proceso de transpiracin, del resto del agua infiltrada otra porcin queda destinada a completar la capacidad de retencin del suelo en la zona no saturada e incluso su capacidad capilar ubicada inmediatamente sobre el nivel de saturacin, mientras el saldo contina su descenso por accin de la gravedad pasando a constituir lo que ya hemos designado como la recarga de las aguas subterrneas.
La recarga de la zona de saturacin debida a la aportacin de las precipitaciones atmosfricas puede descomponerse en tres etapas, que son: a infiltracin del agua desde la superficie al terreno que yace inmediatamente bajo ella b movimiento descendente del agua a travs de la zona de aireacin o no saturada c entrada del agua en la zona de saturacin, donde pasa a formar parte de las propiamente llamadas aguas subterrneas.
Evidentemente, una parte del agua que entra en la zona de aireacin vuelve a la atmsfera por evaporacin y transpiracin vegetal, perdindose as su incorporacin a la zona de saturacin.
Infiltracin de las Corrientes Superficiales: Las corrientes se clasifican en general en dos categoras: corrientes influentes y corrientes efluentes figura 2. En las primeras, el nivel de las aguas superficiales est por encima de la superficie fretica libre y el agua pasa desde la corriente superficial a la zona de saturacin.
Por el contrario, una corriente se llama efluente si su nivel est por debajo del nivel fretico y por tanto, recibe aportaciones de agua subterrnea de los mantos de las laderas.
En algunas regiones relativamente lluviosas, casi todas las corrientes de agua de flujo perenne o casi perenne son efluentes. En estas regiones, la recarga tiene lugar en las zonas existentes entre dos ros o arroyos, de manera que las corrientes sirven como canales de drenaje natural que descargan el exceso de caudal de los almacenes subterrneos de agua.
La recarga tiene lugar principalmente por la penetracin vertical de la lluvia y del agua de las nieves en la inmediata vecindad de su punto de precipitacin. Sin embargo, cuando la intensidad de precipitacin de lluvia o nieve es superior a la velocidad con que puede infiltrarse el agua a travs de la superficie del terreno, este exceso de precipitacin correr sobre la superficie en la direccin de su mxima pendiente.
Condiciones determinantes de la recarga Las condiciones que determinan la velocidad y caudal de la recarga de aguas subterrneas pueden ser de dos categoras: aquellas relacionadas con la precipitacin, como verdadera fuente de abastecimiento, y aquellas relacionadas con la facilidad de entrada del agua en el terreno, las cuales determinan la proporcin de agua de lluvia o nieve que alcanza los depsitos subterrneos.
La precipitacin vara grandemente en cantidad de unos sitios a otros y es tambin notablemente variable con el tiempo en cualquier sitio determinado. La recarga de agua subterrnea vara mucho tambin de un sitio a otro y de unas pocas a otras, no slo porque las condiciones de entrada son tambin variables, sino tambin porque, incluso con las mismas condiciones de toma, la relacin de la recarga a la precipitacin vara grandemente con la cantidad y distribucin de las precipitaciones y segn tengan lugar como lluvia o como nieve.
En general, la proporcin de precipitacin que puede transformarse en aguas subterrneas aumenta con la precipitacin, pero slo hasta un cierto lmite. Si las precipitaciones tienen lugar en forma de lluvias ligeras y dispersas pueden todas ellas ser absorbidas por el terreno.
Las lluvias que tienen lugar despus de que la falta de humedad del suelo ha sido satisfecha son precisamente las que tienen utilidad en la recarga del almacn de aguas subterrneas.
La cantidad de recarga en cada rea determinada depende grandemente de la distribucin de la precipitacin. Una cantidad dada de precipitacin durante la poca de crecimiento vegetal producir la mxima recarga si tiene lugar en un perodo de lluvia persistente de intensidad talque se infiltre con la misma rapidez que va cayendo. Si por el contrario, cae distribuida en lluvias intermitentes a lo largo de un perodo de tiempo considerable, puede ser ms beneficiosa para las cosechas, pero de esta agua muy poca o ninguna cantidad puede atravesar el terreno vegetal para llegar a la zona de saturacin.
Por otra parte, si la precipitacin tiene lugar en forma de aguacero de gran intensidad y corta duracin, solamente una pequea parte puede infiltrarse en el suelo y todava otra menor puede alcanzar las zonas de saturacin, ya que la mayor parte del agua correr en forma de escorrenta directa hacia corrientes superficiales. Una caracterstica evidentemente decisiva en la recarga subterrnea es la topografa del terreno. En zonas con grandes pendientes, la escorrenta es mxima y por tanto, las infiltraciones Las grandes llanuras de materiales sedimentarios permeables constituyen a este respecto las zonas de infiltracin ms eficaces.
