Aguas Subterraneas

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Aguas Subterráneas
RAUL CASTRO HORMAZA
JULIO, 2016

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INDICE
Pag.
1-Introducción …………………………………………………………………..….… 3
2-Origen de las Aguas Subterráneas.………………… .…………..…………….... 4
3-Teorias más Conocidas…………………….……………………………..……..….5
4-Infiltracion de aguas marinas……….……….…..………………......…..….…......5
5-Condensacion del agua Marina.........................................................................5
6-Condensacion del vapor de agua en el Aire………………………….…………. 5
7-Teoría de la infiltración de las precipitaciones ……………………….……….….6
8- Distribución del agua en el subsuelo………..…………………….……..…….…7
9-Zona de aeración.…….…………………………………………………….….….…8
10- Zona de Saturacion………………………………..………………...…..………..8
11-Agua de retención………….…........................................................................9
12-Agua de Gravificada………………………………………………………….……9
13- Distribución vertical del agua en el subsuelo………………………….…...…10
14-Acuifero…………………………………………………………………………....11
14- Recarga Artificial……………………………………………………………...…15
15-Conclusiones…………………………………………………………….…….…17
16-Bibliografia…………………………………………………………….……….…19
17-Anexos……………………………………..………………………………..……20

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INTRODUCCION
Se llaman aguas subterráneas a las existentes entre los intersticios del terreno, bajo
su superficie. La aparente falta de regularidad en la aparición de afloramientos de
aguas subterráneas y la dificultad de su previsión, unido a la enorme importancia
que en algunas regiones ha representado su existencia para la vida de los pueblos,
han dado siempre un carácter curiosamente misterioso a los estudios que se les
han dedicado desde la antigüedad más remota.
La apertura de pozos para captar el agua de subsuelo es realmente una de las
prácticas más antiguas del hombre. La literatura de las más antiguas culturas
abunda en descripciones, a veces pintorescamente detalladas, de las técnicas
constructivas o de las operaciones mágicas relacionadas con los alumbramientos
de aguas. De ellos son verdaderamente notables los kanats persas y egipcios,
galerías de enorme longitud excavadas en areniscas, en donde la escasez de
medios de perforación y transporte estaba a menudo suplida por el ingenio de sus
constructores.
A pesar de la antigüedad de estos conocimientos prácticos sobre el alumbramiento
de aguas subterráneas mediante pozos, el verdadero desarrollo de las técnicas
científicas de explotación y captación de ellas ha tenido lugar, en los últimos sesenta
años. Las modernas técnicas de sondeo, el empleo de equipos de bombeo
modernos, especialmente la bomba vertical sumergida, accionada por motores
eléctricos, han sido los factores determinantes del marcado incremento reciente del
uso de las aguas subterráneas, sobre todo en aquellos países de un desarrollo
industrial elevado.

4. 4
ORIGEN DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS
El origen de las aguas subterráneas es uno de los problemas que más han
preocupado al hombre desde los tiempos más remotos. La teoría de la infiltración,
que supone que todas las aguas subterráneas provienen bien de infiltración directa
en el terreno de las lluvias o nieves, o indirecta de ríos o lagos, no ha sido aceptada
universalmente, sino desde tiempos relativamente recientes. Por un explicable error
colectivo, que duró decenas de siglos, los pensadores de la antigüedad aceptaban
como axiomático que las precipitaciones atmosféricas no eran suficientes para
mantener los grandes caudales subterráneos que emergían espontáneamente o
eran alumbrados por la mano del hombre en algunos puntos de la superficie
terrestre. Y, lógicamente, se lanzaban a inventar las teorías más ingeniosas,
variadas y pintorescas para explicar su origen.
No se conservan datos sobre el pensamiento de las civilizaciones orientales
antiguas en relación con los orígenes de las aguas subterráneas. Sólo a partir de
los antiguos griegos se conocen sus teorías al respecto. Es sorprendente la falta de
experimentación que acompaña a las teorías antiguas, algunas de ellas realmente
inteligentes e imaginativas, pero que hubieran sido fácilmente abandonadas
mediante alguna simple medición o experimentación directa.

