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Revista Latino-Americana de Hidrogeología1

REVISTA LATINOAMERICANA DE HIDROGEOLOGÍAPublicación oficial de la Asociación Latinoamericana de Hidrología Subterránea para el DesarrolloEDITORESMiguel Rangel Medina y Rogelio Monreal Saavedra(mrangel@ciencias.uson.mx)(monreal@geologia.uson.mx)COMITÉ CIENTÍFICORamón Mora (Venezuela) mora.ramon@yahoo.comCarlos Molano (Colombia), cmolano@uniandes.edu.coEmilio Custodio (España), Emilio.custodio@upc.eduErnani Francisco da Rosa Filho (Brasil), ernani@ufpr.brFernando López Vera (España), fernando.lopez-vera@uam.esJorge Montaño (Uruguay), montanox@movinet.com.uyMario E. Arias S. (Costa Rica), marioa@geologia.ucr.ac.cr)Mario Hernández (Argentina), mario_h@uolsinectis.com.arRoger González Herrera (México), gherrera@uady.mxMaría Vicenta Esteller (México), esteller@uaemex.mxMiguel Rangel Medina (México), miguel.rangel@ideasenagua.comNilda González (Argentina), nilda_h@sinectis.com.arOfelia Tujchneider (Argentina), ofeliatujchneider@yahoo.com.arRicardo Hirata(Brasil), rhirata@usp.brUriel Duarte (Brasil), urduarte@usp.brHerve Jegat (Venezuela) hjegat@ula.veDavid Pérez Hernández (Venezuela) dph60@hotmail.comHaydn Barros – (Venezuela) hbarros@usb.veCrisanto Silva (Venezuela) crisantosilva@yahoo.comImpresa en MéxicoVia Color ImprentasCalle Gral. Piña No. 8, Col. San BenitoHermosillo, Sonora, C.P. 83190Revista Latino-Americana de Hidrogeología3

Asociación Latinoamericana de Hidrología Subterránea para el Desarrollohttp://www.alhsud.comsecretaria.general@alhsud.com; info@alhsud.comTitularesSuplentesPresidente:Jorge MONTAÑO (Uruguay)Pablo DECOUD (Uruguay)Vicepresidente:José Luis ARUMI RIVERA (Chile)Miguel RANGEL MEDINA (México)Roraima ALFONZO (Venezuela)Eduardo Chemas HINDI (Brasil)Carlos ESPINOZA (Chile)Lucas OROZ (México)Ramón MORA (Venezuela)Ricardo HIRATA (Brasil)Cristina DAPEÑA (Argentina)Secretaria general:Nilda GONZALEZ (Argentina)Paula COLLAZO (Uruguay)Secretaria Adjunta:Andrés PEREZ (Uruguay)Santiago JARA (Paraguay)Misión Directiva:Sandra FARlÑA (Paraguay)Oscar LARREA (Ecuador)Jorge TOVAR (Perú)Rafael FEITOO (Cuba)Mario GRIZINIK (Argentina)José A. MENDOZA (Nicaragua)Teresa MUÑOZ (Ecuador)Carlos MOLANO (Colombia)Patricia LAURENCENA (Argentina)Mario ARIAS (Costa Rica)Celso VELAZQUEZ (Paraguay)Comisión Fiscal:Fernando LOPEZ VERA (España)José Horacio CECI (Argentina)Ernani DA ROSA (F) (Brasil)Enrique MASSA (Uruguay)Pablo OYARZUN (Chile)Leslie MOLERIO LEON (Cuba)COMITÉ ORGANIZADOR DEL X CONGRESO ALHSUDRamón Mora (SOVAS)mora.ramon@yahoo.comRoraima Alfonso (SOVAS) roraima.alfonzo@gmail.comArmando Coronel (SOVAS) acoronelb@cantv.netMa Fernanda Hernández (LNH) maferlanegra@gmail.comFernando Decarli (INAMEH) fdecarli2010@gmail.comHkristian Martinez(INAMEH) hkristianmartinez@gmail.comMariela Aguilar (INAMEH) maguilar@inameh.gob.veGermán Zerpa (INAMEH) germanzerpa@gmail.comJosé M. Moreno (Min. Ambiente-DEA ARAGUA) j2mh@hotmail.comHerve Jegat (CIDIAT,Merida) hjegat@gmail.com4 Revista Latino-Americana de Hidrogeología

PRESENTACIÓNEn América Latina y debido a su gran dimensión hay un gran número de Centros deInvestigación en aguas subterráneas, cuyos aportes son sumamente valiosos parael avance del conocimiento en este tema.La difusión de los aportes científicos es muy importante en una región donde seacumula la mayor reserva neta de aguas y a pesar de este ranking y de las mejoraseconómicas que actualmente se presentan, lamentablemente siguen los altosíndices de mortandad por déficit hídrico.En este marco creemos que una de las formas de contribuir a mejorar la situaciónes compartir la evolución del conocimiento a través de la Publicación de nuestraAsociación.Los trabajos que constituyen este número fueron seleccionados del 10º Congresode ALHSUD realizado en el año 2010, Caracas, Venezuela.Se integran estudios de Acuíferos regionales, protección de acuíferos, prospección,planificación, modelación, temas que generan un cúmulo de contribuciones queesperamos sea de interés de la comunidad técnica y científica.Queremos informar que a partir de este número la impresión de la Revista serealizará en la Universidad de Sonora (México) y su responsable de edición es elDr. Miguel Rangel profesor de dicho centro de estudios. Agradecemos su inmensacolaboración que hace posible unas de las más loables de nuestras actividades.Prof. Dr. Jorge MontañoPresidente de ALHSUD6 Revista Latino-Americana de Hidrogeología

de los ríos principales, lo que permite el flujopermanente de dichos ríos, debido al aportede los acuíferos, generando el ambientedel morichal. En cuanto a los acuíferosprofundos, no existen datos suficientes paratrazar isopiezas, por lo tanto no ha sidodeterminada la dirección del flujo. En la zonade Cantaura-Anaco, el flujo subterráneoes radial, en dirección hacia los principalescentros de extracción.METODOLOGÍASe realizó una revisión bibliográfica delos datos históricos presentes en los archivosde la empresa AMBIGEO ConsultoresC.A., encontrando un total de 368 reportesfisicoquímicos de pozos asociados al acuíferoMesa-Las Piedras. Posteriormente, fueronseleccionadas solo 137 muestras considerandola fecha de publicación, distribución espacialy porcentaje de balance iónico menor al 10%,el cual ha sido ampliamente utilizado comovalor máximo aceptable para poder realizarinterpretaciones geoquímicas (Hem, 1985;Montero, 1997; Morales et al., 2000; Figueras,2007).Por otra parte, la zona de estudiofue dividida considerando tres sectoresprincipales: 40 pozos ubicados en la zonade Cantaura-Anaco, 43 muestras al sur deAnzoátegui-Monagas asociado a la zona de ElTigre-Mesa de Guanipa y 53 pozos en la zonade Maturín-El Tejero, al norte de Monagas(Figura 1). Para cada uno de dichos sectoresfueron utilizados los datos de pozos asociadosa acuíferos someros, cuya profundidad esmenor a los 250 metros, mientras que parala zona de Jusepín-El Furrial existen datosde pozos del acuífero medio y profundo (31pozos), con profundidades entre 600 y 1150metros.Las variables estudiadas correspondena las medidas de pH y conductividad obtenidasen campo, así como los elementos mayoritarios(Ca 2+ , Mg 2+ , Na + , K + , Cl - -, HCO 3y SO4 = )reportados por laboratorios certificados en elMinisterio del Ambiente (MARN) y publicadosen estudios hidrogeológicos previos.RESULTADOS Y DISCUSIONESPara la evaluación de los datos, fueronrealizados los cálculos de desbalanceiónico, obteniendo que solo un 2% de lasmuestras presentan valores en el intervalode 5-10%. En el resto de las muestras elbalance iónico resultó menor al 5%, lo cualrefleja la confiabilidad de los datos parainterpretaciones geoquímicas y de calidad delas aguas.Los resultados de los análisis estadísticosde cada una las especies químicas, así comode conductividad y sólidos disueltos totalesson mostrados en la Tabla 1. En general, laconcentración de los parámetros estudiadosvaría en un amplio intervalo para cada uno delos sectores estudiados.Nótese que los valores de coeficiente devariación de los parámetros fisicoquímicos sonaltos para los pozos someros, posiblementeasociado a la existencia de diversas fuentesde aporte de iones a las aguas subterráneasa nivel regional. Montero (1997) reportóun comportamiento similar en cuanto a lavariabilidad de los componentes mayoritariospara el acuífero somero de la región nortede Monagas. Por otra parte, para el acuíferomedio-profundo, los valores de coeficientede variación son menores, lo que permiteestablecer que la variabilidad para cadauna de las especies químicas disminuye enfunción de la profundidad.La proyección de las concentracionesporcentuales de los elementos químicosmayoritarios en un diagrama de Piper (Fig. 3ay 3b), permitió corroborar la alta variabilidadespacial de los parámetros estudiados enel acuífero a niveles someros, pudiendo seridentificadas distintas facies hidrogeoquímicaspresentes en cada sector del área de estudio.Sin embargo, es importante destacar laposible influencia de los errores analíticosen la dispersión de los datos, ya que existenmuestras poco mineralizadas, lo que puedeinfluir en los porcentajes expresados en eldiagrama.En la zona sur de Anzoátegui-Monagaspudo identificarse que un 58.1% de lasRevista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.9-19, 2012.11

similar, concluyendo que las desviacionesencontradas en los diagramas de Gibbspueden estar asociadas a la disolución desales originadas en ambiente marinos. Porlo tanto, es posible que el comportamiento delas muestras del acuífero bajo estudio, estéinfluenciado por el contacto de las aguassubterráneas con las arenas basales de laFormación Las Piedras, las cuales fuerondepositadas en ambiente salobre (Gonzálezde Juana et al., 1980).Sin embargo, Fernández y Miretzky (2004)indican que las desviaciones encontradas enel diagrama de Gibbs no están asociadasúnicamente a la disolución de sales de origenmarino, proponiendo el proceso de intercambioiónico como posible explicación en lasvariaciones observadas en la relación Na + +K + /Na + +K + +Ca 2+ .Tomando en consideración lo expuestoanteriormente, fue construida la relaciónCa 2+ +Mg 2+ - =- HCO 3-SO 4en función de larelación Na + +K + -Cl - (Fig. 5), utilizada pordiversos investigadores a nivel mundialcon la finalidad de conocer la influencia delintercambio catiónico en la composiciónquímica de las aguas subterráneas (Jalali,2004; Figueras, 2007; Halim et al., 2010).En la Figura 5 puede observarse labuena correlación existente (R 2 = 0.9976)entre los parámetros graficados, obteniéndoseuna pendiente de -0,9898. Jalali (2004)indica que para aguas subterráneas dondela composición química es controlada porintercambio catiónico, el valor de la pendientedebe ser igual a -1. De esta forma, puedeconcluirse que existe un decaimiento dela relación Ca 2+ +Mg 2+ , en función de unaumento progresivo de la concentración deNa+, asociado a procesos de intercambioiónico entre el medio poroso y las aguas delacuífero Mesa-Las Piedras.Otro de los procesos que posiblementeestá controlando la composición químicade las aguas subterráneas, es la disoluciónde minerales siliciclásticos, carbonáticos yevaporíticos. Dicha aseveración correspondea los resultados obtenidos a partir delDiagrama de Gibbs. De esta forma, con lafinalidad de evaluar la posible presencia dedichos procesos, fueron consideradas lasrelaciones Mg/Na frente Ca/Na, así como larelación HCO 3/Na respecto a Ca/Na (Fig. 6)publicadas por Halim et al. (2010).En la Figura 6 puede observarse quela mayoría de las muestras de los acuíferossomeros se localizan en el rango asociadoa la disolución de minerales silicatados.Además, para las zonas de Maturín-El Tejeroy Sur de Anzoátegui, parece existir una ligerainfluencia de la disolución de mineralescalcáreos, mientras que en el acuífero medioprofundo,los procesos de disolución desales evaporíticas (posiblemente asociadasa la Fm. Las Piedras) y silicatos controlanla composición química de las aguassubterráneas. Para cada una de dichasinferencias fueron realizadas las correlacionesinterelementales pertinentes, obteniendoresultados coherentes con los obtenidosmediante las relaciones propuestas a partirde Halim et al. (2010).Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.9-19, 2012.13

REFERENCIASDrago, E. y Quirós, R., 1996. Thehydrochemistry of the inland watersof Argentina: a review. InternationalJournal of Salt lake Research, 4, 315-325.Férnandez, A. y Miretzky, P., 2004.Ionic relations: a tool for studyinghydrogeochemical processes inPampean shallow lakes (Buenos Aires,Argentina). Quaternary International,114, 113-121.Figueras, J., 2007. Estudio Hidrogeoquímicode las aguas subterráneas del sectorChigüichigüi y del sector sur del Sistemade Riego del Río Guárico, estadoGuárico. Trabajo Especial de Grado.Universidad Central de Venezuela,Facultad de Ciencias. 106 p.Flores, J., 2006. Estudio geoquímico delos acuíferos medio y profundo, de laFormación Las Piedras, Región deJusepín-El Furrial, estado Monagas.Trabajo Especial de Grado. UniversidadCentral de Venezuela, Facultad deCiencias. 113 p.González de Juana, C., Iturralde, J. y Picard,X., 1980. Geología de Venezuela y desus cuencas petrolíferas. EdicionesFoninves. Tomo I y II. Caracas,Venezuela. 1031 p.Halim, M., Majumder, R., Nessa, S., Hiroshiro,Y., Sasaki, K., Saha, B., Saepuloh,A. y Jinno, K., 2010. Evaluation ofprocesses controlling the geochemicalconstituents in deep groundwaterin bangladesh: Spatial variability onarsenic and boron enrichment. Journalof Hazardous Materials, 180, 50-62.Hem, J., 1985. Study and Interpretation ofthe Chemical Characteristics of NaturalWater. U.S. geological Survey Water-Supply, Third Edition. 263 p.Jalali, M., 2004. Major ion chemistry ofgroundwaters in Bahar área, Hamadan,Western Iran. Environmental Geology,47, 763-772.Kilham, P., 1990. Mechanisms controllingthe chemical composition of lakes andrivers: Data from Africa. Limnology andoceanography, 35: 80-83.Lagoven-RGR Ingeniería, 1996. Selecciónde sitios y diseño de pozos entre 700 y1000 m. de profundidad en el área deJusepín, estado Monagas.Ministerio del Ambiente y de los RecursosNaturales Renovables (MARN),1981. Análisis del funcionamiento delsistema hidrogeológico región Mesade Guanipa. Estado Anzoátegui.Montero, R., López, L. y Vargas, M., 1997.Caracterización Hidrogeoquímicade aguas subterráneas en la regiónnorcentral del estado Monagas,Venezuela.Morales, R., Palacios, O., Marín, L. y Peña, S.,2000. Dirección de flujo y clasificaciónde agua subterráneas en Monte Alegre,Sierra de Ajusco, México. Agrociencia34, 677-687.Naseem, S., Rafique, T., Bashir, E., Iqbal,M., Laghari, A. y Haider, T., 2010.Lithological influences on occurrenceof high-fluoride groundwater in NagarPakar área, Thar Desert, Pakistan.Chemosphere, 78, 1313-1321.Rajmohan, N. y Elango, L., 2004. Identificationand evolution of hydrogeochemicalprocesses in the groundwaterenvironment in an área of the Palar andCheyyar River Basins. Southern india.Environmental Geology, 46, 47-61.14 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 9-19, 2012.

Figura 1. Mapa geológico del acuífero Mesa-Las Piedras (Modificado deHackley et al., 2004).Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.9-19, 2012.15

Figura 2. Intervalos acuíferos de la Formación Las Piedras en el áreaJusepín-El Furrial, norte de Monagas (Lagoven-RGR Ingeniería, 1996).Figura 3. Diagramas de Piper para las muestras de agua subterráneas ubicadas en (A)Cantaura-Anaco y Sur de Anzoátegui Monagas y (B) Norte de Monagas.16 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 9-19, 2012.

Figura 4. Variación de la relación de los SDT (mg/L) frente a: (A) la relación (Na + +K + )/(Na + +K + +Ca 2+ ) y (B) la relación (Cl - )/ (Cl - +HCO 3-).Figura 5. Relación entre (Ca 2+ +Mg 2+ -HCO 3--SO 4=) y (Na + +K + -Cl - ).Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.9-19, 2012.17

Figura 6. Relación molar (A) Mg/Na y (B) HCO 3/Na frente a Ca/Na.18 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 9-19, 2012.

velocities that generate the found geochemical conditions. Dissolved oxygenin the aquifers showed average values of 5 mg/L, allowing the mobilizationof nitrate in groundwater, being the highest values linked to cattle punctualpollution. Chemical oxygen demand values were low in groundwater, a pointconsistent with high DO contents. Thus, the impact of human activities aresuperimposed over the natural background water chemistry, a feature mainlyexpressed by high nitrates values in groundwater and highest COD values insurface water, especially in places where the slow water velocity does not allowthe degradation of contaminants and/or dilution of solutes by dispersion.Key words: unconfined aquifer, geochemistry, arsenic-fluorine, COD, DO.INTRODUCCIÓNLa caracterización de la dinámica y calidad delagua en el Sur de Córdoba, es sumamentenecesaria por estar involucrada en múltiplesfenómenos naturales y por ser, especialmentela subterránea, la más utilizada para todaslas actividades humanas. Por otro lado, esya conocido el problema generado por lapresencia de concentraciones naturaleselevadas de arsénico y flúor en el aguasubterránea y superficial de la región(Cabrera y Blarasin, 2001; Blarasin, 2003).Sumado a esto, las actividades de usodel territorio se convierten en potencialesimpactos sobre la composición químicadel agua. Por todo esto, se hace necesariodetectar valores y distribución areal de losdistintos componentes químicos y alertar alos consumidores de estos recursos sobrelos riesgos potenciales.El área de estudio, de 264 Km 2 , abarcalas cuencas de los arroyos Barranquita yKnutzen, ubicados en la llanura Chaco-Pampeana Argentina, al sur de la provinciade Córdoba (Figura 1). Se extiende desde lasSierras de Comechingones por el oeste, hastala localidad de Cuatro Vientos al este. El áreaestudiada comprende fundamentalmentela zona rural pedemontana en la que eluso de la tierra es agrícola-ganadero, condominio de cultivo de soja e intenso uso deagroquímicos.El agua utilizada en la cuenca es casi ensu totalidad subterránea (acuífero freático),cuyo destino es el consumo humano yanimal. Subordinadamente se utiliza el aguasuperficial para consumo ganadero y/o riego.En este marco, el objetivo del trabajo escaracterizar el modelo hidrogeoquímico deambas cuencas, relacionar agua superficialy subterránea, evaluando aspectos de fondonatural de la composición del agua y posiblescambios debido al impacto de actividadeshumanas, para establecer bases para el usoy manejo del recurso.MATERIALES Y MÉTODOSPara el estudio de campo y gabinete,se utilizaron las hojas topográficas deCuatro Vientos (3366-24-2) y La Barranquita(3366-24-1) pertenecientes al IGN (InstitutoGeográfico Nacional), a escala 1:50.000.Sobre esta base y con apoyo de trabajo decampo se realizaron estudios hidrológicosy geológico-geomorfológicos. Para lainvestigación hidrogeológica se llevó acabo el relevamiento de 50 perforacionesdistribuidas en la zona, que captan engeneral de los primeros 10-20 metros delacuífero freático. La densidad de inventariose definió usando como base el reticuladode las coordenadas Gauss-Krügger. En cadaperforación se obtuvo la profundidad delnivel estático, mediante la utilización de unasonda Solinst modelo 101 y se midió in situpH, temperatura (°C), conductividad eléctrica(CE, en µS/cm) con un conductímetro digitalde campaña con compensación automáticade temperatura (Hanna) y oxígeno disuelto(OD, mg/L) con oxímetro YSI model 95. Se22 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 20-38, 2012.

seleccionaron con criterio hidrogeológico38 muestras de agua subterránea, 14 deagua superficial (13 correspondientes aarroyos y una al humedal H1, el de mayorimportancia en el área). En el laboratorio deGeoquímica del Dpto. de Geología (UNRC)se realizaron los análisis físico-químicossegún métodos estándares (APHA-AWWA,1998). Se midieron CO 32-, HCO 3-, SO 42-, Cl - ,Na + , K + , Ca 2+ , Mg 2+, As, F - , NO 3-y demandaquímica de oxígeno (DQO). En este últimocaso se utilizó un fotómetro multiparamétricoHanna, con termorreactor para obtenerreacciones oxidativas rápidas. Los datosse trataron estadísticamente realizándoseanálisis univariado, se elaboraron mapas deisolíneas de potenciales hidráulicos y CE,además de mapas de Stiff y de distribuciónareal de DQO.CARACTERÍSTICAS CLIMÁTICASY CONTEXTO GEOLÓGICO-GEOMORFOLÓGICOEl clima en la región es de tipomesotermal subhúmedo, con una precipitaciónmedia anual de 765 mm, que se concentraprincipalmente en primavera-verano (85%del total) y una evapotranspiración real quedevuelve a la atmósfera casi el 90% delagua precipitada. La diferencia son excesoshídricos que se reparten en escurrimientosuperficial e infiltración eficaz que recarga alacuífero.El área estudiada comprendefundamentalmente el ambiente geológico deLlanura Pampeana aunque la cuencaalta del arroyo Barranquita se desarrollaen la Sierra de Comechingones (SierrasPampeanas de Córdoba). Posee unimportante control estructural, conlineamientos tectónicos que respondena tres sistemas bien definidos deorientación preferencial NNW- SSE,NNE-SSW y ENE-WSW (Figura 2). Estasestructuras geológicas han dado lugar aun relieve de bloques dislocados, de fuertea moderadamente ondulado, modelado porprocesos fluviales y eólicos (Giuliano Albo etal., 2009). Las trazas actuales de los arroyosBarranquita y Knutzen están controladas porlas estructuras de dirección ENE-WSW.El arroyo Barranquita nace en lasSierras de Comechingones, donde afloranrocas metamórficas e ígneas del basamento(Precámbrico-Paleozoico inferior). El arroyoKnutzen nace por afloramiento de aguasubterránea en el piedemonte de las sierras,observándose a lo largo de su recorridopequeños humedales instalados en áreasde depresiones tectónicas (Figura 2).Los materiales aflorantes son de edadcuaternaria, fundamentalmente depósitosarenosos muy finos-limosos de origen eólico,cementados con carbonato de calcio enforma diferencial, con importante cantidadde gravillas dispersas, especialmente en laperiferia de la sierras. En forma localizadase observan paleocauces correspondientesa típicos episodios fluviales de ambientespedemontanos.CARACTERIZACIÓN HIDROGEOLÓGICAEl acuífero freático sedimentario, conespesor variable, desde pocos metros enel piedemonte hasta 60-80 m en la llanura,apoya sobre las rocas de basamento(detectadas mediante perforaciones y estudiosgeofísicos) (Figura 3). Se trata de un acuíferoheterogéneo, constituido dominantemente porarenas muy finas-limosas, de tipo loéssicas,de edad cuaternaria, dominando hacia elOeste la presencia de gravillas dispersas en elpaquete sedimentario. Además, se detectaronpaleocauces a diferentes profundidades,constituidos por arenas y gravas cuyaorientación, profundidad y espesor varían enlas diferentes cuencas con respuesta a losepisodios que le dieron origen (Figuras 3 y 4).Aparecen también intercalaciones de nivelescementados (calcretos) no solo en el acuíferosino también aflorantes en diversos sectores(Figura 5). Los caudales que se extraen delas perforaciones son variables y si bienhay niveles muy permeables a diferentesprofundidades, el diseño rudimentario de lascaptaciones permitió observar que abundanRevista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.20-38, 2012.23

las extracciones del orden de 800 L/h a 5.000L/h.En relación a los aspectos litológicos,los clastos de los paleocauces estánvinculados a las características litológicasdescriptas para la cuenca alta, es decirproceden del complejo ígneo-metamórfico.Por su parte, el loess en la región adquieregran importancia debido a sus espesoresy extensión areal, por lo que se describena continuación algunos aspectos básicosinherentes a su mineralogía. El loesspampeano tiene una filiación piroclásticavolcánicaintermedia a básica. Según Nicolliet al. (2010) la composición química promediousualmente se corresponde con dacitas oandesitas. Los principales componentes delloess en la región sur de Córdoba son, entrelos minerales livianos, feldespato potásico,cuarzo, vidrio volcánico (hasta 40 % en peso),plagioclasas y fragmentos líticos diversos.Los minerales pesados se encuentran muysubordinados (< 10%), entre ellos, piroxenos,anfíboles, biotita, turmalina, circón, apatito yopacos, con óxidos de Fe como hematita,magnetita y mezcla de óxidos e hidróxidosde Fe e ilmenita; entre las arcillas domina laillita (Blarasin, 2003; Grumelli, 2010).HidrodinámicaCon el propósito de conocer elcomportamiento hidrodinámico del áreade estudio, se elaboró el mapa de líneasequipotenciales (Figura 6). La superficiefreática exhibe una morfología de moderadaa muy suavemente ondulada, observándosedirecciones de circulación subterráneascoincidentes, en general, con las superficiales.En cuenca alta del arroyo Barranquita, ladirección del flujo subterráneo es NW-SE,observándose relaciones hidráulicas deinfluencia y efluencia entre el agua superficialy subterránea en diferentes tramos, siendo losgradientes hidráulicos del orden de 2% debidoal fuerte control estructural sobre el relieve.En cuenca media y baja la dirección generaldel flujo subterráneo es W-E y predomina larelación de influencia del acuífero sobre elarroyo (régimen permanente del curso deagua). Los gradientes hidráulicos del acuíferoen este sector poseen valores del orden de0,7%. En la cuenca del arroyo Knutzen,en el área de nacientes y en la margennorte, puede observarse una relación deinfluencia del acuífero al arroyo (evidenciadopor afloramiento del agua subterránea queda lugar a las nacientes del mismo). En lamargen sur, en general, se observa aporte delarroyo al acuífero, con gradientes hidráulicosen general muy homogéneos, con valoresdel orden de 0,7%. Los caudales de estiajeaforados en los arroyos son del orden de0,3 y 0,1 m3/s para Barranquita y Knutzen,respectivamente, aunque en crecientes losmismos son ampliamente superados.HidrogeoquímicaEn la cuenca Barranquita, el arroyoposee aguas dulces con CE entre 352-923µS/cm, mientras que el agua del acuíferofreático presenta CE entre 634-1.580 µS/cm(Figura 7 y Tabla 1). En la cuenca Knutzen, elarroyo y el humedal H1 poseen aguas dulces(CE entre 914-2.060 µS/cm) mientras que elagua del acuífero freático posee contenidossalinos variables (CE entre 508-2.050 µS/cm, Figura 7).Si bien la salinidad (CE) del agua en elárea, en especial la del acuífero, muestra unmosaico de distribución areal moderadamentecomplejo, se vincula fundamentalmente a lasunidades geomorfológicas definidas. Aunqueno se observa una típica evolución en elsentido del flujo, los resultados demuestranun aumento en el contenido salino desdecuenca alta a cuenca baja más notorio enel caso del agua subterránea. Se destacanvalores muy bajos de CE que ocurren enáreas de recarga preferencial del acuífero apartir de lluvias en valles del sector serrano yen el piedemonte (Figura 7). Otros sectorescon agua más dulce son los ubicados en lamargen Norte del arroyo Knutzen (en cuencaalta), siempre asociados a paleocauces. Laszonas de mayor salinidad se asocian a losbajos hidrohalomórficos (cuenca baja del24 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 20-38, 2012.

Knutzen), lugares donde el nivel freático estápróximo a superficie o aflorando y es másintenso el proceso de evapotranspiración.Además, al ser áreas con bajasvelocidades de circulación, posibilitan unmayor tiempo de contacto agua-sedimentos,aumentando los iones en solución. Tambiénaparecen valores altos de CE en la zonade la divisoria sur de la cuenca del arroyoKnutzen donde los paquetes loéssicos sonmás homogéneos.Como es sabido, desde el punto devista geoquímico, diferentes iones puedenser incorporados a la zona vadosa a partir delagua de lluvia, cuya concentración dependeráde la localización climática y topográfica,distancia al mar y grado de contaminacióndel área (Vázquez-Suñé, 2009). Estosy otros productos de meteorización y/ocontaminación, son lixiviados en los periodosmás húmedos sumándose a los que pordiferentes procesos se adicionan al agua en elpropio acuífero. Debe destacarse que el aguade lluvia es una de las principales fuentesde cloruros, si bien también pueden seraportados al agua del acuífero por hidrólisisde biotitas, aunque en cantidades ínfimasdado que son muy escasas (Stober y Bucher,1999). El agua infiltrada de las precipitacionesreacciona con los minerales feldespáticos yla hidrólisis de estos libera Si, K, Na y Ca.La hidrólisis de los calcretos genera tambiénCa, el cual puede precipitar en caso dealcanzarse la sobresaturación de la calcita.Por otra parte, el ataque a silicatos férricosy ferromagnésicos (hornblenda, hipersteno,augita y biotita) y a vidrios volcánicospresentes en los sedimentos adiciona al aguaSi, F, y metales como As, Ca, Na, Ba, Sr, V,Zn, Cu, entre otros (Bonorino y Albouy, 2001;Cabrera et al, 2009; Nicolli et al., 2010). Losprocesos de intercambio iónico en arcillas sontambién responsables de modificar el patrónhidroquímico del agua, especialmente por suinfluencia sobre los cationes.En el área estudiada, la composicióniónica de las precipitaciones, cuyacomposición se muestra en la Tabla 2, esbicarbonatada cálcica. Así, en el arroyoBarranquita, la composición química delagua en la zona serrana, donde afloranrocas de basamento y las velocidades decirculación del agua son mayores, tienegran similitud con la de las precipitaciones,siendo del tipo bicarbonatadas cálcicas.Luego, por circulación en los sedimentos devalle y debido a los procesos de intercambiocatiónico, se hace bicarbonatada sódica.En el caso del arroyo Knutzen, dado quese origina por afloramiento freático, el aguaen las nacientes es bicarbonatada sódica,manteniendo la impronta del acuífero.En relación al agua subterránea, lacuenca del Barranquita se caracteriza por unacuífero con aguas de tipo bicarbonatadascálcicas que evolucionan a bicarbonatadassódicas en cuenca media-baja. En la cuencadel Knutzen, el agua subterránea es en generalbicarbonatada sódica, encontrándose aguasbicarbonatadas-sulfatadas o sulfatadasbicarbonatadasen donde la salinidad esmayor, en bordes de cuenca donde son máshomogéneos los sedimentos loéssicos y/oen áreas deprimidas donde el nivel freáticoestá cercano a superficie y predominan losprocesos de evapotranspiración (Figura 8).Modelación geoquímica. Para evaluarel modelo conceptual se realizó la modelacióngeoquímica con el programa computacionalPhreeqc, para mostrar los procesosgeoquímicos más importantes que tienen lugaren el contacto entre el agua subterránea, lafase sólida y la gaseosa disuelta. Se muestraun ejemplo de modelación geoquímicainversa a lo largo de una línea de flujo entrelas muestras B24 y la B13 (Figura 6). En elmodelo conceptual se parte de una muestrade agua más dulce que la muestra final,siendo las dos de carácter bicarbonatadosódico (Figura 8), aunque han aumentado,con excepción del bicarbonato, todos losiones (Tabla 3). Se ingresaron las siguientesfases minerales acorde con la mineralogía dela región: calcita (para representar la grancantidad de carbonatos dispersos, en nódulosRevista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.20-38, 2012.25

y en capas que aparecen en la zona), halitay yeso (si bien pueden estar presentes enpequeñas cantidades, sobre todo comoaportes desde áreas de hidrohalomorfismo,se usan fundamentalmente como artilugiospara explicar la entrada de cloruros ysulfatos atmosféricos), silicatos (albita, illita,feldespato potásico) y fases de intercambio(CaX2, NaX, KX, MgX2).En el sentido de circulación del agua deB24 a B13, la simulación numérica muestraque los principales procesos geoquímicosentre los minerales y la solución son (Tabla4) la disolución de sales (yeso, halita),produciendo el aumento notable de Na + ,Ca 2+, Cl - 2-y SO 4, la precipitación de calcita(acorde a los índices de saturación obtenidosque entre las dos muestras analizadascambian de 0,35 a 0,19) que provoca la-disminución en los HCO 3y que toma partedel Ca 2+ que hay en solución. Parte del Na +es tomado en la posición de intercambiocatiónico de las arcillas, y desde las mismasse libera Ca 2+ , Mg 2+ y K + . Si bien el códigonumérico utilizado explica la evolucióngeoquímica entre las dos soluciones segúnlos procesos enunciados, se destaca quela modelación realizada por Cabrera et al.(2009) para materiales similares en la regiónutilizando el programa Netpath (Plummer etal, 1991) revela también que la hidrólisis desilicatos es una fuente importante de aportede iones al agua.Arsénico y fluoruros. Dada la importanciade estos elementos en aguas de consumo,cuyos límites de aptitud son 10 µg/L para Asy 1,3 mg/L para F-, fueron especialmenteevaluados (ver Tabla 1). Como se desprendedel diagrama de cajas (Figura 9) los valorescorrespondientes al As, se encuentran másdispersos para el agua subterránea que parala superficial, con una mediana de 86,3 µg/L(mínimo 1 y máximo 300 µg/L). La medianapara las aguas superficiales es de 25,3 µg/L(mínimo 1 y máximo 80 µg/L), siendo A4 y A5 lasde mayor valor (80 y 75 µg/L, respectivamente,outliers en la gráfica).Los valores son muy disparesdestacándose en el sector de cuenca altadel arroyo Barranquita los tenores másbajos (hasta 50 µg/L), asociados a aguasbicarbonatadas cálcicas en valles serranosy piedemonte y en algunos casos tambiénen paleocauces que contienen aguas dulces(margen norte del arroyo Knutzen).Los contenidos más altos de As secorresponden con el tipo de sedimentosloéssicos presentes, que son fuente portadorade elementos trazas (Smedley et al., 2002),las bajas velocidades de circulación y aguasalcalinas con pH mayores a 7 que producenuna alta oferta de oxhidrilos que puedegenerar desorción de As desde los óxidos deFe (Smedley et al., 2002,) e ingreso de As ala solución a partir de la disolución de vidriovolcánico (Nicolli et al., 2010).Se observa una asociación entre laconcentración de este elemento en el aguasubterránea y el agua superficial, dada por larelación de influencia del acuífero sobre loscursos de agua. En el caso del Barranquita,los aportes más altos ocurren especialmenteen cuenca media y baja (300 µg/L) mientrasque, en contraposición, las concentracionesde As en los tramos serranos son muy bajas(