La extensin de la cuenca receptora tiene tambin influencia decisiva en la cantidad de agua infiltrada en ella. La recarga aumentar si la cuenca directa de precipitacin est aumentada con las aportaciones de corriente superficiales que recogen e infiltran las aguas recogidas en las montaas, en las cuales la intensidad de precipitacin suele ser mayor.
La intensidad de la recarga debida a las corrientes superficiales influentes depende grandemente del estado del lecho de las corrientes. Aunque el terreno por el que transcurre un ro sea muy permeable, la infiltracin puede ser reducida, a causa de que el lecho se haya impermeabilizado por arrastres de limos arcillosos o por deposiciones calizas que cementen los materiales del fondo.
Cuando el ro est sujeto a crecidas fuertes, stas suelen lavar los depsitos impermeables y aumentar la capacidad de infiltracin del lecho del ro. Los embalses de regulacin tienden a anular este efecto beneficioso de lavado, al suprimir las grandes avenidas.
Por otra parte, los embalses son favorables a la infiltracin en cuanto decantan el agua de elementos arcillosos finos, de modo que las deposiciones impermeables limosas aguas abajo pueden ser ms reducidas. Un acufero es una formacin geolgica subterrnea compuesta de grava, arena o piedra porosa, capaz de almacenar y rendir agua. Las condiciones geolgicas e hidrolgicas determinan su tipo y funcionamiento. Por ejemplo, se espera que mientras mayor sea la porosidad de las rocas variante entre 5 y 20 por ciento , segn el tipo de roca, ms agua produzca el acufero.
El agua subterrnea se encuentra en forma de un solo cuerpo continuo o tambin en estratos separados. Puede encontrarse tanto en materiales rocosos Consolidados roca dura como en materiales sueltos no consolidados roca suave. Cualquier tipo de esta, dura o suave, puede constituir un acufero si es suficientemente poroso y permeable. Se hallan ampliamente distribuidas y son poseedoras de excelentes propiedades acuferas, mientras que las rocas gneas y metamrficas poseen propiedades que limitan la formacin de acuferos de primer orden.
De acuerdo con el grado de confinamiento de las aguas que contienen, los acuferos pueden clasificarse en cuatro tipos: Acuferos libres.
Tambin llamados no confinados o freticos figura 2. Son formaciones geolgicas en las cuales el agua satura los poros se encuentra descansando sobre un estrato impermeable y la superficie superior constituye el nivel fretico; o bien puede descansar sobre un estrato semipermeable, con percolacin vertical a un manto ms profundo. El agua contenida en los poros en la superficie superior del acufero se encuentra sometida a presin atmosfrica, tal como si estuviera contenida en un recipiente abierto.
En cualquier nivel dentro de un acufero libre, la presin hidrosttica es equivalente a la profundidad desde la superficie libre hasta el punto en cuestin, y puede expresarse en metros de agua. El nivel fretico define el lmite de saturacin del acufero libre y coincide con la superficie piezomtrica.
Su posicin no es fija sino que vara en funcin de las pocas secas o lluviosas. Acuferos confinados: Son formaciones geolgicas en las cuales el agua que satura los poros se encuentra sometida a una presin hidrosttica superior a la presin atmosfrica , por lo tanto al perforarles el agua fluye hacia afuera del mismo.
En este caso el acufero yace entre estratos impermeables situados por encima y debajo del acufero figura 2. En muchos casos, las formaciones que confinan a un acufero de este tipo poseen alguna permeabilidad de manera que cuando el nivel piezomtrico cae por debajo del acuitardo, ocurre recarga por percolacin vertical desde los acuferos superiores. Figura 2. En este tipo de acufero, la disminucin de la carga piezomtrica originada por el bombeo, por ejemplo, inducir un flujo vertical del agua contenida en el acuitardo, que actuar como recarga del acufero.
Las caractersticas del acuitardo confinante en un acufero semiconfinado son tales que puede ignorarse la componente horizontal del flujo en el acuitardo. Un mismo acufero puede ser libre, confinado y semiconfinado segn sectores. Algunas veces se da una capa de material ms o menos impermeable por encima del nivel fretico.
El agua que se infiltra queda atrapada en esta capa para formar un lentejn, que normalmente tiene una extensin limitada sobre la zona saturada ms prxima. Los acuferos colgados son ms comunes de lo que se pueda suponer, aunque quiz slo ocupan unos pocos centmetros de espesor, o slo se alimenten despus de una recarga muy excepcional. No suponen un recurso muy fiable, ya que a veces se puede perforar del todo y el pozo construido facilita el drenaje del agua contenida en el lentejn hacia la zona saturada figura 2.
Los acuferos son las formaciones de mayor inters bajo el punto de vista de la circulacin subterrnea de las aguas y desde luego, bajo la perspectiva del aprovechamiento humano. La importancia de las otras formaciones es diferente: por ejemplo un acuitardo puede suministrar, aunque sea muy lentamente, considerables volmenes de agua a lo largo del tiempo a un acufero infrayacente si la disposicin de ambos lo permite, mientras que los acuicludos y acufugos al obstaculizar o impedir el movimiento del agua a su travs, son las formaciones que.
