ciclo del agua y aguas subterráneas

1. Geología, tecnología y sociedad 2
•El ciclo del agua
•El agua subterránea

2. Ciclo del agua = ciclo hidrológico
Función:
Redistribución de los
niveles de agua a
nivel terrestre.
Motores del ciclo hidrológico:
1. La energía solar: evaporación
2. Gravedad: precipitaciones y retorno del agua al mar.

3. Evaporación
10 %
90 %
Evaporación: paso de moléculas de agua líquida a gaseosa.
Evapotranspiración: la pérdida de humedad de una superficie por evaporación
directa junto con la pérdida de agua por transpiración de la vegetación.
Sublimación: paso del estado de hielo y nieve a gaseoso.

5. La transpiración de las plantas, eleva la humedad del aire circundante y aumenta las
precipitaciones, por lo que las zonas boscosas tienen un mayor índice de pluviosidad
que los terrenos a los que se les ha despojado de su bosque natural debido a las talas
masivas a los que se les ha sometido.
El volumen de agua transpirada por las plantas es variable y depende de varios
factores. Así por ejemplo, los cultivos tradicionales, como el maíz, pueden transpirar
diariamente entre 5 y 10 litros por metro cuadrado de terreno ocupado; y especies
de humedales como la espadaña tienen una transpiración diaria, en verano, muy
elevada, entre 15 y 20 litros por metro cuadrado y especies arbóreas como el
roble, pueden transpirar 150.000 litros por año.
Es un eficiente sistema de refrigeración de la
planta. Teniendo en cuenta que se absorben
540 calorías en la evaporación de un gramo de
agua, la transpiración produce un descenso de
1 a 3 grados en la superficie de las hojas por
debajo de la temperatura del aire, lo que
puede ser muy necesario en días calurosos de
irradiación intensa.

6. Condensación
El vapor de agua permanece
disuelto en el aire en la cantidad
correspondiente a la temperatura
de la atmósfera.
Cuanto mayor es la temperatura de
la atmósfera mayor es la cantidad
de agua que puede disolverse en
ella.
La saturación de la atmósfera
En la atmósfera se producen corrientes
produce las nubes.
convectivas que elevan el vapor de agua.
A medida que asciende dicho vapor de agua, va
perdiendo temperatura y se condensa formando
gotitas.
Estas gotitas permanecen suspendidas en la
atmósfera gracias a las corrientes ascendentes
de la atmósfera y a que la gravedad no puede
hacerlas descender.

7. Los núcleos de condensación son partículas
sólidas que flotan en la atmósfera.
Pueden ser:
Las gotas de agua se 1. Granos de polen
condensan a partir de 2. Partículas de polvo (arcillas)
núcleos de condensación 3. Partículas procedentes de volcanes
(cenizas)
4. Partículas procedentes de la actividad
industrial o de los vehículos.
5. Cristales de sal procedentes de las
salpicaduras marinas.
6. etc
Las nubes pues están formadas por minúsculas
gotitas de agua o por cristales de hielo, o
mezclas de ambos. Las nubes no están formadas por vapor de
agua. El vapor de agua es incoloro y por lo
tanto invisible. Permanece disuelto en la
atmósfera.

8. En muchas ocasiones el núcleo de
Núcleos de condensación
condensación se disuelve
después de la formación de la
gota
Crecimiento de una gota
de agua:
el vapor de agua se une al núcleo de
condensación, enfriándose y
condensándose.
La gota va creciendo rápidamente por
adhesión de más moléculas de vapor
de agua o de coalescencia de otras
gotitas de agua.
Al alcanzar las 30 micras aprox. El
núcleo de condensación se disuelve y
se frena su crecimiento.

9. Hielo y nieve
Precipitación Las gotas pueden precipitar
cuando alcanzan entre 0,5 y 1 mm
Lluvia Proceso de coalescencia:
se produce en nubes
con temperaturas
iguales o mayores a 0º
C.
1. Aumento del tamaño de
la gota entre 10 y 100
veces el que tiene en la
nube
2. Coalescencia: choque
y unión de las gotas en
el seno de la nube
aumentando sus
tamaños. Se unen un
millón de gotitas de
nube de 20 micras de
diámetro, dará como Proceso de Bergeron: se produce en nubes
resultado una gota de mixtas en las que aparecen temperaturas menores
lluvia de tamaño medio a 0º C.
de 2000 micras, es decir Las gotas de agua en las nubes se congelan a -20º
2 mm. C (punto congelación del agua 0º C).
3. Las gotas precipitan Cuando la nube se encuentra entre los entre 0 y -
cuando tienen un 10º C están formadas por agua
tamaño en el que la sobreenfriada, entre -10º a -20º C por agua y
gravedad puede hacer cristales de hielo, y menores a -20º C por cristales
caer las gotas de hielo, como los cirrus.
sacándolas de las Los cristales de hielo actúan como núcleos de
corrientes de congelación a los que se unen y congelan las
convección que existen gotas de agua sobreenfriadas.
en la nube. Este proceso de coalescencia forma los copos de
nieve (10 a 30 cristales de nieve)

