ABASTECIMIENTO

CONCEPTO El abastecimiento o aprovisionamiento es la funcin logstica mediante la cual se provee a una empresa de todo el material necesario para su funcionamiento. Su concepto es sinnimo de provisin o suministro. Las actividades incluidas dentro de este proceso son las siguientes: (a) Clculo de necesidades: Es una actividad propia del planeamiento logstico. Las necesidades de abastecimiento involucran todo aquello que se requiere para el funcionamiento de la empresa, en cantidades especficas para un determinado perodo de tiempo, para una fecha sealada, o para completar un determinado proyecto. El clculo de las necesidades se materializa con los pedidos o la requisicin. Las necesidades de abastecimiento para una empresa determinada puedenser por consumo, reemplazo, reserva o seguridad, necesidades iniciales y necesidades para proyecto. Dentro de esta actividad se debe considerar al factor tiempo. (b) Compra o adquisicin: Esta actividad tiene por objetivo realizar las adquisiciones de materiales en las cantidades necesarias y econmicas en lacalidad adecuada al uso al que se va a destinar, en el momento oportuno y al precio total ms conveniente. Los principales objetivos especficos de esta actividad son:

Mantener la continuidad del abastecimiento;Pagar precios justos, pero razonablemente bajos por la calidad adecuada;Mantener existencias econmicas compatibles con la seguridad y sin prejuicios para la empresa;- Evitar deterioros, duplicidades, desperdicios, etc., buscando calidad adecuada; Buscar fuentes de suministros, alternativas y localizar nuevos productos y materiales; Mantener costos bajos en el departamento, sin desmejorar la actuacin; Estudiar e investigar nuevos procedimientos continuamente; preocuparse por la permanente capacitacin del personal; y, mantener informado algerente de logstica o gerente general acerca de la marcha del departamento. (c) Obtencin: La obtencin empieza con el pedido y tiene por finalidad contribuir a la continuidad de las actividades, evitando demoras y paralizaciones, verificando la exactitud y calidad de lo que se recibe. (d) Almacenamiento: Este implica la ubicacin o disposicin, as como la custodia de todos los artculos del almacn, que es la actividad de guardar artculos o materiales desde que se producen o reciben hasta que se necesitan o entregan. Los principales aspectos de esta actividad son:

Control de la exactitud de sus existencias. Mantenimiento de la seguridad. Conservacin de los materiales. Reposicin oportuna.

(e) Despacho o distribucin: Consiste en atender los requerimientos del usuario, encargndose de la distribucin o entrega de la mercadera solicitada. Para que los requerimientos de los usuarios sean atendidos con prontitud, es necesario contar con el embalaje o empaque para asegurarnos que las cantidades y calidades de los artculos o materiales sean correctas. Es igualmente importante en esta funcin asegurar el control de la exactitud de los artculos que se despachan, as como la rapidez de su ejecucin para cumplir con los plazos solicitados. (f) Control de stocks: Como objetivo de esta actividad debemos plantear el asegurar una cantidad exacta en abastecimiento en el lugar y tiempo oportuno, sin sobrepasar la capacidad de instalacin. Con un control preciso y exacto se garantiza un control efectivo de todos los artculos de abastecimiento. (g) Utilizacin de desperdicios: Esto con el fin de tomar las medidas ms ventajosas para la empresa. IMPORTANCIA La funcin de aprovisionamiento existe a partir del momento en que un objeto o servicio debe ser buscado fuera de la empresa. Dentro de los principales objetivos tenemos los siguientes:

Proporcionar un flujo interrumpido de materiales, suministros, servicios necesarios para el funcionamiento de la organizacin. Mantener las inversiones en existencias y reducir las prdidas de stos a un nivel mnimo. Mantener unas normas de calidad adecuadas. Buscar y mantener proveedores competentes. Normalizar los elementos que se adquieren. Comprar los elementos y los servicios necesarios al precio ms bajo posible. Mantener la posicin competitiva de la organizacin. Conseguir los objetivos del aprovisionamiento procurando que los costos administrativos sean los ms bajos posibles. APROVISIONAMIENTO Organizar a las empresas para conseguir estos objetivos es difcil porque no slo hay que tener en cuenta las necesidades internas, sino tambin las delmundo exterior. Tanto el departamento de aprovisionamiento como el trfico de materiales tienen un contacto directo en el mercado y han de responder a su solucin. La tarea fundamental del gerente de abastecimiento consiste en localizar fuentes confiables y progresivas de suministros, asegurar y mantener su cooperacin e inters. El aprovisionamiento considera dos puntos importantes: (1) Las previsiones en un plan general. (2) Los plazos en los casos particulares. Ambos se reducen a un slo factor, el tiempo. En la mayor parte de las organizaciones los aprovisionamientos consumen aproximadamente entre el 20% y 50% de los ingresos totales de la compaa en mercadera y servicios. Cuando una organizacin gasta cantidades tan grandes de sus ingresos en una

sola rea es importante que se reciba una buena compensacin por los fondos comprometidos. El efecto de apalancamiento de los beneficios que consiguen las compras, acta como un poderoso estmulo para racionalizar el abastecimiento. En toda empresa de ciertas proporciones, debe de existir un jefe o gerente de abastecimiento (o compras). El gerente de abastecimiento debe enfocar su labor hacia el desarrollo de estrategias, dirigidas hacia las compras, el desarrollo de los proveedores y de las negociaciones, que concuerden los objetivos y estrategias de la organizacin, tanto a corto plazo como a largo plazo. En el rea de aprovisionamiento el gerente debe ser responsable de la planificacin y del control de los materiales, as como de la programacin de laproduccin o de la investigacin de los materiales y de la programacin de las compras, del trfico de entrada y salida de los almacenes, y de la eliminacin de los desperdicios, la chatarra o los residuos sobrantes, de manera que permita el funcionamiento de la empresa, de acuerdo a los objetivos trazados. La labor del gerente de abastecimiento debe orientarse a buscar la mxima utilizacin y conservacin de los abastecimientos. Estas se obtienen mediante el entrenamiento y la aplicacin continua de una serie de normas hasta la conservacin, el mantenimiento, la recuperacin y la correcta distribucin y empleo de todos los artculos utilizados por la empresa. SUS NECESIDADES En lo que se refiere al clculo de necesidades, el gerente de abastecimiento debe considerar la poltica de la empresa para definir sobre los siguientes puntos: (a) Emplear en la produccin materiales extranjeros o nacionales; (b) Tener o no almacenado la materia prima a emplearse o los artculos que se produzcan. (c) Aplicar un sistema de compra exclusivamente al contado o crdito. Tambin debe considerar la capacidad econmica o financiera de la empresa para determinar mayores o menores niveles de abastecimiento, de consumo o reserva, la capacidad instalada de la empresa y el nivel de utilizacin de la misma, la mano de obra disponible y el nivel de instalacin. Para determinar las necesidades, el gerente de abastecimiento debe coordinar con diferentes niveles, debido principalmente a que esta necesidad tiene su origen en otras dependencias de la empresa: Con el gerente de Produccin para determinar: a) Los productos que se van a requerir para las operaciones de produccin en el volumen previsto. b) Periodicidad con que se requieren estos productos, a fin de poder determinar cundo colocar los pedidos. c) La calidad y el tipo de cada artculo o material a adquirirse. Con el gerente de Logstica para determinar: a) Cantidad de artculos que se encuentran con mucho stock. b) Capacidad de almacenaje total y disponible para cada artculo. c) Nuevas necesidades o nuevas formas de almacenaje de los productos.