Los materiales geolgicos del subsuelo tienen muy distinta capacidad para almacenar y transmitir el agua. En funcin de esta capacidad, una formacin geolgica puede ser clasificada como: Acuicludos: Son formaciones que contienen agua en su interior pero que no la pueden transmitir.
Como el agua fluye lentamente hacia los pozos, estos tardarn mucho tiempo en recuperar de nuevo su nivel despus de una extraccin. Por esto el caudal que se podra extraer es considerablemente menor que en el caso de un acufero, de manera que resulta poco rentable para el abastecimiento humano, aunque podran ser suficientes para abastecimiento a pequeas comunidades. Un ejemplo de este tipo seran los materiales detrticos mal clasificados, como una mezcla de arenas y arcillas figura 2.
Los materiales. Es la propiedad de las rocas de polarizarse al pasar por ellas la corriente elctrica. Depende de la composicin qumica de la roca y de la composicin y concentracin de los electrolitos disueltos en el agua subterrnea, que est en contacto con las rocas. La actividad electroqumica determina la magnitud y el signo del voltaje desarrollado cuando la roca est en equilibrio con el electrolito. El nombre proviene de los materiales dielctricos, que son materiales aislantes o muy poco conductores por debajo de una cierta tensin elctrica llamada tensin de rotura.
El efecto de la constante dielctrica se manifiesta en la capacidad total de un condensador elctrico o capacitor. La resistividad elctrica de cualquier material se define como la resistencia, en menor o mayor grado al paso de la corriente elctrica, por unidad de rea y de longitud con una intensidad conocida. Se designa por la letra griega rho minscula , en unidades de ohmios por metro, m. Su valor describe el comportamiento de un material frente al paso de la corriente elctrica, por lo que da una idea de lo buen o mal conductor que es.
Un valor alto de resistividad indica que el material es mal conductor mientras que uno bajo indicar que es un buen conductor. Una roca homognea, independiente de su litologa, responde elctricamente como un material aislante resistividades del orden de [-m] , excepto en el caso de metales resistividades del orden de [-m] , Esta habilidad de las rocas de poder conducir corriente est directamente ligada a factores intrnsecos del material porosidad, permeabilidad , y factores externos sistemas hdricos de recarga, zonas de entrampamiento.
Composicin qumica del agua, que llena los espacios porosos de la roca, como su salinidad por ejemplo. Tabla 3. Tambin permite definir zonas de alta peligrosidad Zona ssmica. De igual manera para conocer las condiciones actuales a que se encuentra una obra civil, la geofsica proporciona mtodos como el Georadar que brindan una buena resolucin sobre el estado de la estructura, la presencia de huecos, fisuras, la localizacin de la armadura, el espesor, la presencia de humedad entre otros.
Para lograr desarrollar esta metodologa se utilizan cuatro electrodos, 2 de corriente A y B , 2 de potencial M y N y la unidad resistiva Trasmisor de corriente, receptor al centro del arreglo.
La finalidad de las calicatas elctricas es el estudio de las variaciones laterales en la resistividad del subsuelo. Este mtodo consiste. Experimentalmente las calicatas elctricas consisten en trasladar la misma vez los electrodos de corriente y potencial, manteniendo la separacin entre ellos de manera constante, obtenindose as un perfil de resistividades aparentes a lo largo del rea seleccionada.
Los Sondeos Elctricos Verticales nos permiten suministrar una informacin cuantitativa de las propiedades conductoras del subsuelo y se puede determinar aproximadamente la distribucin vertical de su resistividad, por lo que la finalidad de esta metodologa es la determinacin de las capas del subsuelo y las resistividades o conductividades elctricas de la misma, esto mediante mediciones realizadas en el lugar de estudio.
En trminos generales los SEV son una serie de determinaciones de resistividad aparente y que son efectuadas mediante un mismo dispositivo y separacin creciente entre los electrodos de emisin y recepcin de corriente. Ya propiamente en el levantamiento se puede observar un arreglo en el cual incluyen 4 pares de electrodos, dos son utilizados para energizar o inyectar corriente al subsuelo y los otros dos para medir la diferencia de potencial, al centro se ubica la unidad resistiva que nos sirve como el centro de control para la inyeccin de la corriente y recepcin de los datos del levantamiento geofsico.
El producto final o lo que se busca obtener de un levantamiento utilizando el mtodo SEV es el valor de resistividad aparente del sitio de exploracin en funcin de la profundidad; la razn por la cual se denomina resistividad aparente es porque al realizar o aplicar un levantamiento utilizando SEV, la resistividad del subsuelo no es homognea debido a que en este se puede encontrar, no solo un tipo de material, sino varios, y esto depender de la geologa y profundidad.