Como se observa en el gráfico de la Figura14 se distinguen 3 grupos de muestrasque corroboran la influencia de aspectoshidrológicos, geomorfológicos y litológicossobre la calidad del agua. Así, el grupo 1,con bajos valores de ambos elementos,corresponden a las muestras ubicadas enárea serrana-pedemontana o relacionadasa presencia de paleocauces, el grupo 2,con valores intermedios se corresponde conmuestras de la llanura fluvio-eólica y el grupo3, con altos valores de As y F - , se vinculaa muestras sólo de origen subterráneo,fundamentalmente en sitios de lomas o altosestructurales donde abundan materialesloéssicos, con valores de pH y bicarbonatoslevemente más altos.Nitrato, DQO y sus posibles relacionescon el uso del territorioLa concentración de nitratos en aguasubterránea es a menudo objeto de estudiodebido al potencial impacto sobre la saludhumana. Los nitratos en el agua subterránea,son el resultado de un proceso de oxidaciónintermediado biológicamente (Canter, 1997).+Así, iones NH 4procedentes de fuentesorgánicas o inorgánicas son oxidados hastaconvertirse en nitritos y nitratos a través delas siguientes reacciones:+NH 4+ 2 OH - -+ 3 O 2= 2 NO 2+ 4 H 2O(con participación de Nitrosomonas) (1)- -2 NO 2+ O 2= 2 NO 3(con participaciónde Nitrobacter)(2)Las bacterias nombradas en lasecuaciones (1) y (2) son nitrificantes,quimioautótrofas y estrictamente aeróbicas.En las muestras de agua subterránease registraron valores de NO3- con unmáximo de 192,5 mg/L y un mínimo de 3,0mg/L (media de 29,0 mg/L), y un 10,5% demuestras con valores “outliers” que superanlos 45,0 mg/L (límite de aptitud para consumohumano) (Figura 15).-La presencia del NO 3en el acuíferode la zona se asocia a diversas fuentes decontaminación, los valores altos se vinculanprincipalmente a residuos de fertilizantesinmediatamente próximos a la perforación,cría intensiva de ganado (feed-lots) y corrales(contaminación puntual). Los tenores másbajos se asocian a la proliferación deluso de fertilizantes en los últimos años(contaminación difusa), vinculado a la técnicade siembra directa (Tabla 5).Para el agua superficial, los valores-de NO 3alcanzaron un máximo de 17,0mg/L y un mínimo de 2,1 mg/L (media de7,3 mg/L) (Figura 15). Los valores másaltos se encontraron asociados al aporte demateria orgánica nitrogenada procedentede deyecciones animales en sitios deabrevamiento ganadero.Los valores de oxígeno son menores enel acuífero que en el agua superficial, aspectocaracterístico de los sistemas subterráneos,ya que no están en contacto directo con laatmósfera (Appelo y Postma, 1996). Losvalores hallados son los típicos para la regióny época de muestreo (Blarasin, 2003). Sibien son variables, justifican la presenciade nitratos, iones móviles y persistentes enambiente oxidante, aunque en el acuíferotienen menor posibilidad de dilución que enel sistema superficial, como se desprende delos datos presentados.Demanda química de oxígeno (DQO).Dado que las actividades del agroecosistema,especialmente las ganaderas, pueden aportarmateria orgánica al agua, es necesario evaluarsu presencia con diversos indicadores. Losvalores de carbono orgánico total (COT) ycarbono orgánico disuelto (COD) pueden serimportantes indicadores de contaminación,sobre todo en rellenos sanitarios y otrossitios con alta carga de carbono orgánico. Sinembargo, en otras situaciones COT y CODno son buenos trazadores o indicadores decontaminación (Goody and Hinsby, 2008).Además, estos autores muestran que existeuna buena correlación positiva entre COT yDQO, siendo este último un buen indicadorde contaminación debido a la llegada deRevista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.20-38, 2012.27

materia orgánica al acuífero. La DQO es unparámetro que mide la cantidad de materiaorgánica susceptible de ser oxidada pormedios químicos en una muestra de aguasresiduales o cualquier agua natural quepueda contener una cantidad apreciable demateria orgánica.El agua superficial del arroyoBarranquita mostró valores de DQO de 12-14 mg/L y el acuífero freático de 0-5 mg/L, esdecir muy bajos. Los valores más elevados deDQO del arroyo se explican por la presenciade cenizas derivadas de incendios forestales,ocurridos pocas semanas antes del muestreo.El arroyo Knutzen posee valores de DQOde 11-19 mg/L, destacándose un valor de1.152 mg/L para el humedal H1, vinculadoclaramente con la elevada eutrofizaciónobservada in situ (llegada de nutrientes porla presencia permanente de ganado y víalos escurrimientos superficiales desde loscampos circundantes). En el acuífero deesta cuenca, los tenores de DQO en aguassubterráneas son también muy bajos (Figura16).CONCLUSIONESLos valores y distribución areal de loscomponentes hallados en el agua permitensintetizar un modelo conceptual que muestrafundamentalmente aguas superficiales ysubterráneas dulces que evolucionan debajos a altos valores de salinidad y de aguasbicarbonatadas cálcicas a sódicas, desdeáreas serranas y pedemontanas haciala llanura. Esta evolución es mucho másmarcada en el ámbito subterráneo, en el queincluso algunas muestras de cuenca bajaalcanzan el tipo geoquímico sulfatado. Elmodelo explicado está condicionado por lascaracterísticas geomorfológicas-litológicas ehidrológicas de las cuencas analizadas.En este modelo los procesoshidrogeoquímicos dominantes son disoluciónprecipitaciónde carbonatos y otras salese intercambio catiónico, los que fueroncorroborados con la modelación numérica. No sedescarta sin embargo, la hidrólisis de silicatos,ya probada para la región. Se destacan tambiénlos procesos de oxidación, a partir de materiaorgánica nitrogenada o de fertilizantes, que danlugar a la presencia de nitratos, especialmenteen el medio subterráneo, aspecto condicionadopor factores naturales y antrópicos.En las dos cuencas los valores de salesdisueltas totales, nitratos, As y F - , resultaronmuy variables y más altos en el mediosubterráneo que en el agua superficial, dadoque esta última recibe aporte de agua dulcey con nulos a bajos valores de estos iones,desde cuenca alta en el ámbito serrano yde lluvias, gran parte del año. En el área dellanura, la influencia del acuífero sobre elarroyo produce un aumento de los contenidosde los diferentes iones.As y F - , típicos elementos disueltos en elagua de la región, se asocian principalmenteal condicionamiento geomorfológico-litológicosobre la dinámica y calidad del agua. Estoselementos se correlacionaron positivamente,lo que muestra similar ambiente geoquímicode procedencia, fundamentalmente depósitosloéssicos con minerales portadores, bajasvelocidades de circulación y aguas de tipoalcalinas con pH altos.El oxígeno disuelto mostró en el acuíferode ambas cuencas valores promedios delorden de 5 mg/L, constituyéndose en unade las principales variables ambientalesque rige la movilidad de los nitratos en elagua subterránea, ya que estos últimos soniones móviles y persistentes en ambientesoxidantes. Los valores más altos denitratos en el acuífero se vincularon a sitioscon contaminación puntual por actividadganadera y los más bajos a contaminacióndifusa por el uso de fertilizantes.Los valores de DQO del acuíferofreático dieron bajos, indicando nivel decalidad buena en relación a la afectación pormateria orgánica (MO), aspecto coherentecon valores de OD altos, ya que si la MOfuera elevada, el medio subterráneo seríamás reductor. En los arroyos se detectaronvalores mayores de DQO en cuenca alta delarroyo Barranquita, vinculables a incendios28 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 20-38, 2012.

forestales recientes, mientras que el valormuy alto de DQO y bajo de OD del humedal,se relacionó a la elevada eutrofización porincorporación de nutrientes procedentes dela presencia permanente de ganado y llegadade escurrimientos superficiales desde loscampos aledaños.Si bien el agua de la cuenca muestra unaimpronta fundamentalmente ligada a procesosnaturales, el impacto de actividades humanas,aunque no tan notorio, se sobreimpone a losvalores de fondo natural de la composiciónquímica, característica fundamentalmenteexpresada por la presencia de nitratos en aguassubterráneas y algunos sitios de los arroyos ohumedal con alta DQO, especialmente aquellosdonde la lenta velocidad de circulación impidela degradación o dilución de contaminantes.REFERENCIASAPHA, AWWA, 1998. Standard methods for theexamination of water and wastewater.20th edition. Washington D.C, AmericanPublic Health Association.Appelo. C. y Postma, D. 1996. Geochemistry,groundwater and pollution. Balkema.ISBN 9054101059. 536 p.Blarasin, M., 2003. Geohidrología Ambientaldel Sur de Córdoba, con énfasis enla ciudad de Río Cuarto y su entornorural. Río Cuarto. Tesis (Doctoradoen Ciencias Geológicas). UniversidadNacional de Río Cuarto-UNRC. Inédita.Bonorino, A.G. y Albouy, E.R., 2001. “Lainfluencia del sistema carbonatadosobre el quimismo del agua subterránea(cuenca superior del arroyo Chasicó)”.Geoacta, 26, p. 1-11.Cabrera A. y Blarasin, M., 2001. Geoquímicade Flúor y Arsénico en el aguasubterránea del Sur de Córdoba,Argentina. en ”Las Caras del aguasubterránea”. Barcelona. España. Vol.1, p. 83-89, Edit. Instituto GeológicoMinero de España.Cabrera A., Blarasin, M., Matteoda, E. y GiulianoAlbo, M.J., 2009. Modelo geoquímico delacuífero freático sedimentario en la zonade San Basilio, Córdoba, Argentina.Aportes de la hidrología al conocimientode los recursos hídricos. II, p. 651-660..Santa Rosa, La Pampa.Canter, L.W., 1997. Nitrates in groundwater.University of Oklahoma. Norman,Oklahoma. Lewis Publishers.Giuliano Albo, M.J., Blarasin, M., Cabrera,A., Matteoda, E. y Damilano, G.,2009. Geoquímica del arsénico y flúoren el acuífero freático de la cuencadel arroyo Knutzen, Córdoba. en: IReunión Argentina de Geoquímica dela Superficie, Córdoba Capital.Goody D. C. y Hinsby, K., 2008. Organicquality of groundwaters. In Edmundsand Shand (Eds.). Natural GroundwaterQuality. Blackwell Publishing. 3, p. 59-70.Grumelli, M. del T, 2010. Génesis y relacionespaleoclimáticas de los suelos de laColonia Nueva Sampacho. Río Cuarto-Córdoba-Argentina. Un aporte al estudiodel cambio climático global. Río Cuarto,UNRC. Tesis (Doctorado en CienciasGeológicas). Universidad Nacional deRío Cuarto-UNRC. Inédita.Nicolli H. B, Bundschuh, J., García, J. W.,Falcón, C. M. y Jean, y J.S., 2010.Sources and controls for the mobilityof arsenic in oxidizing groundwatersfrom loess-type sediments in arid/semiariddry climates e Evidence from theChacoe Pampean plain (Argentina).Water Research, Volume 44 (19), p.5589-5604. Groundwater Arsenic: FromGenesis to Sustainable Remediation.Plummer L.N., Prestemon E.C., y Parkhurst, D.,1991. An Interactive Code (NETPATH)for Modelling NET GeochemicalReactions along a flow PATH. U.S.G.S.Water Resources Investigations, 4078,227 p.Smedley, P., Nicolli, H., Macdonald, D., BarrosA. y Tullio, J., 2002. Hydrogeochemistry ofarsenic and other inorganic constituentsin groundwaters from La Pampa,Argentina. Applied Geochemistry. 17. P.259-284.Stober, I. y Bucher, K., 1999. Deep groundwaterRevista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.20-38, 2012.29

in the crystalline basement of the BlackForest region. Applied Geochemistry.14, 237-254.Vázquez-Suñé E., 2009. Hidrogeoquímica.En “Hidrogeología. Conceptos básicosde Hidrología Subterránea”, publicadopor la FCHIS. Barcelona.Figura 1. Mapa de ubicación del sistema Barranquita-Knutzen.Figura 2. Mapa Geológico del sistema Barranquita-Knutzen.30 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 20-38, 2012.

Figura 3. Perfil hidrolitológico. Figura 3. Hydrolithological section.Figura 4. Mapa geomorfológico del sistema Barranquita-Knutzen.Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.20-38, 2012.31

Figura 5. Capas de calcretos aflorantes.Figura 6. Curvas equipotenciales y líneas de flujo del agua subterránea.32 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 20-38, 2012.

Figura 7. Isolíneas de Conductividad eléctrica en agua subterránea (acuífero freático).Figura 8. Diagramas de Stiff para el agua superficial y subterránea.Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.20-38, 2012.33

Figura 9. Contenido de As.Figura 10. Diagramas de caja de As en cada cuenca.Figura 11. Contenido de F - .34 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 20-38, 2012.

Figura 12. Correlación F--Ca +2 y F - -Na + .Figura 13. Diagramas de caja de F - en agua superficial y subterránea en ambas cuencas.Figura 14. Correlación As vs F - para el acuífero freático.Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.20-38, 2012.35

Figura 15. Contenido de nitratos del área estudiada.Figura 16. Distribución areal de DQO.36 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 20-38, 2012.

Tabla 1. Estadísticos descriptivos principales.Tabla 2. Composición geoquímica del agua de lluvia de la región.Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.20-38, 2012.37

Tabla 3. Análisis químico considerado en la modelación numérica.Tabla 4. Modelo seleccionado entre B24 y B13.Tabla 5. Valores mínimos y máximos de NO3- y OD.38 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 20-38, 2012.

CONTRIBUCIÓN DE LOS ISÓTOPOS ESTABLES DE 18 O Y 2 HEN EL CONOCIMIENTO DEL ACUÍFERO MORROSQUILLO,DEPARTAMENTO DE SUCRE, COLOMBIAHerrera, Héctor Mario 1 , Gutiérrez Ribón, Guillermo 2Resumen: El acuífero costero Morrosquillo está constituido por sedimentoscuaternarios fluvio-lacustres y marino-aluviales. Es la principal fuente deabastecimiento de agua de las poblaciones urbanas y rurales de la zonacostera del Departamento de Sucre (NW de Colombia). Para comprendermejor el funcionamiento de este acuífero y obtener un conocimiento integral delos procesos que actúan en cada uno de los componentes del ciclo hidrológicode esta región, se utilizó conjuntamente la información hidrogeológica con latécnica de los isótopos estables de 18 O y 2 H. Se analizaron hidroquímica eisotópicamente 40 muestras de agua, provenientes de pozos, piezómetros,manantiales, aguas lluvias y aguas superficiales. El flujo regional de esteacuífero es E-W, en dirección radial convergente hacia la costa. En elacuífero Morrosquillo hay tres tipos de agua: bicarbonatada cálcica (zonas derecarga), bicarbonatada sódica (evolución hidroquímica natural de las aguassubterráneas) y clorurada sódica (procesos localizados de intrusión marina).La diferencia en los valores isotópicos del agua de lluvia concuerdan conlos modelos de circulación del viento de la zona (en las épocas secas laslluvias provienen del mar Caribe y en las épocas lluviosas del interior del país).Isotópicamente las aguas superficiales presentan más relación con las aguasde lluvia, que con las aguas del acuífero. En general, los isótopos establesde 18 O y 2 H del acuífero tienen una variabilidad isotópica similar a los valoresencontrados en los manantiales ubicados en los Montes de María, corroborandoque la principal recarga del acuífero Morrosquillo se presenta en esta zona.Palabras clave: Acuífero Morrosquillo, isótopos estables, recarga, Colombia.Abstract: The coastal aquifer of Morrosquillo consists of fluvial-lacustrine andmarine-alluvial Quaternary sediments. It is the main source of water supplyfor urban and rural populations of the coastal area of the Department of Sucre(NW of Colombia). To better understand the functioning of this aquifer and tohave a comprehensive understanding of the processes acting in each of thecomponents of the hydrological cycle in this region, hydrogeological informationis used in conjunction with the technique of stable isotopes 18 O and 2 H.Hydrochemical and isotopic analysis were performed to 40 samples of waterfrom wells, piezometers, springs, rainwater and surface water. The regionalflow of this aquifer is E-W, in radial direction converging towards the coast. Inthe Morrosquillo’s aquifer there are three types of water: calcium bicarbonate(recharge areas), sodium bicarbonate (natural hydrochemical evolution ofgroundwater) and sodium chloride (localized processes of seawater intrusion).1CARSUCRE, Cra.25 No.25-101, Sincelejo (Colombia), hherrera@carsucre.gov.co2Universidad de Sucre, Cra.28 No.5-267, Sincelejo (Colombia), ggutierrezribon@gmail.comRevista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.39-47, 2012.39

The difference in isotopic values of rainwater is consistent with patternsof wind circulation in the area (during dry seasons rain come from theCaribbean Sea, while in rainy seasons from the countryside). Isotopicallysurface water have more to do with rainwater that from the aquifer water.In general, stable isotopes 18 O and 2 H of the aquifer have similar isotopicvariability to values found in the springs located in the Montes de María,confirming that the main recharge of Morrosquillo’s aquifer occurs in thisarea.Keywords: Morrosquillo’s Aquifer, stable isotopes, recharge, Colombia.INTRODUCCIÓNLa aplicación de los isótopos ambientales enhidrología se remonta al año 1935, cuandose hicieron las primeras medidas de lasrelaciones en el agua del Lago Michigan(Dole, 1935). Sin embargo los primerosartículos científicos sobre la aplicación deisótopos estables de oxígeno e hidrógenopara aguas naturales, surgieron después de lasegunda guerra mundial (Epstein y Mayeda,1953). Después de los años 60 la comunidadcientífica compuesta por hidrogeólogosy geoquímicos desarrollan las técnicasisotópicas para el estudio de las aguassubterráneas, siendo esenciales para definirmodelos hidrogeológicos conceptuales,establecer procesos de circulación delagua subterránea, su evolución, origen,solutos, estudios de tiempo de residenciay de paleohidrología. La importancia de losisotopos δ 18 O y δ ² H como huellas dactilaresclimáticas, han tenido mucha aplicación en losestudios paleohidrológicos y paleoclimáticos(Sonntag et al., 1978). Durante los últimos40 años el desarrollo y la aplicación prácticade los métodos isotópicos han probado seruna herramienta muy útil en el entendimientoy gestión de los recursos hídricos (Mook,2001). El uso combinado de las técnicasclásicas de hidrogeología con las medidas delos isotópicos estables del agua (δ 18 O y δ²H)han sido una poderosa técnica en numerososestudios para comprender el funcionamientode los acuíferos, la evolución de la salinidaddel agua subterránea y las relaciones derecarga y descarga, especialmente enregiones semiáridas (Gonfiantini et al.,1974).La salinidad natural de los acuíferosse debe a factores geológicos que controlanla profundidad máxima de circulación delagua, a la interfase entre el agua marina y elagua dulce y a la evolución hidroquímica delagua desde su zona de carga hasta la zonade descarga. La salinidad es controladafuertemente por factores climáticos, comopor ejemplo en la mayoría del continenteaustraliano (Allison et al, 1990) donde haybajas rutas de recarga en una gran extensiónde zonas áridas.En Colombia son pocos los estudiosisotópicos realizados en acuíferos; sinembargo, Betancur (2008), presenta losresultados de un caso de estudio en el bajoCauca antioqueño y hace referencia a losúltimos estudios isotópicos realizados envarias regiones del país.En la zona de estudio, el INSFOPAL(1980), dentro del convenio Colombo-Holandés, realizó uno de los estudioshidrogeológicos más completos, el cualincluyó, estudio geológico y estructural,inventario de puntos de agua, estudiogeoeléctrico, perforaciones exploratorias,evaluaciones hidráulicas y caracterizaciónhidroquímica. En el acuífero de Tolú, serealizó el inventario de pozos del acueductomunicipal y de la zona urbana, se midieronvarios parámetros físico-químicos, sepresentó un mapa de la cuña marina,delimitada a partir de datos de conductividadeléctrica y contenido de cloruros (Herrera yPuentes, 1997).Gutiérrez (2004) describe los aspectosambientales, hidrogeológicos, hidroclimáticos40 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 39-47, 2012.

del área de estudio, así como la demografía,la infraestructura y el marco normativo.También hace una completa descripción delestado del arte, un balance hídrico completode la zona y la caracterización hidroquímicaen varios pozos y da recomendaciones decarácter general de seguimiento y control,optimización de la infraestructura y delucha contra la intrusión marina, y algunassugerencias de medidas correctoras para elimpacto ambiental adverso.Desde el año 2005, CARSUCRE,viene haciendo la réplica del Proyecto deProtección Integral de Aguas Subterráneas,PPIAS, en el acuífero Morrosquillo, con el finde formular el plan de manejo de este recursohídrico. Dentro de este proyecto se realizóel inventario de puntos de agua y se hizoun muestreo de aguas para análisis físicoquímicoy se construyeron 20 piezómetrospara vigilar la calidad del agua del campo depozos de los acueductos de Tolú. Igualmentese viene trabajando el componente social, conlos actores claves, en talleres de educaciónambiental, divulgación del proyecto ysensibilización de la problemática del acuífero.Desde el año 2007, el acuífero Morrosquillo fueincluido por la UNESCO, dentro del proyecto“Manejo Integral de los Acuíferos Costeros deIberoamérica” (Bocanegra, 2007). Martínez(2009), propone un modelo de la evoluciónhidrogeoquímica del acuífero y define losprincipales procesos hidroquímicos que sepresentan en el acuífero, desde la recargahasta su descarga en el mar. CARSUCRE y laUniversidad Nacional de Colombia, seccionalBogotá (2009), con apoyo financiero delFondo de Compensación Ambiental delMAVDT, realizó el estudio “Determinaciónde la Geometría del Acuífero Morrosquillo yGeología detallada del Acuífero Toluviejo”, através de la interpretación de líneas sísmicas,geoeléctrica y geología de campo.Actualmente el Organismo Internacionalde Energía Atómica, OIEA, está apoyando elproyecto Nacional COL/8024, denominado“Estudio Isotópico de los acuíferos del GolfoMorrosquillo y el Golfo de Urabá, Colombia”,el cual se viene ejecutando desde el 2009 yse extenderá hasta el 2011. CARSUCRE esla contraparte principal y CORPOURABÁ laotra corporación beneficiaria.El acuífero Morrosquillo es la principalfuente de abastecimiento de agua de cercade 100,000 habitantes de las poblacionesurbanas y rurales de los municipios de lazona costera del departamento de Sucre,quienes la utilizan tanto para consumohumano como para uso agrícola, pecuarioy en el sector turístico. Los resultados delinventario de pozos, de la caracterizaciónfísico-química y bacteriológica del agua, delmonitoreo de los niveles, de la calidad delagua del acuífero (CARSUCRE, 2007) y dela modelación hidrogeoquímica del acuíferoMorrosquillo (Martínez, 2009), confirma lasobreexplotación y la existencia de variaszonas con un alto grado de salinidad, loque limita su utilización y pone en eminenteriesgo la sostenibilidad del recurso. Es poresto que se considera que las técnicasisotópicas, combinadas adecuadamentecon las técnicas hidrogeoquímicas y elconocimiento hidrogeológico que se tiene delacuífero, contribuirán a entender mejor sufuncionamiento, lo cual es esencial en la buenagestión de este recurso. Esto le permitiráa la autoridad ambiental y a los actoresclaves involucrados en el aprovechamiento yprotección de este recurso hídrico, adelantarlas acciones necesarias para prevenir,disminuir o evitar su deterioro, tanto en calidadcomo en cantidad, de tal manera, que puedaseguir utilizándose por todos los usuarios,para los diferentes usos requeridos.GENERALIDADES DE LA ZONA DEESTUDIO.La zona de estudio está localizadaal noroeste de Colombia (Costa Atlántica)en la subregión del Golfo de Morrosquillo,sector occidental del Departamento de Sucre(Figura. 1) y comprende totalmente losMunicipios de Coveñas y Tolú, y parcialmentelos Municipios de San Onofre, Toluviejo ySan Antonio de Palmito. La red hidrológicadel área de estudio está conformada porRevista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.39-47, 2012.41

un sistema de corrientes superficiales, quedrenan la zona de este a oeste, la mayoríason temporales, es decir, que solo llevanagua en épocas de lluvias. Las principalescorrientes permanentes son los arroyosPechelín, Palenquillo y Cascajo.Teniendo en cuenta la clasificación deHoldrige et al., (1971), el clima de la regiónes típico de bosque seco tropical. SegúnGutiérrez (2004), la temperatura promediode la zona es de 28ºC, la precipitación mediaanual está entre 1152 mm en un año seco y1824 mm en un año húmedo. El valor de laevapotranspiración calculado por el métodode Penman es de 1062 mm anuales. Ladistribución temporal de la precipitación seda en forma monomodal, con una mayorcantidad de lluvias entre abril y octubre, y unaleve disminución en el mes de julio (veranillo).El período seco comienza en diciembre y seextiende hasta principios de abril.Geológicamente los materiales delacuífero en el área de Tolú, están constituidospor capas de arcillas limosas de color amarillode hasta 9 metros de espesor intercaladoscon capas de arenas gruesas y gravas finascon clastos de chert, jaspe, cuarzo y conchasde hasta siete metros de espesor. Esformado por la interrelación de sedimentoscosteros de barras de playa y sedimentosfluvio-lacustres de edad cuaternaria reciente(Herrera y Puentes, 1997).El basamento está constituidoprincipalmente por arcillolita de color grisverdoso, correlacionadas con la FormaciónCarmen; la conforman una secuencia delodolita gris oscuras, con intercalacionesocasionales de capas finas a muy finasde arenisca y limolita. El basamento estáconstituido principalmente por arcillolitade color gris verdoso, correlacionadas conla Formación Carmen; la conforman unasecuencia de lodolita gris oscuras, conintercalaciones ocasionales de capas finas amuy finas de arenisca y limolita.MATERIALES Y METODOSPrimero se recopiló, revisó, interpretóy analizó toda la información hidrogeológicadisponible sobre la zona de estudio, conel fin de tener una idea preliminar delmodelo hidrogeológico conceptual delacuífero Morrosquillo. Teniendo en cuentalo anterior, se diseñó una red de monitoreopara el muestreo hidroquímico e isotópico,basados en criterios hidrogeológicos, conel fin de verificar la evolución hidroquímicadel acuífero; tener información isotópica delas aguas subterráneas, los manantiales, lasaguas superficiales, las aguas lluvias y elagua del mar, para establecer el origen decada una de ellas y sus posibles relaciones.A todas las muestras de agua se les hizoanálisis físico-químicos siguiendo métodosestandarizados (UNESCO, 1978), y análisisisotópicos de δ 18 O y δ²H teniendo en cuentalo recomendado por el Wook (2001).En total se recolectaron 40 muestrasde agua distribuidas de la siguiente manera:8 muestras de manantiales, 4 de aguas dearroyos, 2 de agua de mar, 4 de aguas lluvias, 8de piezómetros, y 14 de pozos de producción.Adicionalmente se tomaron 6 muestrasde agua de la Ciénaga La Caimanera, elprincipal humedal de la zona de estudio. Encampo se determinó la conductividad, el pH yla temperatura con equipos de CARSUCRE,previamente calibrados. En el laboratoriode calidad ambiental de CORANTIOQUIAse realizaron los análisis físico-químicos desólidos totales disueltos, alcalinidad total,Ca 2+ ,Mg 2+ , Na + , K + -2, CO 3, HCO 3-, Cl - -2, SO 4,NO 3- y SiO 2. Los análisis isotópicos de 18 O y²H se realizaron en el Laboratorio La GEO enEl Salvador, Centroamérica, el cual, cuentacon el aval del Organismo Internacional deEnergía Atómica, OIEA. Este análisis se hizo2 veces a cada muestra para asegurar unaincertidumbre del 1%, utilizando el métodode espectrometría de masas. La referenciapara ambos isótopos se expresaron comola abundancia relativa en partes por mil,tomando como referencia la relación18O/ 16 O y ²H/¹H del Viena Estándar MeanOcean Water (V-SMOW). La recolección,el almacenamiento y el transporte de lasmuestras de aguas se hizo siguiendo los42 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 39-47, 2012.

protocolos antes mencionados, incluyendo lacadena de custodio.Para el tratamiento y la interpretaciónde los datos físico-químicos e isotópicosde las muestras de agua analizadas,se utilizó los programas especializados,AQUACHEM Y ARCGIS, los cuales incluyentratamiento estadístico y representacióngráfica de la información, permitiendohacer interpretaciones multiespacialesy multitemporales de las variacioneshidroquímicas más relevantes, las cuales,para mejor comprensión, se presentan enmapas hidroquímicos y diagramas adecuados(Stiff, Piper, etc.). Para la interpretaciónde los datos isotópicos de 18 O y ²H setomó la Línea Meteórica Local de Corozal(δ 2 H= 8.3 18 O+8.3), elaborada durante lasinvestigaciones hidrogeológicas realizadasen el acuífero Morroa, con el OIEA (Herreraet al., 2005). Tanto para el trabajo de campo,como para el trabajo de oficina, se contó conel apoyo del personal profesional y técnicomuy calificado integrantes del Grupo deAguas de CARSUCRE.RESULTADOS Y DISCUSIONEn la Tabla 1 se presentan los resultadosde los análisis físico-químicos e isotópicosrealizados en los diferentes compartimientosdel ciclo hidrológico de la zona de estudio. En elacuífero Morrosquillo, se presentan tres tiposde agua: la primera bicarbonatada cálcica,relacionada con las zonas de recarga natural(al este) y con zonas de mayor permeabilidad,posiblemente paleocauces del arroyoPechelín (en las áreas centro y occidental); lasegunda bicarbonatada sódica, relacionadacon la evolución hidroquímica natural de lasaguas subterráneas (zona norte y central); yla tercera, clorurada sódica, relacionada conprocesos localizados de intrusión marina,al norte de Tolú en el sector de El Francés(Figura 2). Esto concuerda con los resultadosde la modelación hidrogeoquímica realizadapor Martínez (2009).De la relación isotópica 18 O Vs 2 Hdel recurso hídrico en la zona de estudio(Figura 3), se deduce que las muestras deagua de la Ciénaga la Caimanera estánmás enriquecidas en 18 O y 2 H que el aguade mar, debido principalmente, a la fuerteevaporación a la que está sometida estecuerpo de agua. Los valores isotópicos delagua lluvia en los meses de sequía estánmás enriquecidos, que los valores obtenidosen los meses más lluviosos. Esto concuerdacon el modelo de circulación del viento de lazona, en el cual se observa para las épocassecas, una procedencia de las lluvias desdeel mar Caribe y para las épocas lluviosas,desde el interior del país. En general, lasaguas superficiales presentan más relacióncon las aguas de lluvia, que con las aguasdel acuífero.Los isótopos estables de 18 O y 2 H delacuífero Morrosquillo tienen una variabilidadisotópica similar a los valores encontradosen los manantiales ubicados en los Montesde María, lo que preliminarmente puedesugerir una recarga importante del acuíferoMorrosquillo desde esta zona. Los valoresanómalos en un pozo profundo y en unmanantial, se debe a que están captandoacuíferos diferentes al Morrosquillo y aToluviejo. Esto también fue corroborado conlos datos hidroquímicos.El análisis de toda la informaciónhidrogeológica existente en la zona de estudio,confrontada con los resultados obtenidos eneste trabajo, permitió elaborar el siguientemodelo hidrogeológico conceptual (Figura4).No hay relación aparente entre elhumedal Ciénaga La Caimanera con elacuífero Morrosquillo. Aunque existe recargalocal del agua de lluvia, los análisis isotópicossugieren una recarga principal del acuíferoMorrosquillo desde los Montes de María através del acuífero Toluviejo y el acuífero SanCayetano.Estos resultados, le ofrecen, a laentidad Ambiental, CARSUCRE y a los entesterritoriales, más argumentos técnicos ycientíficos, para sustentar la implementaciónde una política de conservación y protecciónRevista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.39-47, 2012.43

de los Montes de María. Sin embargo, debenmanejarse con cuidado y considerarse porel momento temporales, hasta tanto, no secomplemente la información isotópica conmuestreos y análisis de varios años.REFERENCIASAllison, G., Cook, P., Barnett, S., Walker,G., Jolly, I. y Hughes, M., 1990. Landclearance and river salinization inthe Western Murray Basin, Australia.Journal of Hydrology, 119, p. 1-20.Betancur, T., 2008. Una aproximación alconocimiento de un sistema acuíferoTropical. Caso de estudio: el bajocauca antioqueño. Medellín. Tesis(Doctorado en Ingeniería). Universidadde Antioquia.Bocanegra, E., 2007. Proyecto “ManejoIntegral de los acuíferos costeros deIbeoramérica”. Informe de avances delproyecto, Mar de Plata, Argentina.CARSUCRE., 2007. Proyecto de ProtecciónIntegral de Aguas Subterráneas, PPIAS,Informe final. Sincelejo. CorporaciónAutónoma Regional de Sucre.CARSUCRE, Universidad Nacional deColombia., 2009. Determinación de laGeometría del Acuífero Morrosquillo yGeología detallada Acuífero Toluviejo,Informe final. Bogotá.Dole, M., 1935. The relative atomic weightof oxygen in water and air. BureauStandards J. Res., 2731.Epstein, S. y Mayeda, T., 1953. Variationsof the 18O/16O ratio in natural waters.Geochim. Cosmochim. Acta 4, 213 p.Gonfiantini, R., Dincer, T. y Derekoy, A.,1974. Isotope hydrology in the Hodnaregion, Algeria. Isotope Techniques inGroundwater Hydrology. IAEA, Vienna,Vol. 1., p. 293-316.Gutiérrez, G., 2004. Diagnóstico Ambiental delacuífero costero Golfo de MorrosquilloZona Litoral Tolú – Coveñas. Bogotá.Trabajo de grado (Magister en Ing.Ambiental). Universidad Nacional deColombia, Seccional Bogotá.Herrera, H. y Puentes, R., 1997. Determinaciónde la Contaminación Salina delacuífero de Tolú. Sincelejo. Trabajode grado (Especialista en CienciasAmbientales). Universidad de Sucre,Universidad del Magdalena e InstitutoSuperior de Ciencias Agropecuarias dela Habana, ISCAH.Herrera, H., Romero, L., Vargas, M. y Taupin,J., 2005. Estudio Hidrogeológicocon énfasis en hidrogeoquímica delacuífero Morroa (Colombia). XXXIIICONGRESO INTERNACIONAL DEHIDROGEOLOGÍA, IAH, y 7º ALHSUD,Zacatecas, México. Abstracts, p. 65.Holdridge, L., Grenke, W., Hatheway, W.H.,Liang, T. y Tosi, J.A., 1971. ForestEnvironments in Tropical Life Zones: APilot Study. Pergamon Press, Oxford.Mook, W.G. (ed), 2001. Environmentalisotopes in the hydrological cycle-Principles and applications. VolumenI to VI. International HydrologicalProgramm. IAEA-UNESCO Series 39,Paris. 595 p..INSFOPAL., 1980. Estudio hidrogeológicodel flanco nororiental de la Serranía deSan Jacinto y de la zona litoral del Golfode Morrosquillo. Convenio Colombo-Holandés, 175 p.Martínez C., 2009. Evaluación y modelaciónhidrogeoquímica del sistema acuíferocostero de Morrosquillo (Sucre –Colombia). Medellín. Trabajo de grado(Master en Ingeniería). Universidad deAntioquia. Facultad de Ingeniería.Sonntag, C., Klitsch, E., Lohnert, E.,Munnich, K., Junghans, C., Thorweihe,U., Weistroffer, K., Y Swailem, F.,1978. Palaeoclimatic information fromD and 18O in C-dated North Sahariangroundwaters; groundwater formationfrom the past. Isotope hydrogeology.IAEA, Vienna, p. 569-580.UNESCO/WHO, 1978. Water qualitysurveys: A guide for the collection andinterpretation of water quality data.IHD-WHO Working Group on quality ofwater. Studies and reports in hydrology23, Paris, Unesco, 350p..44 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 39-47, 2012.

