Trabajo de sistemas hidraulicos

1.  V.1DIFERENTES TIPOS DE ACUIFEROS
 Un acuífero es aquel estrato o formación geológica
permeable que permite la circulación y el
almacenamiento del agua subterránea por sus poros
o grietas. Dentro de estas formaciones podemos
encontrarnos con materiales muy variados
como gravas de río, limo, calizas muy
agrietadas,areniscas porosas poco cementadas,
arenas de playa, algunas formaciones volcánicas,
depósitos de dunas e incluso ciertos tipos de arcilla.
El nivel superior del agua subterránea se denomina
tabla de agua, y en el caso de un acuífero libre,
corresponde al nivel freático.

2.  Un acuífero es un terreno
rocoso permeable dispuesto bajo la
superficie, en donde se acumula y por donde
circula el agua subterránea.
 Una zona de saturación, que es la situada
encima de la capa impermeable, donde el
agua rellena completamente los poros de las
rocas. El límite superior de esta zona, que lo
separa de la zona vadosa o de aireación, es
el nivel freático y varía según las
circunstancias: descendiendo en épocas
secas, cuando el acuífero no se recarga o lo
hace a un ritmo más lento que su descarga;
y ascendiendo, en épocas húmedas.
 Una zona de aireación o vadosa, es el
espacio comprendido entre el nivel freático y
la superficie, donde no todos los poros están
llenos de agua.
 Cuando la roca permeable donde se
acumula el agua se localiza entre dos
capas impermeables, que puede tener forma
de U o no, vimos que era un acuífero cautivo
o confinado. En este caso, el agua se
encuentra sometida a una presión mayor
que la atmosférica, y si se perfora la capa
superior o exterior del terreno, fluye como un
surtidor, tipo pozo artesiano

3.  Desde el punto de vista de su estructura, ya
se ha visto que se pueden distinguir los
acuíferos libres y los acuíferos confinados.
 En la figura de al lado se ilustran los dos tipos
de acuíferos:
 río o lago (a), en este caso es la fuente de
recarga de ambos acuíferos.
 suelo poroso no saturado (b).
 suelo poroso saturado (c), en el cual existe
una camada de terreno impermeable (d),
formado, por ejemplo por arcilla, este estrato
impermeable confina el acuífero a cotas
inferiores.
 suelo impermeable (d).
 acuífero no confinado (e).
 manantial (f);
 pozo que capta agua del acuífero no
confinado (g).
 pozo que alcanza el acuífero confinado,
frecuentemente el agua brota como en un
surtidor o fuente, llamado pozo artesiano (h).

4.  Desde el punto de vista textural, se dividen también en dos
grandes grupos: los porosos y fisurales.
 En los acuíferos porosos el agua subterránea se encuentra
como embebida en una esponja, dentro de unos poros
intercomunicados entre sí, cuya textura motiva que existe
"permeabilidad" (transmisión interna de agua), frente a un
simple almacenamiento. Aunque las arcillas presentan una
máxima porosidad y almacenamiento, pero una nula
transmisión o permeabilidad (permeabilidad <> porosidad).
Como ejemplo de acuíferos porosos, tenemos las formaciones
de arenas y gravas aluviales
 En los acuíferos fisurales, el agua se encuentra ubicada sobre
fisuras o diaclasas, también intercomunicadas entre sí; pero a
diferencia de los acuíferos porosos, su distribución hace que los
flujos internos de agua se comporten de una manera
heterogénea, por direcciones preferenciales. Como
representantes principales del tipo fisural podemos citar a los
acuíferos kársticos.

5.  Por último, desde un punto de vista
hidrodinámico, de la movilidad del
agua, podemos denominar, en sentido
estricto:
 Acuíferos
 Buenos almacenes y transmisores de
agua subterránea (cantidad y
velocidad) (p.ej.- arenas porosas y
calizas fisurales).
 Acuitardos
 Buenos almacenes pero malos
transmisores de agua subterránea
(cantidad pero lentos) (p.ej.- limos).
 Acuícludos
 Pueden ser buenos almacenes, pero
nulos transmisores (p.ej.- las arcillas).
 Acuífugos
 Son nulos tanto como almacenes
como transmisores. (p.ej.- granitos o
cuarcitas no fisuradas).