Este tipo de arreglo consiste en ubicar los electrodos de corriente A y B separados de los electrodos de potencial M y N , por lo tanto la distancia entre A y B se mantiene constante al igual que entre M y N; la distancia que va aumentando la llamaremos a y es la que va separando de una manera gradual los electrodos de corriente de los electrodos de potencial.
Figura 3. Como en todo arreglo utilizando los SEV, siempre se tendrn que hacer uso de cuatro electrodos, dos de potencial y dos de corriente, dos pares de cables, agua con sal y la unidad resistiva para la inyeccin de la corriente y la recepcin de los datos de resistividad aparente del sitio de exploracin. Una desventaja que posee el mtodo Wenner es que a la hora de realizar el levantamiento, todos los electrodos tienen que modificarse por cada medida, por lo que se necesitar un mayor tiempo desarrollar este mtodo.
Una vez obtenida esta grfica, se procesaron en nuestro caso los datos en la computadora utilizando el programa denominado "DCINV", en el cual hace una serie de iteraciones para estimar el modelo de capas iniciales, el cual se ajusta a la curva establecida para llegar a un modelo de capas final, por el mtodo de inversin.
Al obtener este modelo de capas para cada SEV, se realiza una correlacin entre stos para construir las secciones geoelctricas, mismas que nos darn un panorama general de la estratigrafa del subsuelo. Este arreglo no es aplicable en terrenos con excesiva pendiente, ni en terrenos cercanos a torres o plantas de energa elctrica, ya que los datos obtenidos pueden llegar a tener un gran margen de error sobre el rea de estudio.
La mayor ventaja que presenta este mtodo es que al inyectar la corriente al subsuelo, se tiene mayor informacin de las variaciones verticales de las capas subterrneas en cuanto a las resistividades aparentes que se nos puedan presentar.
Por otro lado se hace una comprobacin de los datos que se van obteniendo, esto mediante un empalme que se realiza a cierta distancia de la medicin.
Con stas se puede llegar a interpretar la situacin de las masas en el subsuelo, ya que son causadas por una distribucin irregular en profundidad de masas de diferentes densidades, por lo que conociendo aqullas se puede llegar a una interpretacin ms o menos probable de la situacin. Bsicamente, el mtodo por gravedad mide las variaciones laterales de la atraccin gravitatoria del suelo que estn asociadas a cambios de densidad prximos del subsuelo.
Instrumentos de Medicin de Gravedad En los mtodos de gravimetra se han utilizado tres tipos de instrumentos: La balanza de torsin, el pndulo y el gravmetro. El primero de estos, ideado en un principio con fines geodsicos hacia comienzos del siglo pasado, el pndulo tuvo un uso limitado para la exploracin petrolfera, luego el gravmetro que desplaz a ambos, viene siendo utilizado casi desde entonces.
El gravmetro es un instrumento que mide directamente pequeas variaciones en la componente vertical de la gravedad. Este instrumento puede determinar diferencias de 0. En la prospeccin petrolfera el mtodo magntico entrega informaciones acerca de la profundidad de las rocas pertenecientes al basamento. A partir de estos conocimientos se puede localizar y definir la extensin de las cuencas sedimentarias ubicadas encima del basamento, que posiblemente contienen reservas de petrleo.
En las exploraciones mineras se aplica el mtodo magntico en la bsqueda directa de minerales magnticos y en la bsqueda de minerales no magnticos asociados con los minerales, que ejercen un efecto magntico mensurable en la superficie terrestre. Adems el mtodo magntico se puede emplear en la bsqueda de agua subterrnea. Por medio de estudios aeromagnticos se puede tambin localizar zonas de fallas, de cizallamiento y de fracturas, que pueden albergar una variedad grande de minerales y dirigir a una mineralizacin.
El conocimiento de sistemas de fracturas y de acuferos en rocas solidificadas cubiertas por una capa de depsitos aluviales puede facilitar la bsqueda y explotacin de agua subterrnea. Hoy da en la prospeccin petrolfera se emplean magnetmetros instalados en aviones y en barcos. En los estudios de reconocimiento de depsitos minerales se emplean magnetmetros aeroportados. Estas propiedades fsicas solo existen a temperaturas debajo de la temperatura de Curie.
En consecuencia los generadores de las anomalas magnticas podemos hallar hasta una profundidad mxima de 30 a 40 km. Los mtodos electromagnticos conocidos con la designacin EM, utilizados en geofsica de exploracin tienen como objetivo principal medir las variaciones de conductividad elctrica aparente de la tierra en funcin de la profundidad y se fundamentan en el hecho de que un campo electromagntico producido por una antena o bobina por la que pasa una corriente alterna, se propaga a travs del subsuelo, induciendo otras corrientes que se halle en su recorrido, cuando esto ocurre una fuerza electromotriz o un voltaje se genera dentro del conductor, segn la Ley de Faraday.