Figura 1. Localización de la zona de estudio.Figura 2. Distribución de tipos de aguas del acuífero Morrosquillo.Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.39-47, 2012.45

Figura 3. Contenido de 18 O y 2 H en la zona de estudio.Figura 4. Modelo conceptual del Acuífero Morrosquillo.46 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 39-47, 2012.

Tabla 1. Resultados de análisis físico-químicos e isotópicos del acuífero Morrosquillo.Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.39-47, 2012.47

USO DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA SOMERA – UN RETO ALCANZABLEPARA LOS PAÍSES LATINOAMERICANOSJozsef Hecht Méndez 1 , María Fuenmayor Siciliano 1 , Lorena Bello Rujana 1 ,Nelson Molina Giraldo 1Resumen: Durante las últimas dos décadas el uso de la energía geotérmica(superficial y profunda) ha experimentado un continuo incremento en variospaíses de Europa, Asia y América Central y del Norte. La energía almacenadaa grandes profundidades (> 400 m) o recursos geotérmicos profundos soncomúnmente empleados para la generación de energía eléctrica. Por suparte, el calor presente en las capas someras de la corteza terrestre ( 400 m) or deep geothermal resources are commonly applied forpower generation. On the other hand, besides its traditional applicationfor recreation and medicinal purposes, the heat stored in shallower layersin the underground (< 400 m) and in the aquifers can also be exploited as1Universidad de Tübingen, Tübingen, Alemania. jozsef.hecht-mendez@uni-tuebingen.de48 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 48-57, 2012.

heating systems or in several industrial applications. Likewise, depending onthe geological and hydrogeological features of a given area, the undergroundcould be successfully used as a sink of the heat generated by the overlayingbuildings. In the present work, we describe various applications and systemsfor taking advantage of the shallow geothermal energy with examples ofsuch applications in various countries. The main objective is to promote andencourage the use of geothermal technologies in Latin-American countries.Instead of giving scientific results, we want to evaluate together with the Latin-American scientific community the feasibility of carrying out pilot projects ofthis nature. This evaluation is based on the features of operative systems incountries with similar climatic and hydrogeological conditions as well as similarenergy demands. Despite the apparent high installation costs of a geothermalsystem, its efficiency, durability and low maintenance costs make it one of themost appealing technologies in the area of renewable energies. Likewise, theinherent saving of CO 2emissions makes them also an environmental friendlytechnology.Key words: Geothermal energy, renewable energies, direct usage, heatpumps.INTRODUCCIÓNEn general, la energía geotérmica se definecomo el calor almacenado en el interior de laTierra. Esta constituye el calor almacenadotanto en la roca sólida como en los fluídosatrapados en los poros. Esta definición notoma en cuenta la fuente (interna o externa)de generación de dicho calor, sin embargo,esto es de menor importancia en términosde la aplicación del recurso geotermal(Clauser, 2006). La energía obtenida agrandes profundidades (> 400 m) o recursosgeotérmicos profundos son comúnmenteempleados para la generación de energíaeléctrica, aplicación que se denomina usoindirecto. Por su parte, la explotación delcalor presente en las capas someras de lacorteza terrestre (< 400 m) y en las aguassubterráneas se denomina uso directo. En estaúltima aplicación, el calor extraído es utilizadodirectamente sin necesidad de transformarloen otro tipo de energía. Ejemplos comunes deeste tipo de uso los constituyen balnearios,centros recreacionales y medicinales ycalefacción y enfriamiento residencial. En eluso indirecto, el calor es transformado en otrotipo de energía (eléctrica) usando para ellouna cantidad de energía adicional. Debido aque en el uso directo la energía obtenida esaplicada sin experimentar una transformaciónadicional, el recurso geotermal es explotadomás eficientemente, sin embargo, el calor nopuede ser transportado a grandes distanciassin sufrir pérdidas notables.En los últimos años ambas aplicacioneshan experimentado un incremento constante.En los reportes presentados ante elCongreso Mundial de Geotermia 2010, seindican incrementos significativos en ambastecnologías (Figura 1). En cuanto a usodirecto, 78 países reportan aplicaciones(solo 28 países reportaron uso directo en elaño 1995) con un estimado de capacidadinstalada de 50,583 MWt, lo que representaun incremento de 79% con respecto al reporteprevio (2005). Por su parte el uso de la energíase ha incrementado en 60%. Solo con el usodirecto se ha estimado un ahorro de energíaequivalente a 307,8 millones de barriles depetróleo por año, evitando la producción de46,6 millones de toneladas de carbón y 148,2 millones de toneladas de CO 2(Lund et al.,2010).Bertani (2010) reporta un aumento enla capacidad instalada para uso indirectode 20% con respecto al año 2005 y unRevista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.48-57, 2012.49

incremento de 1.8 GWe de energía eléctricaproducida. Actualmente existen 526 plantasoperativas a nivel mundial con una capacidadgeotérmica promedio de 10.7 GW. Valorestípicos unitarios de las plantas se clasificancomo sigue: plantas pequeñas (binarias,back pressure), plantas medianas (Flashplants) y plantas grandes (Dry steam) conaproximadamente 5 MW, 30 MW y 45 MW,respectivamente.La generación de electricidad a partirde recursos geotermales ha tenido éxito enalgunos países de Centroamérica, entre losque destacan: México, El Salvador, CostaRica, Nicaragua y Guatemala con un totalde 1,468 MW de capacidad instalada. Encuanto a uso directo o aprovechamiento derecursos geotérmicos de baja entalpía, pocasaplicaciones han sido reportadas. La Alianzaen Energía y Ambiente con Centroamérica(AEA) encargada de promover el uso deenergías renovables en los países deCentroamérica ha auspiciado varios proyectosde geotermia tales como: Proyecto enejecución para el uso de una bomba de calorpara el enfriamiento de productos agrícolasen el municipio de Masaya, Nicaragua; el cualtiene la finalidad de lograr un ahorro de 50%en la facturación eléctrica en comparación alconsumo eléctrico de sistemas tradicionalesde enfriamiento. En Guatemala, se empleaun sistema geotérmico para la deshidrataciónde frutas y verduras (Merida 1999). Coneste sistema se busca lograr un aumentosignificativo de la producción (estimadode 300%). Este sistema se encuentra enfuncionamiento desde febrero de 2007. Eneste mismo país, se reporta el uso exitoso deun sistema abierto para el precalentamientode aceites en la producción de biodiesel.Asimismo, existen otros ejemplos de usodirecto para aplicaciones industriales endistintos países tropicales y subtropicales.Con la ayuda de los ejemplos mencionadosanteriormente, se busca incentivar eldesarrollo de proyectos pioneros para eluso directo de la geotermia somera en otrospaíses de Latinoamérica. Como punto departida se enfatizan los siguientes factores:las necesidades energéticas, las condicionesclimáticas e hidrogeológicas y las semejanzasde los sectores productivos.USOS DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICASOMERA Y SISTEMAS PARA SUEXPLOTACIÓNComo consecuencia del gradientegeotérmico (estimado en 30 K/km) latemperatura del subsuelo aumenta conla profundidad. Cercano a la superficie (

se encarga de subir o bajar la temperaturahasta los niveles adecuados empleando paraello energía eléctrica. La eficiencia de las BCse representa por medio del COP (coefficientof performance según sus siglas en inglés).Este coeficiente es una relación entre laenergía total suministrada a la edificacióny la energía eléctrica consumida. Valoresactuales del COP de sistemas existentes sonmayores a 3, lo que indica que el sistemanecesita aproximadamente 33% de energíaeléctrica para satisfacer una determinadademanda. En los sistemas abiertos (Figura3b y 3c) dos pozos son necesarios, unpozo de producción de agua subterráneay un pozo de inyección. En este sistema elagua subterránea es traída a la superficie auna determinada temperatura y puede serutilizada directamente o conducida a una BC.Una vez el calor es transferido a un sistemasecundario por medio de un intercambiador decalor ubicado dentro de la BC o aprovechadoen una determinada aplicación, el agua esreinyectada al acuífero. En los sistemas dealmacenamiento de energía (Figura 3c) seemplea un esquema similar a los sistemasabiertos, sin embargo, la finalidad de estossistemas es almacenar en el subsuelocierta cantidad de la energía producida enun lapso de tiempo para ser aprovechadaposteriormente en otra época del año. Paraestos sistemas condiciones hidrogeológicasy de profundidad especiales son necesarias:bajo flujo de las aguas subterráneas, capasarcillosas aislantes y la no influencia de latemperatura atmosférica.Principio de funcionamiento de unabomba de calorUna BC es un dispositivo que extraecalor de una zona fría y lo envía hacia unazona caliente. De forma natural, la circulaciónde calor iría en sentido contrario, es decir,desde la caliente hacia la fría, hasta que lastemperaturas se equilibrasen. Para que elsentido del flujo de calor sea el indicado enprimer lugar, calentando la zona caliente con elcalor “robado” en la zona fría y no contradecirla segunda ley de la termodinámica, es precisoaportar energía, normalmente medianteun compresor accionado por un motor. Lasbombas de calor se basan en ciclos decompresión de un agente refrigerante, ysus elementos principales son evaporador,compresor, condensador y válvula deexpansión.En la Figura 4 se muestran los distintoselementos de una BC geotérmica trabajandoen modo de enfriamiento. La máquina trabajaen ciclo cerrado, es decir, por el interior de lamáquina circula un fluido refrigerante que, alatravesar los distintos componentes, sufriráuna serie de transformaciones en su estadoy propiedades, al final de las cuales volveráa recuperar su estado inicial, repitiéndosecíclicamente dicha secuencia y consiguiendola transferencia de calor perseguida.Sectores en los que se pueden aplicardichos sistemasLas aplicaciones del recurso geotermalde baja entalpía son muy diversas, abarcandodesde el sector residencial con aplicacionespara calefacción y enfriamiento (principalmenteen países con climas templados), el sectorrecreacional y medicinal, representado porbalnearios, baños medicinales y piscinastempladas, el sector agrícola donde sedestacan el secado (calor) y la conservación(refrigeración) de frutas, granos y vegetales,piscicultura entre otras aplicaciones. Enla Figura 5, se muestra un balance del usodirecto actual de la geotermia somera (Lundet al. 2010). Como se puede observar, las BCconstituyen el 49% de la energía utilizada,seguido por el uso recreativo y medicinalde fuentes termales y el calentamiento engeneral. Cabe destacar que el mayor aumentose ha reportado para las bombas de caloracopladas al subsuelo con un crecimientocompuesto anual de 19.7% en los últimos 5años. Esto es debido a la habilidad de las BCde utilizar tanto agua subterránea como unPIC en casi cualquier parte del mundo (Lundet al., 2010). Los países líderes en unidadesinstaladas corresponden a los EstadosRevista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.48-57, 2012.51

Unidos, China, Suecia, Noruega y Alemania,sin embargo, en los últimos años aplicacionesde sistemas acoplados al subsuelo en paísescon condiciones climáticas no templadasson más frecuentes (Mendrinos et al., 2010).En la sección siguiente se describen usosinnovadores de geotermia superficial envarios países de Centro América y otrospaíses tropicales.APLICACIONES EN CLIMASTROPICALES Y SUBTROPICALESCuarto frío del centro de acopio de laCooperativa Frío del Sur en Masaya,NicaraguaLa Cooperativa Frío del Sur forma partede un proyecto de diversificación y agrocomercialización de pequeños productoresde hortalizas y frutas en el Municipio Masaya(población 139,701 hab.). La finalidad dedicho proyecto es subsanar la problemáticaque enfrentan los productores en cuanto a lasiembra, cosecha y comercialización de susproductos (AEA, 2010). Entre otros problemas,el manejo adecuado de la temperatura esel factor más importante que influye en ladurabilidad post cosecha y por ende en elprecio final del producto. El alto costo de laenergía eléctrica en Nicaragua, no permite alos productores instalar espacios refrigeradospara preservar los productos, por ello el usode bombas de calor geotérmico surge comouna opción económicamente atractiva parael almacenamiento de los productos.Descripción del área. El clima del MunicipioMasaya se define como semi-húmedo (Sabanatropical) con una precipitación que varía entre1,200 a 1,400 mm con temperaturas oscilandoentre 27°C y 27.5 °C. La extensión territorialdel Municipio es de 141 km2. Las actividadescomerciales se basan en artículos artesanalesy el turismo.Descripción del sistema. Sistemacerrado empleando una bomba de calor (MarcaAIRPAC, modelo Siruis 20, capacidad 18.1KW, COP = 4.3) conectada a dos colectoresde calor horizontales enterrados a 0.6 y 1.2 m.La longitud total de los intercambiadores decalor es de 1,600 m con una tasa específicade extracción de calor de 8.2 W/m. El costo deinstalación del sistema fue de 27,500.00 US$(Selva Mejia M.J., comunicación escrita).Deshidratación de frutas y verduras pormedio de un sistema de utilización deenergía geotérmica (Guatemala)En el marco del proyecto experimentalAgroindustrias La Laguna S.A., ubicado enel campo geotermal de Amatitlan, se esperaampliar la planta de producción de frutasy verduras que viene funcionando desdehace 7 años de manera artesanal a unaplanta agroindustrial pequeña con la metade aumentar la productividad y la generaciónde nuevos puestos de trabajo (AEA/Agroindustrias la Laguna, 2008). La mayorlimitante para el aumento de produtividadestá relacionada con la falta de espaciosadecuados para trabajar. Con la ampliaciónde la planta de deshidratados se buscaaumentar la producción en un 300% (datosde 2007). Asimismo, se petrende demostarel uso de la energía geotérmica en el secadode frutas y verduras.Descripción del área. El municipio deAmatitlán se localiza en la zona de bosquesubtropical templado húmedo (altura 1188m.s.n.m.). La temperatura atmosférica varíaentre 26°C y 30°C. El área forma parte de uncampo geotermal perteneciente al cinturónvolcánico de Centro América. Las actividadescomerciales se basan en el turismo , medianaindustria y agroindustria.Descripción del sistema. Sistema cerradocon un PIC mejorado de aproximadamente120 m de profundidad (Figura 6). Debido aque el calor es empleado directamente parael secado de las cosechas no se requierede una BC. El nivel freático se encuentra aaproximadamente 8 m. Las temperaturas alo largo del PIC varían entre 85°C (20 m) y120°C (120 m) y el sistema cuenta con unacapacidad instalada de 200 KW. El costo deinstalación del PIC fue de 150,000.00 US$(Mérida, L.A. comunicación escrita).52 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 48-57, 2012.

Utilización de la energía geotérmicaen el proceso de producción de diesel(Guatemala)Para la producción de biodiesel esnecesario el precalentamiento de los aceitesvegetales. Para ello, Biocombustible deGuatemala condujo un proyecto entre losaños 2006 y 2007 para la extracción de aguacaliente proveniente de fuentes termales en elcampo geotérmico de Amatitlán (AEA, 2010).El contenido calórico del fluido producido esempleado por medio de un intercambiadorde calor en el proceso de producción debiodiesel. Debido a la calidad física y químicadel agua extraída, esta es utilizada no solopara el pre-calentamiento de los aceitesvegetales sino también en otras etapas delproceso de producción tales como: el lavadodel biodiesel, de las instalaciones industrialesy de los contenedores de aceite.Descripción del área. La planta debiodiesel se encuentra en el municipio deAmatitlán, Guatemala. Misma locacióndel proyecto de deshidratación de frutas yverduras descrito anteriormente.Descripción del sistema. Sistemaabierto con un pozo de producción deaproximadamente 40 m de profundidad ytemperaturas del recurso geotérmico de65°C. El nivel freático del agua se localiza a40 m. Para la extracción del agua se empleaun bombeo hidráulico con una capacidadde 100 l/min. El agua es almacenada en untanque con 4,100 l de capacidad del cualel agua puede ser conducida al tanque deprecalentamiento o al lavado de biodiesel. Nose requiere de una bomba de calor. El costode instalación del sistema fue de 28,000.00US$ (Calvillo Prado, C.M., comunicaciónescrita).Aprovechamiento del vapor seco oagua caliente proveniente de plantaseléctricas geotermales para el secado yenfriamiento de cosechas (Indonesia)Debido a que algunas plantas eléctricasgeotermales ubicadas en Indonesia generanun exceso de calor en el sistema generadorprincipal, Abdullah y Gunadnya (2010)evalúan la posibilidad de aprovechamientode dicho calor en aplicaciones directas parael secado de cosechas (café, té, arroz entreotras) o para el almacenamiento refrigeradode frutas (aguacate, banana, guayaba,mangos, etc.). Mientras que para el secadode las cosechas el calor en forma de vaporo líquido puede ser dirigido a las plantas dedeshidratación, para el enfriamiento estesería dirigido a sistemas de refrigeraciónnovedosos que emplean métodos deenfriamiento de absorción o adsorción. Entreestos sistemas se encuentran las neverasde LiBr de absorción o los refrigeradoresde adsorción de gel de Silicio – MeOH.Por ejemplo, un refrigerador de absorciónoperando con un refrigerante basado enLiBR-H20, funciona con temperaturas deentrada entre 69 – 76°C y puede generartemperaturas en el evaporador entre 2 – 6°C,suficientes para almacenamiento de frutasen climas tropicales. La aplicación de estasmáquinas refrigerantes han sido llevada acabo experimentalmente por los autores sinembargo, toda la documentación se encuentraen indonés.Además de los proyectos previamentedescritos existen numerosas aplicacionesdirectas recientes de la geotermia someraen otros países con climas tropicales.Regenauer-Lieb et al. (2010) evalúa el uso defuentes geotermales para la desalinizaciónde aguas marinas y para el enfriamiento deedificaciones grandes (hospitales, centroscomerciales, hoteles) usando enfriadores deabsorción operados con aguas subterráneasa temperaturas entre 55°C y 200°C. Lagat(2010) reporta el uso geotérmico directoexitoso en viveros (para flores) en Kenia yplantea la aplicación del recurso geotermalpara muchas otras actividades en este paístales como: piscicultura, producción de cañade azucar, producción de bebidas alcohólicas,entre otras. Gutiérrez y Espíndola (2010)describe el proyecto “La Joya” ubicado alnoreste de Baja California, México para ladesalinización de aguas marinas usandotemperaturas geotermales < 140°C y tambiénRevista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.48-57, 2012.53

para la generación de electricidad usandorecursos geotermales con temperaturasmás altas que la mencionada. Surana et al.(2010) describe el uso directo con sistemasabiertos y cerrado para varias aplicaciones enIndonesia entre las que destacan: producciónde hongos comestibles, producción deazúcar de palma y crecimiento de pez gatoo bagres.CONCLUSIONESHemos presentado y brevementedescrito proyectos pioneros en Latinoaméricay países tropicales que utilizan energíageotérmica somera. Debido a que sontecnologías ambientalmente amigables,estas se han convertido mundialmente enun atractivo mercado dentro de los recursosenergéticos renovables.En general, se puede concluir queel uso directo en países tropicales ysubtropicales es posible. En presenciade anomalías geotérmicas asociadas aprocesos geológicos, el uso directo puedeser aprovechado sin la necesidad de unabomba de calor o energía adicional. Por elcontrario, en zonas donde no existen dichasanomalías y el gradiente de temperaturaes bajo, el recurso geotérmico pudiera serexplotado por medio de bombas de calor.Por su parte las bombas de calor usadaspara enfriamiento basadas en los métodosde absorción son una propuesta interesantepara los sistemas de aire acondicionado enclimas no templados.Las tecnologías para explotar lageotermia somera pueden ser aplicadassatisfactoriamente en la pequeña industriacuyos procesos productivos involucrencalefacción o refrigeración. Sin embargo,estudios hidrogeológicos y de viabilidadeconómica son necesarios para garantizarla eficiencia, viabilidad y durabilidadde dichos sistemas. Evaluacionestermohidrogeológicas pueden ser realizadasempleando técnicas avanzadas de modelajebasadas en métodos numéricos (Hecht-Méndez et al., 2010; Molina-Giraldo et al.,2011) o soluciones analíticas (Molina et al.,en imprenta).REFERENCIASAdvanced Heating & Cooling, 2010. AboutGeothermal. http://www.allenhvacpro.com/GeoThermal_About.aspx.Abdullah K. y Gunadnya I.B.P., 2010. Useof geothermal energy for drying andcooling purposes. Proceedings of theWorld Geothermal Congress 2010.Bali, 25-30 Abril.AEA, Alianza en Energía y Ambiente conCentro América, 2010. Base de datosde proyectos, tecnología “geotérmico”,reportes de proyectos. http://appext.sica.int/eepbiWEB/.AEA/Agroindustrias La Laguna, 2008.Deshidratación de frutas y verduraspor medio de un sistema de utilizaciónde energía geotérmica. Reporte Final,código 4.09.Bertani, R., 2010. Geothermal powergeneration in the world 2005–2010update report. Proceedings of theWorld Geothermal Congress 2010,Bali, 25-30 Abril.Clauser, C., 2006. Geothermal energy, In:K. Heinloth (ed), Landolt-Börnstein,Group VIII “Advanced Materialsand Technologies”, Vol. 3 “EnergyTechnologies”, Subvol. C “RenewableEnergies”, Springer Verlag, Heidelberg-Berlin.Gutiérrez H. y Espíndola, S., 2010. Usinglow enthalpy geothermal resources todesalinate sea water and electricityproduction on desert areas in Mexico.Proceeding of the World GeothermalCongress 2010. Bali, 25-30 Abril.Hecht-Méndez, J., Molina-Giraldo, N.,Blum, P. y Bayer, P., 2010. EvaluatingMT3DMS for Heat Transport Simulationof Closed Geothermal Systems. GroundWater 48(5): 741-756.Lagat, J., 2010. Direct utilization of geothermalresources in Kenia. Proceeding of theWorld Geothermal Congress 2010.54 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 48-57, 2012.

Bali, 25-30 Abril.Lund, J.W., Freeston D.H. y Boyd, T.L., 2010.Direct utilization of geothermal energy2010 worldwide review. Proceeding ofthe World Geothermal Congress 2010,Bali, 25-30 Abril.Mendrinos D., Karytsas, C. y Rosac, M.,2010. The Eurpoean Project Ground-Med advance ground source heat pumpsystems for heating and cooling inmediterranean climate. Proceedings ofthe World Geothermal Congress 2010.Bali, 25-30 Abril.Molina-Giraldo, N., Bayer, P., Blum P. y CirpkaO.A., 2011. Propagation of seasonaltemperature signals into aquifers uponbank filtration. Ground Water 49(4):491-502.Molina-Giraldo, N., Blum, P., Zhu, K., Bayer,P. y Fang Z.. A moving finite linesource model to simulate boreholeheat exchangers with groundwateradvection. International Journal ofThermal Sciences (in press).Merida, L., 1999. Curing Blocks and DryingFruit in Guatemala, Geo-Heat CenterQuarterly Bulletin, Vol. 20, No.4,Klamath Falls, OR, pp. 13-18.Regenauer-Lieb, K., Chua H.T., Wang, X.,Horowitz F.G y Wellman,J.F., 2009.Direct heat geothermal applications inthe Perth Basin of Western Australia.Proceedings of the Thirty-FourthWorkshop on Geothermal ReservoirEngineering. Standford, 9-11 Febrero.Surana T., Atmojo, J.P y Subandriya, A., 2010.Development of geothermal energydirect use in Indonesia. Proceedings ofthe World Geothermal Congress 2010,Bali, 25-30 Abril.Figura 1. Tasa de crecimiento de la capacidad instalada y uso anual de la energíageotérmica: a) uso directo (modificado de Lund et al. 2010) y b) uso indirectoRevista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.48-57, 2012.55

(energía eléctrica producida) (modificado de Bertani 2010).Figura 2. Perfil de temperaturas del subsuelo característicode países con climas templados.Figura 3. Sistemas geotérmicos acoplados al subsuelo. a) sistema cerrado.b) sistema abierto. c) sistema de almacenamiento de energía.Figura 4. Esquema del funcionamiento de un sistema cerrado empleado en modo de56 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 48-57, 2012.

enfriamiento (modificado de Advanced Heating & Cooling, 2010).Figura 5. Uso actual del recurso geotérmico de baja entalpía(modificado de Lund et al., 2010).Figura 6. Sistema empleado. AEA/Agroindustrias La Laguna, 2008.Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.48-57, 2012.57

REMOÇÃO DE FASE LIVRE DE ÓLEO DIESEL E GASOLINA DO AQUÍFEROFREÁTICO E REABILITAÇÃO DE POÇO TUBULAR IMPACTADO PELACONTAMINAÇÃOAlexandre Davide Miller 1 , Marcelo Cottas 2Resumo: Este trabalho apresenta as técnicas e procedimentos adotados,bem como os resultados alcançados em um projeto de descontaminaçãodo solo e água subterrânea impactados por hidrocarbonetos de petróleo,contaminação esta proveniente de vazamentos ocorridos em um posto deabastecimento de combustíveis. Estão sendo abordadas neste trabalhoas etapas que envolveram a remoção do combustível em fase livre e aredução dos teores de fase dissolvida presente no aqüífero freático, além dareabilitação de um poço profundo de captação de água subterrânea, tambémafetado pela contaminação. Para a atenuação da contaminação no aqüíferofreático foi implantado um sistema de remediação, utilizando-se a técnica deDPE (Dual Phase Extraction). Para a reabilitação do poço de captação foiefetuada inicialmente uma perfilagem ótica e, posteriormente, o revestimentointerno do poço, com selagem do horizonte de aporte da contaminação. Ostrabalhos alcançaram os resultados pretendidos, uma vez que proporcionarama eliminação do produto em fase livre do aqüífero superficial e a reduçãodos teores em fase dissolvida a níveis inferiores às metas calculadas peloestudo de avaliação de risco. Quanto ao poço de captação, os procedimentosadotados foram igualmente eficazes, impedindo a continuidade do aporte docontaminante para seu interior e proporcionando a recuperação da qualidadede sua água para níveis inferiores aos limites de potabilidade.Palavras chave: contaminação; solo; água subterrânea; remediação; poço deabastecimento.Abstract: This investigación presents the techniques and procedures used andthe results achieved in a project to decontaminate the soil and groundwaterimpacted by petroleum hydrocarbon from leaks that occurred at a petrolstation. In this work are addressed the steps that have involved the removalof free phase, the decrease of the dissolved phase concentrations presentin the unconfined aquifer and the rehabilitation of a well, also affected by thecontamination. To remove the contamination present in the superficial aquiferwas implemented a remediation system, using the technique of DPE (DualPhase Extraction). To rehabilitate the well was initially performed a filming,and subsequently, the casing of the well, sealing the water intake from thesuperficial aquifer to into the well. The work achieved the desired results,providing the disposal of the free phase from the superficial aquifer and thedecreasing of dissolved phase concentrations to levels below of the targetlevels calculated by the study of risk assessment. Regarding the well, the1IGC-USP. MILLER Consultoria Ambiental Ltda. alexandre@millerambiental.com.br.2MILLER Consultoria Ambiental Ltda. cottas@millerambiental.com.br.58 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 58-70, 2012.

procedures were equally effective, preventing the continued contribution of contaminantinto the well and, consequently, providing the recovery the water quality to levels belowthe limits for drinking water.Keywords: contamination, soil, groundwater, remediation,well.INTRODUÇÃO E OBJETIVOSA utilização da água subterrânea comofonte de abastecimento tem sido cada vezmais constante e, atualmente, para muitosmunicípios, esta se constitui na única fonte deabastecimento disponível. Em contrapartida,o desenvolvimento das atividades industriaise outras atividades relacionadas ao uso,armazenamento e distribuição de produtospotencialmente contaminantes vem gerandoinúmeros casos de contaminação do solo,muitas vezes comprometendo também aqualidade das águas subterrâneas.O presente trabalho apresenta astécnicas e os procedimentos utilizados,bem como os resultados alcançados em umprojeto de descontaminação do solo e daágua subterrânea impactados por óleo diesele gasolina provenientes de vazamentos nossistemas de estocagem e distribuição de umposto de abastecimento. Tais vazamentosgeraram plumas de contaminação queextrapolaram os limites do estabelecimento,atingindo um poço profundo de captação deágua subterrânea do aqüífero cristalino.Os serviços objetivaram não sórecuperar a fase livre de combustívelpresente no aquífero freático, mas tambémreduzir as concentrações de fase dissolvidana água subterrânea para níveis inferioresàs metas de concentração calculadas para aárea, além de reabilitar o poço de captaçãode água impactado.Neste trabalho estão sendo abordadosmais diretamente os serviços referentesà remoção da fase livre e à reabilitação dopoço tubular. O processo de atenuação dacontaminação do solo, bem como detalhesquanto ao cálculo das metas de remediação,não foram abordados neste estudo.CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA EDA CONTAMINAÇÃO E ASPECTOSCONSTRUTIVOS DO POÇO DECAPTAÇÃO IMPACTADOCaracterização geológica ehidrogeológicaAs atividades se desenvolveram nomunicípio de Palotina, localizado na regiãooeste do Estado do Paraná, Brasil, ondeafloram rochas da Formação Serra Geral,compreendendo seqüências de derrames delavas basálticas de idade eocretácea, comlentes e camadas arenosas (MINEROPAR,2001). A Figura 1 mostra a localização daárea onde se desenvolveram os trabalhos.A Figura 2 apresenta o mapa geológicoregional.A ação do intemperismo sobre asrochas basálticas na área em estudo deramorigem a uma camada homogênea de solode composição predominantemente argilosa,com ocorrência de horizontes mais ou menosarenosos e/ou siltosos, atingindo cerca de23 metros de espessura. Esta camada desolo situa-se sobreposta a um horizonte derocha alterada com 4 metros espessura,intensamente fraturado, cuja densidade defraturas diminui com a profundidade. Osdados referentes à espessura das camadasforam obtidos no perfil construtivo de umpoço de captação de água (PC-01) existenteno local.O aquífero freático está posicionado nohorizonte de solo, consistindo num aquíferoporoso com heterogeneidades locais e níveld’água em profundidades entre 16 a 18metros. O aquífero profundo (cristalino) situaseno horizonte rochoso, com predominânciade fluxo nas descontinuidades ocasionadaspor atividades tectônicas e interfaces entrederrames basálticos distintos, constituindo-Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.58-70, 2012.59

se num meio hidrogeológico heterogêneo eanisotrópico.Aspectos construtivos do poço decaptação impactadoO perfil construtivo do poço decaptação impactado pela contaminação (PC-01) compreende um revestimento metálicoque se estende por todo o horizonte de solo,adentrando no topo intensamente fraturadodo horizonte rochoso. Este revestimento,com diâmetro de 6”, se estende da superfícieaté 27 metros de profundidade, onde seinicia o basalto são, de modo que o aqüíferoalvo explorado seria, exclusivamente, ocristalino.Este poço foi instalado comprofundidade de 100 metros e diâmetrode 6” em toda a sua extensão, não sendoimplantados filtros ou revestimento nohorizonte rochoso. As principais fraturasque abastecem o poço estão posicionadasa 66 e 88 metros de profundidade. O nívelestático do poço, quando da sua instalação,se encontrava a 60 metros de profundidadee os testes de vazão definiram como vazãode explotação 7,2 m 3 /h.Caracterização da contaminaçãoO início da investigação dacontaminação na área se deu em 2005,quando o proprietário do poço PC-01constatou que o mesmo apresentava-secontaminado com óleo diesel. A partir destadata o poço ficou inoperante. O referido poçodista cerca de 40 metros de um posto decombustível, relacionado como a origem dacontaminação. Testes realizados nos tanquese linhas de combustível do posto revelaramnão estanqueidade dos equipamentos deestocagem e distribuição de óleo diesel egasolina.Para investigar e delimitar as plumasde contaminação foram instalados poçosde monitoramento tanto na área doposto quanto nas adjacências do poçode captação impactado. Os poços demonitoramento foram construídos conformenorma NBR 13.895 - Construção de Poçosde Monitoramento e Amostragem (ABNT,1997). Foram detectadas lâminas de faselivre com até 55 cm de espessura no poçoPEM-04, localizado próximo à área fonte(posto de combustível), sendo que nospoços instalados além dos limites do postoas espessuras se mostraram bem menores,se limitando a poucos centímetros. No poçode captação impactado (PC-01), a espessurada lâmina de produto medida inicialmente foide 3 cm. Para a aferição da profundidade donível d’água (N.A.) e espessura da lâmina defase livre foi utilizado um medidor eletrônico(interface meter) da marca Solinst, comprecisão de 0,01 m.Os trabalhos de investigaçãomostraram a ocorrência de uma pluma defase livre (Figura 3) que se estendia do postoaté o poço de captação.Embora a fase livre tenha sidoconstatada primeiramente no poço decaptação PC-01, cronologicamente, a plumade fase livre ocorreu primeiro no aqüíferofreático, migrando para o interior do poçode captação e se acumulando na superfícieda água do mesmo, ou seja, sobre o nívelestático do poço profundo. O aporte destacontaminação no poço tubular profundo sedeu devido a problemas de corrosão no tubode revestimento do referido poço, conformedetalhado mais adiante no item 3.2.TRABALHOS REALIZADOS EMETODOLOGIAS/PROCEDIMENTOSADOTADOSRemoção da fase livre e atenuação dacontaminação no aqüífero freáticoApós a delimitação das plumas decontaminação no aqüífero freático teve inícioo processo de remedição da área, com oobjetivo de remover a fase livre de produtoe atenuar os teores de BTXE (Benzeno,Tolueno, Xileno e Etilbenzeno) e PAH’s(Hidrocarbonetos Poliaromáticos), de modoque estes se reduzissem e/ou mantivesseminferiores às metas (SSTLs - Site SpecificTarget Levels) estabelecidas conformenorma ASTM E 1739-95 – Standard Guide60 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 58-70, 2012.