d) Equipo y material necesario para el mantenimiento. e) Capacidad de equipo y material para el transporte. f) Nuevo equipo y material para operar en los almacenes. Con el jefe de Compras para definir: a) Forma de mantener la continuidad de abastecimiento. b) La calidad adecuada de los artculos a adquirirse. c) Localizacin de nuevos productos, materiales y fuentes de suministros. Con el gerente de Ventas o Comercializacin para: a) Proporcionar datos sobre planificacin de los artculos terminados. b) Fechas necesarias de cada uno de ellos. Con Contabilidad con el propsito de conocer: a) Los registros de inventarios que se realiza, para determinar los activos de la empresa. b) La conciliacin que se efecta en los inventarios. c) Las facilidades que necesite cada vez que se realicen inventarios. El gerente de Abastecimiento debe de determinar la responsabilidad que le compete al elemento comprador, as como la forma de llevar a cabo las adquisiciones en lo que se refiere a: (1) La fabricacin durante un determinado perodo. (2) El cumplimiento de un determinado programa de adquisicin de materiales. (3) Una orden de compra especfica. (4) La adquisicin de determinado material que debe de tenerse en existencia. (5) Determinado volumen de dinero a gastar en una sola compra.

1. Porosidad 1.1. Definicin de la PorosidadLa porosidad es una medida de la capacidad de almacenamiento de fluidos que posee una roca y se define como la fraccin del volumen total de la roca que corresponde a espacios que pueden almacenar fluidos.

Ec. 1.1 Como el volumen de espacios disponibles para almacenar fluidos no puede ser mayor que el volumen total de la roca, la porosidad es una fraccin y el mximo valor terico que puede alcanzar es 1. Muchas veces la porosidad es expresada como un porcentaje, esta cantidad resulta de multiplicar la ecuacin 1.1 por 100. 1.2. Clasificacin de la PorosidadLa porosidad de una roca puede ser clasificada de dos maneras: - Segn la comunicacin de sus poros. - Segn su origen. 1.2.1. Segn su origen De acuerdo a su origen, la porosidad puede ser clasificada en primaria o intergranular y secundaria o inducida. La porosidad primaria o intergranular es aquella que se origina durante el proceso de deposicin de material que da origen a la roca. Por otra parte la porosidad secundaria es aquella que se origina por algunos procesos naturales o artificiales posteriores al momento en el cual los sedimentos que dieron origen a la roca fueron depositados. En general las rocas con porosidad primaria presentan caractersticas ms uniformes que aquellas que presentan parte de su porosidad secundaria o inducida. Algunos procesos que dan origen a la porosidad secundaria de una roca son: la disolucin, las fracturas y la dolomitizacin. 1.2.1.1. Disolucin La disolucin es un proceso mediante el cual se origina una reaccin qumica entre los fluidos que saturan el medio poroso y la matriz de la roca. Este proceso origina una modificacin en el volumen poroso del sistema y por ende en la porosidad. 1.2.1.2. Fracturas Las fracturas tambin contribuyen a la generacin de porosidad secundaria. Despus de producirse la deposicin de sedimentos y originarse la roca, esta se puede encontrar sometida a procesos geolgicos de deformacin originados por actividades tectnicas que pueden generar fisuras o desplazamiento de los granos que conforman la matriz de la roca. Estas fracturas originan un aumento en el volumen de espacios que pueden contener fluidos, lo que se traduce en un aumento en la porosidad.

1.2.1.3. Dolomitizacin La dolomitizacin es un proceso mediante el cual la caliza se transforma en dolomita. La reaccin qumica que permite visualizar el proceso de dolomitizacin se muestra a continuacin:

El proceso de dolomitizacin ocurre cuando rocas carbonticas (constituidas por calizas) entran en contacto con agua (con alguna cantidad de magnesio disuelto) que circula a travs del medio poroso. Al entrar en contacto el magnesio desplaza al calcio, y debido a que el magnesio es considerablemente ms pequeo que el calcio, la roca generada luego del desplazamiento puede presentar una porosidad mucho mayor. Es importante mencionar que la dolomita resultante de un proceso de dolomitizacin presentar generalmente una porosidad mayor a la caliza de donde se origin, sin embargo, desde el punto de vista terico, si el proceso de dolomitizacin fuera total, es decir, el magnesio sustituyera completamente al calcio, la nueva roca podra presentar una porosidad menor a la de la roca original. 1.2.2. Segn la comunicacin de sus poros Debido a que el material cementante puede sellar algunos poros de la roca, aislndolos del resto del volumen poroso, los poros se pueden encontrar unidos entre si, o aislados. Dependiendo de como sea la comunicacin de estos poros, la porosidad se puede clasificar de la siguiente manera: - Total o absoluta. - Interconectada o efectiva. - No interconectada o no efectiva. La porosidad total o absoluta de una roca se define como la fraccin del volumen total de la misma que no esta ocupada por matriz.

Figura 1.2 Distribucin de poros en la roca

La porosidad interconectada o efectiva se define como el volumen total de la roca que representa espacios que pueden contener fluidos y se encuentran comunicados entre s, mientras que la porosidad no interconectada o no efectiva es aquella que representa la fraccin del volumen total de la roca que esta conformada por los espacios que pueden contener fluidos pero no estn comunicados entre s. Como la sumatoria del volumen de los poros no interconectados ms el volumen de los poros interconectados es igual al volumen total de los poros de la roca, entonces la porosidad absoluta o total del sistema es igual a la sumatoria de la porosidad efectiva ms la porosidad no efectiva (Ec. 1.6).

Ec 1.6Para el ingeniero de yacimientos la porosidad de mayor importancia es la efectiva, debido a que esta representa el volumen de espacios de la roca que puede estar ocupado por fluidos movibles.

LEY DE DARCY

La Ley de Darcy1 describe, con base en experimentos de laboratorio, las caractersticas del movimiento delagua a travs de un medio poroso. La expresin matemtica de la Ley de Darcy es la siguiente:

Donde: = gasto, descarga o caudal en m3/s. = longitud en metros de la muestra = una constante, actualmente conocida como coeficiente de permeabilidad de Darcy, variable en funcin del material de la muestra, en m/s. = rea de la seccin transversal de la muestra, en m2. = altura, sobre el plano de referencia que alcanza el agua en un tubo colocado a la entrada de la capa filtrante.

= altura, sobre el plano de referencia que alcanza el agua en un tubo colocado a la salida de la capa filtrante.

El agua, por relaciones de energia, circula de mayor a menor altura piezomtrica. Tal y como se puede ver, la relacin

Se trata del gradiente de alturas priezomtricas

o gradiente hidrulico y se observa que:

Por lo que adopta un valor negativo. Ello

se puede expresar:

donde h es la altura piezomtrica y z la longitud recorrida. Generalizando a 3 dimensiones se obtiene que:

K es la conductividad hidrulica (permeabilidad) y se trata de un tensor simtrico diagonalizable a 3 direcciones principales:

Y se obtiene:

El agua se desplazar en la direccin donde haya ms permeabilidad y esta a su vez indicar a que velocidad se mueve el agua en condiciones unitarias de gradiente. En terrenos istropos, las 3 permeabilidades principales sern idnticas.

VALIDEZ DE LA LEY DE DARCY

La Ley de Darcy es una de las piedras fundamentales de la mecnica de los suelos. A partir de los trabajos iniciales de Darcy, un trabajo monumental para la poca, muchos otros investigadores han analizado y puesto a prueba esta ley. A travs de estos trabajos posteriores se ha podido determinar que mantiene su validez para la mayora de los tipos de flujo de fluidos en los suelos. Para filtraciones de lquidos a velocidades muy elevadas y la de gases a velocidades muy bajas, la ley de Darcy deja de ser vlida. En el caso de agua circulando en suelos, existen evidencias abrumadoras en el sentido de verificar la vigencia de la Ley de Darcy para suelos que van desde los limos hasta las arenas medias. Asimismo es perfectamente aplicable en las arcillas, para flujos en rgimen permanente. Para suelos de mayor permeabilidad que la arena media, deber determinarse experimentalmente la relacin real entre el gradiente y la velocidad para cada suelo y porosidad estudiados...