10. Nube cálida: Nube mixta:
Temperaturas mayores Temperaturas
o iguales a 0º C inferiores 0º C

11. Contaminación y precipitación
Atmósfera no contaminada Atmósfera contaminada
Gran concentración de núcleos de
condensación.
Llega poca radiación solar al suelo.
Se produce poca evaporación.
Se forman gotitas muy pequeñas (
inferiores a 0,5) por exceso de núcleos
de condensación.
Pequeña concentración de núcleos de No llueve el punto de origen.
condensación. Se favorece el desarrollo vertical de la
Llega mucha radiación solar al suelo. nube por falta de precipitación.
Se produce una gran evaporación.
Se forman nubes en las que crece el
tamaño de las gotitas.
Se favorece la precipitación.

12. El agua en el planeta
Glaciares
Agua dulce Lagos
Ríos
Agua superficial Escorrentía Torrentes
superficial
Aguas de arroyada
Agua salada Mares y océanos
Agua subterránea Acuíferos

13. Distribución del agua en la hidrosfera

14. Agua dulce
La mayoría del agua dulce no es encuentra a nuestro alcance de forma inmediata
Reserva de agua dulce Porcentaje de Porcentaje de la
agua dulce hidrosfera
Glaciares 69.3 % 1.75 %
Escorrentía superficial: 0.006 % 0.0002 %
ríos, torrentes…
Lagos 0.26 % 0.012 %
Aguas subterráneas 30.4 % 0.57 %

15. Aguas subterráneas
Infiltración:
El agua procedente de precipitaciones y
almacenes superficiales (deshielo, ríos y
lagos) desciende por el suelo.
Duración e intensidad de
las precipitaciones
Humedad inicial
del suelo
Factores que influyen
en la infiltración Pendiente del suelo
Cobertura vegetal
Naturaleza del material

16. Duración e intensidad de Mecanismo:
las precipitaciones El agua para infiltrarse necesita
desplazar el aire que se encuentra
en los poros que quedan entren las
1. Precipitaciones suaves y duraderas partículas que forman el suelo.
favorecen la infiltración. Si la precipitaciones son muy
2. Precipitaciones fuertes y cortas no
intensas se saturan los poros en la
favorecen la infiltración
zona superficial produciendo una
barrera que impide o ralentiza al
infiltración del agua.
Humedad inicial Pendiente del suelo
del suelo
El tiempo de permanencia en
contacto con la superficie del suelo es
importante. Cuanto mayor sea éste
La infiltración es
mayor posibilidad de infiltración del
mayor en suelos agua.
secos que con En terrenos con mucha pendiente el
agua. agua coge mucha velocidad y
permanece poco tiempo en la zona, al
contrario ocurre en las zonas llanas.

17. Cobertura vegetal Naturaleza del material
Cada material presenta una
Favorece la infiltración: textura y estructura propia:
1. La vegetación intercepta las Porosidad, granulometría, diacla
gotas precipitadas frenando sado…
su velocidad de
caída, minimizando el
impacto con el suelo y
minimizando el arrastre de
las partículas del mismo.
Esto favorece que el agua
permanezca más tiempo en ¿Qué le ocurre a un suelo sin vegetación?
el lugar y pueda infiltrarse 1. El agua impacta con más fuerza y
mejor. desplaza partículas del mismo
2. Las raíces generan poros favoreciendo la erosión
nuevos y mantienen 2. El agua permanece poco tiempo en el
abiertos los que ya estaban. suelo por lo que no se infiltra.
3. La movilización de partículas hace que
éstas se depositen en orificios que ya
existían en el suelo y los
tapan, impidiendo la infiltración del
agua.