for Risk-Based Corrective Action Applied atPetroleum Release Sites (ASTM, 1995).O processo de remoção da fase livrefoi feito aplicando-se a técnica de DPE (DualPhase Extraction), com bombeamento duplo.Nesta configuração, o vácuo gerado no poçopromovia a volatilização do combustívelpresente na zona não saturada e a reduçãoda tensão capilar no solo, remobilizando oproduto retido no mesmo, enquanto que abomba submersa removia a água e o produtoem fase pura sobrenadante. No caso da áreaobjeto deste trabalho, a profundidade dolençol freático (entre 16 a 18 metros) foi fatordeterminante para a seleção do processode DPE com duplo bombeamento. A Figura4 apresenta o fluxograma do sistema deremediação utilizado.Com relação ao tratamento, a água,após passagem por uma caixa separadorade água-óleo (SAO) integrante do sistema,era encaminhada para uma unidade detratamento por arraste por ar difuso, ondese adequava aos parâmetros de lançamentona rede pública de esgoto (conforme normaABNT NBR 9.800).O sistema atuou em 4 poços deextração, sendo 2 poços localizados na áreafonte da contaminação (PEM-01 e PEM-04) e 2 poços nas proximidades do poço decaptação atingido pela contaminação (PEM-02 e PEM-03), conforme representado naFigura 3.Este sistema operou durante 40 meses(maio/2006 a setembro/2009) quando, emvirtude da eliminação do produto em fase livrenos poços, bem como a estabilização dasconcentrações de fase dissolvida em níveisabaixo das metas calculadas para a área, omesmo foi desativado. Durante a operação dosistema, foram removidos aproximadamente280 litros de produto, conforme representadono Figura 5.O monitoramento da contaminaçãoem fase dissolvida no aqüífero freático sedeu através de campanhas de amostragemtrimestrais. Em todas as campanhas utilizouseo mesmo procedimento de coleta, descritopela norma ASTM D4448 - 01(2007) -Standard Guide for Sampling GroundwaterMonitoring Well, com o uso de amostradoresdescartáveis, tipo bailer. As análises foramefetuadas conforme metodologia USEPASW 846 - 8270 - Semi-Volatile OrganicCompounds by Gas Chromatography/MassSpectrometry (GC/MS) e USEPA SW 846 -8260 - Volatile Organic Compounds by GasChromatography/Mass Spectrometry (GC/MS).A Tabela 1 apresenta as maioresconcentrações de cada composto deinteresse (BTXE e PAH) obtidas antes doinício da operação do sistema de remediação,bem como as metas de remediação (maisrestritivas) calculadas para a área, ondepode-se constatar que apenas o Benzenoapresentava teores acima das metas deremediação. Frente a esta situação, oobjetivo do processo de remediação, além daremoção da fonte primária de contaminação(fase livre), foi reduzir os teores de Benzenopara níveis inferiores aos SSTL’s.A Tabela 2 mostra a evoluçãohidroquímica dos teores de Benzeno nospoços de monitoramento em parte dascampanhas realizadas durante o processo deremediação da área. Adicionalmente estãorepresentadas nesta tabela as espessurasdas lâminas de fase livre medidas na datadas amostragens.Reabilitação do poço de captação deágua subterrâneaConcomitantemente ao processo deremediação do lençol freático, foram efetuadostrabalhos visando a reabilitação do poçotubular profundo contaminado (PC-01).É importante destacar que o referidopoço, quando construído, tinha como objetivoisolar o aqüífero freático e captar águaapenas do aqüífero fraturado (profundo).Porém, medições de N.A. nos poços demonitoramento instalados próximos ao PC-01 mostravam, em 2006, uma convergênciadas linhas equipotenciais no seu entorno(Figura 6). Esta convergência das linhasRevista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.58-70, 2012.61

equipotenciais (não observada na Figura3, que corresponde à potenciometria apósa reabilitação do poço) indicava que estepoço se constituía em um “sumidouro”, ouseja, estava permitindo o aporte de águado lençol freático (e consequentemente docontaminante) para seu interior. A fim deverificar o horizonte onde isso ocorria, foiefetuada uma perfilagem óptica do mesmo.A perfilagem ótica foi executadautilizando-se uma câmera com visadas laterale para o fundo, com geração de imagens emcor. A câmara era sustentada por um cabotransmissor que enviava a imagem para ummonitor instalado na superfície do terreno,onde, além da imagem, era registrada aprofundidade exata do horizonte filmado.A filmagem revelou a existência dediversas perfurações no tubo de revestimento aaproximadamente 24 metros de profundidade,portanto cerca de 6 a 8 metros abaixo donível d’água médio do lençol freático. Estasperfurações proporcionavam o aporte deágua do lençol freático e, consequentemente,do contaminante sobrenadante a este. Asequência de imagens abaixo (Figura 7), feitascom a visada para o fundo do poço, mostraas perfurações do tubo de revestimento, oaporte de água do lençol freático e o produto(combustível) acumulado na superfície daágua (no nível estático do poço).A operação do sistema de remediação,iniciado em maio/2006, possibilitou acontenção da pluma de fase livre nasadjacências do poço PC-01, de modo queem outubro deste mesmo ano, teve inícioum trabalho de bombeamento intensivodo referido poço de captação buscandoseremover o combustível sobrenadante(aportado anteriormente), assim comobombear a água contaminada pela fasedissolvida.O equipamento de bombeamento foiinicialmente instalado aproximadamente 2metros abaixo do nível estático limitando, numprimeiro momento, o rebaixamento excessivodo nível d’água, sendo ao final do primeiro diade bombeamento efetuada a amostragemde água do poço para análise química.Diariamente executou-se um rebaixamentoda bomba na razão de 10 metros/dia até quefosse atingido o final do poço. Na seqüência,a bomba foi sendo suspendida na mesmarazão (10 metros/dia) até retornar à posiçãoinicial (aproximadamente 69 metros). Operíodo diário de bombeamento foi de 16horas, sendo bombeado neste processocerca de 480 m 3 de água no período de 5dias.Após este bombeamento, efetuouseentão o revestimento interno dopoço, introduzindo neste uma tubulaçãogeomecânica no diâmetro interno de 4”. Opoço original possuía diâmetro de 6” em todaa sua extensão. Na porção inferior do poço(40 metros) foi instalada a seção filtrante,enquanto que nos 60 metros superioresfoi utilizado revestimento fechado. Ocomprimento e posicionamento da seçãofiltrante foram definidos em função daprofundidade das fraturas que abasteciam opoço. A cada 6 metros, em toda a extensãodo poço, foram implantados centralizadoresvisando garantir a maior verticalidade edistanciamento regular do revestimento comas paredes do poço original.O espaço anelar entre o poço originale a tubulação foi preenchido com pré-filtroprimário até 5 metros acima da seção filtrante(de 55 a 100 metros de profundidade), sobreo qual foram depositados 2 metros de préfiltrosecundário (areia grossa) e 2 metros debentonita em “pellets”. O restante do espaçoanelar foi preenchido com calda de cimentocom elemento de secagem rápida (Motexdur– Super Graute Quartzolit) e bentonita.No processo de selagem foi usada umabomba injetora, controlando-se a cota depreenchimento, de modo a evitar a formaçãode bolsões de ar no espaço anelar quepudessem vir a comprometer a eficiência daselagem. A Figura 8 mostra o perfil litológicoconstrutivodo poço de captação PC-01, antesa após a implantação do revestimento interno,onde estão representadas as litologias (rochabasáltica e solo/rocha alterada sobreposta62 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 58-70, 2012.

ao horizonte rochoso), o nível estático dopoço na data dos trabalhos de revestimentodo mesmo (aproximadamente 66 metrosde profundidade) e o nível médio do lençolfreático (aproximadamente a 17 metros deprofundidade) na região do referido poço decaptação.Depois de 24 horas da selagem doPC-01, verificou-se uma elevação de até 2metros do N.A. em poços de monitoramentosituados próximos ao poço de captação,motivada pela interrupção do aporte deágua do aqüífero freático pelos orifícios dorevestimento metálico. Ao final do processode revestimento do poço de captação, foiefetuada nova amostragem de sua água paraanálise química.PROCEDIMENTOS POSTERIORES ÀREABILITAÇÃO DO POÇO DE CAPTAÇÃOApós as obras de reabilitação do PC-01,foram realizadas as seguintes atividades:• Medição semanal da profundidade doN.A. dos poços de monitoramento instaladosnas adjacências do poço de captação, visandoidentificar eventual alteração na condiçãode equilíbrio do N.A. em relação ao nível dolençol freático local;• Monitoramento de eventuais lâminasde fase livre no poço de captação;• Bombeamento sistemático do PC-01em 3 estágios de profundidade (70, 80 e 95metros), num período de 60 dias, com vazãoaproximada de 3,5m 3 /hora;• Monitoramento trimestral da qualidadeda água do PC-01 quanto aos compostosdos parâmetros BTXE e PAH, utilizando-se omesmo procedimento de coleta adotado naamostragem dos poços de monitoramento.O bombeamento do poço foi efetuadoutilizando-se uma bomba submersa da marcaLeão, com potência de 3 Hp. O bombeamento,em cada profundidade, foi efetuado duranteum período de 10 dias, com ciclos debombeamento de 2 horas e intervalos de 1hora. Este processo foi repetido, efetuandoseum novo ciclo de bombeamento emcada profundidade. Ao final dos 60 dias debombeamento, foi totalizado um volumepróximo a 3.400 m 3 .Resultados do processo de reabilitaçãodo poço de captação• De outubro/2006 (data do revestimentointerno do poço) até janeiro/2010, não foiconstatada a presença de fase livre decombustível no mesmo;• Os teores de BTXE e PAH’s na águaapresentaram grande redução, sendo quejá em janeiro de 2007, as concentraçõesse apresentavam inferiores aos limites depotabilidade preconizados pela Portaria nº.518/2004 do Ministério da Saúde.As Figuras 9 e 10 apresentam ocomportamento das concentrações na águado poço de captação. Para a elaboraçãodos gráficos considerou-se a somatóriadas concentrações dos compostos de cadaparâmetro. Para algumas das campanhas,são apresentados os teores individuais doscompostos contemplados pela Portaria nº.518/2004.CONCLUSÕES E CONSIDERAÇÕESFINAISA remediação de áreas contaminadasconsiste num processo complexo, de elevadoscustos e longos prazos, de modo que a adoçãode medidas eficientes na recuperação deáreas impactadas é de suma importância, nãosó para a redução dos custos dos trabalhos,mas também para a diminuição dos riscostoxicológicos a que eventuais receptoresestariam expostos.Os serviços cujos resultados foramapresentados neste trabalho foram eficazes narecuperação da área impactada, permitindo:• Eliminar a fase livre, através daretirada de 280 litros de produto;• Reduzir e manter os teores de BTXEe PAH’s em fase dissolvida para níveisinferiores aos SSTL’s calculados;• Remover o óleo diesel, reabilitarRevista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.58-70, 2012.63

e tornar a água do PC-01 apta para oconsumo.Os fatores que trouxeram maioresdificuldades ao processo de recuperaçãoda área foram a elevada profundidade dolençol freático, a dimensão da pluma decontaminação e a intensa ocupação daregião, que limitou as áreas disponíveispara as intervenções necessárias. Quantoà reabilitação do poço, a maior dificuldadese relacionou ao processo de selagem doespaço anelar entre o revestimento e aparede do poço original, dada a profundidadedo poço e ao pequeno diâmetro do espaçoanelar.Como conseqüência da diminuição dodiâmetro do poço e da selagem de outroshorizontes que contribuíam para alimentaro poço, o mesmo, embora operante, teveredução na sua vazão de explotação de 7,2para aproximadamente 3,5 m 3 /h.consumo humano e seu padrão depotabilidade, e dá outras providências.EPA (Environmental Protection Agency),1996. Method 8260 - Volatile OrganicCompounds by Gas Chromatography/Mass Spectrometry (GC/MS).EPA (Environmental Protection Agency), 1996.Method 8270 - Semivolatile OrganicCompounds by Gas Chromatography/Mass Spectrometry (GC/MS).MINEROPAR, 2001. Minerais do Paraná S.A.Atlas Geológico do Paraná. Curitiba:Mineropar. 80p.REFERENCIASABNT (Associação Brasileira de NormasTécnicas), 1987. Critérios paralançamento de efluentes líquidosindustriais no sistema coletor públicode esgoto sanitário. NBR 9.800. 1987.ABNT (Associação Brasileira de NormasTécnicas), 1997. Construção de Poçosde Monitoramento e Amostragem. NBR13.895.ASTM (American Society for Testing andMaterials), 1995. Standard Guide forRisk-Based Corrective Action Appliedat Petroleum Release Sites. ASTM E1739-95.ASTM (American Society for Testing andMaterials), 2001. Standard Guide forSampling Groundwater MonitoringWells. ASTM D 4448-01.BRASIL, 2004. Ministério da Saúde.Portaria nº. 518 de 24 de março de2004: Estabelece os procedimentos eresponsabilidades relativos ao controlee vigilância da qualidade da água para64 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 58-70, 2012.

Figura 1. Mapa de Localização da Área (Location Map).Figura 2. Mapa Geológico Regional (Regional Geological Map).Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.58-70, 2012.65

Figura 3. Configuração da Pluma de Fase Livre (Free Phase Plume).Figura 4. Fluxograma do Sistema de Remediação (Remediation System Flowchart).66 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 58-70, 2012.

Figura 5. Taxa de Recuperação de Produto em Fase Livre(Free Phase Product Recovery Rate).Figura 6. Convergência de Linhas Equipotenciais em Direção ao Poço PC-01(Equipotential Lines Toward the Supply Well PC-01).Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.58-70, 2012.67

Figura 7. Imagens ilustrando o aporte de água do lençol freático no poço de captação.(Images showing the Iterference of the Shallow Groundwater into the Supply Well).Figura 8. Perfil Construtivo do Poço de Captação Antes e Após o Revestimento(Constructive Profile of Supply Well Before and After Casing).68 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 58-70, 2012.

Figura 9 . Evolução das Concentrações de BTXE na Água do PC-01(Evolution of BTXE and PAH concentrations in water from PC-0l).Figura 10. Evolução das Concentrações de PAH na Água do PC-01(Evolution of BTXE and PAH concentrations in water from PC-0l).Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.58-70, 2012.69

Tabela 1. Teores em Fase Dissolvida Antes do Início do Processo de Remediação(Dissolved Phase Concentrations Before Remediation Start).Tabela 2. Concentração de Benzeno na Água Subterrânea(Benzene Concentration in Groundwater).70 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 58-70, 2012.

EL PROGRAMA DE GEOHIDROLOGÍA COMPARADA EN LA CUENCA INFERIORDEL RÍO URUGUAY (ARGENTINA-URUGUAY)Hernández, Mario A. 1 , Montaño, Jorge J. 2 , González, Nilda 1 , Collazo, Paula 2Trovatto, María M. 1 , Hernández, Lisandro 1 , Álvarez, M. del Pilar 1 , Montaño, Mauricio 2Resumen: Se presenta un programa de investigación basado enun convenio suscripto entre las facultades de Ciencias NaturalesUNLP (Argentina) y de Ciencias UDELAR (Uruguay), para el estudiogeohidrológico integral de la cuenca inferior del río Uruguay, compartidaentre ambos países. El área involucrada es de aproximadamente 8500km 2 , elongada según el río entre las ciudades de Colón-Paysandúy Carmelo. Se lleva a cabo bajo el paradigma de la geohidrologíacomparada, a partir de que la recarga del sistema es la misma en elterritorio de las dos márgenes, el comportamiento del río es ganador,las características hidroquímicas subterráneas son semejantes, perola geología y conformación física del sistema acuífero difieren, al igualque la aplicación agrícola del agua subterránea. El programa plantea laresolución de un balance hídrico basado en información procedente deestaciones de registro uruguayas y argentinas, relevamiento geológico ygeohidrológico, muestreo, elaboraciones hidrodinámicas e hidroquímicasy evaluación de las disponibilidades hídricas, para formular un modelode comportamiento que permita sobre la base de las comparaciones,reproducir los mecanismos actuantes en los subsistemas acuíferos. Seincluye la determinación de la vulnerabilidad de acuíferos en la comarca.Especial importancia se otorga a la cultura de uso del agua para riego,ya que mientras en Argentina existe una tradición en arroz, trigo y sojabasado en el recurso hídrico subterráneo, en Uruguay recién se estándesarrollando estas prácticas y requiere para su expansión sustentablela evaluación cuali-cuantitativa y propuesta de manejo eficaz, basada enla experiencia y el conocimiento sistémico.Palabras clave: Geohidrología, río Uruguay, cuenca inferior, programación.Abstract: This paper presents a research program based on the agreementsigned between Facultad de Ciencias Naturales, UNLP (Argentina)and Facultad de Ciencias, UDELAR (Uruguay), for a comprehensivegeohydrological study of the lower basin of Uruguay river shared by bothcountries. The studied area is a strip of about 8500 km 2 alongside theriver between de cities of Colón-Paysandú and Carmelo. The research isconducted under the paradigm of compared geohydrology, whereby thesystem recharge is similar in the territory of both banks, the behaviour of1Facultad de Cs. Naturales y Museo. Universidad Nacional de La Plata. 60 y 122 (1900) La Plata, Argentina.mario_h@sinectis.com.ar2Facultad de Ciencias. Universidad de la República. Iguá 4225 (11400), Montevideo, Uruguay. montanox@movinet.com.uyRevista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.71-78, 2012.71

the river is gaining, the underground hydrochemical characteristics aresimilar, but the geology and physical arrangement of the aquifer systemare different, as well as the agricultural application of groundwater. Theprogram presents the resolution of a water balance based on informationfrom Uruguayan and Argentinian recording stations, geological andgeohydrological survey, sampling, hydrodynamic and hydrochemicalelaborations and evaluation of water, in order to formulate a behaviourmodel which allows the mechanisms acting in the aquifer subsystemsto be reproduced based on the comparisons. The determination of theregional aquifer vulnerability is included. Special attention is given tothe culture of irrigation water use, because Argentina has a tradition inrice, wheat and soybean cultivation based on groundwater, but thesepractices are only in the beginnings in Uruguay and the expansionrequires the quali-quantitative evaluation and the proposal of an efficientmanagement based on experience and systemic knowledge.Key words: Geohydrology, Uruguay river, low basin, planning.INTRODUCCIÓNLa hidrología comparada constituye unaexcelente herramienta para el mejorconocimiento de los sistemas hidrológicos y,como propone Falkenmark (1989), resulta deestudiar las peculiaridades de los procesoshidrológicos como consecuencia de lainfluencia del clima, de las característicasde la superficie terrestre y su subsuelo,con énfasis en el entendimiento de lasinteracciones entre la hidrología y losecosistemas (actualmente campo de ladisciplina ecohidrológica), determinando elalcance de las predicciones que puedan sertransferidas de una región a otra.Una buena parte de las contribucionesen tal sentido están dirigidas a la hidrologíasuperficial, y a las comparaciones entreregiones muy diferentes o interregionales(Kovacs, 1989). No existen demasiadasreferencias en cambio a la hidrologíasubterránea, ni a las asimetrías entrecomponentes de los sistemas hidrológicosen una misma comarca.Tal el caso del sector inferior de lacuenca del río Uruguay (Argentina-Uruguay),mostrado en la Figura 1, que si bien ofrece uncierto nivel de conocimiento hidrogeológicoen cada uno de los países (Fili et al., 1994;Montaño Xavier et al., 2006; Santi et al., 2007;Mársico, 2007) carece hasta el momento deun estudio integral.Resulta entonces particularmenteinteresante analizar que, tratándose deun curso fluvial compartido con un mismocomportamiento ganador o efluente respectoal régimen subterráneo, con recarga a partirde excedentes hídricos de similar cuantía,características hidroquímicas relativamenteparecidas y actividades usuarias tambiénsemejantes aunque con dispar desarrollo, elmarco físico fundamentalmente la geologíay su correlato hidrolitológico es en principiobastante diferente. Se creyó importanteentonces proponer una investigación basadaen la geohidrología comparada, que puedaatender también a los aspectos ambientalescomo elementos básicos para una posiblepropuesta integradora.La comarca en la cual se proponellevar a cabo la investigación incluye ambasmárgenes de la cuenca del río Uruguay ensu sector terminal, abarcando el ámbito dela Sub-provincia Cretácica Sedimentaria dela República Oriental del Uruguay (MontañoXavier et al., 2006) y su equivalente72 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 71-78, 2012.

geográfico argentino, desde las ciudades deConcordia (Argentina) - Salto (Uruguay) hastala desembocadura en el río de la Plata.OBJETIVOSEl objetivo liminar de este trabajo nova más allá de dar a conocer a la comunidadhidrogeológica una programación basada enel paradigma de la hidrología comparada,enfocada desde la fase terrestre subterráneadel ciclo hidrológico, en el sector inferior dela cuenca del río Uruguay compartido porambos países (Figura 1).Dicha programación fue la base para elreciente convenio suscripto por las Facultadesde Ciencias de la Universidad de la República(Uruguay) y la de Ciencias Naturales y Museode la Universidad Nacional de La Plata,Argentina (Hernández y Montaño Xavier,2009), que además de aspirar al conocimientosistémico de la geohidrología regional, aportea la componente agropecuaria del desarrollosocioeconómico.Objetivos concurrentes son el depresentar una metodología que pueda resultarde utilidad en los casos de sistemas que, en unmismo ámbito ofrezcan asimetrías localizadas,apuntar a la mejora en la calidad de vida dela población involucrada, con perspectivas dedesarrollo basadas en el uso del agua en elmarco de la integración regional, y favorecerla formación de recursos humanos en ambospaíses sobre la irreemplazable base delconocimiento.MATERIALES Y MÉTODOSLa metodología empleada para estacontribución es en realidad la relación de lautilizada en la formulación del Programa UNLP- UDELAR, que se soporta en la informaciónantecedente existente en los dos paises, partede la cual fue producida por los propios autoresen diferentes oportunidades.Párrafos más adelante está expuesta laprogramación de la investigación, incluyendolos métodos o técnicas que a nivel conceptualse habrán de emplear. Merece sin embargodestacarse la aplicación desde un comienzode un sistema de información geográfica(SIG), utilizando el código ArcGis que comoes conocido representa una herramientade múltiple y versátil utilidad en la temáticaatinente a los recursos naturales en general ya la ecohidrología en particular. La cartografíabásica digital así como los mapas temáticosse construyeron sobre la plataforma de unSIG que permitió compatibilizar los datumlocales, debido a los diferentes sistemas queambos países adoptan, y no ofreció dificultadalguna para manejar información a diferentesescalas.Con dicho código se guardó lainformación geográfica en los formatos demodelo vectorial y raster. Se utilizó el formadode ESRI Grid para la representación delmodelo de elevación digital del terreno (DEM),con celdas de 30m x 30m. La elaboraciónpreliminar de antecedentes para la formulacióndel programa permitió percibir, en función dela cartografía básica y el SIG utilizable, lossectores parciales donde procurar informaciónadicional para mantener una densidad lo máshomogénea posible, seleccionar la leyenda yescalas parciales más adecuadas.CARACTERÍSTICAS DE LA REGIÓNEl ámbito de investigación mostrado enla Figura 1 se extiende por margen derechadesde la divisoria de la cuenca del Uruguaycon la del Gualeguay, entre Concordia-Saltopor el norte hasta la desembocadura en elrío de la Plata (Punta Gorda), y como límiteoriental, un meridiano convencional queincluye la mayor parte de la subprovinciaCretácica (Bossi y Navarro, 1991; MontañoXavier et al., 2006).Se halla bajo un clima sub-húmedo,desde sub-tropical en el norte a templadohúmedo hacia el Sur, con una mediapluviométrica superior a los 1100 mm/año.El régimen pluvial es netamente atlántico,influenciado por el anticiclón del Atlántico Sur(Santa Catharina), con lluvias predominantesen la estación estival. La temperatura mediaanual se ubica entre los 19 ºC y 23 ºC,disminuyendo de norte a sur.Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.71-78, 2012.73

El relieve es ondulado con serraníasbajas, como las cuchillas Grande (Argentina),de Haedo, Navarro, Belén y San Salvador(Uruguay), destacándose la planicie aluvialdel río Uruguay y tributarios, y la zona másbaja y plana aledaña al delta y río de laPlata. Afluyen al río Uruguay por margenderecha muy pocos álveos (ríos Mocoretá yGualeguaychú, arroyos, Pedernal y Urquiza),mayor cantidad por margen izquierda:Arapey, Dayman, Queguay, Negro, SanSalvador, Ao. de las Vacas, Chapicuy,Vazquez, San Francisco, del Sauce, Bellacoy otros, todos ellos con buen número deafluentes en un patrón dendrítico. Los suelosson mayormente Vertisoles y Alfisoles, conInceptisoles y Entisoles en las planicies delrío Uruguay y tributarios.La geología e hidrogeología difierenen los términos superiores entre ambasmárgenes (Figura 2). En la izquierdaaparecen dos unidades claramentediferenciables superpuestas al acuíferoprofundo Guaraní (Formación Tacuarembódel Triásico-Jurásico) según MontañoXavier et al. (2006): una inferior conformadapor basaltos cretácicos de la FormaciónArapey (hasta 1200 m de potencia), concaracterísticas de acuífero fisurado hasta los60-80 m de profundidad y rendimientos de5 a 15 m3/h. La superior, por los acuíferoscretácicos en medio poroso de la FormaciónGuichón (areniscas conglomerádicas apelíticas) y de la Formación Mercedes(arenas finas y medias, areniscas medias agruesas y conglomerádicas, calcáreas, conintercalaciones de limos acuitardos). AmbasFormaciones pueden estar superpuestas ofaltar alguna, comportándose según la posicióncomo acuíferos libres, semiconfinados oconfinados (Montaño Xavier et al., 2006)En la margen derecha la geología ehidrogeología cambian a partir del techo delos basaltos (Formación Serra Geral), sobrelos cuales se apoyan arcillas acuícludasmiocenas de la Formación Paraná, seguidasde las Formaciones Ituzaingó (arenas delPlio-pleistoceno) y Hernandarias (arenasy limo-arcillas pleistocenas), la primeraalojando un acuífero semiconfinado, elprincipal de la región (Auge y Santy, 2003,Auge et al., 2004). Esta unidad es muyproductiva, con caudales de 100 m3/h a500 m3/h y valores de trasmisividad delorden de 2500 m2/d, muy utilizada parariego de arroz. Se discute su identidad conla Formación Salto Chico (Gentile y Rimoldi,1979). La Formación Hernandarias a su vez,contiene un acuífero freático muy pobre y delimitado aprovechamiento, comportándosefundamentalmente como techo acuitardo dela anterior.Como ya se anticipará y puedeadvertirse de la precedente descripcióngeneral, el medio físico configura la principalasimetría en la región y uno de los puntosmás interesantes de la investigación aemprender.CARACTERISTICAS DE LAPROGRAMACIÓNEl Programa instrumentado por elconvenio UNLP - UDELAR prevé el desarrollosecuente de los siguientes ítems: localización,revisión crítica y transferencia de la informaciónantecedente y tratamiento preliminar.HidrometeorologíaSelección de estaciones y tratamientoestadístico y gráfico de la información.Elaboración de datos pluviométricosy termométricos. Estimación de laevapotraspiración real y potencial. Balancehídrico. Excesos hídricos y localizacióninteranual.Hidrología superficialAnálisis de características fluviométricasdel río Uruguay. Módulo, caudales de crecida yde estiaje. Relación con el régimen subterráneo.Estimación de caudales de transferenciapor diferencias de caudales en seccionescontiguas. Aspectos utilitarios.74 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 71-78, 2012.