6.  Acuífero subestimado o libre
 Es aquel acuífero que se encuentra en directo contacto con la zona subsaturada del
suelo. En este acuífero la presión de agua en la zona superior es igual a la presión
atmosférica, aumentando en profundidad a medida que aumenta el espesor
saturado.
 Acuífero cautivo o confinado
 Son aquellas formaciones en las que el agua subterránea se encuentra encerrada
entre dos capas impermeables y es sometida a una presión distinta a la atmosférica
(superior). Sólo recibe el agua de lluvia por una zona en la que existen materiales
permeables, recarga alóctona donde el área de recarga se encuentra alejada del
punto de medición, y puede ser directa o indirecta dependiendo de si es agua de
lluvia que entra en contacto directo con un afloramiento del agua subterránea, o las
precipitaciones deben atravesar las diferentes capas de suelo antes de ser integrada
al agua subterránea. A las zonas de recarga se les puede llamar zonas de
alimentación. Debido a las capas impermeables que encierran al acuífero, nunca se
evidenciarán recargas autóctonas (situación en la que el agua proviene de un área
de recarga situada sobre el acuífero), caso típico de los acuíferos semiconfinados y los
no confinados o libres (freáticos).
 Acuífero semi-confinado
 Un acuífero se dice semi-confinado cuando el estrato de suelo que lo cubre tiene una
permeabilidad significativamente menor a la del acuífero mismo, pero no llegando a
ser impermeable, es decir que a través de este estrato la descarga y recarga puede
todavía ocurrir.

7.  La evaluación del agua subterránea ha sido
una tarea que ha adquirido gran
importancia en las últimas décadas en
nuestro país, como consecuencia del
incremento de la demanda por el recurso.
Así, tanto las personas involucradas
directamente con el sector hidráulico como
aquellas relacionadas de manera indirecta,
han prestado mayor interés en los conceptos
hidrogeológicos que forman la base el
estudio de las aguas subterráneas.
 La geohidrología (o hidrogeología) se
encarga del estudio del agua subterránea, su
origen, ocurrencia, movimiento y calidad.
Una de las principales dificultades del estudio
del agua subterránea es que ésta no puede
verse directamente en el subsuelo y, en
ocasiones, ocurre en ambientes complejos.
 El agua subterránea es parte de la
precipitación que se filtra a través del suelo
hacia los estratos porosos y en ocasiones los
satura de agua. Se mueve lentamente hacia
los niveles bajos, generalmente en ángulos
inclinados (debido a la gravedad) y,
eventualmente, llegan a los manantiales, los
arroyos, lagos y océanos.
 Un par de factores importantes son los
responsables de la existencia del agua
subterránea: la gravedad, que mueve al
agua hacia el centro de la Tierra, y el tipo de
rocas, que de acuerdo con su porosidad,
almacenarán más o menos agua.

8.  Si no consideramos los
océanos, por sus altos
niveles de salinidad, el
agua subterránea
representa
aproximadamente 2/3 del
agua dulce del mundo. Si
tomamos en cuenta sólo el
agua dulce utilizable, es
decir, eliminamos las capas
de hielo, los glaciares y las
aguas de la atmósfera y
de la biosfera, el agua
subterránea representa el
95%; los lagos, pantanos,
presas y ríos el 3.5%, y la
humedad del suelo el 1.5
por ciento.

9.  Anualmente, México recibe del orden de 1.51
billones de metros cúbicos de agua en forma de
precipitación. De esta agua, el 72.5% se
evapotranspira y regresa a la atmósfera; el 25.6%
escurre por los ríos o arroyos y el 1.9% restante se
infiltra al subsuelo y recarga los acuíferos, de tal
forma que los acuíferos del país reciben 78.5 mil
millones de metros cúbicos de agua dulce
renovable y se les extraen por medio de pozos,
norias, galerías filtrantes y manantiales 27.5 mil
millones de metro cúbicos. Así, el balance
subterráneo refleja en principio una gran
disponibilidad de agua en el subsuelo, sin
embargo, esta situación es engañosa ya que
gran parte de los principales acuíferos del país se
encuentran seriamente sobreexplotados.
 La unidad básica para el manejo del agua es la
cuenca hidrológica, en la cual se considera la
forma en que escurre el agua en la superficie
(cuencas hidrográficas) y en el subsuelo
(acuíferos). Con esta base, se integraron las trece
regiones hidrológico-administrativas en que se
organiza el país para fines de administración del
agua.
 En lo que se refiere a las aguas subterráneas, el
país se divide en 653 acuíferos o unidades
hidrogeológicas, conforme a lo publicado en
el Diario Oficial de la Federación, el 5 de
diciembre de 2001.
 La importancia del agua subterránea queda de
manifiesto al considerar que el 70% del volumen
que se suministra a la población, el 33% del que
se destina a la agricultura y el 62% del que utiliza
la industria tienen ese origen