Las corrientes inducidas ocurren en las capas superficiales y las magnitudes y distribucin estn en funcin de la frecuencia del trasmisor, energa, geometra y de las propiedades elctricas del subsuelo o conductor.
Por otra parte, Los EM constituyen el grupo de mayor diversidad tanto en metodologas como en instrumentos para llevar a cabo la toma de datos, resultando ser herramientas eficaces a la hora de abordar una gran variedad de problemas tales como: estudio de aguas subterrneas, cartografa de la intrusin marina, deteccin de vertidos de contaminantes, localizacin de cavidades o fallas.
Siempre que stos presenten cambios anmalos en conductividad elctrica. La versatilidad y gran resolucin en la toma de datos, aspecto que permite el reconocer extensas reas de terreno en un corto espacio de tiempo, son las dos principales virtudes de los mtodos electromagnticos en general.
Adems la no necesidad de contacto elctrico con la superficie del terreno no precisan electrodos , permiten incluso el realizar estudios tanto en barco como en avin. Los mtodos electromagnticos proporcionan una gran variedad de tcnicas para la investigacin de aguas subterrnea en el subsuelo, pero son los de campo prximo y artificial los de mayor importancia, dado que en stos es el operador el que controla el dispositivo transmisor que genera el campo electromagntico primario, por tanto el hecho de poder definir las caractersticas de la onda primaria, nos permitir controlar un parmetro tan importante como es la profundidad de investigacin.
Esto debido a que mediante estos se obtiene una mayor cantidad de informacin en relacin a estructuras presentes en el subsuelo, que en comparacin con cualquier otro mtodo de prospeccin geofsica. Entre los mtodos ssmicos de la geofsica aplicada se distinguen dos principalmente, los de refraccin y los de reflexin ssmica. La base de estos mtodos es la medicin del tiempo de propagacin de las ondas elsticas, transcurrido entre el sitio donde se generan las ondas ssmicas y la llegada de stas a diferentes puntos de observacin.
Cada uno de estos mtodos se emplea dependiendo del objetivo, y la profundidad que se desee alcanzar en subsuelo. Produciendo artificialmente unas ondas ssmicas y detectando los tiempos de llegada de las ondas producidas, una vez reflejadas o refractadas en las distintas formaciones geolgicas, se puede obtener una imagen muy aproximada de las discontinuidades ssmicas.
Estas discontinuidades coinciden generalmente con las discontinuidades estratigrficas. El mtodo de refraccin ssmica, es un mtodo de reconocimiento general especialmente en trabajos de ingeniera civil, exploracin petrolera, y estudios hidrogeolgicos. Permite la localizacin de los acuferos profundidad del estrato , la posicin y tamao del acufero.
Este mtodo es particularmente usado en reconocimiento de reas donde prcticamente no se cuenta con informacin geolgica de la zona. El parmetro que se analiza es la velocidad de propagacin de la onda a travs de los materiales del subsuelo en funcin de la compacidad de los mismos. La ssmica de refraccin resulta ser uno de los mtodos de mayor utilidad en la prospeccin geofsica y la geotecnia, debido a que permite obtener informacin sobre las estructuras geolgicas presentes en el subsuelo.
Adicionalmente, la ssmica de refraccin permite obtener informacin somera del subsuelo para generar modelos de velocidades y determinar el espesor y la profundidad de la roca. Este mtodo estudia bsicamente la propagacin de las ondas en el subsuelo a partir de impulsos ssmicos, generados mediante el uso de una fuente, y geofonos colocados en el terreno, con el fin de adquirir registros ssmicos a travs de los cuales se generan curvas distancia versus tiempo.
Con estas curvas se logran generar modelos de capas con sus velocidades respectivas. En conjunto con los datos geolgicos de campo, este modelo ssmico permite generar en profundidad un modelo tectnico y estratigrfico en reas con poca informacin de superficie. Aunque dicho mtodo posee poca resolucin en escala vertical, es una importante herramienta cuando se requiere conocer las propiedades del subsuelo a poca profundidad ya que posee una gran resolucin horizontal.
Principios bsicos de ssmica de refraccin En un levantamiento de ssmica de refraccin, una fuente que genera una perturbacin ssmica la cual se propaga dentro del subsuelo; esta perturbacin viaja pasando por puntos donde cambian las propiedades elsticas del medio.
En esas interfaces, ocurre un proceso de particin de la energa, por lo cual una porcin de la energa contina su propagacin hacia el interior de la. Estas perturbaciones ssmicas, originan los diferentes tipos de ondas que conocemos entre las cuales destacamos las ondas Love, ondas Rayleigh, ondas S y ondas P. Estas ltimas son tambin conocidas como ondas longitudinales las cuales resultan de inters fundamental en la prospeccin con ssmica de refraccin.