Geomorfología y GeologíaIdentificación de geoformas principalesa ambas márgenes del río. Historiageomorfológica. Identificación de unidadeshidromorfológicas, relación con el sistemaacuífero. Geología de superficie y subsueloen territorio uruguayo y argentino. Unidadesgeológicas aflorantes. Litología y relacionesespaciales. Geología del subsuelo.Estratigrafía. Tectónica. Historia geológica.HidrogeologíaTransformación de unidades geológicasen hidrolitológicas. Discretización de acuíferos(en medio poroso y fisurado), acuitardos,acuícludos y acuífugos. Caracterizaciónfísica del/los sistema/s geohidrológico/s conénfasis en las diferencias hidrolitológicasentre sendas márgenes.Hidrodinámica subterráneaReconstrucción equipotencial de losprincipales acuíferos o sistemas acuíferos.Identificación de zonas de recarga, circulacióny descarga. Medición de gradientes hídricos.Parámetros geohidrológicos. Estimación delas velocidades de flujo y relación con lasaguas superficiales. Transferencia vertical deagua. Análisis comparativo del funcionamientohidrodinámico en las dos márgenes, similitudesy diferencias.Hidroquímica subterráneaCaracterización general. Tipificación por elcomportamiento iónico. Representación gráfica,familias iónicas. Cartografía hidroquímica.Comparación hidrogeoquímica entre lossistemas a ambos lados del río Uruguay.Elementos minoritarios y oligoelementos.Génesis y dispersión. Comparación. Aptitudpara diferentes usos: abastecimiento humano,riego, industrial, recreativo.Aspectos socioeconómicosRasgos principales y relación con lasactividades usuarias del agua. Costo delm3 del agua subterránea en las comarcasinvolucradas. Conflictos entre usos.Comparación del panorama socioeconómicoentre los territorios.Modelo conceptual geohidrológico de lacuenca inferior del río UruguayRelación del comportamiento entre lasdos orillas. Analogías y diferencias. Bases parauna modelación matemática. Condiciones deborde e insumos.Propuesta para el desarrollo integralCon aprovechamiento sustentable deaguas subterráneas, basado en la informaciónreunida en el proyecto y sus conclusionesy la aplicación coordinada en los paísesinvolucrados.ENTORNO SOCIOECONÓMICOLa población de la comarca orilla los630,000 habitantes, de los cuales 390,000moran en la margen argentina, siendo lasciudades más importantes Concordia, Salto,Gualeguaychú, Concepción del Uruguay,Paysandú, Colón, Mercedes y Fray Bentos.La actividad económica más importante esla agricultura (cultivos de arroz, soja, trigo,maíz, cítricos y silvicultura), seguida de laganadería en los sectores bovino y avícola,con ovinos en menor escala. El sectorsecundario, en crecimiento, está representadopor la agroindustria, elaboraciones derivadasde la madera e industria cárnea, existiendouna cada vez mayor participación delturismo (INDEC, 2005; Instituto Nacional deEstadísticas, 2009).La represa hidroeléctrica binacional deSalto Grande (Concordia-Salto) es la principalfuente energética de la región, además delgasoducto que desde Argentina provee gasnatural a Uruguay. Por su íntima relacióncon el tema, debe resaltarse el uso deagua subterránea para riego principalmenteen Argentina, como factor de desarrollosocioeconómico (Auge y Santi, 2003; Auge etal., 2004; Díaz et al., 2007).Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.71-78, 2012.75

Es prioritario económicamente para elUruguay el empleo de aguas subterráneasatendiendo a la experiencia que especialmenteen Entre Ríos, Argentina se posee, nosolamente para incrementar la producción decereales y oleaginosas, sino como resguardoante eventos de sequías prolongadas comolas acaecidas en 2008 y 2009.CONCLUSIONESSe plantea la posibilidad de aplicar losparadigmas de la hidrología comparada, enun caso singular, cual es el de las asimetríasen una misma cuenca compartida por dospaíses y que presenta muchas similitudes enel funcionamiento geohidrológico.Involucra el sector inferior de la cuencadel río Uruguay, en un área de 8500 km2 queabarca el este de la Provincia de Entre Ríos(Argentina) y el dominio de la sub-provinciacretácica del Uruguay, en una franja que seextiende desde Colón-Paysandú hasta ladesembocadura en el río de la Plata.El conocimiento del sistema consus particularidades, ayudará a la mejoraplicación del agua subterránea y protecciónde los acuíferos, a partir del conocimiento desu vulnerabilidad en ambas márgenes.El producto pretendido es el modeloconceptual geohidrológico de la comarcateniendo en cuenta las analogías ydiferencias, como base para una propuestade manejo sustentable y desarrollo integralcoordinada por los países.REFERENCIASAuge, M. y Santi, M., 2003. Riego con aguasubterránea en la región arrocera deEntre Ríos-Argentina. Rev. Ing. Sanit.y Ambiental (AIDIS), Buenos Aires,71:64 -71, 2003.Auge, M., Santi, M. y Sánchez, C., 2004.Flujo y explotación de un acuíferosemiconfinado como indicadores desu recarga. Entre Ríos - Argentina. EnXXXIII IAH Congress - 7º CongresoALHSUD, Abstracts, 36. Zacatecas,México.Bossi, J. y Navarro, R., 1991. Geologíadel Uruguay. Departamento dePublicaciones. UDELAR, 967 pp.Montevideo.Díaz, E., Duarte, O., Romero, E. y Valenti,R., 2007. Las aguas subterráneas de laFormación Salto Chico. Hidroquímica yaptitud en la producción agropecuaria.en: III Seminario Hispano-Latinoamericano de Temas Actualesde la Hidrología Subterránea. GrupoArgentino AIH-UNER, Actas 125-131.Paraná.Falkenmark, M.,1989. Comparative hydrology- a new concept En: Falkenmark, M.y T. Chapman (eds) ComparativeHydrogeology.10-42 UNESCO. París.Fili, M. F., Tujchneider, O, Pérez, M. y Paris M.,1994. Investigaciones Geohidrológicasen la Provincia de Entre Ríos. TemasActuales de la Hidrología Subterránea.UNMDP - CFI, 299-313. Mar del Plata.Gentile, C. y Rimoldi, H., 1979. Mesopotamia.En: Academia Nacional de CienciasGeología Regional Argentina. Tomo I185-223. Córdoba.Hernández, M. A. y Montaño Xavier, J.,2009. Programa de investigaciónhidrogeológica en la cuenca inferiordel río Uruguay. Convenio Fac. de Cs.UDELAR - Fac. de Cs. Naturales yMuseo UNLP. Montevideo (inédito).INDEC, 2005. Censo Económico Nacional2004/2005. Resultados provisionales.INDEC. Buenos Aires. http://www.indec.mecon.ar/.Instituto Nacional de Estadísticas (INE),2009. Uruguay en cifras. http://www.ine.gub.uy.Kovacs, G., 1989. Techniques for interregionalcomparasion. En Falkenmark,M. y. Chapman, T. (eds). ComparativeHydrogeology 131-145 UNESCO.París.Mársico, D., 2007. Aportes al conocimientogeohidrológico del borde oriental dela cuenca chacoparanaense de laProvincia de Entre Ríos. en: Taller76 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 71-78, 2012.

de Acuíferos Transfronterizos. GrupoArgentino AIH-UNER 13-30. Paraná.Montaño Xavier, J., Gagliardi, S. yMontaño, M., 2006. Recursos hídricossubterráneos del Uruguay. BoletínGeológico y Minero. 117-1: p. 201-222,Madrid.Santi, M., Bianchi, G. y Rezzónico, G., 2007.Agua subterránea en la región Sudestede la Provincia de Entre Ríos. en: VCongreso Argentino de Hidrogeología,Grupo Argentino AIH-UNER. Actas,307-318. Paraná.Figura 1. Ubicación de la zona de estudio en sector inferior de la cuenca del río Uruguay.Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.71-78, 2012.77

Figura 2. Estratigrafía e hidrolitología del sector inferior de la cuenca del río Uruguay.78 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 71-78, 2012.

EVALUACIÓN DEL POTENCIAL DE AGUAS SUBTERRÁNEAS DE GUATEMALAPARA EL DESARROLLO AGRÍCOLA DE PEQUEÑOS Y MEDIANOSPRODUCTORESSergio Morán 1 , Silvia Cortez 1 , Jaime Requena 2 , Boris Coy 2 , Rudy Machorro 3 , Deborah deLeón 3 , Sonia Lemus 3 , Darlin Sánchez 3Resumen: El principal objetivo del proyecto fue la evaluación del potencial deaguas subterráneas de Guatemala con el fin de apoyar el desarrollo agrícolabasado en riego de pequeños y medianos agricultores. La metodología utilizadaconsidera el análisis integrado de los factores principales condicionantes delpotencial de aguas subterráneas mediante el Proceso Jerárquico Analítico deSaaty. Se generó un atlas temático de mapas de potencial de agua subterráneapara los 22 departamentos del país y el mapa nacional de potencial de aguassubterráneas. La evaluación de calidad de agua subterránea que se realizómuestra que existen zonas con contaminación natural por sodio y arsénico, asícomo amenazas de salinización por incursiones salinas en acuíferos costerosy en terrenos kársticos compuestos por yeso y/o anhidrita. La complejidadgeológica influye significativamente en contrastes notables de potencial deaguas subterráneas. Los mapas generados se constituyen en instrumentosfundamentales para la selección y priorización de áreas para riego agrícola. Lamayoría de modelos generados están sujetos a calibración futura con datos depozos de agua.Palabras Clave: Guatemala, riego, karst, contaminación, agrícola.Abstract: The main goal of the project was the assessment of the ground waterpotential of Guatemala with the aim to support the agricultural developmentbased on irrigation. The methodology includes the integrated analysis of the mainfactors influencing the groundwater potential applying the Analytical Processof Saaty. A set of groundwater potential maps for the 22 departments of thecountry were generated as well as the national map of groundwater potential.Groundwater quality assessments indicate natural contamination with sodiumand arsenic in several areas, and salinity hazards by saline incursions in coastalaquifers and in karstic terrains made up by gypsum and/or anhydrite. Majorchanges in groundwater potential can be explained by geological complexity.Groundwater potential maps have become fundamental tools for choosing andprioritizing areas for irrigation. Most groundwater potential models need to becalibrated in the near future with water well data.Key words: Guatemala, irrigation, karst, contamination, agricultural.1Universidad de San Carlos de Guatemala. Centro Universitario del Norte. Carrera de Geología. Guatemala,katmical@gmail.com, cortezsilvia@gmail.com2Asociación para el Manejo y Desarrollo Sostenible de los Recursos Kársticos y Espeleológicos-ASOKARST.Guatemala, email: asokarst@gmail.com3CORDILLERA S.A. Guatemala, rudy.machorro@yahoo.com, hidrogeologia@gmail.comRevista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.79-87, 2012.79

INTRODUCCIÓNLas aguas subterráneas se constituyenen un recurso vital para el desarrollo ruralparticularmente considerando que, en variasregiones de Guatemala, durante el verano seseca la mayoría de las fuentes superficialesde agua que se utilizan con fines de consumohumano y riego agrícola. Tomando en cuentaeste contexto, el Ministerio de Agricultura,Ganadería y Alimentación (MAGA) requirióla elaboración de un estudio del potencialde aguas subterráneas de Guatemala comoparte de un programa de desarrollo agrícolabasado en riego para comunidades depequeños y medianos productores en todoel país. En este artículo se presentan losresultados fundamentales de este estudio.El objetivo general del proyecto consistióen desarrollar un modelo hidrogeológicopara los 22 departamentos de Guatemalalos cuales permitan evaluar y zonificar elpotencial de aguas subterráneas e integrarlos resultados a nivel nacional de modoque se generen instrumentos que permitancontribuir a la planificación de la agriculturabasada en riego para pequeños y medianosagricultores.MATERIALESLos materiales utilizados en elpresente estudio incluyen capas temáticasproporcionadas por el MAGA sobre lluvia,evapotranspiración, pendientes, litologías,drenaje fluvial, cuerpos de agua y modelo deelevación vertical (DEM). Para la zonificaciónespacial de dolinas se utilizaron mapastopográficos a escala 1:50,000 elaboradospor el Instituto Geográfico Nacional (IGN).Los mapas de lineamientos estructurales segeneraron a partir de los DEM y para algunasáreas estuvieron disponibles imágenes desatélite landsat y spot.METODOLOGÍASe adoptó el enfoque espacial deevaluación de aguas subterráneas pordepartamento. Cada departamento fueevaluado de manera separada y luego seagregó el potencial de cada departamentopara obtener la zonificación global delpotencial de aguas subterráneas de todoel país. La metodología utilizada para laintegración de los factores principales quepueden incidir notablemente en el potencialde aguas subterráneas se muestra en laFigura 1. La mayoría de capas temáticasfueron facilitadas por parte del MAGA. Lascapas de lineamientos estructurales y dedistribución espacial de dolinas y uvalas,fueron generadas durante el presenteestudio.Los análisis realizados incluyen sietecapa temáticas: estructuras geológicas(derivados del DEM y su mapa de sombras),densidad de rasgos kársticos, densidad dedrenaje fluvial, pendientes (derivadas delDEM), tipo de roca (litología), balance (lluviaevapotranspiración)y cuerpos de agua. Serealizó clasificación de cada mapa temáticoen 5 categorías, el análisis de álgebra demapas y la ponderación-normalización delos factores condicionantes, adoptando laevaluación multi-criterio para identificar ydelimitar diferentes zonas de potencial deaguas subterráneas.Antes de llevar a cabo la integraciónde los bancos de datos se realizaronclasificaciones de mapas y el pesado declases individuales mediante el ProcesoJerárquico Analítico (PJA) propuesto porSaaty (1980). En el método de Saaty (Tabla1) la importancia relativa de cada claseindividual en el mismo mapa se comparauna con otra mediante pares por lo que en elpresente estudio se generaron siete matricespara la asignación de pesos a cada clase.Como complemento a las evaluacionesfísicas de potencial de agua subterránea seelaboró un banco de datos de calidad deagua para todo el país utilizando en granparte datos provenientes del Instituto deFomento Municipal (INFOM) y del Institutode Sismología, Vulcanología, Meteorología,e Hidrología (INSIVUMEH).80 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 79-87, 2012.

ANÁLISIS DE FACTORESCONDICIONANTESA continuación se presenta unadescripción de los factores que tienen unainfluencia significativa en el almacenamientoy circulación de aguas subterráneas. Tambiénse indica el procedimiento utilizado para laintegración de estos factores con fines dela identificación y delimitación de zonas condiferente potencial de aguas subterráneas.Densidad de Drenaje FluvialSe consideró que las zonas con altadensidad de drenaje indicaban menorinfiltración de agua hacia los reservoriossub-superficiales. Para las áreas con menordensidad de drenaje se asignó un peso másalto y viceversa. La asignación de pesos a lasdiferentes categorías de densidad de drenajepermitió elaborar un mapa de drenaje fluvialreclasificado.Pendientes del terrenoSe consideró que las áreas planas o debaja pendiente eran capaces de almacenarla lluvia lo cual a su vez facilita la recarga delos acuíferos. Para las áreas elevadas dealta pendiente se consideró que el procesohidrogeológico dominante era la escorrentíay que la infiltración era baja.Lluvia anualEn general se considera que las zonascon altas cantidades de lluvia implican unalto potencial de agua subterránea. Entérminos de balance hídrico se integraronlos datos de lluvia con los datos de la capade evapotranspiración mediante un análisisde álgebra de mapas. A través de esteanálisis se ha interpretado la cantidad deagua disponible para el sistema subterráneo,restando la evapotranspiración a la cantidadde lluvia que entra al sistema.Lineamientos estructuralesLa base utilizada para identificary generar los lineamientos fue el mapade sombras del DEM de Guatemala conresolución vertical de 20m (Figura 2). Se trazócada rasgo lineal obteniendo la dirección(azimut) para luego introducir estos valores atablas de atributos.Se realizó el cálculo de la orientaciónde los tensores de esfuerzos en base a datosde mecanismos focales cuyo hipocentroestuviera a una profundidad de

densidad de rasgos kársticos. Las zonas conmayor densidad kárstica se consideran lasde mayor recarga hídrica.LitologíaLos diferentes tipos de rocas tienenun papel sumamente significativo en lacirculación y almacenamiento de aguassubterráneas. Guatemala tiene la diversidadmás grande de litologías de América Centralpor lo que se utilizaron matrices distintaspara cada departamento según las rocasexistentes.Cuerpos acuáticosLa zonificación del potencial de aguassubterráneas en relación con cuerpos de aguaexistentes se realizó y ponderó de acuerdo laTabla 2.INTEGRACIÓN DE FACTORESCONDICIONANTESPara delimitar las zonas con diferentepotencial de agua subterránea se realizóla integración de los conjuntos de datosmediante la combinación linear de pesos,donde el peso de cada clase individual semultiplicó por las calificaciones de los mapasy luego se añadieron los resultados.Los diferentes tipos de rocas, loslineamientos estructurales y la geomorfologíafueron tomados en consideración como losfactores principales que controlan la circulacióny almacenamiento de agua subterránea.Se considera que las litologíasconstituyen el factor principal ya que laspropiedades físicas de los distintos tiposde rocas son una evidencia indirecta quedefinen si un área tiene potencial de aguasubterránea bajo, medio o alto.La geomorfología fue consideradacomo el segundo factor de importanciadebido al hecho de que la infiltración del aguaen el terreno depende los tipos de suelos ysedimentos, relieve y vegetación los cualespueden de alguna manera aproximarse conel paisaje.Los lineamientos estructuralesconstituyen el tercer factor de importanciaque controla la circulación y almacenamientode agua subterránea, aunque en terrenoscristalinos puede considerarse un factor deextremada relevancia.La calibración de los modelos depotencial de agua subterránea con pozos deagua fue posible realizarla únicamente parael departamento de Chimaltenango, ya quesolo para esta zona se contó con estos datospara 12 pozos de agua.RESULTADOSMapas de potencial de aguassubterráneasSe generaron 22 mapas de potencial deaguas subterráneas, correspondientes a los22 departamentos del país, y se llevó a cabola integración de estos mapas para construirel mapa de potencial de aguas subterráneasde Guatemala, el cual se muestra en laFigura 4.Identificación de zonas de contaminaciónde agua subterráneaSe generó un atlas temático decalidad de agua con mapas individualesa nivel nacional por cada uno de lossiguientes parámetros: temperatura, pH,sulfato, amonio, nitrito, nitrato, turbiedad,dureza, conductividad eléctrica, relaciónde adsorción de sodio (RAS), alcalinidad,sólidos disueltos totales, calcio, magnesio,arsénico, cadmio, aluminio, hierro, plomo ymanganeso.Los valores más altos identificados deRAS ocurren en los manantiales termalesde Joaquina, Guatemala (51.6 mg/l), el pozoDolores (32.5 mg/l) y el pozo Cucajol (24.6mg/l), ambos localizados en San Antonio LaPaz, El Progreso. También existen reportesde similares problemas de calidad de aguaen pozos vecinos de San José El Golfo y SanMiguel Conacaste (Figura 5) lo cual haceinutilizable el agua con fines de consumohumano y riego agrícola.82 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 79-87, 2012.

Se identificaron concentracionesanómalas de arsénico en las aguassubterráneas de los municipios de Chinautlay Mixco, al norte de Ciudad de Guatemala,que exceden el lineamiento OrganizaciónMundial de la Salud de 10 ug/l (Figura 6).Listados de comunidades según elpotencial de agua subterráneaPara la construcción de listados decomunidades según su potencial de aguassubterráneas se integró la capa de potencialde aguas subterráneas de cada departamentocon la capa de puntos de poblaciones. Esteproceso permitió seleccionar los puntos segúnla categoría de zonificación de potencial deaguas subterráneas.De este modo se construyeron tablasindicativas de potencial de aguas subterráneaspara las comunidades de cada departamentolas cuales pueden utilizarse como guía parala selección de áreas prioritarias con fines deriego agrícola.DISCUSIÓN Y CONCLUSIONESLa elaboración de los modelos depotencial de aguas subterráneas se ha vistoconfrontada con los problemas de escalaque inevitablemente surgen al abordarproyectos hidrogeológicos. Para variasregiones del país, como el norte de Peten,la única información geológica disponible fuea escala 1:500,000 la cual se complementócon el mapeo de lineamientos estructuralesa escala 1:50,000. Del mismo modo, paragran parte del altiplano volcánico únicamentese contó con información geológica a escala1:250,000.La complejidad geológica del país esmanifiesta a las distintas escalas a que serealicen los estudios hidrogeológicos. Paraalgunas regiones como la Planicie Costeradel Pacífico no se cuenta con un modelogeométrico tridimensional sedimentario delaluvión. Esta complejidad geológica puedeexplicar las variaciones regionales en elrendimiento de algunos pozos en variosórdenes de magnitud para la Planicie Costeradel Pacífico, con un pozo en Retalhuleureportando 30 galones por minuto (gpm),algunos pozos en Masagua con un promediode 120 gpm, y pozos en La Gomera Escuintlaregistrando hasta 2,000 gpm.En varios casos solo se tuvoconocimiento de la geología superficial de lasáreas por lo que se desconoce completamenteel espesor de los acuíferos. La determinaciónprecisa del potencial de aguas subterráneasde un área particular requiere evaluacionesdetalladas de campo, lo cual debe de incluirpor lo menos contar con mapas geológicos ala escala adecuada, exploración geofísica, yun inventario y caracterización de pozos deagua.Por lo tanto, se recomienda que parala mayoría de proyectos de desarrolloagrícola que se formulen deben de realizarseactividades geológicas de campo que generenla información básica mínima para unaevaluación precisa del potencial. El banco dedatos de calidad de agua permite identificarzonas de contaminación por sodio y arsénicolas cuales ameritan de estudios geoquímicosde transporte de contaminantes específicoscon fines de delimitar espacialmente lasplumas de contaminación.Los acuíferos costeros y las zonasde Petén y Alta Verapaz donde se reportanhorizontes de yeso y/o anhidrita sonvulnerables por altos niveles de salinidad porlo que demandan estudios hidrogeológicosintegrales específicos. De este modo, el únicomodelo de potencial de aguas subterráneasque cuenta con cierta calibración con datosde pozos de agua es el modelo de la partecentral de Chimaltenango. Los modelos depotencial de aguas subterráneas de los otrosdepartamentos están sujetos a calibración yvalidación con datos de pozos.Los resultados del presente estudioconstituyen una evaluación indicativa,teórica y preliminar del potencial de aguassubterráneas a nivel departamental ynacional. Los mapas pueden servir de apoyoen la planificación y diseño de un plan deRevista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.79-87, 2012.83

desarrollo de aguas subterráneas así comopara la selección y priorización de áreaspara diseño y posterior implementación deproyectos de riego agrícola.Algunas de las preguntas quepermanecen sin respuesta y que ameritan unenfoque cuantitativo basado en un extensivobanco de datos de pozos de agua, balancehídrico por lo menos mensual, y mapeoshidrogeológicos a escala mínima 1:50,000son las siguientes: ¿Cuál es el potencialcuantitativo de aguas subterráneas paracada departamento? De este potencial,¿cuánto se está utilizando?AGRADECIMIENTOSLos resultados del presente estudiofueron posibles gracias al apoyo económico ylogístico de la Agencia de los Estados Unidospara el Desarrollo Internacional (USAID).El Laboratorio de Sistemas de InformaciónGeográfica del MAGA facilitó notablementela culminación exitosa del proyecto. ElIng. Jorge Romero Gramajo de GeologíaAmbiental y Económica S.A. aportó datos depozos de agua para la calibración del modelode Chimaltenango.REFERENCIASSaaty, T.L, 1980. The Analytic HierarchyProcess: Planning, Priority Setting,Resource Allocation. New York:McGraw-Hill.Figura 1. Metodología utilizada para la evaluación del potencial de aguassubterráneas de Guatemala.84 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 79-87, 2012.

Figura 2. Vectorización de lineamientos a partir del mapa de sombras del DEM.Figura 3. Mapa de dolinas y uvalas para Huehuetenango.Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.79-87, 2012.85

Figura 4. Mapa de potencial de aguas subterráneas de Guatemala.Figura 5. Mapa que muestra pozos con alta RAS en el centro de Guatemala.86 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 79-87, 2012.

Figura 6. Mapa que muestra pozos contaminados con arsénico en áreas vecinasa Ciudad de Guatemala.Tabla 1. Escala de clasificación continua desarrollada por Saaty (1980).Tabla 2. Ponderación de cuerpos acuáticos.Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.79-87, 2012.87

DINÁMICA DE NIVELES PIEZOMÉTRICOS EN UN ACUÍFERO MULTICAPASOMETIDO A EXPLOTACIÓN INTENSIVA: ACUÍFERO DEL VALLEDE TOLUCA, MÉXICOMartín del Campo, M.A. 1 , Hirata, R. 2 , Esteller, M.V. 1 , Expósito, J.L. 1Resumen: El acuífero del valle de Toluca (México) está sometido a una intensaexplotación de agua subterránea para cubrir las demandas de la población yde la actividad industrial, por lo cual sufre de numerosos efectos negativos,como descenso de niveles piezométricos, subsidencia, agrietamientosy desecación de humedales, entre otros. Por tal motivo, el objetivo delpresente trabajo fue evaluar el comportamiento de los niveles piezométricosde agua subterránea en la porción central del acuífero donde se produceel mayor bombeo, con el objetivo de definir cómo ha sido su evolución, ypoder relacionarlo con la dinámica de extracción. Para ello, se emplearondatos históricos de registros de niveles de agua subterránea, procedentes dela red de multipiezómetros y volúmenes de extracción. Se pudo comprobarque los niveles de agua subterránea han descendido considerablementecon diferentes velocidades de descensos según áreas y periodos de tiempo.Adicionalmente, se definieron conos de abatimiento, los cuales se relacionancon la aparición de grietas.Palabras clave: México, explotación intensiva de acuíferos, multipiezómetros,conos de abatimiento.Abstract: The intensive explotation of the valley of Toluca aquifer (Mexico) tosupply urban and industrial water to Mexico City and Toluca began in 1950.Is responsible for a steady decline of groudwater levels of 1 to 3.5 m/yr.Other effects, like the drying of wetlands, the decrease of river flow and landsubsidence, caused serious ecological and social impacts. Therefore, theobjective of this study was to evaluate the evolution of groundwater level andrelate it to the dynamics of pumping rates. The information about groundwaterlevels was obtained from different sources, one of them, was the databasemultipiezometers network of the Toluca valley aquifer by the “ComisiónNacional del Agua” (CNA) and also the census by the “Instituto Mexicano deTecnología del Agua” (IMTA) and CNA. Using this information, a temporal andspatial analysis of the evolution and behavior of groundwater levels was made.The temporal analysis proved that in the 70´ and 80’s’ the groundwater levelsdeclined with the greater intensity. It is important to emphasize that the largestdecrease occurred in the industrial zone area, as well in the city of Toluca,where the high density of wells and large pumping rates continuously occur.1Centro Interamericano de Recursos del Agua (CIRA), Facultad de IngenieríaUniversidad Autónoma del Estado de México2Instituto de Geociencias, Universidad de Sao Paulo, Sao Paulo, Brasilblackc_7@hotmail.com88 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 88-99, 2012.

Therefore, cracks have been identified linked to the process of exploitationsuffered by the aquifer.Key words: Mexico, intensive aquifer exploitation, multipiezometer, drawdowncones.INTRODUCCIÓNEl agua subterránea es una de las principalesfuentes de abastecimiento para las grandesciudades, como es el caso de algunas ciudadesubicadas en Argentina, Perú, Cuba, Chile yMéxico, lo que ha ocasionado una explotaciónintensiva de acuíferos, con una importantemodificación de los regímenes de flujo y dela calidad del agua (Llamas y Custodio, 2003,Foster y Chilton, 2003; Carrillo-Rivera et al.,2005, Carrera-Hernández y Gaskin, 2009). Unclaro ejemplo de la dependencia de fuentesde agua subterránea en México se presentaen la Ciudad de México (Carrera-Hernandezy Gaskin, 2007), Toluca (Esteller y Díaz-Delgado, 2002), Querétaro (Carreon-Freyreet al., 2005) y San Luis Potosí (Carrillo-Riveraet al., 2008), entre otras.En el caso de la ciudad de Toluca, lafuente de abastecimiento es el acuífero delvalle de Toluca que se localiza en la porcióncentral del Estado de México (Figura 1),dentro de la Cuenca Alta del Río Lerma,cubriendo una área aproximada de 2738 km2(CNA, 2002).El acuífero del valle de Toluca estásometido a una intensiva extracción de aguasubterránea con un volumen de extracciónde 422.4 Mm3/año, frente a una recargade 336.8 Mm3/año, lo que significa unasobreexplotación del 25% (CNA, 2002). Enun estudio reciente, la Comisión Nacionaldel Agua (2009), determinó que el déficitse ha incrementado a 152.51 Mm3/año. Elagua extraída es utilizada en un 57% paraabastecimiento público urbano (incluido eldoméstico), tanto para los habitantes del Vallede Toluca como de la ciudad de México, y enun 34% para uso industrial. El 9% restantese emplea en otros usos, fundamentalmenteagrícola.Estas extracciones han dado lugar afuertes descensos del nivel piezométrico,procesos de subsidencia, agrietamientos,desecación de manantiales y lagunas, asícomo una disminución de caudales en ríos.A estos resultados negativos producto de lasobreexplotación del acuífero, los cuales yahan sido determinados en trabajos previos(Esteller y Díaz-Delgado, 2002; Rudolph etal., 2007), cabría añadir otros, entre los quese encuentra la degradación de la calidad delagua subterránea, tanto por el incrementode su salinidad como por el aumento enla concentración de ciertos compuestosquímicos (Esteller y Andreu, 2005).La mayoría de estos estudios sobreel valle de Toluca, se han llevado a cabo anivel regional y ninguno se ha enfocado en laporción central del acuífero donde son másevidentes los efectos de la explotación. Portal motivo, el presente trabajo se enfocó aevaluar el comportamiento a detalle de losniveles de agua subterránea, en esta área delacuífero, para posteriormente poder definircómo ha sido su evolución temporal, y poderrelacionarla con la dinámica de extracción.ZONA DE ESTUDIORasgos generalesEl valle de Toluca se encuentra en laregión conocida como Altiplano Mexicano,en la parte central del país, con una altitudpromedio de 2570 msnm (Figura 1). El climaes templado sub-húmedo C(w2)(w) con unatemperatura media anual entre 12° y 13°C.Así mismo, la precipitación media anual oscilaentre los 800 y 1000 mm. Aproximadamenteel 85% de la precipitación ocurre entre losmeses de mayo a octubre, siendo más intensaen los meses de junio a septiembre.Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.88-99, 2012.89

Este valle es un importante centro deactividades industriales (3438 empresas)y agrícolas (56 % de la superficie es sueloagrícola) que han motivado un incrementoen el número de habitantes a lo largo delas cinco últimas décadas. En 2007 lapoblación del valle excedió los 2 millonesde habitantes, cifra que representa 13.8%de la población del Estado de México. Laregión se caracteriza por atraer poblaciónhacia el centro del valle, principalmente alos municipios de Toluca, Metepec y Lerma.Este comportamiento se debe al aceleradoproceso de industrialización experimentadoen las últimas décadas en el corredor Toluca-Lerma, y en menor medida en el de Toluca-Atlacomulco, así como también, la cercaníaque existe con la ciudad de México (GTZ-CNA, 2008).La progresiva pérdida en la rentabilidadde las actividades agropecuarias, obliga auna buena parte de la población a vincularsecon actividades económicas de la ciudadde Toluca y del Distrito Federal. Así se haidentificado que el 81 % de la población viveen áreas urbanas y suburbanas, mientras quesolo el 19 % se asientan en zonas rurales,que ocupan el 82 % de la superficie del valle,estando estas zonas rurales generalmentevinculadas a condiciones de marginación,pobreza y rezago económico (GTZ-CNA,2008).Este incremento en las actividadeseconómicas y de población ha traído consigoun aumento de las necesidades de agua quese cubren, casi en su totalidad, con aguassubterráneas. A este hecho, hay que añadir laexportación de agua subterránea desde estevalle y del valle vecino (valle de Ixtlahuca-Atlacomulco) hacia la Ciudad de México y suárea metropolitana para cubrir su demanda,lo cual representa un caudal promedio de 5.8m3/s, aunque se han llegado a cifras de 14m3/s (Carrera-Hernández y Gaskin, 2009).Rasgos hidrogeológicosEl Valle de Toluca se ubica en laprovincia fisiográfica denominada EjeNeovolcánico Transmexicano, regiónconstituida por una franja de naturalezavolcánica de tipo calcoalcalino, cuya edadcorresponde al Cenozoico. La secuencialitológica está constituida por andesitas yriolitas del Oligoceno, andesitas del Miocenoy basaltos y andesitas del Cuaternario,así como por materiales piroclásticos ybrechas; los cuales afloran en las sierras quecircundan el valle. También se encuentransedimentos lacustres y aluviales intercaladoscon materiales clásticos de origen volcánico(piroclástos, tobas y brechas); el espesorde esta formación varía desde unos pocosmetros en los límites con las sierras hastavalores superiores a los 500 metros en laspartes más profundas. A estos depósitosse les asigna una edad Plioceno Tardío-Cuaternario (Herrera y Sánchez, 1994).Estos materiales detríticos reposan sobreun zócalo constituido por material volcánicoconsolidado, cuya naturaleza litológica esvariable.Los parámetros hidráulicos delacuífero abarcan un amplio rango debidoa la variabilidad litológica y geométrica delos depósitos. Los valores de conductividadhidráulica están comprendidos entre 4 y 80m/día y el coeficiente de almacenamientooscila entre 0.3 y 0.9% (Esteller y Díaz-Delgado, 2002).MATERIALES Y MÉTODOSEl estudio de la hidrodinámica delacuífero del valle de Toluca, se ha basado en unanálisis de la evolución de los niveles de aguasubterránea para el periodo 1968-2008, a partirdel registro de niveles de agua subterráneaen los multipiezómetros pertenecientes a lared de monitoreo de la Comisión Nacional delAgua, (CNA, 2009). Cada multipiezómetroconsta de varias sondas instaladas a diversasprofundidades que corresponden a diferentesniveles productivos del sistema acuífero(constituidos por los depósitos aluviales) yque suelen estar separados por niveles debaja conductividad hidráulica, los cualesfuncionan como acuitardos (definidos por lasarcillas lacustres).90 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 88-99, 2012.