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TEORIAS MAS CONOCIDAS:
Infiltración del agua marina
Platón (427-347 a. de J.C.) habla de una gran caverna adonde vuelve el agua del
océano a través de los conductos subterráneos, aunque no nos aclara mediante
qué mecanismo. Aristóteles (384-322 a. de J.C.), aunque discípulo de Platón,
modificó algo su teoría en el sentido de que en los pasajes subterráneos donde se
infiltraba el agua del mar en la tierra se desprendía vapor de agua que contribuía a
la mayor parte del agua de los manantiales. Esta parece ser una teoría intermedia
entre la filtración del agua marina y la teoría de la condensación. Tales de Mileto
(640-546 a. de J.C.) nos dice que el agua del mar era empujada por el viento, filtrada
por la tierra, donde de nuevo emergía como agua dulce. Lucrecio (¿94? -55 a. de
J.C.) habla del agua del mar infiltrándose en la tierra, donde deja su “amargor” o
salinidad, saliendo al exterior en forma de manantiales.
Condensación del agua marina
Un paso más en la teoría de Aristóteles y nos encontramos con que el agua de mar
se evapora en grandes cavernas subterráneas, se condensa en su parte superior
como agua dulce que sale a la superficie en forma de manantiales. Parece que
incluso Descartes (1596-1650) y Nicolás Papín propugnaron esta idea. Es ingeniosa
esta inversión del ciclo natural del agua, ya que explica a la vez la pérdida de
salinidad del agua marina y el hecho de que las fuentes de agua dulce se encuentren
a nivel superior al del mar.
Condensación del vapor de agua en el aire.
Esta teoría propugna que el vapor de agua que contiene el aire se condensa en las
rocas y da origen de nuevo a los manantiales. No cabe duda de que esta teoría es
parcialmente correcta, aunque, en general, las cantidades de agua así condensadas
son una minúscula parte de la aportación que reciben manantiales y pozos. Como
es bien sabido, en algunas zonas de la tierra, y un ejemplo de ello son algunas de
las islas Canarias, prosperan cultivos de regadío con esta fuente de humedad en
zonas de precipitación muy escasa o incluso nula. El “picón” de muchas de las islas
Canarias (España), cuyo suelo es de origen volcánico, parece constituir un medio

6. 6
ideal en el que el vapor de agua del aire se condensa en sus intersticios, y permite
cultivos en zonas de precipitación directa insignificante.
Teoría de la infiltración de las precipitaciones.
Ya los romanos empezaron a pensar que las precipitaciones en forma de nieve y
agua eran suficientes para alimentar los depósitos y manantiales de agua
subterránea. Marco Vitrubio (15 a. de J.C.) comenzó a propugnar esta teoría y a
entrever la existencia del ciclo hidrológico como se contempla actualmente. En
cambio, Lucio Anneo Séneca (4 a. de J.C.-65 d. de J.C.) vuelve a la teoría
aristotélica concluyendo que el agua de lluvia no es suficiente para alimentar las
fuentes subterráneas.

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Distribución del agua en el subsuelo.
En condiciones normales, la distribución de agua en el subsuelo ha sido dividida en
dos zonas: la de aeración, también conocida como zona vadosa o no saturada y la
de saturación.
Zona de aeración.
La zona de aeración comprende a su vez tres franjas: la del agua del suelo, la
intermedia y la capilar. En la franja del agua del suelo se encuentran tres tipos de
agua: Agua higroscópica. Es la que el suelo absorbe y pasa a formar películas muy
delgadas alrededor de las partículas que lo forman. Agua capilar. Es la que existe
en los intersticios del suelo debido a fenómenos de capilaridad. Esta es el agua que
aprovechan muchas plantas para satisfacer sus necesidades. Agua libre o de
gravedad. Es la que se mueve bajo la influencia de la gravedad, una vez satisfecha
la humedad del suelo. Hay ocasiones en que esta primera franja no existe. 8 8
Principios de hidrogeografía. Estudio del ciclo hidrológico Serie Textos
Universitarios, Núm. 1 En la franja intermedia el espesor varía desde cero hasta
varios metros; es la que comunica a la franja del agua del suelo con la capilar. El
agua aquí existente se debe a fuerzas higroscópicas, capilares y de gravedad. La
franja capilar es una capa humedecida por el agua que asciende de la zona de
saturación debido a fenómenos capilares. Al agua contenida en la zona de aeración
se le conoce con el nombre de agua suspendida, ésta es el agua vadosa, es decir,
agua infiltrada que se dirige hacia el manto freático.
Zona de saturación.
En la zona de saturación se encuentra el agua subterránea propiamente dicha. En
esta región el movimiento del agua es más lento debido a que todos los poros e
intersticios se encuentran ocupados por ella, y es de aquí de donde se extrae el
agua para los diversos usos que le da el hombre. La capa saturada es el manto
freático, y la parte superior de ésta, es decir, el límite de la zona libre del agua que
ocupa esta región, es la superficie freática que, por lo general, sigue débilmente las
ondulaciones del terreno. Al agua que llega a esta zona se le llama agua freática.
La parte inferior de la zona de saturación está compuesta por una capa
impermeable, la cual impide que el agua siga descendiendo. Puede suceder que