Equipos de Medicin de refraccin ssmica: El equipo de medicin de refraccin ssmica se compone bsicamente por una fuente generadora de ondas ssmicas, sensores que detectan las ondas gefonos y el equipo de adquisicin y almacenamiento sismgrafo. El mtodo de reflexin ssmica se basa en las reflexiones del frente de ondas ssmicas sobre las distintas interfaces del subsuelo.
Estas interfaces reflectores responden, al igual que en la refraccin, a contrastes de impedancia que posteriormente se relacionaran con las distintas capas geolgicas. Las reflexiones son detectadas por los receptores gefonos que se ubican en superficie y que estn alineados con la fuente emisora. Dado que las distancias entre la fuente y los gefonos son pequeas respecto a la profundidad de penetracin que se alcanza.
Este mtodo es el ms empleado en prospeccin petrolfera ya que permite obtener informacin de capas muy profundas. Permite definir los lmites del acufero hasta una profundidad de metros, su saturacin contenido de agua , su porosidad. Permite tambin la localizacin de los saltos de falla. La ssmica de refraccin y la ssmica de reflexin se diferencian particularmente por un elemento de geometra, es decir la refraccin usa principalmente grandes distancias entre fuente receptor de tal manera que la onda ssmica viaje principalmente de manera horizontal, a lo largo del subsuelo, en vez de manera vertical.
Fuente Ssmica: Principalmente lo que se desea es generar ondas ssmicas a travs de una fuente controlada, es decir que pueda controlarse la localizacin y el tiempo. Entre las que podemos mencionar:. Fuentes de impacto: Generalmente mandarrias o martillos; la energa transmitida al suelo por este mtodo no es muy grande, por lo cual se deben apilar varias veces los impactos al suelo, con el fin mejorar la seal de llegada y suprimir el ruido.
Existen varias fuentes de impactos, medios mecnicos, por ejemplo dejando caer un gran peso de una altura de 2 a 3 metros. Cargas explosivas: Representa un tipo de fuente que genera mayor energa; son usadas por lo general en prospeccin petrolera.
La explosin puede ocurrir en un tiempo corto, de micro a milisegundos, dependiendo de la naturaleza y cantidad del explosivo como del material que rodea el sitio de explosin. Disparos: Se utilizan balas o cartuchos; la energa generada es mayor que la producida por la fuente de impacto y por lo general menor al producido por las cargas explosivas. Geometra del acufero profundidad de formaciones impermeables y estructura del subsuelo , extensin lateral, propiedades de las formaciones arena-arcilla , salinidad del agua, plumas de contaminacin.
Depsitos secos-saturados, de Velocidad de propagacin de un esfuerzo espesores mecnico de diferentes estratos y deteccin de zonas de fracturamiento. Velocidad de propagacin de un esfuerzo Zonas de fallas, cartografas de mecnico estructuras de recubrimiento.
Geometra del acufero profundidad de formaciones impermeables y estructura del subsuelo , extensin lateral. Entre los aspectos generales a considerar para la investigacin de aguas subterrneas utilizando mtodos geolctricos especficamente el Schlumberger y que estos a su vez puedan ser aplicados por ingenieros civiles en el estudio de acuferos subterrneos en una zona determinada son los siguientes:.
Posterior a un recorrido por el lugar y con el apoyo de mapas hidrolgicos se seleccionaron tres reas que permitieran realizar los sondeos geofsicos las cuales estn ubicadas dentro de un rea no mayor a los 5km2 como se estableci en los alcances de este trabajo de investigacin y lo suficientemente cerca una con respecto a la otra para correlacionar los resultados correspondientes a cada sondeo.
Las cuales cuentan con las siguientes caractersticas. El rea seleccionada para realizar el sondeo nmero uno denominado S-1 esta al Suroeste respecto al pozo y al sureste respecto de la Planta Geotrmica de Ahuachapn con elevacin de m y realizado en la direccin norte sur. El sondeo numero dos, S-2 realizado en la direccin norte sur est ubicado en un rea con elevacin de y al Noroeste respecto al pozo.
El S-3 se realizo en una direccin sur oeste el cual tiene las siguientes coordenadas x: , y: y se encuentra al costado sur. Ahuachapn est comprendido en dos grandes regiones hidrogrficas; la regin B comprende la cuenca del rio paz. As la meseta central en la cual est situada la cuidad de Ahuachapn y otras regiones de la zona son consideradas de inters para la explotacin de acuferos.
Tabla 4. Figura 4. La hoja de campo figura 4. Se realiza una visita tcnica preliminar, donde por medio de planos topogrficos hidrolgicos, se elige la zona donde se pueda ver mayor recarga hdrica para ubicar la mejor posicin de los sondeos. Al haber escogido el lugar del sondeo, se procede a realizar una medicin preliminar; con cinta mtrica para garantizar una distancia de al menos mts de abertura, que permita llevar a cabo las mediciones de los datos geofsicos utilizando el mtodo Schlumberger.