En el acuífero del valle de Toluca seubican 47 multipiezómetros, los cuales estándistribuidos en todo el acuífero y cuentan coninformación de registros de niveles de aguasubterránea y profundidades de las sondas.En concreto en la porción central del acuíferodel valle de Toluca, que se caracteriza porun rápido proceso de urbanización, así comopor una gran cantidad de pozos que extraenagua para diferentes usos, principalmentepúblico-urbano e industrial (Figura 2), sehan identificado 5 multipiezómetros consondas instaladas a profundidades queoscilan entre 15 y 160 metros. A partir de losregistros de las sondas más profundas delos multipiezómetros (150 m de profundidaden promedio), se pudieron elaborar mapasde niveles piezométricos, los cuales fueronelaborados con ayuda del software SURFERV.6 (Golden Software Inc., 1997). Estosmapas permitieron observar los cambiosque ha sufrido el flujo en la porción centraldel acuífero del valle de Toluca, y así mismo,elaborar mapas de descenso del nivel eidentificar conos de abatimiento. Además, seidentificaron los aprovechamientos que selocalizan en la porción central del acuífero(Figura 2) y se representó gráficamenteel volumen de extracción de cada uno deellos, para poder relacionar este fenómenocon la evolución de los niveles de aguasubterránea.RESULTADOS Y DISCUSIÓNAprovechamientos en la porción centraldel acuíferoEn la porción central del acuífero delvalle de Toluca se han identificado un totalde 210 aprovechamientos (Tabla 1) (IMTA-CNA, 2009). Estos aprovechamientos estándestinados a uso agrícola, industrial, públicourbano(incluido el doméstico), servicios,pecuario y otros. Los usos fundamentalesson el industrial y el público urbano, querepresentan el 55% y el 44% del volumenexplotado, respectivamente. La mayoríade los aprovechamientos se encuentran enel área urbana, en la porción noreste de lazona de estudio, próximos a la zona industrial(Figura 3) con un volumen de extracción totalsuperior a los 134 Mm3/año.Estudio temporal de los nivelespiezométricosEn la porción central del acuífero seidentificaron un total de 5 multipiezómetros:PL- 140, PL-158, PL-201, PL-202 y PL-573(Figura 2). En cada uno de ellos, a partir demediciones periódicas de niveles de aguasubterránea, se pudo comprobar que losniveles han descendido con el tiempo, siendoeste descenso marcadamente evidente a partirde la década de los 80’, debido a la intensivaextracción para cubrir las demandas de lapoblación y de la industria principalmente. Enla Figura 4 se presenta en detalle la evolucióntemporal de los niveles de agua subterráneaen cada una de las sondas existentes enestos 5 multipiezómetros.En el multipiezómetro PL-140 (Figura4a), se aprecia que los niveles de aguasubterránea en las diferentes sondas instaladashan descendido en más de 30 m para el periodo1968-2008. Así mismo, se observa como eldescenso de los niveles de agua subterráneaha sido constante y a una velocidad promediode 0.8 m/año para el periodo en estudio. Enla Figura 4b se presenta la evolución de losniveles en el multipiezómetro PL-158, elcual cuenta con mediciones a partir del año1969 y continuando hasta 2008, aunque enel caso de las sondas instaladas a 135 m y26 m de profundidad, el registro de datosfinalizó en 1992 por problemas de operación.El descenso en este multipiezómetro hasido constante, comprobándose que lasvelocidades de descenso en las diferentessondas varían con el tiempo. En la sondaubicada a 135 m de profundidad se presentaun fuerte descenso, superior a los 20 m y conuna velocidad de descenso de 2.55 m/año,a partir de la mitad de la década de los 70’.También se destaca como en la sonda mássuperficial (a 26 m de profundidad) no sepresentan cambios significativos en el valordel nivel piezométrico.Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.88-99, 2012.91

En el multipiezómetro PL-201 (Figura4c), se observa como los registros de nivelesde agua a mayor profundidad (sondas a 66 y79 m de profundidad) son los que presentanmayores descensos; mientras que losregistros de las sondas más someras (36, 23 y12 m profundidad) indican un comportamientouniforme, de forma tal que el descenso delnivel es mínimo, en comparación con el restode las sondas. Hay que señalar que a partir dela década de los 80’, el nivel de estas sondasse recuperó ligeramente, para despuésseguir descendiendo el nivel, aunque a unavelocidad mínima, a partir de 1995. Estecambio en la velocidad de descenso podríaestar ligado al cierre de algunos pozos deabastecimiento localizados dentro de lamancha urbana a causa de la aparición delas primeras grietas en la ciudad.En el caso de las sondas más profundas(50, 66 y 79.7 m) se aprecia un continuo yacelerado descenso de más de 40 m parael periodo reportado y con una velocidadde descenso superior a 1 m/año. A partirde la década de los años 80’ al igual quesucedió con las sondas más someras, losniveles parecen estabilizarse; sin embargo,estos no presentan una evolución quepermita establecer si están en proceso derecuperación, pues los niveles aún siguendescendiendo aunque a menor velocidad.En el multipiezómetro PL-202 (Figura4d), hay que considerar que los datosreportados hasta mediados de la décadade los 80’ podrían tener cierta validez; sinembargo, la gran variabilidad de estosdatos desde esa fecha sugiere errores enla lectura de los niveles, ya que representanun comportamiento que no concuerda con elresto de los valores obtenidos en los otrosmultipiezómetros. Sin embargo, considerandolos últimos registros (2003-2008) de la sondamás profunda (150 m) se aprecia igualmenteque la tendencia es el descenso.Por último, en el multipiezómetro PL-573 (Figura 4e), la medición de los nivelesde agua subterránea es relativamentereciente, ya que a diferencia del resto de losmultipiezómetros que cuentan con registrosdesde 1968, este multipiezómetro solocuenta con información a partir de finales dela década de los 90’. En el comportamiento delos niveles se aprecian pequeñas variacionesa lo largo del periodo de tiempo estudiado; sinembargo, a pesar de que en este punto no secuenta con información de las profundidadesde las sondas se puede considerar, al igualque en el resto de los multipiezómetros,que los niveles que descienden son los deaquellas sondas más profundas, con unavelocidad de más de 1 m/año.Como se pudo apreciar, en la mayoríade los multipiezómetros que se localizanen la porción central, las sondas menosprofundas (entre 10 y 20 m) presentan pocasvariaciones en el nivel de agua subterránea,mientras que en las sondas instaladas auna mayor profundidad, el descenso delnivel es continuo. Este descenso, en lassondas más profundas, se puede relacionarcon el hecho de que la mayoría de lascaptaciones existentes en la zona, extraenel agua a profundidades superiores a los100 m. Las velocidades de descenso enestas sondas oscilan entre 0.8 m/año y2.55 m/año, dependiendo del periodo detiempo considerado y de la localización delmultipiezómetro.Otro punto de interés que resaltardel análisis de estas gráficas de evolucióntemporal, es que se puede constatar queexiste cierto aislamiento entre niveles deacuíferos como consecuencia del hechode que podrían existir acuitardos y nivelesimpermeables entre ellos. Esta separaciónde acuíferos se refleja en que los nivelespiezométricos tienen diferentes valores enfunción de la profundidad de las sondas; noexistiendo un nivel común para todas lassondas.Cambios en el flujo del agua subterráneaEn la década de los 70’, el flujo deagua subterránea en la porción central delacuífero del valle de Toluca presentaba unadirección SW-NE con líneas isopiezas que92 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 88-99, 2012.

oscilaban entre 2760 y 2570 msnm (Figura 5).Sin embargo, con el paso del tiempo, el flujocomenzó a sufrir alteraciones y las líneas deflujo comenzaron a cambiar de dirección, asíen el año 2008 se puede apreciar que el flujode agua subterránea en el acuífero confluyehacia el noreste de la zona de estudio (Figura5), ya que las isopiezas se han distorsionadoy están definiendo un cono de abatimiento,delimitado por la isopieza de 2550 msnm;lo cual supone un descenso de 20m conrespecto al año 1970.Descenso del nivel de agua subterránea yaparición de grietasComo ya se ha comprobado, eldescenso del nivel del de agua subterránea hasido constante a lo largo de los años de 1968a 2008, sin embargo no se han producidoa un mismo ritmo ni por igual en todo elacuífero. En este sentido, en el periodo de1970 a 2008, el descenso acumulado que sepresenta en la porción central del acuífero essuperior a los 40 m (Figura 6), delimitándoseun cono de descenso que abarca gran partede la zona urbana y que se desplaza hacia elnoreste, donde se localizan la mayoría de losaprovechamientos y los mayores volúmenesde extracción (Figura 2). En esta misma zonase localizan los diversos agrietamientos quehan podido ser caracterizados (Figura 6) yque aparecieron a partir de la década de losaños 80 (Mejia, 2003; GTZ-CNA, 2008).Para detallar este descenso del nivelde agua en el acuífero si se compara laprofundidad del nivel de agua subterráneaen el año de 1970 con la del año 2008 secomprueba que en el año de 1970, el nivelmás profundo se identificaba en torno a los50 m, al sur de la Ciudad de Toluca, mientrasque en el resto de la zona de estudio, elnivel se ubicó entre los 10 y 30 metros deprofundidad; mientras que en el año de 2008,la profundidad del nivel de agua subterráneasuperó los 80 m al sur de la Ciudad de Tolucay varío entre 20 y 60 m en el resto de lazona.De manera general, es importanteconsiderar que el descenso del nivel de aguasubterránea, no sólo es consecuencia de laextracción de agua en el centro del acuífero,si no de la extracción que tiene lugar en todoel acuífero. Por otro lado, hay que tener encuenta que los cambios en la dirección de flujoindican que el agua subterránea que llega aesta porción central no procede del mismolugar que antes, lo cual podría repercutir encambios en las características hidroquímicasdel acuífero.CONCLUSIONESLa demanda de agua, proveniente delos diferentes sectores, ha ocasionado laintensiva explotación del acuífero del vallede Toluca. El sector con mayor demanda deagua es el sector industrial, seguido del sectorpúblico-urbano (incluido el doméstico). Eneste sentido, en la porción central del acuíferose han presentado diferentes fenómenos,tales como cambios en la dirección delflujo de agua y descensos de niveles deagua subterránea de más de 40 m. Dichosfenómenos pueden estar relacionados con laaparición de grietas.AGRADECIMIENTOSAl Consejo Nacional de Ciencia yTecnología, por la beca otorgada a MiguelAngel Martin del Campo Delgado para larealización de estudios de maestría y estanciaacadémica y de investigación en el Instituto deGeociencias de la Universidad de Sao Paulo,Brasil. También a la Universidad Autónomadel Estado de México por el apoyo otorgadoal proyecto “Hidrodinámica e hidroquímicade un acuífero multicapa y su relación con laevaluación del peligro de contaminación delagua subterránea, Valle de Toluca, Estado deMéxico”, registro 2600/2008U, en el marcodel cual se realizó esta investigación.Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.88-99, 2012.93

REFERENCIASCarreón-Reyre, D., Cerea, M., Luna-Gonzalez, L., y Gámez-Gonzalez, F.J.,2005. Influencia de la estratigrafía yestructura geológica en el flujo de aguasubterránea del Valle de Querétaro.Revista Mexicana de CienciasGeológicas v. 22, n. 1, p.1-18.Carrera-Hernandez, J.J., y Gaskin, S.J.,2007. The Basin of Mexico aquifersystem: regional groundwater leveldynamics and database development.Hydrogeology Journal v. 15 p. 1577-1590.Carrera-Hernandez, J.J.,y Gaskin, S.J.,2009. Water management in the Basiof mexico: current state and alternativescenarios. Hydrogeology Journal v. 17p. 1483-1494.Carrillo-Rivera, J. J., Cardona, A., Huizar-Álvarez, R., y Graniel, E., 2008.Response of the interaction betweengroundwater and other componentsof the environment in México.Environmental Geology, v. 55, p. 303-319.CNA (Comisión Nacional del Agua), 2002.Determinación de la disponibilidadde agua en el Acuífero del Valle deToluca, Subdirección General Técnica.Gerencia de Aguas Subterráneas,Subgerencia de Evaluación yModelación Hidrogeológica, Estado deMéxico (México). Reporte Técnico.CNA (Comisión Nacional del Agua), 2009.Actualización de la disponibilidad mediaanual de agua subterránea. Acuífero(1501) Valle de Toluca, Estado deMéxico. Subdirección General Técnica.Gerencia de Aguas Subterráneas,Subgerencia de Evaluación yOrdenamiento de Acuíferos. Estado deMéxico (México). Reporte Técnico.GTZ (Agencia de Cooperación TécnicaAlemana) - CNA (Comisión Nacionaldel Agua), 2008. Plan de gestiónintegral del acuífero del Valle de Toluca:Vulnerabilidad natural a la infiltraciónde contaminantes. Informe Final.Esteller, M.V. y Díaz-Delgado, C., 2002.Environmental effects of aquiferoverexploitation: a case study in theHighlands of Mexico. EnvironmentalManagement. v. 29, n. 2, p. 266-278.Herrera, M.E. y Sánchez, J.L., 1994.Estratificación y Recursos Mineralesdel Estado de México: Memoria ymapas. Gobierno del Estado de México.Secretaría de Desarrollo Económico.Reporte Técnico.Foster, S.S.D. y Chilton. P.J., 2003.Groundwater: the processes and globalsignificance of aquifer degradation:Philosophical Transactions of the RealSociety B: Biological Sciences. v. 358,1440, p. 1957-1972.Golden Software Inc., 1997. Surfer V.6Contouring and 3D surface mapping forscientist and engineers. User’s Guide.Golden, Colorado.IMTA (Instituto Mexicano de Tecnologíadel Agua) y CNA (Comisión Nacionaldel Agua), 2009. Inventario deAprovechamientos de agua subterráneaen el el acuífero del Valle de Toluca.Estado de México. Reporte Tecnico.Llamas, R. y Custodio, E., 2003. Intensiveuse of groundwater. Challenges andopportunities. Lisse. A.A. BalkemaPublishers.Mejía L. E., 2033. Situación del acuíferodel Valle de Toluca (México). Revistadel Colegio de Ingenieros Civiles delEstado de México. v. 6 n.24, p. 6-12.Rudolph, D., Sultan, R., Garfias, J., y McLaren,R., 2007. Análisis de la interaccióndel agua superficial y subterránea , ysu influencia en la extinción de zonashúmedas. Ingeniería Hidráulica enMéxico. v. XXII, n. 1, p. 15-30.94 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 88-99, 2012.

Figura 1. Localización del acuífero del valle de Toluca.Figura 2.Localización de pozos y multipiezómetros en el acuífero del valle de Toluca.Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.88-99, 2012.95

Figura 3. Distribución espacial de los volúmenes bombeados en el acuíferodel valle de Toluca.96 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 88-99, 2012.

Figura 4. Evolución del nivel piezométrico en los 5 multipiezómetros en el acuíferodel valle de Toluca.Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.88-99, 2012.97

Figura 5. Mapa de isopiezas para los años 1970 y 2008 en el acuíferodel valle de Toluca.Figura 6. Isodescensos del nivel piezométrico para el periodo 1970-2008 en el acuífero delvalle de Toluca y ubicación de grietas.98 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 88-99, 2012.

Tabla 1. Aprovechamientos ubicados dentro del acuífero del valle de TolucaRevista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.88-99, 2012.99

LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS EN LA MINERÍA PERUANAJorge Tovar P. 1Resumen: Para satisfacer sus demandas de agua, la actividad mineraperuana ha acudido generalmente al agua superficial (lagunas y ríos) comofuente principal de abastecimiento, sin embargo, solo en contados casos ymayormente en forma casual se utiliza el agua subterránea. Contrariamente,debido al exceso de agua subterránea, en algunas minas se acude al drenajesubterráneo para facilitar el minado, la cual generalmente es extraída porbombeo, aunque excepcionalmente es evacuada por gravedad mediantetúneles. Los impactos o cambios en los acuíferos locales, por acción directade la minería son muy notorios. Por acción del bombeo y desagüe de minas,se producen variaciones de los niveles freáticos y cambios localizados en elcaudal de los manantiales y en la dirección del flujo; mientras que por acciónde la lixiviación de sulfuros se generan aguas ácidas. El descenso de losniveles freáticos puede causar disminución en la extensión de humedalesandinos (bofedales), en los caudales de manantiales, en el caudal base dealgunos ríos y en la disponibilidad del agua para riego. La infiltración de aguassuperficiales procedentes de relaveras, escombreras, pilas de lixiviación,áreas de beneficio y desechos humanos, pueden causar serios daños en lacalidad del agua subterránea regional. Las normas medioambientales, estáncontribuyendo sustancialmente en minimizar los referidos impactos mediantela implementación de Programas de Adecuación al Medio Ambiente, Estudiosde Impacto Ambiental y Planes de Cierre de Minas.Palabras clave: aguas subterráneas, aguas ácidas, drenaje de mina, mineríaperuana, bofedales.Abstract: To meet their demands for water, the Peruvian mining activity hasgenerally come to surface water (lakes and rivers) as the main source ofwater supply, however, only rarely and mostly in casual manner has usedgroundwater. Conversely, due to the excess of groundwater, in some minesunderground drainage has been used to facilitate mining, which is usuallyextracted by pumping, although it has been exceptionally evacuated by gravitythrough tunnels. Impacts or changes in local aquifers, by direct action of miningare very noticeable. Variations of water table levels and changes in the flow ofthe springs and in the direction of flow are produced by the action of pumpingand drainage of a mine, whereas acidic water is generated by the action of theleaching of sulfides. The drop in water table levels can cause decrease in theextension of Andean wetlands, in the flows from springs, in the base caudalof some rivers, and in the availability of water for irrigation. The infiltration ofsurface water from heaps and leaching stacks, areas of benefit and humanwaste, can cause serious damage to the quality of regional groundwater.Environmental standards, are substantially contributing to minimize these1Hydro-Geo Ingeniería S.A.C. Lima, Perú. jtovar@hydrogeo.com.pe100 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 100-106, 2012.

impacts through the implementation of environmental programs, studies ofenvironmental impact and mine closure plans.Key words: groundwater, acid water, mine drainage, Peruvian mining.INTRODUCCIÓNEl rol del agua en las operaciones minerases muy decisivo. Con ciertas excepcionesno existe agua excedente en ningún paísporque ya está destinada para uso agrícola,poblacional o industrial. Para un proyectominero nuevo el agua subterránea resultaser una buena alternativa de abastecimiento.Siempre está presente en la misma mina oen su cercanía. Existen acuíferos conocidosen los valles, en el propio basamento, o encuencas sedimentarias extensas ubicadas alo largo del Perú.En base al tipo del yacimiento,convencionalmente la minería se efectúaen forma subterránea y a cielo abierto y;desde el punto de vista hidrogeológico y porsu ubicación, es más apropiado distinguir ala minería por encima o por debajo del nivelfreático. En este sentido, el estudio del aguasubterránea es mucho más importante enlas minas subterráneas, aunque en contadoscasos de minas a cielo abierto, el drenaje esun problema.AGUA PARA ABASTECIMIENTOMINERO-METALÚRGICODemandasNo existe minería sin agua. En laoperación de una mina, el agua desempeñaun papel decisivo, sobre todo porque sudisponibilidad y calidad son cada vez másrestringidas. La mayor demanda ocurre enlos procesos metalúrgicos, siendo la flotaciónla que mayor consumo de agua demanda yla lixiviación en pilas, la de menor consumo.La población residente en los campamentosocupa el segundo lugar en demandas, porquedebido a la escasez o mala calidad delagua superficial, generalmente utiliza aguassubterráneas de manantial. Para los procesosde minado, el uso del agua subterránea esmenos importante, resultando generalmenteun obstáculo.Debido a las recientes exigenciasambientales, mediante la recirculación,durante los últimos años se ha optimizadoy reducido sustancialmente el volumende agua usada en los procesos minerometalúrgicos(Tabla1).Fuentes de AbastecimientoPara satisfacer las demandas de agua,la actividad minera acude generalmente alagua superficial (lagunas y ríos) como fuenteprincipal de abastecimiento. Solo en contadoscasos se acude al agua subterránea. Lasminas Condestable, Raúl, Calpa y Caravelí,entre otras, se abastecen con aguassubterráneas procedentes de acuíferosaluviales someros. Sus demandas, debidoa la pequeña escala de sus operaciones,son del orden de los 30 L/s. Sin embargo, lamina Cuajone usa más de 600 L/s de aguamediante una tubería de 60 km de longitudy Toquepala usa más de 200 L/s medianteuna tubería de aproximadamente 100 kmde longitud. Ambas minas se abastecen deaguas subterráneas procedentes del acuíferoaltiplánico Capillune.Actualmente en la árida zona sur del Perú,se están efectuando intensas exploracionespara extraer aguas subterráneas, paradesarrollar y afianzar las fuentes de aguapara las minas Chapi, Tia María, Quellavecoy otras de menor magnitud.DRENAJE Y MANEJO DEL AGUASUBTERRÁNEADependiendo de la región geográficadonde se ubican, las minas pueden drenarcaudales muy variados de agua subterránea.Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.100-106, 2012.101

El agua subterránea puede estar localizada apoca profundidad en interacción con el aguasuperficial o puede estar a gran profundidad,sin relación alguna con superficie. Lasque mayor caudal tienen, son las minassubterráneas profundas, asociadas a rocasvolcánicas jóvenes y ubicadas en zonaslluviosas y con mayor extensión de socavones.El agua subterránea comúnmente se extraepor bombeo, aunque en contados casos sehan construido túneles en su parte inferior,con el fin exclusivo de evacuar el agua porgravedad. En este caso, a pesar de que lainversión inicial suele ser muy alta, los bajoscostos de operación y mantenimiento, a largoplazo resultan ser más económicos que eldrenaje por bombeo.Debido a su forma y extensión todoslos tajos abiertos captan aguas subterráneas,pero dependiendo del grado de permeabilidadde la roca y del índice de pluviosidad local,la cantidad de agua en los tajos es muyvariable. El tajo abierto que probablementetiene mayor caudal, es el tajo Antamina y elmenos caudaloso es el de Toquepala. EnAntamina, el drenaje previamente tratado,el agua es evacuada hacia la cuenca delrío Mosna. En Toquepala el poco caudaldrenado es utilizado en el riego de carreterasde la mina.Algunos proyectos mineros nuevos atajo abierto como Toromocho, Conga, LasBambas, etc., cuyo nivel freático es altodeberán incluir un exhaustivo programa dedrenaje mediante la instalación de pozostubulares en su perímetro.Análogamente, el drenaje de las minassubterráneas se hace para evitar la inundaciónmediante los métodos tradicionales debombeo o gravedad. Muchas minas comoAnimón, San Vicente, Arcata, etc., por estarlocalizadas en rocas fisuradas altamentepermeables tienen dificultades con elabundante caudal de agua que bombean.Minas como Casapalca, Julcani, Huarón,Yauricocha, han solucionado eficientementesus problemas mediante túneles de drenaje(túneles Graton, Gandolini, Nevejeans,Klepetco), pero muchas otras con abundantepirita comúnmente tienen problemas degeneración de aguas ácidas. Las minaspróximas a focos magmáticos o volcánicossuelen tener problemas con la emanación deaguas termales que elevan sustancialmentela temperatura en algunas labores mineras.Tal es el caso de la mina Recuperada queentre otras razones tuvo que cerrarse por elinsoportable calor de sus niveles inferiores.La antigua mina Morococha ubicada enlos Andes centrales, desde hace casi un sigloviene descargando por el túnel Kingsmill,cerca de 1.2 m3/s de agua subterráneaácida producto del drenaje de las numerosasgalerías subterráneas de la minería antigua.Ante la necesidad de abastecerse de aguay remediar el efluente contaminado, elproyecto minero Toromocho, recientementeha implementado una moderna planta detratamiento para depurar el agua ácida ydescargarla limpia al río Yauli, afluente delrio interandino Mantaro.IMPACTOS HIDROLÓGICOS TÍPICOSLos cambios en los acuíferos locales,por acción directa de la minería son muynotorios. Por acción del bombeo y desagüede minas, se producen variaciones de losniveles freáticos y cambios localizados en elcaudal de los manantiales y en la dirección delflujo; mientras que por acción de la lixiviaciónde sulfuros se producen alteraciones en lacalidad del agua (aguas ácidas). El descensode los niveles freáticos puede causar ladisminución de la extensión de bofedales, ladisminución de los caudales de manantiales,el descenso del caudal base de algunos ríosy de la consecuente disponibilidad del aguapara riego.Muchos bofedales han desaparecidoen el entorno de minas subterráneas ya seapor descenso de la napa freática o porquefueron drenadas artificialmente con el finde ocupar su superficie como áreas para laconstrucción de infraestructura y servicios.La calidad del agua también puedeser afectada por acción de la infiltración desustancias tóxicas desde superficie. El color,102 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 100-106, 2012.

sabor, olor y temperatura también pueden serafectados.Dramáticos cambios en los acuíferos sepresentan en muchas minas subterráneas dela cordillera andina, siendo los más saltantes,los casos de antiguos distritos mineros comoHualgayoc, Pataz, Quiruvilca, Cerro de Pasco,Morococha, Huachocolpa, Ananea, entreotros.Las normas medioambientales, aprobadasrecientemente por el Ministerio de Energía yMinas, están contribuyendo sustancialmenteen minimizar los referidos impactos mediante laimplementación de los Programas de Adecuaciónal Medio Ambiente, los Estudios de ImpactoAmbiental y Planes de Cierre de Minas.CALIDAD DEL AGUAA fin de preservar la calidad del aguasubterránea, diversos organismos nacionalese internacionales han establecido algunoslímites en su contenido de contaminantes.Algunos de estos organismos son, elMinisterio de Energía y Minas del Perú (1996),el Ministerio del Ambiente (2008) y el U.S.Environmental Protection Agency (2000),quienes han definido algunos parámetros, quese debe tener presente a fin de salvaguardarla calidad del agua subterránea (Tabla 2).El consumo de agua con contenido demetales que rebasen los límites permisibles,puede desencadenar una variedad deenfermedades, como daños al hígado ya los riñones por exceso de Pb y Se, altosriesgos de obtener cáncer por exceso deCd y Cr, desórdenes en el sistema nerviosoe hipertensión por exceso de Pb y Cd,decoloración de la piel por exceso de Ag.Contenidos mayores a 500 mg/L de sulfatospueden producir efectos laxantes.El ganado puede tolerar nivelesmayores a 300 mg/L de dureza cálcica, perosólidos disueltos con contenidos mayores a10,000 mg/L le creará problemas. El excesivocontenido de sólidos en suspensión puededepredar la fauna y flora.Los efectos más evidentes de laexcesiva dureza del agua, se manifiestanen la falta de espuma en el jabón y en laincrustación que se produce en utensilios decocina y en las cañerías.CONTAMINACIÓN DE ACUÍFEROSNo solo el vertido de aguas ácidas enlagunas y ríos causa impactos en el sistemahídrico superficial. El deterioro de las aguassubterráneas es causado principalmente porla infiltración de aguas contaminadas desdesuperficie, provenientes de la actividadmetalúrgica y de áreas de beneficio, ademásdel vertido de hidrocarburos y aguas servidassin tratamiento.El drenaje de socavones en yacimientosminerales con abundantes sulfuros y rocas denaturaleza ácida, puede causar la generaciónde aguas ácidas con abundante contenidode sulfatos y óxidos, que al ocasionar ladisminución del pH de los cuerpos receptoresde agua, pueden causar la desaparición de lafauna y flora local.La infiltración de aguas superficialesprocedentes de relaveras, escombreraspiritosas, pilas de lixiviación, áreas de beneficioy desechos humanos, pueden causar seriosdaños en la calidad del agua subterránearegional.PRESERVACIÓN Y REMEDIACIÓN DELAGUA SUBTERRÁNEAPara evitar la contaminación y si fuerael caso, para remediar la calidad del aguasubterránea, se debe: tratar el agua dedrenaje de mina, erradicar los derrames desustancias tóxicas e impermeabilizar las áreasde almacenamiento de materiales tóxicos,pilas de mineral, escombreras, relaveras,rellenos sanitarios, etc.También se debe tener cuidado deno reducir la extensión de los bofedalesporque además de preservar la fauna, ellosrepresentan elementos naturales para eltratamiento pasivo de aguas contaminadas.A fin de preservar la calidad delagua subterránea, durante la operación,se debe reutilizar las aguas del procesoRevista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.100-106, 2012.103

minero-metalúrgico, de modo que ladisposición o vertido de efluentes, cumplancon los estándares de calidad de aguaimpuestos por los organismos nacionales einternacionales.Tal como se está haciendo en algunasminas modernas como Yanacocha, CerroVerde, Antamina, Tintaya, Cerro Corona, entreotras, para evitar la contaminación del aguasubterránea, desde el inicio de las operacionesse están implementando acciones preventivascomo impermeabilización de suelos,construcción de canales de derivación de aguade lluvia, encapsulamiento y revegetación.CIERRE DE MINASHistóricamente, las minas en el Perúhan sido abandonadas en condicionessimilares a las de operación. Es decir,socavones, tajos abiertos, escombrerasy relaveras se quedaron a la intemperie,sujetos a inundaciones, erosión, generaciónde aguas ácidas y desestabilizaciónprogresiva del suelo. Para minimizar losimpactos al sistema hidrológico subterráneo,un buen programa de cierre debería incluirpor lo menos, la clausura de socavones y laderivación de escorrentías en tajos abiertos,escombreras y relaveras.Durante el cierre de las labores mineras,el nivel freático se eleva hasta su posiciónoriginal y ocasiona problemas de drenajeácido entre otros. Las aguas ácidas debenser tratadas y las aguas termales pueden serusadas inclusive con fines recreativos.Algunas minas modernas recientementecerradas o en proceso de cierre, manifiestangeneración potencial de aguas ácidasdifíciles de controlar, razón por la cual sehan implementado plantas de tratamientode aguas ácidas, pero debido a los altoscostos operativos que significarían tenerlasen operación perpetua, las empresasmineras responsables del problema, estánimplementando ingeniosos procedimientosde control, tales como la interceptación delagua subterránea o la implementación decortinas impermeables a fin de evitar queel agua subterránea limpia atraviese lossulfuros remanentes del minado, evitandoasí, la generación de agua ácida.Un buen programa de monitoreomediante piezómetros, permitirá mantenerun registro permanente y oportuno de lacalidad del agua subterránea en el entornominero aún después del cierre.REFERENCIASFernández-Rubio R. & Fernández Lorca,D., 1993. Mine water drainage. Minewater and the environment, Journal ofInternational Mine Water Association,Wollongong Australia, 12, 107-130.Fernández-Rubio, R., 1995. Mining drainageand water supply under sustainableconstraints. Water resources at risk,American Institute of Hydrology, DenverUSA, 23-31.Ministerio de Energía y Minas, 1993. Mineríay Medio Ambiente. Un enfoque Técnico-Legal de la Minería en el Perú. LimaPerú, 81p.Ministerio de Energía y Minas, 1995. Guíaambiental de manejo de agua enoperaciones minero-metalúrgicas.Dirección General de AsuntosAmbientales, Lima Perú, III, 59p.Ministerio de Energía y Minas, 1995. Guíaambiental para el manejo de drenajeácido de minas. Dirección General deAsuntos Ambientales, Lima Perú, IV,87p.Ministerio de Energía y Minas, 1995. Guíapara elaborar estudios de impactoambiental. Dirección General deAsuntos Ambientales, Lima Perú, V,87p.Ministerio de Energía y Minas, 1996. Límitesmáximos permisibles, R.S. N° 011 96EM/VMM.Ministerio del Ambiente, 2008. Estándaresnacionales de calidad ambiental paraagua, D.S. N° 002-2008-MINAM.U.S. Environmental Protection Agency, 2000.Estándares del reglamento nacionalprimario de agua potable.Tovar, J., 1997. El agua subterránea como104 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 100-106, 2012.

alternativa de abastecimiento a laminería nacional. Instituto de Ingenierosde Minas del Perú. Lima Perú.Tovar, J., 2001. Prevención de la generaciónde aguas acidas de mina. Boletín dela Sociedad Geológica del Perú. LimaPerú, vol. 9.Tovar, J., 2002. Hidrogeología de las lagunasTinyag, mina Iscaycruz. XXXII CongresoIAH & VI ALHSUD, Aguas Subterráneasy Desarrollo Humano. Mar del PlataArgentina.Tovar, J., 2003. El agua subterránea en elmedio ambiente minero y su importanciaen los planes de cierre. Revista Minería,Lima Perú, vol. 308, 309p.Tovar, J., 2003. Aspectos hidrogeológicos delabandono de los depósitos de Excelsiory Quiulacocha, Cerro de Pasco. XXVIConvención Minera. Arequipa Perú.Tovar, J., 2004. Ingeniería Geo-Ambientalpara la protección del agua subterránea.I Congreso Peruano de Hidrogeología –I Workshop AIH-ALHSUD. Lima Perú.Tovar, J., 2006. Estado del conocimientode la hidrogeología en Perú. BoletínGeológico y Minero de España. MadridEspaña, Vol. 117, Núm.1.Tabla1. Demandas de agua en la minería por flotación.Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.100-106, 2012.105

Tabla 2. Parámetros de calidad de agua.106 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 100-106, 2012.

