Pozos de inyeccion Caso Rio Rimac

1) MARCO TEÓRICO  

1.1) Importancia del agua subterránea  

El agua subterránea es el agua contenida en la zona de saturación del subsuelo. La zona de saturación podría asimilarse a un gran embalse natural o sistema de embalses cuya capacidad total es equivalente al volumen conjunto de los poros o aberturas de las rocas que se hallan llenas de agua. El agua subterránea se encuentra en forma de un solo cuerpo continuo o también de varios cuerpos separados. El espesor de la zona de saturación varía desde unos pocos metros hasta cientos de ellos, dependiendo de la geología local, la presencia de poros o intersticios en las formaciones, la recarga y el movimiento o desplazamiento del agua desde las áreas de recarga hasta las de descarga.  

Para ilustrar la importancia del agua subterránea, se puede hacer el balance siguiente:  

[pic 1]

En el balance hídrico mundial, se nota que más del 97% del agua presente en el planeta es salada.

[pic 2]

El balance del agua dulce muestra que el subsuelo contiene 22% del agua dulce del planeta mientras que solo el 0.36% del agua dulce es superficial. El agua subterránea es uno de los componentes más abundantes de los recursos hídricos.

1.2) Conceptos y parámetros hidrogeológicos básicos  

1.2.1)  Acuíferos  

Los acuíferos son formaciones geológicas saturadas o parcialmente saturadas que permiten el movimiento del agua bajo la acción de la fuerza de la gravedad o fuerzas de presión, en condiciones tales que hacen adecuada su explotación. Tienen capacidad de conducir y almacenar el agua.  

1.2.2) Porosidad (n)  

La porosidad de un acuífero es la relación entre el volumen de vacíos (Vv) y el volumen del acuífero (Va).

[pic 3]

La porosidad depende de la forma y colocación de las partículas, la granulometría y grado de compactación, entre otros. La porosidad es una medida de la cantidad de agua que un acuífero puede almacenar, pero no tiene en cuenta la atracción molecular entre la superficie del sólido y el fluido adyacente. Es decir que no representa el agua que se puede extraer del acuífero.

1.2.3) Conductividad Hidráulica (K) y permeabilidad (k)  

La conductividad hidráulica (K) se define como el caudal que pasa por un área unitaria bajo un gradiente unitario a condiciones ambientales. Mide la capacidad del acuífero de conducir agua y se expresa en metros por día. Es una propiedad del acuífero y del fluido que conduce el acuífero. Puede variar entre 0.001m/d para arcillas muy finas hasta 1000m/d para gravas gruesas.  

La permeabilidad (k) se define también como la capacidad de un medio poroso para transmitir agua. Sin embargo se refiere a la permeabilidad exclusiva de la fase sólida.

[pic 4]

Donde:

K: conductividad hidráulica (m/d)

: Permeabilidad (m2) [pic 5]

g: aceleración de la gravedad (m/d2)

µ: viscosidad dinámica (kg/(m.d))

ρ: densidad (kg/m3)  

1.2.4) Transmisividad (T)  

El coeficiente de transmisividad es la razón de flujo en metros cúbicos por día a través de una sección transversal vertical de acuífero, cuya altura es igual a su espesor y cuyo ancho es de un metro.  

T=K.B

Dónde:

K: conductividad hidráulica del acuífero

B: espesor del acuífero  

1.2.5) Producción eficaz (Sy)  

Es aquella parte de agua presente en un medio poroso, que es posible extraer del mismo, pues no es retenida por las fuerzas de atracción molecular, cohesión y adhesión. Se expresa cuantitativamente como el volumen extraído por unidad de área, por cambio unitario en la cabeza.

[pic 6]

Donde:

Vol: volumen extraído

∆h: cambio de cabeza

A: área

1.2.6) Coeficiente de almacenamiento (S)  

Tiene un significado similar al de producción eficaz, sin embargo, se aplica en acuíferos confinados, donde no ocurre drenaje del medio poroso, pues éste se encuentra saturado permanentemente.

[pic 7]

1.2.7) Acuicludo  

Formación geológica que contiene agua en su interior, incluso hasta la saturación no la transmite y por lo tanto no es posible su explotación. No son aptos hidrogeológicamente para la construcción de captaciones de aguas subterráneas.  

1.2.8) Acuitardo  

Hace referencia a la existencia de numerosas formaciones geológicas conteniendo agua pero que la transmiten muy lentamente por lo que tampoco son aptos hidrogeológicamente para la construcción de captaciones de aguas subterráneas. Sin embargo bajo condiciones especiales permiten recarga vertical de otros acuíferos, que puede llegar a ser muy importante en ciertos casos.  

Por ejemplo un nivel de arcillas limosas o arenosas puede comportarse como un acuitardo, si esta dispuesta encima o debajo de un acuífero más importante, al cual puede recargar, o incluso recibir agua del mismo.

1.3) Tipos de acuífero  

1.3.1) Acuífero libre  

Se le conoce también como acuífero de tabla de agua, freático o no confinado. Es aquel en el cual la superficie del agua (superficie freática), se encuentra a presión atmosférica.

[pic 8]

1.3.2) Acuífero semi-confinado  

Es un acuífero que se encuentra confinado por capas con algún grado de permeabilidad menor que la de éste. Es también conocido como acuífero de goteo o filtrante.

[pic 9]

[pic 10]

1.3.3) Acuífero confinado  

Es aquel en el cual el agua se encuentra a mayor presión que la atmosférica. En un acuífero confinado, el agua circula por una capa permeable la cual está confinada por dos capas impermeables. También se conoce como acuífero artesiano.

[pic 11]

1.4) Procesos de dispersión y difusión  

En los medio poroso ocurren dos mecanismos de dispersión: - procesos de difusión por la diferencia de gradiente químico o concentración, como en cualquier cuerpo de agua. - Procesos de dispersión mecánica por la tortuosidad natural de los medios porosos.

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