18. Porosidad:
Porcentaje del volumen que ocupan los poros en un volumen unitario de roca.
Ejemplo:
Roca con una porosidad del 30% significa que el 30% de la roca está formada
por poros y el 70% por partículas sólidas.
Porosidad eficaz: sólo tiene en cuenta el porcentaje de poros y espacios por
los que realmente puede circular el agua.
Permeabilidad: capacidad de un material para permitir la circulación de agua.
Un material será más permeable cuando sea poroso y estos poros sean de
gran tamaño y estén conectados.
Factores que influyen en la porosidad y permeabilidad:
1. Granoselección
2. Diaclasado y disolución
3. Litificación

19. Granoselección
1. Cuanto más homogéneo sea el sedimento en cuanto a
diámetro de partículas, mayor será su porosidad y
permeabilidad
2. Cuanto más heterogéneo sea el sedimento (partículas
grandes y pequeñas) menor será la porosidad y la
permeabilidad porque las partículas pequeñas
ocuparán los huecos y los taponarán frenando la
velocidad de infiltración del agua.
Sedimento homogéneo Sedimento heterogéneo
Mayor porosidad y Menor porosidad
permeabilidad y permeabilidad

20. Diaclasado y disolución
Las rocas como la caliza y las rocas endógenas (ígneas y
metamórficas) no son porosas ni permeable.
Sin embargo al ser fracturadas y en el caso de las calizas
por la actuación combinada de fracturas, diaclasas y
disolución se abren canales por los que circula el agua.

21. Litificación
Formación de rocas sedimentarias, compactación y
cementación de las partículas de un sedimento
disminuye la porosidad y la permeabilidad.

22. Agua higroscópica:
Localización del agua subterránea Íntimamente unida a las
partículas del suelo debido a
Tipos de agua: cargas eléctricas.
1. Agua muy próxima a las partículas sólidas: No puede ser utilizada por
1. Agua higroscópica, molecular, pelicular o ligada las plantas
2. Agua capilar
2. Agua gravitacional
Agua capilar:
El agua que queda atrapada
en los poros de muy pequeño
Agua higroscópica Agua higroscópica
tamaños (poros capilares) y
que no cae por gravedad.
Agua gravitacional:
Aire Agua separada de las
partículas sólidas el espacio
suficiente como para caer por
gravedad y no verse retenida
Partícula sólida por fuerzas eléctricas o por
capilaridad.
Puede ser absorbida por la
Agua capilar
Partícula sólida plantas.

24. ¿Cómo se mueve el agua a través de las rocas?
Las rocas y/o formaciones geológicas presentan diferente capacidad para retener
agua y permitir su desplazamiento a través de ellas.
Según esa capacidad se dividen en:
1. Acuífugos
2. Acuicludo
3. Acuitardo
4. Acuífero
Acuífugo
Formación geológica
que no contiene agua
porque no puede retener
ni circular agua a través
de ella.
Ejemplo: granito o esquisto
inalterados y no fracturados.

25. Acuicludo:
Rocas o formación geológica
que contienen agua pero no
permite que el agua circule a
través de ella.
Ejemplo: limos y arcillas.
Acuitardo:
Rocas o formación geológica
que contiene agua pero circula
con mucha dificultad.
Ejemplo: arenas
arcillosas, areniscas, rocas
compactas alteradas y/o
fracturadas.

26. Acuífero:
Rocas y formación
geológica en la que se
almacena gran cantidad
de agua y permite su
circulación a través de ella
con facilidad.
Ejemplo: arenas, gravas,
rocas compactas con
mucha fracturación.

27. Estructura de un acuífero
Subzona de evapotranspiración
Zona de aireación
Subzona intermedia
o
vadosa
Franja capilar
Nivel freático
Zona saturada
Roca impermeable

28. Subzona de evapotranspiración: extensión comprendida entre la
superficie y el límite de las raíces de las plantas.
Subzona intermedia vadosa: el agua se desplaza verticalmente
hacia las zonas inferiores por gravedad, este fenómeno se llama
percolación.
Franja capilar: zona íntimamente ligada a la zona vadosa. El agua
está unida a fuerzas capilares por lo que no fluye con facilidad
como en la zona saturada.
Zona saturada: roca o formación geológica en donde se
almacena el agua y puede circular el agua tanto vertical como Nivel freático:
horizontalmente. Todos los poros están llenos de agua Nivel máximo que
gravitacional. alcanza el agua en la
Formado por rocas permeables y/o porosas zona vadosa. Asciende
Roca impermeable: roca o formación geológica en donde no se en la época de máxima
almacena el agua ni puede circular el agua. carga y desciende en la
Retiene el agua y empieza a almacenarse. época de sequía.

29. Nivel freático
Profundidad en la que se
localiza el agua
subterránea, corresponde al
límite superior de la zona
saturada u la vadosa (aireación
= no saturada)
Características:
1. Varía según las épocas del año: está más
próximo a la superficie en las épocas
húmedas.
2. Sigue el diseño de la topografía de la
superficie: el nivel freático no es lineal
sino que sigue más o menos la forma de
la superficie, esto es debido a la lentitud
a la que se mueve el agua en el
subsuelo.
3. La presión del acuífero a la altura del
nivel freático es igual a la atmosférica. El
acuífero aumenta su presión en
profundidad a partir del nivel freático.