Al haber determinado los lugares de los sondeos, el siguiente paso sera realizar el levantamiento. Se ubica el equipo en el centro de la medicin de mts que anteriormente se midi, este ser el cero inicial. Se colocan los electrodos de cobre en las distancias ubicadas en la tabla de levantamiento a partir del cero inicial. Los dos electrodos de Corriente A y B se colocan inicialmente a 1.
Y estos a la vez se conectan a los carretes por medio de conectores. Como se ha mencionado anteriormente, se realizaron tres sondeos ubicados alrededor del pozo existente con el objetivo de correlacionar los datos obtenidos en campo con los ya existentes, por lo que al final se podr determinar el lugar mas adecuado para la ubicacin del pozo de extraccin de agua potable y as contribuir al desarrollo de la comunidad a travs de incrementar la dotacin de agua potable en la zona.
Para el modelado en interpretacin de los datos, nos hemos auxiliado del programa DCINV Direct Current Inverse , el cual usa modelos de capas horizontales. Aunque el programa tiene la capacidad para modelar datos de Schlumberger, Wenner y Dipolo Dipolo, en este trabajo lo utilizaremos para modelar e interpretar las curvas de resistividad obtenidas por el mtodo Schlumberger.
Los requisitos de memoria y velocidad de procesamiento no presentan ningn lmite para utilizar el programa. A continuacin se har una breve explicacin acerca del ambiente y uso del DCINV, que ser el programa en el que nos estaremos apoyando para la interpretacin de los datos; as como. Lo primero que se tiene que realizar es crear un bloc de notas con todos los datos obtenidos en campo, siendo estos, la separacin AB, MN y su respectiva resistividad obtenida de la medicin; la forma de colocarlos en el bloc de notas es la siguiente:.
La primera lnea es para insertar un comentario que identifique el sondeo que se realizara. La tercera lnea se utiliza para definir que tipo de arreglo estamos realizando y que es lo que deseamos encontrar.
Por ejemplo para un arreglo Schlumberger que es en nuestro caso, se tendra que colocar el numero 1, mientras que para un arreglo Wenner se utiliza el 2 y para Dipolo - Dipolo el numero 3.
Como podemos observar en la figura 5. En la cuarta lnea, el primer parmetro nos indica cuantas lecturas se realizaron en el sondeo, el siguiente parmetro corresponde a la columna en donde se ubican los valores de resistividad aparente; como podemos observar en la figura en la parte inferior sobresalen 4 columnas, entonces en la tercera es en donde estn los valores de resistividad aparente y por ltimo se tiene que colocar el numero de columnas que se encuentran en el bloc de notas.
En la parte inferior se ubican 4 columnas, la primera es para las distancias AB, la segunda para MN, la tercera es para los datos de resistividad aparente obtenidos en campo y al final estn los valores de peso de cada medicin, que generalmente es constante y se le asigna el valor de 1.
Hay que tener en cuenta que en el bloc de notas hay que introducir los datos como se muestra en la figura 5. Es de gran importancia mencionar, que al momento de crear el bloc de notas, al momento de guardarlo hay que realizarlo como archivo.
El siguiente paso a seguir es abrir el programa DCINV, en el que podemos observar que posee una barra de herramientas en las que incluyen los botones de file, edit y exit. Hay otras opciones enmarcadas en el botn file y son las variantes para guardar el modelo creado, se puede distinguir entre ellas Save Model, que nos sirve para guardar cualquier modelo del programa y la otra que podemos mencionar es Save Graph as PDF, que es tan solo guardar el grafico en la modalidad de PDF.
Si la curva no se ajusta perfectamente a los puntos, entonces habr que realizar ciertos cambios al mismo tiempo que se observan los datos de resistividad y las capas de cada curva, por lo que hay que buscar datos idneos para el perfecto ajuste del modelo. Una vez ajustada perfectamente la curva se proceder a la interpretacin de los resultados obtenidos en campo. Tabla 5. Esta profundidad result ser un poco alto, debido a la topografa del terreno y las condiciones litolgicas de la zona.
Todas las profundidades del nivel fretico se consideran aceptables, esto debido a que el nivel esttico del pozo existente es de La litologa en. Al efectuar los tres levantamientos geoelctricos utilizando el mtodo Schlumberger y a los modelos obtenidos del programa DCINV se lograron identificar las resistividades de las diferentes capas correspondientes al subsuelo en estudio.
En este contexto y en base a los datos obtenidos en campo, se realizaron una serie de consultas a personas especializadas en geologa y auxilindonos en el mapa geolgico de El Salvador, se logr esquematizar la posible litologa en la zona de estudio.
Adems se encuentran ciertos parmetros de resistividad de materiales y rocas que hemos correlacionado con los aspectos mencionados anteriormente, por lo que en la siguiente tabla se muestra materiales con sus respectivas resistividades. El nivel fretico del Sondeo N 1 es 91 m, el Sondeo N 2 m y el Sondeo N 3 nos arrojo 84 m por lo que comparado con el de el pozo existente que es de 91 m, podemos deducir que los.