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haya otras zonas de saturación de menor extensión sobre la principal, en cuyo caso
se les llama zonas de saturación colgadas. El agua se mueve hacia el manto freático
por filtración, una vez en él, el movimiento lento que adquiere al llegar a la zona de
saturación se llama percolación. El movimiento del agua subterránea está
controlado por tres fuerzas principales, la de gravedad, la de atracción molecular y
la de diferencias de densidad, producto de variaciones importantes de temperatura
que existen al interior del subsuelo, interviniendo de manera especial la estructura
de las formaciones geológicas. Las formaciones geológicas según su aptitud para
contener y dejar pasar el agua a través de su masa reciben distintos nombres:
Acuíferos. Son formaciones, partes de una formación o conjunto de formaciones
geológicas, que permiten al agua moverse a través de ellas bajo condiciones
ordinarias y son capaces de suministrarla por gravedad, o por bombeo en la calidad
requerida. Acaecieres o acuitardos. Son formaciones capaces de contener agua,
pero incapaces de transmitirla en cantidades suficientes como para su captación o
formación de manantiales importantes. Acuífugos. Son formaciones impermeables
que no absorben ni transmiten agua.
Existen tres sistemas principales de flujo de agua subterránea que se establecen de
acuerdo con la topografía y al marco geológico presente: local, intermedio y
regional. Una topografía abrupta producirá varios sistemas locales, en cada
topografía el agua entra y sale en el mismo valle. En algunos casos parte del agua
de recarga podrá descargar en otro valle localizado a un nivel topográfico menor,
esto definirá un sistema intermedio. Los sistemas regionales se desarrollan a mayor
profundidad y van de las partes más altas a las zonas de descarga más bajas de la
cuenca.
Todos estos flujos, en un ambiente natural, mantienen un recorrido separado, al
igual que las corrientes marinas o las aguas de dos ríos antes de confluir para formar
otra. Las zonas de recarga y descarga están estrictamente controladas por un flujo
vertical con una componente de movimiento hacia abajo y hacia arriba,
respectivamente.

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Agua de retención
Es el agua retenida en los poros o alrededor de las partículas de suelo en contra
de la acción de la gravedad. Se distinguen dos situaciones: El agua higroscópica,
que está fijada fuertemente a las partículas del suelo. El espesor de esta capa de
agua que rodea las partículas es muy reducido. La fuerza de unión entre el agua y
las partículas del suelo tiene lugar por medio de enlaces químicos entre los dipolos
del agua y las valencias libres que existen en la superficie de los minerales. Se trata
de un agua inmovilizable desde el punto de vista práctico y que no puede ser
desplazada más que en estado de vapor. La cantidad de agua retenida de esta
manera varía en función de la granulometría y porosidad del material; así pues,
puede estimarse del orden de 0.2-0.5% en partículas gruesas y del 15- 20% en
materiales finos (limos y arcillas). El agua pelicular, que envuelve a las partículas
del suelo y al agua higroscópica con una pequeña película cuyo espesor no