10.  A partir de la década de los
años setenta, ha venido
aumentando sustancialmente
el número de acuíferos
sobreexplotados: 32 en 1975,
36 en 1981, 80 en 1985, 97 en
2001, 102 en 2003 y 104 en
2006. De ellos se extrae casi el
60% del agua subterránea
para todos los usos.
 FUENTE: Conagua.
Subdirección General de
Programación. Elaborado a
partir de datos de la
Subdirección General
Técnica.

11.  La estimulación se define como la inyección de fluidos de tratamiento (ácidos en su mayoría), a
gastos y presiones por debajo de la presión de fractura, con la finalidad de remover el daño
ocasionado por la invasión de los fluidos.
 No hay manera humana de limpiar los acuíferos tornándose en irreversible cualquier daño producido
en ellos. En materia de agua en el suelo de conservación, existen una serie de circunstancias que
inciden en la recarga del sistema acuífero y en la conservación de los recursos naturales, entre otras:
 - Cuantificación parcial de las principales variables hidrológicas:
 Esto promueve la falta de elementos para la predicción y pronóstico ante los eventos
hidrometeorológicos (inundaciones) que impactan de manera periódica a la sociedad.
 - Cambios en el uso del suelo (de forestal a agrícola y de agrícola a urbano):
 Incrementando la vulnerabilidad de erosión hídrica de los suelos y la pérdida de volúmenes de agua
originalmente destinados a la recarga natural. Esto no sólo tiene como consecuencia la pérdida del
recurso forestal y agrícola, sino también el transporte y la sedimentación de sólidos que provocan el
azolvamiento de presas y lagunas de regulación y de la misma red de drenaje.
 - Demanda creciente del recurso agua.
 - Conocimiento parcial y falta de elementos para determinar las posibles consecuencias
provocadas por el cambio climático.
 También existen las condiciones que favorecen la eventual recarga del acuífero como lo son las
características de la precipitación pluvial local; las propiedades de permeabilidad del sustrato y la
presencia de cubierta vegetal y suelos de bosque, como elementos esenciales para permitir la
recarga.
 La combinación de estos factores señalados aunadas a otras unidades estratigráficas de baja
permeabilidad, ofrecen posibilidades para considerar la eventual recarga del sistema acuífero, de
esta manera es como el régimen hidrológico juega un importante papel en los procesos de recarga
del acuífero y, de esa manera, se asegura parcialmente el funcionamiento del ciclo del agua a
niveles locales y así producir un aumento en la eficiencia en el abastecimiento de agua para la
población a través de la utilización de tecnologías socialmente aceptadas

12.  En México existen alrededor de 4 mil presas; 667 de ellas
están consideradas como grandes, por su capacidad de
almacenamiento.
 En nuestro país, la principal función de las presas es la
generación de energía; en menor medida se utilizan para
actividades agrícolas, sobre todo en el norte de la
República.
 Se denomina presa a un muro grueso de piedra u otro
material, como hormigón; material suelto o granular, que se
construye a través de un río, arroyo o canal para almacenar
el agua y elevar su nivel, con el fin de regular el caudal, para
su aprovechamiento en el riego de terrenos, en el
abastecimiento de poblaciones o en la producción de
energía mecánica.
 Para alcanzar un acuífero cuya estructura permeable está
diseñada con la finalidad de captar las aguas
subterráneas se construyen las galerías filtrantes o galerías
de captación, que es una galería subterránea.
 A diferencia de los pozos, que se construyen con la misma
finalidad, la galería filtrante es aproximadamente horizontal.
La galería puede terminar en una cámara de captación
donde generalmente se instalan las bombas hidráulicas para
extraer el agua acumulada. En otros casos la galería puede
tener una finalidad mixta de captación y conducción
prolongándose directamente o mediante obras auxiliares
(acueductos, canalizaciones) hasta el lugar donde se va a
aprovechar el agua.
 Se conoce como túnel a la perforación que se hace en un
terreno de forma horizontal a mano o con máquinas, en
donde la longitud de éste domina las demás dimensiones.
Los túneles se construyen excavando en el terreno,
manualmente o con máquinas. Los sistemas habituales de
excavación subterránea son medios mecánicos, voladuras y
manual.
 Una de las principales funciones de estos es unir cuencas
hidrográficas vecinas, para transportar agua (para consumo,
para centrales hidroeléctricas o como cloacas), por medio
de canales, o para atravesar elevaciones topográficas
importantes.