En el caso del nivel fretico del Sondeo 2 de m al compararlo con el Sondeo 1 y Sondeo 2, se puede observar una diferencia, esto debido a las condiciones litolgicas que posee el subsuelo puede variar de un punto a otro por la heterogeneidad que se puede encontrar en un estrato determinado.
En base a los datos obtenidos de los levantamientos realizados utilizando el mtodo Schlumberger, se ha logrado determinar dos posibles alternativas para la ubicacin del pozo en el Cantn Los Magueyes y que se pueden visualizar en la siguiente imagen.
La investigacin tiene como objetivo determinar zonas donde es factible la perforacin de pozos, y que econmicamente permitan la explotacin del recurso hdrico para suministrarlo a los diferentes Cantones los cuales son: El Barro, Ashapuco y El Cantn Los Magueyes, por lo que tomando en cuenta la ubicacin, direccin de los sondeos realizados y la ubicacin del pozo existente presentamos dos alternativas las cuales consideramos las ms apropiadas para la perforacin de pozos designadas alternativa P-1 y alternativa P La alternativa P-1 est ubicada a m aproximadamente en direccin sureste respecto del pozo existente y con coordenadas geogrficas Latitud La alternativa P-2 se encuentra en un sitio denominado la cooperativa del Cantn los Magueyes a m en direccin Noreste respecto del pozo existente con coordenadas geogrficas Latitud Al realizar el levantamiento geofsico en la zona de estudio, se determin por medio de los modelos obtenidos del software DCINV, que la profundidad en los tres sondeos realizados estuvieron entre Recomendaciones Tablas de resistividades B.
Resistividades de aguas y rocas. Conductancia S y Resistividad T Resistividad transversal. Resistividad longitudinal. Variogramas y Tabla del Modelo Mapas Medidas en el dispositivo Wenner. Corte de cuatro capas. Electrodos de corriente. Electrodos de potencial. Piqueta y martillo. Carrete de cableado y cables conectores. Opciones de ajuste para seudo-secciones. Variograma tipo para interpolar datos - capa 1. Variograma para la capa 1. Mapa de sondeos con saturaciones.
Tabla de resistividades transversales a 5m. Tabla de conductancias longitudinales a 5m. Objetivos 1. Figura 1. Antecedentes Busso, A. Urrutia, L. Anaya R, et al. Luengo, G.
Abarcan unas 1. Se destacan:. Figura 2. Fuente: Orellana, Fuente: Calvetty, En la figura 2. En otros casos, el procedimiento no es aplica- ble. No reciben. Cuando el subsuelo se compone de tres capas, se admiten cuatro posibilidades: Tipo H. Por ejemplo, en la figura de abajo vemos que las tres primeras forman un tipo H. La primera, sin embargo, pertenece en gran parte a Colombia. Ambos tipos de material convergen bajo el manto aluvial del lago de Maracaibo. El rango formacional actual de Betijoque convierte estas dos subdivisiones en miembros.
Figura 3. Estudio de Campo 4. Se penetran en el terreno los electrodos de corriente y potencial separados a una distancia de 1m y de 0,33m respectivamente. Esto consti- tuye la primera medida del sondeo. Se lava el recipiente con agua destilada, y se retira el exceso con papel ab- sorbente. Calibrar el pHmetro, con las soluciones de referencia.
Una vez obtenidos los datos de resistividades verdaderas con el menor error posible se procede a construir seudo-secciones. Cumpliendo las condiciones expuestas anteriormente se realizan 5 secciones entre los diferentes sondeos a partir de los 20 sondeos totales; algunas con 2 son- deos y otras utilizando 3 sondeos. Se abre el archivo. Los valores de conductividad y resistividad se calculan para cada sondeo a una profundidad determinada.
Comparar las resistividades obtenidas con las resistividades generales esta- blecidas por Astier J. Posicionarlos a escala vertical respetando la cota del terreno que posea cada uno medido sobre el nivel del mar.
Se construye un modelo que comprenda todas las secciones realizadas. La tabla de datos permite armar un mapa de superficie utilizando el programa Surfer 8. Hay poco suelo residual y predominan bloques de roca producto de agregados de los conglomerados que caracterizan a Betijoque. El sondeo 19 muestra altos valores de resistividad transversal lo cual es indi- cativo de bajas transmisividades, esto puede estar dado ya que a profundidades superiores a 1m se presenta un estrato principalmente arcilloso que disminuye la transmisividad y aumentan los valores transversales de resistividades.
En este sondeo se puede inferir. T con coordenadas N y E En la figura 5. Los materiales superpuestos pueden corresponder con suelos arcillosos o capas vegetales. Se puede observar en la tabla 5. Las secciones representadas en la figura 5. Las capas presentan buena continuidad lateral y poca complejidad.
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