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sobrepasa las 0.1 micras. Se puede desplazar en estado líquido por el juego de
atracciones moleculares de las partículas vecinas. La retención de esta agua se
debe a fenómenos de tensión superficial. La cantidad de agua pelicular en el suelo
depende también de la granulometría, de tal forma que podemos encontrar valores
muy dispares, del orden de 30-40% en arcillas y 1-2% en arenas.
Agua capilar
El agua capilar es el agua retenida en conductos de pequeño tamaño (micro poros)
por fenómenos de capilaridad y tensión superficial. Se pueden diferenciar: Agua
capilar aislada o colgada: no está ligada a la zona no saturada. Esta agua se ubica
en los micro poros más pequeños del suelo. Se puede eliminar por centrifugación.
Agua capilar continua: ligada a la zona no saturada. La granulometría influye en la
cuantía de esta agua; así, su presencia puede alcanzar varios metros de altura en
materiales arcillosos y pocos milímetros en materiales gravosos.
Agua gravífica
El agua gravífica se define como la porción de agua que se desplaza libremente por
el suelo bajo el efecto de la gravedad. Ocupa los espacios libres de los poros, de
los intersticios y de las fisuras de las rocas. Constituye la parte activa de las aguas
subterráneas y es la principal responsable del transporte de solutos, como los
nitratos, por ejemplo. Los esfuerzos de modelización se centran particularmente en
esta fracción de las aguas del suelo.
DISTRIBUCION VERTICAL DEL AGUA EN EL SUELO
Suponiendo un material homogéneo y con una porosidad intersticial dada, se
pueden diferenciar una serie de zonas en profundidad en función del tipo de agua
presente en cada una de ellas. En la zona más superficial, los poros están ocupados
por aire y agua. Se trata de la zona de aireación o zona no saturada. En esta zona
se distinguen las siguientes subzonas:
Subzona de evapotranspiración: es la parte del suelo en contacto directo con la
atmósfera. En ella se instalan las raíces de las plantas herbáceas y las raíces
superficiales de las plantas superiores. En esta zona es en donde se dan con mayor
intensidad los procesos de evapotranspiración. Los tipos de agua existentes en esta

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subzona son principalmente agua higroscópica, pelicular y capilar aislada, pero no
existe agua gravífica, a no ser que esté de tránsito hacia zonas inferiores en
episodios inmediatos a una precipitación. En esta zona es donde se da la mayor
parte de la absorción de agua y nutrientes por parte de los vegetales.
Subzona intermedia:
se halla inmediatamente debajo de la zona de evapotranspiración, con menor
proporción de poros y conductos. En ella se encuentran ubicadas las raíces
profundas de las plantas superiores. También se dan fenómenos de absorción de
agua y nutrientes por los vegetales, así como procesos de evapotranspiración, pero
con menor intensidad, porque las fuerzas de retención del agua son mayores que
las de succión de las raíces situadas sobre ella. En consecuencia, el flujo es
sensiblemente más lento que en la zona radicular. En esta zona existe agua
higroscópica y pelicular (en menor proporción que en la zona anterior y también
agua capilar aislada.
Franja capilar:
Abarca desde la zona intermedia hasta la superficie freática. Su amplitud depende
de la granulometría del material, ya que puede tener varios metros de espesor en
arcillas y pocos milímetros en gravas. En esta zona existen todos los tipos de agua,
excepto el agua gravífica, pero fundamentalmente el agua capilar continua, ligada
a la zona saturada. Debajo de la zona de aireación se halla la zona saturada,
separada de la primera por la superficie freática.
ACUIFERO
Un acuífero es un volumen subterráneo de roca y arena que contiene agua. El agua
subterránea que se halla almacenada en los acuíferos es una parte importante del
ciclo hidrológico. Se han realizado estudios que permiten calcular que
aproximadamente el 30 por ciento del caudal de superficie proviene de fuentes de
agua subterránea

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LOS ACUIFEROS LOS PODEMOS CLASIFICAR EN:
Acuíferos libres. Son aquellos en los que el nivel de agua se encuentra por
debajo del techo de la formación permeable. Liberan agua por de saturación, es
decir, el agua que ceden es la procedente del drenaje de sus poros.
Acuíferos confinados. Son aquellos cubiertos por una capa impermeable
confinante. El nivel de agua en los acuíferos cautivos está por encima del techo de
la formación acuífera. El agua que ceden procede de la expansión del agua y de la
descompresión de la estructura permeable vertical, cuando se produce la
depresión en el acuífero. También se les denomina acuíferos cautivos.
Acuíferos semiconfinados. Se pueden considerar un caso particular de los
acuíferos cautivos, en los que muro, techo o ambos no son totalmente
impermeables, sino que permiten una circulación vertical del agua.