30. Nivel freático y los ríos
Río influente:
El río cede agua al acuífero.
El nivel freático desciende por falta
de precipitaciones y el agua del río se
Río efluente: infiltra para ceder agua al acuífero.
El río recibe agua del acuífero.
Un río o cualquier corriente de agua superficial puede ser
efluente en unas zonas de su trayecto, normalmente las más
altas, e influente en otras, normalmente las más bajas.

31. Nivel freático y fuentes o manantiales
Fuente o manantial:
Agua que brota de manera natural del
suelo o de las rocas.
¿Cuándo se forma una fuente o
manantial?
Cuando la zona saturada del acuífero se
pone en contacto con la superficie del
terreno en una zona no horizontal.
f: fuente o manantial

32. Tipos de acuíferos
1. Acuífero libre
2. Acuífero semiconfinado
3. Acuífero confinado
4. Acuífero colgado

33. Acuífero libre:
Acuífero confinado o cautivo:
La zona de saturación se
La zona de saturación se
encuentra en contacto directo
encuentra limitada por abajo y
con la superficie.
por arriba por un material
El agua se encuentra a presión
impermeable.
atmosférica
El agua se encuentra a una
Su carga y descarga se produce
presión mayor que la
en función de la época del año y
atmosférica.
los regímenes de precipitaciones.
El agua no se pierde ni se
Acuífero semiconfinado o mixto: recarga.
En la zona de saturación se diferencian dos
zonas, una en la que está limitada por rocas
impermeables y otra en la que está en contacto Acuífero colgado:
con la superficie del terreno. Son aquellos que se encuentran
También pueden formarse cuando los materiales separados de la zona de acuífero
que se disponen encima de la zona de saturación regional.
sean semiimpermeables, limitando el Si se dispone un material impermeable o
desplazamiento del agua hacia arriba. un acuicludo por encima del nivel
La presión del acuífero será mayor que la freático, se puede retener agua
atmosférica en la zona cautiva e igual en la zona formando el acuífero colgado que poco a
libre. poco puede ceder agua al acuífero
La recarga de éste acuífero se producirá por la general o formar fuentes.
zona libre.

34. Pozos artesianos
Excavación que se realiza para obtener agua.
Los primeros pozos que se realizaron fue en la región
de Artois, en el norte de Francia, en 1750. De ahí viene
el nombre de artesianos.
Los pozos artesianos se construyen en acuíferos cautivos o
semiconfinados porque en ellos la presión del acuífero es
mayor que la atmosférica.
Cuando un pozo artesiano alcanza un acuífero de éstos, el
agua tiende a ascender espontáneamente, hasta la altura en
la que se iguala la presión hidrostática del agua con la
atmosférica, este es el llamado nivel piezométrico
Tipos de pozos:
1. Pozo surgente: en el que el agua brota por encima de la superficie
topográfica
2. Pozo no surgente: en el que el agua alcanza el nivel piezométrico
pero está por debajo de la superficie topográfica.

35. 1. Acuífero confinado o semiconfinado
2. Capas impermeables o acuicludos
3. Zona de carga del acuífero
4. Pozo artesiano surgente
5. Nivel piezométrico
6. Pozo no surgente
7. Fuente o manantial

36. Acuíferos y rocas
Rocas detríticas:
se forman a partir de procesos de litificación de sedimentos
que provienen de otras rocas. Rocas volcánicas:
En principio pueden formar buenos acuíferos. Dependen de: Son rocas con elevada permeabilidad
•La homogeneidad o heterogeneidad del grano por lo que pueden originar buenos
•Compactación acuíferos.
•Cementación Llamados acuíferos volcánicos
•Presencia o ausencia de materiales arcillosos que pueden
colapsar los poros.
Se llaman acuíferos detríticos.
Rocas ígneas y metamórficas:
Son materiales acuífugos. No
retienen agua. Su permeabilidad
primaria es muy baja. Rocas carbonatadas:
Si presentan fracturas o diaclasas Son impermeables pero el proceso de carbonatación las hace
el agua puede almacenarse y/o solubles que junto con el fracturado y diaclasado de la zona
circular por ellas y formar permite el almacenaje y circulación del agua subterránea.
pequeños acuíferos. Son los acuíferos karsticos.
Se denominan acuíferos ígneos
y/o metamórficos.