13.  En México existen 653 cuerpos de agua subterránea, de los
cuales 101 están sobreexplotados, de tal manera que esta reserva
de agua disminuye 6 km3 por año.
 La explotación racional de las aguas subterráneas constituye un
elemento clave en el desarrollo económico de un país, área o
región.
 El sector de explotación económica que consume más agua en el
mundo es la agricultura, que en algunos casos puede absorber
hasta 80% del consumo de agua de un país. El segundo
consumidor es la industria, a continuación el consumo urbano, y
un fenómeno relativamente reciente es el consumo por pérdida
(evaporación) de los embalses, sobre todo de aquéllos localizados
en zonas áridas de elevadas temperaturas.
 La creciente demanda de agua ha llevado a la explotación cada
vez más intensiva de acuíferos.
 En estos casos, se ha considerado nuevamente el recurso como
permanente, renovable e inagotable. Creencia que ha estimulado
su uso excesivo, llevando a una cada vez más frecuente situación
de agotamiento de acuíferos, al ser superiores las tasas de
extracción que las de recarga de los mismos. Este hecho tiene
diversas implicaciones que van más allá del simple agotamiento
del recurso, pues conlleva hundimientos de tierras, creciente
contaminación de aguas y descenso de la capa freática.
 El volumen anual medio de agua renovable en el Planeta Tierra es
más o menos la mitad de toda el agua dulce existente en todos los
lagos naturales de la Tierra y aproximadamente diez veces el
volumen de todos los embalses construidos por el hombre. La
recarga anual del agua subterránea es una ínfima parte en
comparación con el enorme volumen total de aguas subterráneas
que yace almacenado en los acuíferos.
 Algunos sistemas acuíferos pueden considerarse como no
renovables en las condiciones climáticas actuales, siendo que en
ellos encontramos la más extensa y fiable fuente de agua dulce
entre todas las existentes.

14.  La utilización conjunta, o coordinada
de los recursos superficiales y
subterráneos, podríamos definirla
como una forma eficiente de
satisfacer las demandas de agua del
hombre, que se basa en aprovechar
los recursos hídricos, superficiales y
subterráneos, de forma coordinada,
incrementando la disponibilidad (la
disponibilidad de agua se refiere al
volumen total de líquido que hay en
una región), economizando su empleo
en base a una racional modificación
del ciclo hidrológico, en armonía y
respeto a las demandas del medio
natural.
 Los embalses superficiales, canales y
conducciones, como elementos de
regulación artificial, permiten regular
normalmente la irregularidad
estaciona. Los acuíferos, embalses
subterráneos, complementan a los
embalses superficiales, especialmente
en sequías.

15. Habrá que profundizar en el
conocimiento del ciclo hidrológico,
en el ámbito geográfico relacionado
con el sistema de explotación. Hay
que caracterizar las fases superficial y
subterránea, delimitar una y otra, así
como su interrelación, las áreas de
recarga, el valor de ésta, tener un
buen control de la lluvia caída y
precisar las funciones que
transforman la lluvia en escorrentía o
en infiltración. Hay que caracterizar
las cuencas vertientes: pendientes,
forma, desarrollo de la red fluvial, etc.
El uso racional mediante uso
conjunto, o utilización coordinada,
obliga a revisar elementos del
sistema para conocer con detalle la
explotación actual, en base a las
infraestructuras existentes, para
mejorarla, cosa que sólo puede
conseguirse perfeccionando las
reglas de explotación y haciendo uso
más eficiente de las infraestructuras.