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Son impresionantes las cantidades de agua expuestas en los ríos, lagos, océanos
y glaciares de la superficie de la Tierra. Pero, bajo esa superficie, oculto a nuestros
ojos, hay otro gran depósito de agua. Esta es la llamada agua subterránea.
Como sabemos, en muchos suelos el presupuesto hídrico presenta un substancioso
excedente que puede encaminarse de dos formas básicamente. La primera, resulta
cuando el excedente de agua puede fluir por la superficie terrestre como agua de
escorrentía. Segunda, el excedente hídrico puede, a través de la percolación del
suelo y bajo el impulso de la gravedad, seguir una dirección hacia el interior para
acabar formando parte del agua de saturación en el acuífero. Siguiendo la
trayectoria del flujo subterráneo, esta agua emerge convirtiéndose entonces en
agua superficial, o bien, puede emerger directamente en la línea de costa marina.
El agua del acuífero, también llamada de saturación, es aquella parte del agua
subsuperficial que satura completamente las porosidades de la roca del suelo. El
agua de saturación ocupa la zona del acuífero. Sobre ella se halla la zona de
aireación en la cual el agua no satura completamente los poros. En la base de la
zona de aireación se tiene a la franja de capilaridad, una delgada capa en la que el
agua ha sido drenada por capilaridad hacia arriba desde el nivel freático.
La verdadera situación del nivel freático se puede conocer mediante la altura
estancada en un pozo perforado o excavado por debajo del mismo. Cuando los
pozos son numerosos en una región, la posición del nivel freático puede ser
cartografiada en detalle mediante el sondeo de las alturas de agua y observando al
mismo tiempo las diferentes tendencias de elevación, como pueden ser colinas,
divisorias de agua, pero desciende en los valles, y demás depresiones donde suelen
aparecer en cursos fluviales, lagos, marismas, etc. Las razones de tal configuración
se explican porque el agua infiltrada a través de la zona de aireacióntiende a elevar
el nivel freático, mientras que la filtración en arroyos, lagos y marismas tiende a
vaciar el acuífero y bajar de este modo su nivel.

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El régimen de agua subterránea es variable y depende de factores tanto
naturales como antrópicos, entre ellos tenemos:
CANTIDAD Y TIPO DE PRECIPITACION.
Generalmente la cantidad de agua que penetra en el suelo viene determinada por
la cantidad y tipo de precipitación. Por ejemplo, en zonas desérticas el agua
habitualmente está muy profunda y es poca la que se encuentra cerca de la
superficie, porque hay poca lluvia.
METODOS PARA DETERMINAR LA RECARGA EN ACUIFEROS
La recarga puede determinarse por varios métodos, y se clasifican en 5 grupos:
1. Medidas directas. La recarga se mide directamente mediante la construcción de
lisímetros. Un lisímetro es un bloque de suelo dotado de dispositivos que permiten
medir el flujo que drena hasta el acuífero.
2. Balance hídrico. Se determinan los flujos de entrada y de salida de un sistema, y
la recarga al acuífero constituye el residuo de la ecuación de balance; hacen parte
de este grupo los balances de humedad del suelo, de agua en canales, el método
de fluctuaciones del nivel freático, y el que iguala la descarga a la recarga.
3. Trazadores. Su principal uso es determinar fuentes de recarga y zonas de
descarga, aunque se utilizan para cuantificar la recarga a través de un balance de
masa del trazador.