CARACTERIZACIÓN DEL COMPORTAMIENTO DE LAS AGUASSUBTERRÁNEAS EN VENEZUELA MEDIANTE EL ANÁLISIS TEMPORAL YESPACIAL DE DATOS DE GRAVEDAD ABSOLUTA DERIVADOS DE SENSORESSATELITALES (GRACE).S. Fernández 1 , N. Orihuela 1 , A. Roschman-González 2Resumen: El cambio de almacenamiento de las aguas terrestres, un importantecomponente del ciclo global del agua, incluye cambios en el agua almacenadaen el suelo, en forma de nieve sobre la tierra, y en acumulaciones de aguasubterránea. Diversas misiones espaciales producen este tipo de información,entre ellas se encuentra el satélite “Gravity Recovery and Climate Experiment(GRACE)”, el cual está dotado de instrumentos capaces de estudiar lasvariaciones en tiempo de la gravedad superficial, y por ende cuerpos deagua subterráneos, en un espectro muy amplio que va desde segundos aperíodos de varios años. El presente trabajo tiene como objetivo caracterizar elcomportamiento de las aguas subterráneas en Venezuela, mediante el análisistemporal y espacial de datos de gravedad absoluta derivados de sensoressatelitales (GRACE). Elaborando primeramente mapas de acumulación deaguas subterráneas basados en los datos satelitales, luego aplicando técnicasestadísticas que permitan evaluar dichos comportamientos.Palabras clave: aguas subterráneas, gravedad satelital, almacenamiento.Abstract: The change in terrestrial water storage, an important component ofthe global water cycle, including changes in water stored in the soil, as snow onthe ground, and accumulations of groundwater. Several space missions producethis type of information, including the satellite “Gravity Recovery and ClimateExperiment (GRACE), which is equipped with instruments capable of studyingtime variations in surface gravity and hence water bodies underground, in avery broad spectrum ranging from seconds to years. The present work aims tocharacterize the behavior of groundwater in Venezuela through the temporaland spatial analysis of absolute gravity data derived from satellite sensors(GRACE). First developed maps of accumulation of groundwater based onsatellite data, then applying statistical techniques to evaluate these behaviors.Keywords: groundwater, gravity satellite, storage.INTRODUCCIÓNEl cambio de almacenamiento de las aguas terrestres, un importantecomponente del ciclo global del agua, incluye cambios en el agua almacenadaen el suelo, en forma de nieve sobre la tierra, y en acumulaciones de aguasubterránea. Estos cambios proporcionan una buena medida de las condiciones1Postgrado en Geofísica. Facultad de Ingeniería. UCV.2Centro de Microscopía Electrónica. Facultad de Ciencias. UCV.Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.107-121, 2012.107

climáticas anormales, como la sequía, y sonvaliosos para la agricultura y otras áreasdonde el uso del agua y su caracterizaciónson significativos.Diversas misiones espaciales produceneste tipo de información, entre ellas seencuentra el satélite “Gravity Recovery andClimate Experiment (GRACE)”, el cual estádotado de instrumentos capaces de estudiarlas variaciones en tiempo de la gravedadsuperficial en un espectro muy amplio que vadesde segundos a períodos de varios años.Muchos estudios utilizan estainformación proporcionada por el satéliteGRACE para una variedad de problemas,incluyendo los cambios de almacenamientode las aguas terrestres. Entre ellos sedestacan las investigaciones de Chen etal. (2005, 2006, 2009), la mayoría basadosen estudios sobre los cambios de gravedada nivel mundial para predecir modelosatmosféricos, oceánicos, e hidrológicos, y paradeterminar variaciones de almacenamientode agua terrestre, cambios potenciales alargo plazo de masas glaciares y cambiosde fase de almacenamiento de agua. A nivelregional, también se han realizado estudioscaracterizando variaciones estacionales deagua de diferentes cuencas hidrográficas delmundo como las del Amazonas, Mississippi,Ganges, Zambeze y Yangtse (Chen et al.,2009; Rodell et al., 2006; Hu et al., 2006).También son de gran importancia los trabajospublicados por Ramillien et al (2005), en elAmazonas; Fukuda et al. (2009), en la cuencade la península de Indochina; Yirdaw et al.(2008), en las praderas canadienses, entreotros. Todos estos basados en variacionesregionales del agua.En Venezuela son pocos los estudiosque proporcionan la caracterización de lasaguas subterráneas a nivel nacional y loscambios de almacenamientos de aguas enlos últimos años, y ninguno recurre al usode este tipo de dato geoespacial para dichacaracterización. Es por ello que este estudiopretende indagar el comportamiento de losflujos de aguas subterráneas de Venezuelay su desarrollo durante los últimos añosmediante un análisis espacial y temporalde los datos proporcionados por sensoressatelitales.En este trabajo se describen lasvariaciones de las aguas subterráneas enVenezuela mediante el análisis temporaly espacial de datos de columna de agua,provenientes de la gravedad absolutaadquirida por el satélite GRACE. Por mediode 1) una evaluación de la distribución ycomportamiento estadístico del set de losdatos satelitales y los datos de pozos, paradeterminar la calidad y viabilidad de losprocedimientos de muestreo. 2) Elaboraciónde mapas de acumulación de aguassubterráneas basados en los datos satelitales.3) Aplicación de técnicas estadísticas quepermiten evaluar el comportamiento temporaly espacial de los cuerpos de agua en elterritorio nacional. 4) Calibración de datossatelitales mediante la aplicación de técnicasde comparación usando los resultadosobtenidos con mediciones en tierra de lasaguas subterráneas (mediciones en pozos ydatos de precipitación con el fin de dar validezy fiabilidad a los resultados obtenidos.MARCO TEÓRICOLa gravimetría satelitalLa gravimetría satelital es la mediciónde las diferentes aceleraciones, a serposible en las tres dimensiones espaciales,entre las masas de prueba de un conjuntode acelerómetros dentro de un satélite. Laseñal medida es la diferencia en aceleracióngravitatoria de las masas en los lugares deensayo en el interior de la nave espacial,donde, la señal de gravedad refleja laatracción de las diversas masas de la Tierra,que van desde montañas y valles, a travésde las crestas de los océanos, zonas desubducción y las heterogeneidades del mantopor debajo de la frontera topográfica de lainterface manto-núcleo (Rebhan, 2003).En particular, los datos de gravedadsatelital presentan una diferencia endistancia entre cada punto de muestreo,108 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 107-121, 2012.

formando áreas con ausencia de datos dealrededor de varios kilómetros. Estas lagunasen la cobertura espacial a menudo impiden lavinculación exacta de los datos de gravedadobtenidos por satélite con las característicasgeológicas conocidas o áreas de interésgeológico. Sin embargo presentan unabuena herramienta para dar caracterizacióna priori de un área a escala regional, paraluego establecer estudios más locales (Trout,1994).Satelite GRACELos cambios de gravedad causados porla redistribución de las masas en el sistemade la Tierra se producen a escalas espacialesy temporales diferentes. En escalas detiempo de unos pocos años o menos, loscambios de gravedad son en su mayoríalos resultados de los cambios en la presiónatmosférica, la presión del fondo oceánico yel almacenamiento de agua de la tierra (Hu,2006).La misión de gravimetría satelitalGRACE (Experimento de Recuperaciónde gravedad y Clima), copatrocinado porEstados Unidos y Alemania y lanzadoen marzo de 2002, ha sido productor deseries de tiempo mensuales de modelos degravedad de la Tierra. GRACE consiste endos satélites idénticos volando en una órbitacasi polar de baja altitud (300-500 km), conuna separación satélite-satélite de unos 220km. La carga útil incluye un receptor GPSde transmisión espacial, un acelerómetro yun sistema microondas de banda-K en cadauno de los satélites gemelos. El objetivo delGRACE es mejorar la precisión de los modelosde gravedad de la Tierra, durante el cual unmodelo de gravedad (de grado y orden dehasta 120) se genera aproximadamente cada30 días (Chen, 2005).La recuperación de la redistribución dela masa superficial basada en los modelosde gravedad con variabilidad temporal delGRACE se aplica a diversos estudios, comola geofísica de la litosfera, la oceanografía,la climatología y la geodesia. En escalas detiempo secular, GRACE puede proporcionarinformación sobre los cambios mundialesdel hielo, cuyas variaciones han influenciadoen el clima mundial, y, en particular, sobrelos cambios del nivel del mar. En escalasde tiempo estacional, GRACE puede revelarcambios en la superficie del agua de menosde 1 cm, o los cambios de presión en el marde fondo con una precisión de menos de 1mbar (1 mbar = 102 Pa) (Hu, 2006).Las aguas subterráneasCuando llueve, parte del aguan discurrepor la superficie, parte se evapora, y el restose adentra en el terreno, siendo la fuenteprincipal de prácticamente todo el aguasubterránea. Los factores que influyen en lacantidad de agua que sigue cada camino sonel grado de la pendiente, la naturaleza delmaterial, la intensidad de la lluvia, y el tipo ycantidad de vegetación.Algo del agua que se infiltra es retenidapor atracción molecular muy cerca de lasuperficie, llamado cinturón de humedaddel suelo, donde una porción se evaporanuevamente a la atmósfera y la otra esaprovechada por las plantas. El agua que seinfiltra hacia abajo alcanza una zona dondetodos los espacios libres del sedimento y laroca están completamente llenos de agua,esta es la zona de saturación. El agua situadaen el interior se denomina agua subterránea.El límite superior de esta zona se conocecomo nivel freático.El nivel freático es una característicamuy significativa del sistema de aguassubterráneas. Los mapas de elevación delniel freático revelan que este raramente eshorizontal. Su forma suele ser una réplicasuavizada de la topografía superficial,alcanzando sus mayores elevaciones debajode las colinas y luego descendiendo hacialos valles. En lagos y corrientes, que ocupangeneralmente áreas lo bastante bajas, elnivel freático está por encima de la superficiedel terreno (Tarbuck y Lutgens, 1999).Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.107-121, 2012.109

Las aguas subterráneas en VenezuelaEn Venezuela existen grandesreservorios subterráneos tanto en sedimentosno consolidados como consolidados, lo cualse evidencia en la ilustración que constituyecerca del 55% de la superficie del país, cubiertapor sedimentos poco o no consolidados conbuenas posibilidades para la acumulaciónde agua y por rocas consolidadas, conporosidad por fracturamiento y/o disolucióncon rendimientos altos a bajos.De acuerdo a la evaluación de losórdenes de magnitudes, las reservasrenovables de aguas subterráneas seubican en 22.312 millones de m3 y lasreservas totales en el territorio a la margenizquierda del río Orinoco son del orden de7.7 billones de m3. Las zonas con mejoresdisponibilidades de aguas subterráneas yde acuíferos de importancia regional, seencuentran principalmente en las zonas de laRegión Central, en el sur y planicie del lagode Maracaibo, en el piedemonte de la regiónAndina de los llanos Centrales y Occidentales,en la mesa de Guanipa, al centro del estadoAnzoátegui y en algunos sectores de laextensa franja de los acuíferos costeros(Decarli, 2009). En 1972 COPLANARHrealizó un trabajo donde se pudo resumir lasprincipales reservas de aguas subterráneaspor región y su orden de magnitud.En Venezuela están identificadascuatro Provincias Hidrogeológicas congrandes posibilidades de acumulación yaprovechamiento de aguas subterráneas:1) Provincia Andina-Vertiente Atlántica ydel Caribe (Subprovincia Sierra de Perijá,Subprovincia Andina, Subprovincia,Sistema Orogénico Central, SubprovinciaSistema Orogénico Oriental, SubprovinciaSerranía Falcón-Lara-Yaracuy, SubprovinciaDepresión de Barquisimeto y SubprovinciaIslas de Venezuela). 2) Provincia PlaniciesCosteras (Subprovincia Planicies Costeras,Planicies del Mar Caribe). 3) ProvinciaOrinoco o Llanos (Subprovincia LlanosOccidentales y de Apure, Subprovincia LlanosCentrales y Subprovincia Llanos Orientales).4) Provincia Escudo Septentrional ode Guayana (Subprovincia Llanos delOrinoco, Subprovincia Ígneo Metamórfica ySubprovincia Roraima) (Decarli, 2009).METODOLOGÍASelección y recopilación de los datosLos datos satelitales son recopiladosy seleccionados de uno de los NavegadoresInteractivos habilitados por la NASA, llamado“Poet Interactive Browser”. Este Navegadorproporciona las redes de datos recopiladospor el satélite GRACE ya procesados,pasando los valores de gravedad absoluta avalores de columnas de agua. Los parámetrosseleccionados son:Fuente: Son seleccionadas las redesde datos de masas en tierra (acumulaciónde agua subterránea en placa continental),proporcionados por el laboratorio depropulsión a chorro (JPL) adscrito alnavegador interactivo “POET”.Radio de suavizado: El suavizadogaussiano escogido es de 0 Km de radio.Selección del intervalo de tiempo: Eltipo de intervalo escogido es anual, es decir,se tendrá por cada posición un dato mensual,de los 12 meses de cada año escogido. Losaños seleccionados son desde el 2002 al2008.Selección de la región geográfica:Introducción de 4 coordenadas queenmarcan toda el territorio Nacional, y partede territorios de Colombia y Brasil y zonasmarítimas de Venezuela que luego seráneliminadas (Latitud norte: 13, latitud sur: 0,longitud oeste: -74, longitud este: -58).Los datos de pozos son proporcionadospor el Laboratorio Nacional de Hidráulica (LNH)y por el Instituto Nacional de Meteorologíae Hidrología (INAMEH), Coordinación deHidrología Subterránea, ambos adscritosal Ministerio del Poder Popular para elAmbiente. Los datos suministrados por elLNH fueron medidos entre los meses julio yoctubre de 2008, en pozos ubicados al nortedel rio Orinoco, especialmente del estado110 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 107-121, 2012.

Anzoátegui, Monagas. Los datos del INAMEHconstan de parámetros medidos en diferentesmeses de los años 2005, 2007 y 2008; y suubicación se encuentra dentro del estadoGuárico. Los datos de precipitación sonfacilitados igualmente por el INAMEH. Todosestos datos son procesados y organizadossegún el objetivo de este trabajo.Evaluación de los datosDiferentes herramientas estadísticasson aplicadas para evaluar la distribución ycomportamiento estadístico del set de losdatos, tanto de los datos satelitales comolos obtenidos en pozos. Estas técnicas sonnecesarias para la aplicación de los modelosestadísticos posteriores, ya que los datosdeben cumplir con ciertas característicascomo son la independencia, normalidad yhomogeneidad de la varianza (corroboraciónde supuestos).Elaboración de mapasSon elaborados mapas por medio deprogramas de modelación, para ilustrar elcomportamiento de la acumulación de lasaguas subterráneas en el territorio nacional,con una resolución temporal, tanto anual(2002-2008) para observar posibles cambiosa través de estos años, como mensual (2008)para describir los cambios entre la época desequia y lluvia en Venezuela.Análisis estadísticoEn esta etapa son aplicadas técnicasestadísticas que permiten evaluar elcomportamiento temporal y espacial de loscuerpos de agua en el territorio nacional,obtenidos por el satélite GRACE. Las técnicasestadísticas a utilizar son gráficos de Cajasbigotes;esta herramienta estadística esusada para observar el comportamiento otendencia de las variables dependientes enel transcurso de los meses del año (análisistemporal), y para observar el comportamientode dichas variables por zona o regióndeterminada (análisis espacial).RESULTADOS Y DISCUSIÓNComportamiento de las aguassubterráneasA partir de la elaboración de mapasde contornos con los datos de columnasde aguas mensuales obtenidos a partir dela gravedad captada por el satélite GRACEse puede observar el comportamiento yvariación espacial y temporal de las aguassubterráneas en Venezuela. Todo esto con elfin de obtener una caracterización regional delas mismas, su relación con los fenómenosmeteorológicos y su efecto en las temporadasde lluvia y sequía y sus alteraciones.Comportamiento espacial relacionadocon el temporal (mensual). Para observarel comportamiento mensual de la columnade agua subterránea a nivel nacional, seconstruyeron mapas de contorno mensualesagrupados por año (Figuras 1, 2, 3, 4, 5, 6 y7). Estos mapas ilustran las zonas en dondela columna de agua se encontró por debajodel promedio (zonas con degrade de rojo aamarillo) y por encima del mismo (zonas condegrade de verde a azul), revelando de estamanera la relación entre la conducta de lasaguas subterráneas y el comportamiento dela Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT)que marca el periodo lluvioso sobre todo elterritorio.La Zona de Convergencia Intertropical(ZCIT) generalmente presenta un desplazamientoa mediados de mayo al norte del anticiclón delAtlántico permitiendo su avance y estableciéndosesobre todo el territorio venezolano. El periodolluvioso entra en la primera quincena de abril alsur de Venezuela (Amazonas y sur de EstadoBolívar), para la segunda quincena de abrilllega al estado Apure y parte de los Andes.Luego durante la primera quincena de mayose manifiestan estas precipitaciones en elestado Bolívar, Occidente y parte de los llanoscentrales, y para la segunda quincena en lazona Centro Norte Costera y el Suroriente. Yfinalmente para la primera quincena de juniose presenta al Nororiente del país. El periodolluvioso en Venezuela culmina en noviembreRevista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.107-121, 2012.111

con el retiro progresivo de la ITCZ al sur, fueradel territorio venezolano y el aumento de lainfluencia del anticiclón del Atlántico sobre elpaís lo que origina el inicio del periodo secoy el cual se extiende hasta el mes de abril(Guevara, 1988).El comportamiento de los datosde GRACE describe una situación muysimilar en los 7 años estudiados, primerocon un incremento en la columna de aguaacumulada a mediados de junio en la mayorparte del estado Amazonas, desplazándoseesta adición por el estado Bolívar, Occidentey parte de los llanos centrales en el mes dejulio, y para agosto en la zona Centro NorteCostera y oriente del país. A excepciónde los años 2008 y 2006 que presentanuna conducta atípica (menor aumento dela columna de agua) en comparación alos otros años estudiados. En general, encomparación con el comportamiento de laZCIT los datos del GRACE presentan unarelación directa con un desfase de 2 mesesaproximadamente.Comportamiento espacial relacionadocon el temporal (anual)La variación anual representada conel mayor incremento y disminución de lacolumna de agua en el territorio nacional serepresenta en las Figuras 8 y 9. Seleccionandoel mes de agosto como representante delperiodo de mayor incremento anual de lacolumna de agua en Venezuela, se elaboróuna secuencia de mapas de contornos delmismo mes en el periodo anual 2002-2009(Figura 8), observándose que el año quemanifiesta un aumento aun mayor de lacolumna es el 2004. Igualmente se realizóuna secuencia de mapas de contornos conel mes de mayor disminución de la columnade agua en el territorio Venezolano (abril)en el periodo 2003-2009 (Figura 9), dandocomo resultado una disminución aun mayoren el año 2003, en la zona sureste del país,bastante significativa.La variación en el comportamientomensual y anual es debido principalmente alrégimen de precipitación que se manifiestaen las distintas regiones del país en unperiodo determinado, y esto al mismo tiempodepende de diversos factores, que puedenser modulados tanto por la existencia demecanismos de gran escala, como losefectos locales. La intensidad y frecuenciade las lluvias en Venezuela dependen de lainteracción océano–atmósfera–continente.Análisis estadístico (gráficos de bigotes)Esta herramienta estadística fueutilizada para observar el comportamientoo tendencia de las variables dependientes(datos de GRACE, pozos y precipitación).Los tres (3) sed de datos primeramentefueron graficados por separado, divididos almismo tiempo por provincias hidrogeológicas,o estados específicos para el caso de losdatos de pozos, para realizar el análisisespacial. Cada provincia hidrogeológica estádefinida por su características geológicas,tanto litológicas como estructurales, lo queconfiere a un sistema hidrológico diferenteuno del otro.La Figura 10 muestra el comportamientode los datos del GRACE, indicando unaconducta muy similar de las cuatro (4)provincias, con un desfase de la provinciade Guayana y un desfase menor para laprovincia de Los Llanos, evidenciando eldesplazamiento de la Zona de ConvergenciaIntertropical (ZCIT) de sur a norte. Los valoresde precipitación expuestos por la Figura 12también exhiben el mismo comportamiento.Para el caso de los valores de pozos porestado, no presenta una tendencia tandefinida como los otros dos (2) sed de datos(Figura 11), aunque sí describe una pequeñadisminución de la columna de agua para latemporada de sequía y un pequeño aumentopara la temporada de lluvia.De igual manera se construyerongráficos de bigotes para describir elcomportamiento de los valores de GRACEpor año de cada provincia hidrogeológica(Figura 13), evidenciando que las cuatro112 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 107-121, 2012.

(4) provincias exhiben una conducta muyparecida, y que el 2009 es el año que presentalos valores de columna de agua más bajos.Para este análisis son excluidos los años2003 y 2006 por que la data se encuentraincompleta, y no se realiza el mismo análisisanual para los datos de pozos y precipitaciónpor que se cuenta con pocos años.Para contrastar los tres (3) sed de datosse efectuaron gráficos de bigotes múltiples(Figura 14), evidenciando un comportamientomensual muy parecido. Sin embargo, alconstruir gráficos con los datos de GRACE,los datos de precipitación originales y losdatos de precipitación desfasados dos veces(Figura 15), se evidencia que la curva quemejor se solapa con los datos de GRACEes la precipitación desfasada 2 meses,demostrando de esta manera el tiempo derecarga del acuífero desde el momento dela precipitación. Este comportamiento seafianza en la etapa de calibración.CONCLUSIONESEl análisis espacial de los valoresde columna de agua relacionada con elcomportamiento mensual, describe unaconducta muy similar al comportamiento dela Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT),con un desfase de los valores de GRACE dedos (2) meses aproximadamente.El análisis espacial de los valoresde columna de agua relacionada con elcomportamiento anual, determina que parala temporada de lluvia (agosto), el año quemanifiesta un aumento aun mayor en elperiodo anual 2002-2009 es el año 2004; y elaño que muestra una disminución aun mayoren el mismo periodo para la temporada desequía (abril), es el año 2003, en la zona surestedel país.Los gráficos de bigotes por mes exhibenun conducta muy similar en los tres juegosde datos (GRACE, pozos, precipitación),describiendo por una parte la disminución delos valores para la temporada de sequía yaumento para la temporada de lluvia, y por otraparte un desfase de la provincia de Guayanay los llanos, evidenciando el desplazamientode la Zona de Convergencia Intertropical(ZCIT) de sur a norte, principalmente para losdatos de GRACE.Los gráficos de bigotes por año de losdatos de GRACE evidencian que las cuatro(4) provincias exhiben una conducta muyparecida, y que el 2009 es el año que presentalos valores de columna de agua más bajos.El gráfico de bigotes con valores deGRACE y precipitación desfasados dosveces, demuestra que el tiempo de recarga delacuífero desde el momento de la precipitaciónes aproximadamente de dos (2) meses, yaque este desfase es el que presenta un mejorsolapamiento con los datos de GRACE.La heterogeneidad del comportamientoanual y mensual de los valores de GRACEes atribuida parcialmente a los parámetrosque están involucrados con los fenómenosdel Niño y la Niña, ya que estos influyen enla precipitación del país, y a otros fenómenosmeteorológicos, como, las vaguadas en altura,la zona de convergencia intertropical (ZCIT),ondas en los estes, sistemas convectivos,la presencia de huracanes en el Caribe yavances de masas de aire frío polar haciaVenezuela.REFERENCIASChen J., C. Wilson, J. Famiglietti, y M.Rodell, 2005. Spatial Sensitivity ofthe Gravity Recovery and ClimateExperiment (GRACE) time-variablegravity observations. Journal ofGeophysical Research, 110, B08408,doi: 10.1029/2004JB003536.Chen J., B. Tapley, y C. Wilson, 2006. Alaskanmountain glacial melting observed bysatellite gravimetry. Earth and PlanetaryScience Letters. 248, 353–363.Chen J., C. Wilson, B. Tapley, Z. Yang, y G. Niu,2009. 2005 drought event in the AmazonRiver basin as measured by GRACE andestimated by climate models. Journalof geophysical research, 114, B05404,doi:10.1029/2008JB006056.COPLANARH - Comisión para el PlanRevista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.107-121, 2012.113

Nacional de Aprovechamiento de losRecursos Hidráulicos, 1972.Decarli F., 2009. Aguas subterráneas enVenezuela. Trabajo no publicado.Instituto Nacional de Meteorologíae Hidrología, Gerencia de RedesHidrometeorológicas, Coordinación deHidrología Subterránea, Caracas.Fukuda Y., K. Yamamoto, T. Hasegawa, T.Nakaegawa, J. Nishijima y M. Taniguchi,2009. Monitoring groundwater variationby satellite and implications for in-situgravity measurements. Science of theTotal Environment. 407(9), 3173-3180.Guevara J., 1988. Meteorología. UniversidadCentral de Venezuela, Consejo dedesarrollo científico y humanístico.Caracas-Venezuela.Hu X.; J. Chen; Y. Zhou; C. Huang y X. Liao,2006. Seasonal water storage changeof the Yangtze River basin detected byGRACE. Science in China: Series DEarth Sciences. 49 (5), 483-491.Ramillien G., F. Frappart, A. Cazenave yA. Güntner , 2005. Time variations ofland water storage from an inversion of2 years of GRACE geoids. Earth andPlanetary Science Letters. 235 (1-2),283-301.Rebhan H.; M. Aguirre; J. Johannessen; 2003.The Gravity Field and Steady-StateOcean Circulation Explorer Mission–GOCE. Earth Explorer Mission. http://esapub.esrin.esa.it/eoq/eoq66/eoq66_goce.pdf.Rodell M.;J. Chen; H. Kato; J. Famiglietti;J. Nigro; C. Wilson, 2006. Estimating;groundwater storage changes in theMississippi River basin (USA) usingGRACE. Hydrogeology Journal. Doy10.1007/s10040-006-0103-7.Trout M., 1994. Method of geophysicalexploration using satellite andsurface acquired gravity data. Patentstorm. http://www.patentstorm.us/patents/5282132/claims.html.Tarbuck E. y Lutgens F., 1999. Ciencias de laTierra, una introducción a la geologíafísica. Prentice Hall, Madrid-España,243-265.Yirdaw S; K. Snelgrove y C. Agboma, 2008.GRACE satellite observations ofterrestrial moisture changes for droughtcharacterization in the Canadian Prairie.Journal of Hydrology. 356 (1-2), 84-92.Figura 1. Variación mensual de la columna de agua en Venezuela en el año 2009.114 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 107-121, 2012.

Figura 2. Variación mensual de la columna de agua en Venezuela en el año 2008.Figura 3. Variación mensual de la columna de agua en Venezuela en el año 2007.Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.107-121, 2012.115

Figura 4. Variación mensual de la columna de agua en Venezuela en el año 2006.Figura 5. Variación mensual de la columna de agua en Venezuela en el año 2005.116 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 107-121, 2012.

Figura 6. Variación mensual de la columna de agua en Venezuela en el año 2004.Figura 7. Variación mensual de la columna de agua en Venezuela en el año 2003.Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.107-121, 2012.117

Figura 8. Variación interanual (agosto) de la columna de agua en Venezuela,periodo 2002-2009.Figura 9. Variación interanual (abril) de la columna de agua en Venezuela,periodo 2003-2009.118 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 107-121, 2012.

Figura 10. Comportamiento mensual de datos del GRACE 2008 por provinciahidrogeológica.Figura 11. Comportamiento mensual de datos de pozos 1975-2002 por estado.Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.107-121, 2012.119

Figura 12. Comportamiento mensual de datos de precipitación 2007 por provinciahidrogeológica.Figura 13. Comportamiento anual de datos del GRACE por provincia hidrogeológica.120 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 107-121, 2012.

Figura 14. Comportamiento de datos de GRACE, precipitación y pozos total.Figura 15. Comportamiento de datos de GRACE y precipitación en las tres fases.Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.107-121, 2012.121

ENSEÑANZA DE HIDROLOGÍA SUBTERRÁNEA: EXPERIENCIA ENCARRERAS DE GRADO Y POSGRADO DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA YCIENCIAS HÍDRICAS, ARGENTINAMarta Paris 1 , O. Tujchneider 1,2 , M. D´Elia 1 y M. Perez 1Resumen: Desde su creación, hace 40 años, la Facultad de Ingeniería yCiencias Hídricas (FICH) de la Universidad Nacional del Litoral (UNL), hatenido el objeto de formar recursos humanos calificados que intervengan enla evaluación, aprovechamiento y planificación de los recursos hídricos. Estaactividad académica ha sido sustentada por un importante desarrollo científicoy un permanente progreso de la oferta tecnológica hacia la comunidad. En estemarco, la formación de profesionales en Hidrología Subterránea, sea a nivelde grado (ingenierías en recursos hídricos y ambiental) y a nivel de posgrado(en carreras de maestría), ha sido encarada con una estrategia pedagógicaque articula entre otros, la enseñanza con un enfoque basado en proyectosy problemas. Esto promueve el aprendizaje significativo de procedimientosmetodológicos y herramientas de vanguardia para el estudio y gestión delagua subterránea. En este trabajo se presentan las características relevantesde estos trayectos curriculares en el contexto de los planes de estudio decada una de las carreras y la experiencia capitalizada durante este proceso.Palabras Clave: educación, hidrología subterránea, aguas subterráneas,desarrollo de capacidades, Argentina.Abstract: Since 1970 the “Facultad de Ingeniería y Ciencias Hídricas”(FICH) of the “Universidad Nacional del Litoral” (UNL), has contributed toform qualified human resources for the assessment, use and managementof water resources. This academic activity has been supported by animportant scientific development and the constant progress of the technologyoffered to the community. In this framework, training of professionals inhydrogeology, whether at the bachelor’s degree level (Water Resourcesand Environmental Engineering careers) or graduate degree level (masterdegree) has been developed using a pedagogical strategy that articulates,among others, collaborative learning with an approach based on projectsand problems. This promotes meaningful learning of advanced approachand tools to groundwater study and management. The main characteristicsof the courses of each curricula and the experience achieved in this processare presented herein.Key words: education, hydrogeology, groundwater, capacity building,Argentina.1Grupo de Investigaciones Geohidrológicas (GIG), Facultad de Ingeniería y Ciencias Hídricas (FICH), UniversidadNacional del Litoral (UNL). Ciudad Universitaria, Santa Fe, Argentina, mparis@fich.unl.edu.ar2Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas de Argentina (CONICET)122 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 122-129, 2012.

INTRODUCCIÓNLa Facultad de Ingeniería y CienciasHídricas (FICH)La Facultad de Ingeniería y Ciencias Hídricas(FICH, www.fich.unl.edu.ar) de la UniversidadNacional del Litoral (UNL, www.unl.edu.ar) fue creada en 1985 a partir del entoncesDepartamento de Hidrología General y Aplicada,en funcionamiento desde 1970. Única en sutipo en Argentina y pionera en Latinoamérica,su tarea principal es la formación de recursoshumanos especializados en disciplinas ligadasa los recursos naturales y particularmentelos hídricos, desde un enfoque ingenieril. Seencuentra ubicada en la ciudad de Santa Fe(Provincia de Santa Fe, Argentina), en lasproximidades del río Paraná, dentro de unaregión que concentra el 90% de la riquezahídrica nacional y que padece recurrentementeproblemas de excesos (inundaciones y/oanegamientos), en contraposición con nomenos difíciles situaciones de déficit (porsequías, escasez o mala calidad) que debeafrontar buena parte del territorio argentino eincluso el propio estado provincial (Figura 1).Con el claro objetivo de formar recursoshumanos calificados que intervengan en lasdistintas etapas de evaluación, planificación,aprovechamiento y gestión de los recursoshídricos, se crean en el inicio las carreras deTécnico Auxiliar en Hidrología, Licenciadoen Hidrología e Ingeniero Hidráulico, enuna época en la que el auge mundial de laHidrología como ciencia era acompañadopor un importante desarrollo de los recursoshidráulicos en la Argentina. Acompañando ladinámica evolución de la sociedad, en 1974estos planes de estudios fueron transformadosen las carreras de Ingeniería en RecursosHídricos e Hidrotécnico (esta última vigentehasta 1988), cuyos graduados distribuidosen todo el país y en el exterior ejercen suprofesión, tanto en el campo privado comoen el público, en distintos ámbitos de acciónvinculados a la evaluación, uso y gestión delos recursos hídricos.A lo largo de su existencia, la FICH hatransitado un camino de crecimiento equilibradode sus actividades sustanciales (enseñanzade grado y posgrado, investigación, extensióny transferencia) promoviendo la apertura anuevas demandas y requerimientos de lasociedad, en un contexto de fuerte integracióncon el medio social, productivo y con elEstado. Se estableció así un círculo virtuosoen el que la vinculación entre investigacióny transferencia permite una retroalimentaciónque ha dado lugar incluso a la creación deproyectos y líneas de investigación a partirde las actividades de transferencia (Bacollaet al., 2005). Actualmente, más de 2000alumnos cursan en la FICH-UNL 5 carrerasde grado, 5 de pregrado y 6 de posgrado,capitalizando 1000 graduados y 300 docentesque conforman la comunidad académica.La Hidrología Subterránea en la oferta degrado y posgrado de la FICHEn un recorrido por la descripción delperfil profesional de los ingenieros en recursoshídricos (IRH) e ingenieros ambientales (IA)ponen a la luz la importancia que reviste elconocimiento de conceptos básicos, teóricosy prácticos sobre Hidrología Subterráneapara garantizar los alcances de su título comograduados universitarios.De acuerdo a los Planes de Estudiovigentes, acreditados ante el Ministerio deEducación de la Nación Argentina, el IRH estácapacitado para realizar estudios, elaborarproyectos y dirigir obras en diferentes áreasde los recursos hídricos, como explotaciónde aguas subterráneas, distribución yabastecimiento de agua potable, conduccióny tratamiento de efluentes cloacales, drenajey riego, corrección y regulación fluvial,control de erosión hídrica y construcciónde presas y diques. Está en condicionesde asesorar sobre obras portuarias yvías navegables, contaminación de ríos yacuíferos, lagunas, canales y otros cursosde agua; en la administración y evaluaciónde los recursos hídricos. Puede participar enequipos de investigación y en la elaboracióne implementación de políticas y normasdestinadas al uso y aprovechamiento delRevista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.122-129, 2012.123

agua. Además, puede trabajar en equiposinterdisciplinarios para aportar solucionesintegrales a los problemas que enfrenta lasociedad en materia de recursos hídricos.Por su parte, el IA está capacitado pararealizar estudios, evaluar proyectar, dirigiry supervisar la construcción, operación ymantenimiento de obras e instalacionesdestinadas a evitar la contaminaciónambiental producida por efluentes de todotipo. Trabajar en obras de saneamientourbano y rural o de regulación, captación yabastecimiento de agua para uso humanoen industrial y en la remediación de sueloscontaminados por distintos agentes. Puederealizar estudios y asesorar acerca de lacontaminación de cursos y cuerpos de agua,del suelo y del aire y, sobre explotación,manejo y recuperación de recursos naturalesderivados de procesos productivos. Ademásestá habilitado para realizar estudios yasesorar acerca de la incidencia de obrasde ingeniería sobre el ambiente, organizary dirigir estudios de evaluación de impactoambiental, elaborar normas y formular planesde preservación del ambiente.Para ello el currículo de estas carrerasde grado incluye distintas asignaturasreferidas a la Hidrología Subterránea. LaTabla 1 muestra la ubicación de los cursosde acuerdo a las respectivas áreas troncalesque conforman cada plan, su carga horariatotal (horas), su ocurrencia dentro del régimencuatrimestral de cursado y sus contenidosmínimos.En lo que respecta a las carreras deposgrado, la Maestría en Ingeniería de losRecursos Hídricos (MIRH), cuyo objetivoes capacitar recursos humanos a nivel deposgrado para la investigación en el áreaespecífica de la Ingeniería de los RecursosHídricos, incluye dentro de sus cursosbásicos formativos (y de carácter obligatorio)a las asignaturas: Hidrología Subterránea(primer cuatrimestre, carga horaria totalde 60 hrs.) y Planificación y Gestión de losrecursos Hídricos (segundo cuatrimestre,carga horaria total de 45 hrs.). Asimismo,dentro de sus cursos optativos, destinadosa profundizar conocimientos en temáticasespecíficas para apoyar el desarrollo de latesis, se incluyen las siguientes asignaturas:Análisis Multivariado y Geoestadístico enHidrología (tercer cuatrimestre, carga horariatotal de 45 hrs.) y, Geohidrología Cuantitativa(cuarto cuatrimestre, carga horaria total de45 hrs.).Por su parte, la Maestría en GestiónIntegrada de los Recursos Hídricos (MGIRH),destinada a fortalecer la formación deprofesionales que promuevan un cambio enla concepción actual de la gestión del aguaestá basada en los principios que sustentan laGestión Integrada de los Recursos Hídricos,que tiene como objetivo facilitar el desarrollode una nueva visión que favorezca laconvergencia de ideas y el diálogo de distintosespecialistas vinculados a la preservación yaprovechamiento de los recursos hídricos yambientes asociados, dedica gran parte delos contenidos curriculares de las asignaturasdel ciclo básico (obligatorio): El agua comorecurso (primer cuatrimestre, carga horariatotal de 45 hrs.) y Gestión de Cuencas (primercuatrimestre, carga horaria total de 60 hrs.).ESTRATEGIA METODOLÓGICA PARALA ENSEÑANZA DE LA HIDROLOGÍASUBTERRÁNEA EN LAS CARRERA DEGRADOLa gestión ambientalmente sustentable,socialmente equitativa y económicamenteeficiente de las reservas hídricas subterráneas(y superficiales) requiere contar con unavaloración ajustada de la oferta de agua y unacaracterización adecuada de la demanda.Esto con un enfoque integral.Usualmente, el delicado equilibrio delbalance de estas componentes es planteadoen un contexto o dominio que sea espacial ytemporalmente definido que muchas vecesrefiere a la cuenca hidrográfica. Sin embargo,en muchas ocasiones, este marco contextualse ve condicionado y hasta modificado poraspectos políticos, administrativos, sociales,económicos y principalmente naturales; en la124 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 122-129, 2012.