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4. Aproximaciones de Darcy. Se encuentran valores de cabezas hidráulicas a partir
de las ecuaciones de flujo de Richards y Boussinesq y luego se determina la
velocidad de filtración. Si se asumen condiciones estables la recarga se determina
directamente de la ecuación de Darcy.
5. Empíricos. Consiste en el desarrollo de ecuaciones empíricas que relacionan la
recarga con alguna variable como la precipitación. La última parte trata la recarga
en áreas urbanas.
RECARGA ARTIFICIAL
Se designa como recarga artificial a un conjunto de tknicas que permiten, mediante
intervención programada e introducción directa o inducida de agua en un acuífero,
incrementar el grado de garantía y disponibilidad de los recursos hídricos, así como
actuar sobre su calidad.
OBJETIVOS
Esta tecnología pretende contribuir, siempre que técnica y económicamente sea
factible, a una gestión más racional de la potencialidad hídrica que presenta una
determinada cuenca hidrográfica o sistema de explotación. Los objetivos que
persigue se engloban en dos tipos; siendo muy frecuente el que ambos aparezcan
juntos: Aumento y optimización del volumen de los recursos hídricos, y Prevención
o corrección del deterioro de la calidad del agua. En líneas generales resulta muy
difícil establecer un orden prioritario entre los mismos, ya que la mayor o menor
importancia de uno de ellos frente al otro, varía en función de diversos factores,
tales como clima, presiones sociales, condicionantes económicos, etc., existentes
en el lugar donde 5e realiza una experiencia concreta. Incluso se ha dado el caso,
en ocasiones, de que en u& mismo sitio han sido distintos a lo largo del tiempo.

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METODOS DE RECARGA
Los pozos y sondeos son los sistemas de recarga artificial más utilizados cuando
el acuífero se encuentra a una cierta profundidad. Su uso también es frecuente en
los casos en los que la disponibilidad de terrenos es restringida. Un condicionante
totalmente necesario para acometer cualquier tipo de recarga artificial de acuíferos
es precisar aguas excedentes (agua no empleada en regadío ni en
abastecimiento) que pueden provenir de las siguientes fuentes
 Agua superficial continua o discontinua (curso fluvial permanente o
escorrentía esporádica de aguas de tormenta) tomada directamente de los
cauces y embalses o sometida a un cierto grado de tratamiento antes de
preceder a su introducción en el acuífero.
 Agua residual doméstica que con un cierto grado de tratamiento es posible
reutilizar o mezclar con agua de unamejor calidad que tendría otro origen.
 Agua perteneciente a otro acuífero que procedería del aprovechamiento y
captación de sus manantiales o de las surgencias difusas que tienen lugar
en los ríos que discurren o atraviesan la superficie del acuífero.

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CONCLUSIONES
Considerando que existe una estrecha interrelación entre la reducción de la
vulnerabilidad relativa a inundaciones, deslizamientos y otros eventos naturales, y
la aplicación de los principios del manejo ambiental y de cuencas hidrográficas en
el contexto del desarrollo sustentable, y que la cuenca hidrográfica es una unidad
ideal y efectiva para la planificación y el ordenamiento ambiental del territorio, los
participantes del Seminario-Taller recomiendan:
· Conformar, para una gestión integrada, comités de cuencas con representación
de las entidades comprometidas en la oferta, demanda y administración de los
recursos naturales renovables y recursos hídricos, con carácter multisectorial.
· Tener en cuenta, dentro de una programación interdisciplinaria, medidas
estructurales y no estructurales para el desarrollo de acciones de prevención de
desastres naturales.
· Estimular y apoyar el desarrollo y ampliación de redes de información ambiental
para el intercambio de datos, metodologías y procedimientos entre los países del
área, en especial entre los países con cuencas compartidas.
· Desarrollar programas nacionales y regionales de información y sensibilización de
los diferentes grupos comprometidos: autoridades, profesionales, líderes sociales y
sociedad civil, para una toma de decisiones mejor y más eficiente.

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· Al planificar y ejecutar actividades en las cuencas hidrográficas, dedicar una mayor
atención a la operación, mantenimiento y monitoreo de las obras construidas por
medio de la evaluación de dichas actividades y la divulgación de sus resultados.
· Evaluar el nivel de vulnerabilidad a las inundaciones con el objeto de tomar
decisiones al respecto, a un nivel aceptable, así como ejecutar las acciones de
mitigación necesarias para alcanzar dicho nivel.

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BIBLIOGRAFIA
-Baeza, H. Escurrimientos en Medios Permeables. Universidad de Chile, 1976
-Benítez, A. Captación de Aguas Subterráneas. Rosset. 1972.
-Dirección General de Aguas. Mapa Hidrogeológico de Chile. Escala 1:2.500.000.
1986.

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ANEXOS

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