mayoría de los casos la cuenca hidrogeológicano es una réplica en profundidad de la cuencasuperficial. Por cierto, la cuenca hidrogeológicade un acuífero es, frecuentemente, más difícilde identificar que la superficial de un río.Se necesitan además datos e informaciónque muchas veces no existen o no estándisponibles, y se requieren recursos humanoscapacitados, tanto para su obtención comopara su interpretación.Si bien las aguas subterráneas no estándesvinculadas de las aguas superficiales yde las atmosféricas y son una componentesustancial del ciclo hidrológico, muchas veceslos profesionales no logran una compresióncompleta de las características de losacuíferos con un enfoque sistémico. Debidoa ello no se las considera resultante delproceso de transformación de la recarga enel ambiente subterráneo, tanto desde el puntode vista cualitativo como del cuantitativo.Tampoco se considera la relevancia quetienen los acuíferos en el mantenimientodel flujo base de ríos, lagos, lagunas yecosistemas asociados o, por el contrario,las implicancias en el uso indebido del aguasuperficial cuando se trata de ríos influentes(ya sea por disminución excesiva del caudalo por vertido de contaminantes). Así enalgunos casos la infiltración o la percolaciónes mal llamada “pérdida” y la cantidad delagua que ingresa al ambiente subterráneo esuna “externalidad”.Se requiere entonces que la formaciónde profesionales sea encarada de modo talque los mismos desarrollen capacidadesy habilidades para comprender la realconcepción de los fenómenos vinculadosa la Hidrología Subterránea, para encararsu evaluación y manejo con la perspectivaambiental que merecen. Esto implicadesarrollar y fortalecer capacidades técnicasy científicas especializadas con enfoquesistémico, lo que significa contemplar el todo,sus partes y las interrelaciones entre ellas.Esta visión holística e integral es indispensablepara abordar los problemas referidos al aguay el ambiente. Para ello es indispensableformar en la comunidad educativa aptitudesen pensamiento sistémico sumada a unametodología de trabajo interdisciplinar, quepermita articular convenientemente lossaberes propios de las distintas disciplinasrelacionadas (Max-Neef, 2005; Nicolescu,2007; Escobar-Ríos y Guevara-González,2010).La búsqueda de este equilibrio en losmétodos de enseñanza-aprendizaje estápresente en la formación de ingenierosespecializados en recursos hídricos quedesde hace 40 años lleva adelante la FICH.Para tal fin se promueve la incorporaciónde visiones amplias que excedan el campomeramente metodológico de la solucióntécnica de los problemas que se plantean. Suoferta de carreras de posgrado redobla estaapuesta, orientando propuestas específicasque atiendan a los nuevos paradigmas(Schreider y Paris, 2010).Se reconoce que la apropiación de losconceptos básicos de Hidrología Subterráneadebe seguir una estructura jerarquizada. Porejemplo, no se puede presentar el conceptode isopieza, sin antes presentar el ciclo delagua, precipitación, evapotranspiración,infiltración, escurrimiento, nivel piezométrico,etc. Sin embargo la posterior aplicación deeste conocimiento teórico (“saber qué”) enla resolución práctica de problemas reales(“saber cómo hacer”) (Poikela y Poikela,2005), requiere realizar interpretacionesadecuadas según la escala de trabajo de cadasituación con un enfoque inevitablementesistémico y holístico. De este modo, parael caso particular del módulo práctico de laasignatura Hidrología Subterránea (IRH) seutiliza básicamente la estrategia didáctica delAprendizaje Basado en Proyectos (ABPr),con la combinación de otros recursos como:trabajo en grupos colaborativos, exposicionesdialogadas, investigación, tareas de campo,prácticas en gabinete computacional, entreotras. Según Fink y Bajers-Vej (1999) elmodelo pedagógico centrado en proyectos(especialmente si es organizado en grupos detrabajo) permite a los estudiantes desarrollarexcelentes habilidades y buenas experienciasen la resolución de problemas de ingeniería.Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.122-129, 2012.125

Así, a lo largo del trayecto curricular losalumnos elaboran un informe técnico por logeneral referido a un estudio de fuentes paraabastecimiento de agua potable a algunalocalidad. Se trabaja en todos los casoscon datos reales, obtenidos en campo eninvestigaciones antecedentes a cargo delequipo docente. Complementariamente serealizan tareas en campo para mediciónde niveles y toma de muestras de agua,como prácticas experimentales que ademáscontribuyen a resaltar la importancia de laobtención del dato básico y los inconvenientesque se suelen sortear en terreno para talfin. En relación al informe técnico, merecedestacar que, por la ubicación de la asignaturaen el plan de estudios de la carrera de IRH,es el primero en su tipo que los estudiantesafrontan. Para ello es necesario introducirlosen la redacción de los informes, promoviendoentonces el desarrollo de capacidades decomunicación, fuertemente criticadas enlos ingenieros (Mills y Treagust, 2003). Eldiseño físico de la(s) obra(s) de captacióny/o campo de pozos, cronograma debombeo, terminación, limpieza, desarrollo yoperación de los mismos se completa con eltrayecto de los estudiantes por la asignaturaAprovechamiento de las aguas subterráneas.En la misma, también se les proporcionanlas herramientas para la interpretaciónde los ensayos de bombeo con el objetivode determinar los parámetros hidráulicosformacionales.En el caso de la asignatura Gestiónde los Recursos Hídricos Subterráneos, ydado que se trata de una asignatura optativapara las dos carreras de ingeniería donde elconocimiento antecedente de la disciplinaes notablemente dispar, se utilizan técnicascentradas en el alumno, es decir, considerando“qué es lo que se ha aprendido” en vez de “quées lo que se enseña”. Para ello se combinala presentación de contenidos específicos decada tema en clases plenarias expositivasinteractivas, también llamadas exposicióndialogada (Menin, 2001; Osella et al., 2009).En todos los casos el desarrollo se apoya enlas expresiones de los participantes vertidasen respuesta a alguna pregunta disparadorainicial, lanzada a modo de torbellino deideas, ya sea para reafirmar o corregir lasideas antecedentes o bien para utilizarlaspara introducir ejemplos y casos de estudioespecialmente seleccionados para cadatema (Wassermann, 1994). En este caso, loscontenidos prácticos se apoyan en la técnicade Aprendizaje Basado en Problemas (ABP)(Trop y Sage, 1998; García-Sosa et al., 2006),trabajo en grupos colaborativos, tareasde campo, juego de roles, investigación ypresentación de casos de estudio a cargode los alumnos, para que desarrollen yejerciten capacidades comunicacionalesescritas, expositivas y visuales, más aúnconsiderando que la asignatura es común alas dos carreras de ingeniería (IRH e IA). Enel caso de los alumnos de IA se complementael dictado con una introducción niveladorade conceptos básicos de HidrologíaSubterránea, complemento indispensable delos contenidos que los estudiantes recibenen la asignatura Hidrología Aplicada.La presentación de trabajos prácticosescritos, orales y coloquios en cada clasepermite realizar, en todos los casos, laevaluación de los alumnos y la autoevaluacióndocente de un modo continuo y permanente.Los mecanismos de acreditación de lasasignaturas se basan en la aprobación deexámenes parciales, finales y coloquiosfinales integradores.CONSIDERACIONES FINALESMerece resaltarse que el importante marcoque brindan los proyectos de investigacióncientífica, el desarrollo de tesis (de maestríay doctorado) y la realización de servicios deextensión a la comunidad que realiza el equipodocente en el ámbito local, provincial, nacionale internacional, se transfiere en forma directaa la enseñanza académica. De este modo,las experiencias capitalizadas en el dictadode las asignaturas siguiendo la propuestade enseñanza anteriormente descripta, esla resultante articulada entre enseñanza (degrado y posgrado), extensión e investigación.126 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 122-129, 2012.

Sin lugar a dudas, la formación deprofesionales con capacidad para conocer,interpretar y resolver la problemática queplantea la realidad de los recursos hídricossubterráneos, debe ser encarada conestrategias pedagógicas que promuevan elaprendizaje significativo de procedimientosmetodológicos y herramientas de vanguardiapara el estudio y gestión del agua subterránea.Estas propuestas deben estar en permanenteactualización, no solo en relación al avancecientífico y tecnológico propio de la disciplina,sino también acercando nuevos enfoques yparadigmas de la educación, la organizacióndel aprendizaje y el pensamiento sistémico.Pues, aunque parezca un simple juegode palabras, es fundamental que quienestengan en sus manos el estudio, evaluación,control o gestión de los recursos de aguasubterránea no solo tengan idea clara delas cosas, es decir entender, sino que debenconocer sus cualidades y relaciones pormedio de la adquisición de experiencias(aprender). Solo así podrán abrazar y alcanzar(comprender) la Hidrología Subterránea.REFERENCIASBacolla A., Pujol, M., y Lozeco, C. (compiladores),2005. Crónicas de la FICH. 35 años.Ediciones UNL. Secretaría de Extensión,Centro de Publicaciones, UniversidadNacional del Litoral. Santa Fe, Argentina,272 pág.Escobar-Ríos J. y Guevara-Gonzalez, D.,2010. El Pensamiento sistémico y lainterdisciplinariedad como requisitosindispensables para la educaciónambiental. Memorias IV CongresoColombiano de Dinámica de Sistemas.Bogotá, Colombia, Junio de 2010.http://www.ingenieriamatematica.com/congreso/cuarto/archivos/A9.pdf.Fink F. y Bajers-Vej, F., 1999. Integration ofEngineering Practice into Curriculum- 25Years of Experience with Problem BasedLearning. Proceedings 29th ASEE/IEEEFrontiers in Education Conference. SanJuan, Puerto Rico, Noviembre de 1999.Session 11a2, 1 a 6.García-Sosa, J., Morales Burgos, A., Escalante-Triay, E. y Pérez Sansores, J., 2006.Enseñanza de la Mecánica de Fluidosmediante los aprendizajes basados enproblemas (ABP) y colaborativo (AC).Actas XXII Congreso Latinoamericano deHidráulica. Ciudad Guyana, Venezuela,Octubre 2006.Max-Neef, M., 2005. Foundations of transdisciplinarity:Ecological Economy 53, 5-16.Menin, O., 2001. Pedagogía y Universidad.Currículum, didáctica y evaluación:Homosapiens Editores, 179p.Mills J. y Treagust, D., 2003. Engineeringeducation–is problem based or projectbasedlearning the answer?: AustralasianJournal of Engineering Education, 4. 16p.http://www.aaee.com.au/journal/2003/mills_treagust03.pdfNicolescu, B., 2007. The transdisciplinaryevolution of learning. http://perso.clubinternet.fr.Osella C., Sassetti, F. y Zalazar, M., 2009.Enfoque de Aprendizaje Basado enProyectos en Procesos Industrialesde Bioingeniería: Actas XVII CongresoArgentino de Bioingenieria y VI Jornadasde Ingenieria Clinica, Rosario, Argentina,Octubre de 2009. http://rosario2009.sabi.org.ar/uploadsarchivos/p52.pdf.Poikela E. y Poikela, S., 2005. The strategicpoints of problem-based learning–organizing curricula and assessment:PBL in Context–Bridging Work andEducation. Tampere University Press.Tampere, Finlandia, 195 p.Schreider M. y Paris, M., 2010. La gestiónintegrada de los recursos hídricos: elaporte de la universidad a su proceso deconstrucción: CETA-Revista del Centrode Tecnología del Agua, UniversidadNacional de Córdoba (en prensa).Trop L. y Sage, S., 1998. El aprendizajebasado en problemas: AmorrortuEditores, Buenos Aires, 173 p.Wassermann S., 1994. El estudio de casoscomo método de enseñanza: AmorrortuEditores, Buenos Aires, 308 p.Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.122-129, 2012.127

Figura 1. Ubicación de la FICH-UNL.128 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 122-129, 2012.

Tabla 1. Asignaturas referidas a Hidrología Subterránea en las carreras de IRH e IA.Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.122-129, 2012.129

CARACTERIZACIÓN DEL AGUA DEL ACUIFERO VALLE DEL RIO YAQUIUTILIZANDO ISOTOPOS LIGEROS ( 3 H, 2 H, 14 C y 18 O)Miguel Rangel-Medina 1 , Rogelio Monreal 1 , Ismael Minjarez-Sosa 1 ,Inocente Espinoza-Maldonado 1 , Alfredo Ochoa-Granillo 1 , Francisco Javier Grijalva-Noriega 1 , Porfirio Sosa-León 1Resumen: El valle del río Yaqui es una de las zonas de producción agrícolamás importante del país. Por lo tanto, la caracterización química del aguasubterránea es esencial para tener evidencia de su naturaleza y con estoplanear las estrategias de localización de nuevos pozos y del uso del agua.Para este propósito se revisó el registro histórico de análisis geoquímicoen un período de 32 años (1968-2002), este se complementó con unacampaña de recolección de 182 muestras para análisis químico e isotópico.Se estudió la evolución hidrogeoquímica y se estableció una caracterizaciónhidrogeoquímica regional, para diferenciar los principales tipos de aguasubterránea y deducir cualitativamente los procesos hidrogeoquímicosdominantes. Los isótopos de 3 H definen una distribución que muestra laszonas de recarga y descarga del área de estudio. La recarga superficial puedealcanzar al acuífero regional de 1 a 3 años y alcanzar profundidades mayoresa 100 metros, en zonas donde el acuífero es libre y de alta permeabilidad.Los pozos con esta respuesta presentan concentraciones típicas de aguamoderna con edades menores a 50 años de haberse infiltrado. El flujo deagua subterránea del acuífero regional semi-confinado muestra una edadrelativa de 14 C de 1930 +/- 30 años de antigüedad. EL agua en los acuíferoslibres es de origen atmosférico. Esta se mezcla en las zonas cercanas a loscanales de riego con el de flujo de recarga en descenso por riego y por lluvia.Su recarga es principalmente local en rango de años a decenas de añosy semi-regional menor a 500 años. Existe un flujo de origen meteórico enacuíferos semi-confinados y confinados sin influencia de agua atmosféricaestacional o moderna. Su régimen de circulación de flujo varía de 2 mil a 8 milaños de antigüedad. Existe un flujo de agua subterránea de circulación lentay profunda que se considera como paleoagua confinada en sedimentos finos,su movimiento lateral se da bajo condiciones hidroestructurales específicasy el vertical como resultado de diferencia de presión, por lo que tiene unrespuesta artesiana con movimiento de flujo vertical ascendente. Su origende recarga se dio en los períodos interglaciares de hace 30,000 a 10,000años.Palabras clave: isótopos ligeros, valle del río Yaqui, hidrogeoquímica,recarga.Abstract: The Yaqui river valley is one of the areas of the country’s mostimportant agricultural output. Therefore, the characterization of groundwater1Departamento de Geología, Universidad de Sonora, Hermosillo Sonora, México.130 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 130-140, 2012.

chemistry is essential to evidence its nature, and therefore, to plan the strategiesof location of new wells and water use. For this purpose, the historical recordof geochemical analysis over a period of 32 years (1968-2002) was reviewed,this was complemented by a collection campaign including 182 samples forchemical and isotopic analysis. We studied the hydrogeochemical evolutionand established a regional characterization, to differentiate the main typesof groundwater and to qualitatively deduce the dominant hydrogeochemicalprocesses. The 3 H isotopes define areas of recharge and discharge distributionin the study area. The surface recharge can reach the regional aquifer from1 to 3 years and reach deeper levels than 100 m, in areas where the aquiferis free and with high permeability. The wells with this response present typicalconcentrations of modern water under 50 years old to have been infiltrated. Thegroundwater flow in the semi-confined regional aquifer shows a relative age of14C 1930 +/-30 years old. The water in the free aquifers is of atmospheric origin.This water is mixed in areas close to irrigation canals with the flow of reloadingin decline by irrigation and rain. Recharging is primarily local in a range ofyears to tens of years, and semi-regional less than 500 years. There is a flowof meteoric origin in semi-confined and confined aquifers without influence ofseasonal or modern atmospheric water. Its flow circulation regime varies from 2thousand to 8 thousand years old. There is a slow an deep flow of undergroundwater which is considered as paleowater confined in fine sediments, its lateralmovement occurs under specific hydrostructural conditions and the verticalas a result of pressure difference, so it has an artesian response to upwardvertical flow movement. Origin of recharge occurred in the interglacial periodsfrom 30,000 to 10,000 years ago.Key words: light isotopes, Yaqui river valley, hydrogeochemestry, rechargeINTRODUCCIÓNEl agua subterránea es la fuente másimportante de agua para utilización doméstica,agrícola e industrial; su administración ylas políticas de sustentabilidad son de granimportancia en cualquier región del mundo ysobre todo en regiones áridas y semiáridas,donde al agua toma un muy importantesignificado económico y social. El intensodesarrollo agrícola y urbano ha impuesto unaalta demanda de este recurso. La agriculturamundial constituye el principal uso de esterecurso, representando en promedio cercadel 70% de todas las fuentes de agua dulce aescala global (Ongley 1996).El uso intensivo del agua subterránea enla irrigación la convierte en un recurso críticoen las actividades humanas, a su vez la mismaagricultura tiene efectos directos e indirectossobre la química del agua subterránea(Böhlke, 2002). Es decir, la calidad del aguaen zonas agrícolas es sensible o puedereflejar contaminantes químicos provenientestanto de fertilizantes como de fumigantes. Lacomposición química del agua subterránea escontrolada por muchos factores que incluyen:la composición de la lluvia en combinacióncon el agua de riego, la geología del área,mineralogía de los causes superficiales, yprocesos geológicos dentro del acuífero. Lainteracción de todos los factores resulta endiferentes tipos de aguaEl valle del río Yaqui es una de laszonas de producción agrícola más importantede México, y se ubica al suroeste de CiudadObregón. Su extensión aproximada es de5000 km 2 . El área de estudio se encuentraubicada en la parte sur del estado de SonoraRevista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.130-140, 2012.131

entre los paralelos 27°00’ y 27°40’ de latitudNorte y entre los meridianos 109°40’ y 110°25’de longitud oeste (Figura 1).El volumen medio anual escurrido enel río Yaqui es alrededor de 2,800 millonesde metros cúbicos, presentándose losmayores gastos con las lluvias de verano.Se considera que el río Yaqui termina suescurrimiento en la presa Álvaro Obregón. ElDistrito de Riego del Río Yaqui cuenta condos canales principales para riego; el canalprincipal alto y el canal principal bajo. Dentrodel área de estudio también se encuentra elarroyo Cocoraque, el cual es una corrienteintermitente, con una cuenca de captaciónde poco más de 1,800 km 2 , esta corrientebaja de la sierra y entra a la planicie costera,atraviesa el distrito de riego en la bahía delTóbari. Este arroyo posee a lo largo de surecorrido un gran número de diques y obrasde contención, los cuales afectan de manerasensible su escurrimiento. Dentro deldistrito de riego este arroyo es usado comodesfogue.Este estudio está enfocadoprincipalmente a evaluar las característicashidrogeoquímicas del agua subterránea. Loanterior servirá para optimizar la exploracióny explotación del acuífero. El aumento en elconocimiento en la evolución geoquímica delagua subterránea debe conducir al mayorentendimiento de los acuíferos en talesáreas, conduciendo al desarrollo sosteniblede los recursos hídricos y al manejo eficazde este recurso.MATERIALES Y MÉTODOSEn este trabajo se realizaron ensayosisotópicos de 18 O, 2 H y 14 C, que se combinaroncon la información isotópica ya existentepara identificar la recarga superficial directaal acuífero. Se revisó el registro históricode análisis geoquímico de los 33 años yreferencias adicionales publicadas por elInstituto Tecnológico de Sonora (2000), conel fin de observar el comportamiento a largoplazo y advertir heterogeneidad o equilibrioen el ciclo geoquímico del agua.El muestreo se definió una vez quese ubicaron zonas interesantes relativas alregistro histórico. Esto sirvió como primeraaproximación, para determinar la influenciadel sistema hidráulico superficial sobreel flujo subterráneo. Con este criterio, sedeterminaron los lugares para medición deparámetros in situ y toma de muestras paraanálisis (Figuras 1 y 2).Se colectaron cinco muestraspara fechamiento por 14 C, siguiendo elprocedimiento recomendado por dellaboratorio Geochron Inc. de Cambridge,Massachussets. Además, se tomarontreinta muestras para análisis de 18 O y 2 Hsiguiendo la recomendación del laboratoriodel Departamento de Geociencias dela Universidad de Arizona, donde serealizaron los análisis. Ambos protocolosestán regidos por la Agencia Internacionalde Energía Atómica. En los análisis sesiguió el procedimiento descrito por pordiferentes autores (Friedman, 1953; Craig,1957; Godfrey, 1962; Dansgaard, 1964;Coleman et al., 1982; Gehre et al., 1996), laincertidumbre de estos valores es de S = 0.3 o /. El análisis de cada muestra fue realizadooodos veces y en cuatro muestras hasta tres,veces, asegurando una incertidumbre de ±1 o / oo.Las muestras y los resultados de lasmuestras analizadas por la Universidad deSonora y el Instituto Tecnológico de Sonorase presentan en las Tablas 1, 2 y 3; lalocalización de las muestras analizadas porla Universidad de Sonora se muestran enla Figura 2. El muestreo para los análisis18O, 2 H y 14 C se distribuyó de la siguientemanera: 8 muestras en agua superficial(presa, río, canales y drenes), 6 en noriascon captación en el acuífero freático, aguade acuífero somero, 16 en pozos mayoresa 100 m de profundidad, acuífero librey confinado de agua de calidad, dulce ysalobre (100m,para fechamiento por 14 C para captar aguadel acuífero regional.132 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 130-140, 2012.

CARACTERIZACIÓN ISOTÓPICA DE LASAGUASAdemás de los resultados obtenidosde oxígeno e hidrógeno para este estudio(Tabla 1) se integraron a la base datosotros resultados publicados por el InstitutoTecnológico de Sonora (2000) (Tabla 3). Losresultados representando a todos los tiposde aguas en la cuenca quedan descritos poruna recta cuyo valor es δD = 5.232918O –13.206. La gráfica de la Figura 3 muestralos datos que caracterizan aguas de lacuenca baja del río Yaqui; 1) superficial deescurrimiento y almacenamiento natural yartificial; 2) subterránea somera y profunda;3) lluvia de Ciudad Obregón y; 4) mar frentea la Isla Huivuilai.Los valores isotópicos ajustados ala línea meteórica local, apoyan el origenmeteórico para el agua subterránea delos acuíferos modernos y premodernos.Tomando como base únicamente el acuíferoregional del área de estudio, con la relación18O/D, el agua subterránea queda descritapor una recta de ecuación δD =5.0871 18 O-12.115, datos congruentes con una región decondiciones climáticas áridas (Figuras 4 y 5).Los análisis para fechamiento deaguas por el método de Carbono-14 ( 14 C),se realizaron en el laboratorio GeochronLab, Ltd., de Massachussets, E.U.A. Losresultados se muestran en la Tabla 4. Lasedades relativas de 14 C del agua del acuíferoregional son consistentes con la aportaciónpor flujo horizontal. Las edades reportadasvarían entre 1920 años (PMP-32, áreaBuaysiacobe) y 1940 años (PMP-16, áreaBacame) de antigüedad en el acuífero VillaJuárez, 1930 años (PMP-126, área JavierMina) de antiguedad en el acuífero Valle delYaqui (Tabla 4).DISCUSIÓNDe la comparación de los valoresisotópicos de deuterio y oxígeno del aguasubterránea relativo a la línea meteóricamundial, se pueden hacer las siguientesobservaciones:a) La composición isotópica devirtualmente toda la precipitación moderna(Friedman, 1953; Craig, 1961a, 1961b;Dansgaard, 1964; Hoefs, 2009) estádeterminada por la ecuación de la líneadel agua meteórica global δD = 8δ 18 O + 10(Global Meteoric Water Line GMWL).b) Las concentraciones isotópicas delas muestras de agua que representan alas aguas superficiales provenientes del ríoYaqui muestran que son afectadas por unaevaporación rápida, típicamente desértica(Craig, 1961a). Sus promedios típicos seagrupan en δD = - 25.5 o / oo; δ 18 O = - 2.53 o / oo,mostrando un enriquecimiento en δD relativoa δH debido a la alta evaporación en lasmuestras de agua del lago Nainari y la presaOviachic. Esto como respuesta al proceso dedestilación Rayleigh, que enriquece a la fasevapor en el isotopo ligero (δH) dejando a lafase líquida enriquecida en isotopo pesadoδD.c) Las concentraciones isotópicasde las muestras de agua somera ubicadasen norias y pozos someros del acuíferofreático, muestran familias mezcla que sonafectadas igualmente por evaporación rápida,típicamente desértica con diferentes gradosde evaporación. Sus promedios típicos seagrupan en δD = -38 o / oo; δ 18 O = - 4.5 o / oo.Estas son aguas modernas, con menos de50 años de haberse infiltrado, por lo que sonde muy de reciente infiltración y sujetas avariaciones estacionales.d) Las aguas subterráneas del acuíferoregional del valle del río Yaqui, son premodernas,aun cuando muestran una fuertemezcla con las de origen moderno, puedendescribirse por una recta con ecuación δD =5.0871 18 O - 12.115, sus promedios isotópicosde δD = -43.5 o / ooy δ 18 O = -5.4 o / ooson valoresacordes con una región de condicionesclimáticas áridas. Esta agua tiene edadesrelativas de 14 C de entre 1920 y 1940 años dehaberse infiltrado y concentraciones de tritiobajas del orden de 1 a 3 UT, reforzando lahipótesis de mezcla (Figura 3).Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.130-140, 2012.133

e) Las concentraciones isotópicas delacuífero regional se agrupan en un intervaloestrecho. Se observa cierta consistencia enlos valores isotópicos durante el lapso 2001-2003. Esto permite tipificar el agua por suspromedios isotópicos: δD = -45.17 o / oo; δ 18 O =- 6.39 o / oo, lo que se percibe como estabilidadisotópica.f) Las concentraciones de pozosubicados próximos al arroyo Cocoraqueen el acuífero Villa Juárez, se agrupan enun intervalo ligado al sistema hidráulicodel río Yaqui por origen. El promedio devalores es de δD = - 41 o / ooy δ 18 O = - 5.75 o /, esto confirma la influencia de la recargaooproveniente de la infiltración de los canales,del sistema hidráulico y del retorno de riego.Las aguas son de reciente infiltración einfluidas por las variaciones estacionales delriego.g) Las concentraciones isotópicasde las aguas de la gravera y de la lagunadel Nainari, muestran desviaciones porevaporación y en el segundo caso, unexceso de deuterio por efecto de la continuaexposición a la evaporación directa. Mientrasque el agua de la presa El Oviachic muestrauna composición del agua de lluvia, si biensu origen corresponde con una elevaciónmayor, por lo que muestra un desplazamientopor debajo de la línea de tendencia.h) El agua del manantial Agua Caliente,que aflora en rocas ígneas al sureste de lapresa, muestra una composición isotópicadistinta al resto del sistema superficial delvalle del río Yaqui, su origen de recarga seencuentra en zonas de mayor elevación,mayor a 1200 msnm, con clima más frescoy húmedo que el de la región de estudio,pero que alcanza profundidades de contactogeotérmico, lo cual confirma su composiciónisotópica de tritio con 0.3 UT, esto lo ubicacomo agua premoderna. Es probable queesta agua forme parte del flujo subterráneoregional que influye en la recarga de largoplazo al acuífero del valle del río Yaqui, perocon la información disponible no es posiblesaberlo con precisión.CONCLUSIONESEl flujo subterráneo de recienteinfiltración lo constituye agua que pertenece aun ciclo muy dinámico que está controlado porcondiciones atmosféricas. Adicionalmente elbombeo en las zonas cercanas a los canalesincrementa la velocidad de flujo de recargaen descenso. En este caso, la circulacióndel flujo de agua subterránea del sistemahidroagrícola se estima que se mezclarápidamente, para alcanzar en la zona 3, lamayor velocidad y actualmente se encuentraa profundidades de entre 100 y 200 m deprofundidad, dentro de acuíferos libres.La recuperación en los acuíferossomeros es instantánea y depende desu proximidad con los cauces modernos,principalmente del río Yaqui y los canales deriego. Su origen de recarga es principalmentelocal de años a decenas de años y semiregionalde hasta menos de 500 años.Existe un flujo regional de origenmeteórico en acuíferos semi-confinadosy confinados, en el que no se percibe lainfluencia atmosférica estacional o moderna.Su régimen de circulación de flujo varía enedades de 2 mil a poco más de 8 mil años.Lo forman los flujos norte-sur proveniente dela cuenca del río Yaqui y el flujo norte-surestedel mismo, ambos hacia la costa. Tambiénse presenta un flujo de agua subterránea decirculación lenta y profunda y se considerapaleoagua, confinada en sedimentos finos,su movimiento lateral se da bajo condicioneshidroestructurales específicas y el verticalcomo resultado de la presión, por lo que tienerespuesta artesiana con movimiento de flujovertical ascendente entre El Paredoncito y laIsla Huivuilai. Su origen de recarga se dio enlos periodos interglaciares de hace 30,000 a10,000 años.Respecto a las edades de 14 C, setiene que las edades más antiguas enambos acuíferos, corresponden con zonasde baja velocidad de circulación de flujosubterráneo que penetra en zonas de fosasprofundas, de acuerdo con la configuracióndel basamento; 8,200 años (PMP-106, área134 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 130-140, 2012.

del módulo seis) en el Yaqui y 3,410 años(PMP-23, módulo 06) en el Cocoraque. Elagua del pozo Huivuilai muestra una edadrelativa de 24,340 años de antigüedad, perodada su composición isotópica, se interpretaque forma parte del mismo origen de recarga,pero con una dinámica de movimiento lento, lacual obedece a una velocidad de circulaciónmás baja y más profunda a través del rellenolimo arcilloso de la fosa Cocoraque, barreragravimétrica que actúa igualmente en elartesianismo de la zona, pero no correspondea un origen distinto.REFERENCIASBöhlke, J.K., 2002. Groundwater rechargeand agricultural contamination.Hydrogeology Journal, v. 10, p. 153-179Coleman M.L., Sheppard T.J., Durham J.J.,Rouse J.E., Moore G.R., 1982. Reductionof water with zinc for hydrogen isotopeanalysis. Anal Chem 54: 993–995Comisión Nacional del Agua, 2003.Comunicación verbal Subgerenciade Aguas Subterráneas, Hermosillo,Sonora.Craig, H., 957. Isotopic standards for carbonand oxygen and correction factors formassspectrometric analysis of carbondioxide. Geochim Cosmochim Acta 12:133–149Craig, H., 1961a. Isotopic variations inmeteoric waters. Science 133: 1702–1703Craig, H.,1961b. Standard for reportingconcentrations of deuterium andoxygen-18 in natural waters. Science133: 1833–1834Dansgaard, W., 1964. Stable isotope inprecipitation. Tellus 16: 436–468Friedman, I., 1953. Deuterium content ofnatural waters and other substances.Geochim Cosmochim Acta 4: 89–103Gehre, M; Hoefling R; Kowski P; Strauch G.,1996. Sample preparation device forquantitative hydrogen isotope analysisusing chromium metal. Anal Chem 68:4414–4417Hoefs, J., 2009. Stable Isotope GeochemistrySixth Edition, 285 pp. Springer-VerlagBerlin HeidelbergInstituto Tecnológico de Sonora, 2000.Estudio de disponibilidad y actualizaciònhidrogeologica en los acuíferos delos valles de: El Yaqui, El Mayo, BocaAbierta y Guaymas, Sonora. TomoI y Tomo II. Comisión Nacional delAgua. Subdirección General Técnica.Gerencia de Aguas Subterráneas. Cd.Obregón, Son., México.Ongley, E.D., 1996. Control of water pollutionfrom agriculture. FAO Irrigation andDrainage Paper No. 55. Rome, FAO.101p.Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.130-140, 2012.135

Figura 1. Localización del área de estudio en el acuífero del valle del río Yaqui.Figura 2. Localización del muestreo isotópico en el valle del río Yaqui.136 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 130-140, 2012.

Figura 3. Composición isotópica de los tipos de agua subterráneaen el acuífero valle del río Yaqui.Figura 4. Composición isotópica del agua subterránea en el acuífero del valle del río Yaqui.Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.130-140, 2012.137

¡Figura 5. Caracterización de familias isotópicas de agua en el acuíferodel valle del río Yaqui.Tabla 1.Nuestras analizadas en el Laboratorio de Geoquímica Isotópica,Universidad de Arizona.138 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 130-140, 2012.

Tabla 2. Composición isotópica del agua en el valle del río Yaqui. Muestras analizadas por laUniversidad de Sonora.Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v.8,n.1,p.130-140, 2012.139

Tabla 3. Composición isotópica del agua en el valle del río Yaqui. Muestras analizadas porel Instituto Tecnológico de Sonora.Tabla 4.- Edades relativas de 14C en el Acuífero valle del ríoYaqui.140 Revista Latino-Americana de Hidrogeología, v8, n.1, p. 130-140, 2012.

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