Hidrulica del sistema de bombeoAntes de determinar el tamao de un sistema de bombeo de agua, es necesario entender los conceptos bsicos que describen las condiciones hidrulicas de una obra. Como se mostr anteriormente, el tamao del sistema est en relacin directa con el producto de la Carga Dinmica Total (CDT) y el volumen diario necesario. Este producto se conoce como ciclo hidrulico. La carga dinmica total es la suma de la carga esttica (CE) y la carga dinmica (CD): CDT = CE + CD = Nivel esttico + abatimiento + altura de la descarga +

friccin

Carga esttica (CE)La primera parte, la carga esttica, puede obtenerse con mediciones directas. Se trata de la distancia vertical que el agua se desplaza desde el nivel de abatimiento del pozo hasta la altura en que se descarga el agua. La carga esttica es entonces la suma del abatimiento, el nivel esttico y la altura de la descarga. Todos los pozos experimentan el fenmeno de abatimiento cuando se bombea agua. Es la distancia que baja el nivel del agua debido a la constante extraccin de agua. La Figura 16 muestra estos componentes hidrulicos que conforman la carga esttica.

Figura 16. Principales componentes hidrulicos de un sistema de bombeo de agua

Carga dinmica (Friccin)La carga dinmica, es el incremento en la presin causado por la resistencia al flujo al agua debido a la rugosidad de las tuberas y componentes como codos y vlvulas. Esta rugosidad depende del material usado en la fabricacin de las tuberas. Los tubos de acero producen una friccin diferente a la de los tubos de plstico PVC de similar tamao. Adems, el dimetro de los tubos influye en la friccin. Mientras ms estrechos, mayor resistencia producida. Para calcular la carga dinmica, es necesario encontrar la distancia que recorre el agua desde el punto en que el agua entra a la bomba hasta el punto de descarga, incluyendo las distancias horizontales, as como el material de la lnea de conduccin y su dimetro. Con esta informacin se puede estimar la carga dinmica de varias maneras.Valor por omisin La carga dinmica es aproximadamente el 2% de la distancia de recorrido del agua. Por lo general el resultado es una estimacin conservadora si se asume

que los sistemas de bombeo solar tpicos tienen flujos de menos de 1 L/s y las bombas recomendadas se conectan a tuberas de dimetro amplio.Tablas de friccin Existen tablas publicadas por fabricantes que indican el porcentaje de friccin que debe aadirse en base al caudal, dimetro y material de las tuberas. Esta gua incluye en el Apndice unas tablas de friccin para tuberas de plstico PVC y acero galvanizado. Estas tablas proporcionan un valor ms cercano a la friccin verdadera. Frmula de Manning Este es un mtodo matemtico que se puede realizar fcilmente con una calculadora de bolsillo. La frmula de Manning se expresa as:

Hf = k L Q2

Donde: Hf es el incremento en la presin causada por la friccin y expresada en distancia lineal (m). k es una constante emprica con unidades de (m3/s)-2 L es la distancia total recorrida por el agua por las tuberas. Su unidad es metros (m). Q es el flujo expresado en metros cbicos por segundo (m3/s). La constante k se obtuvo despus de experimentar con varios materiales y tamaos de tuberas. La Tabla 3 proporciona estos valores de k en (m3/s)2 para tuberas de plstico PVC y acero galvanizado. Tabla 3. Valores de la constante k usado en la frmula de ManningDimetro en pulgadas Material PVC 0.5 0.75 1 1.5 2 7,236 15,097 9,544,4 1,261,0 291,815 31,282 91 34

Galvaniza 19,909, 2,631,0 608,849 65,263 642 46 do

AFOROS

1. AFORO DE CORRIENTES NATURALES INTRODUCCIN

El conocimiento de la variacin del caudal que fluye por una determinada seccin de un cauce natural es de suma importancia en los estudios hidrolgicos. De acuerdo con la calidad y la cantidad de los registros de caudales necesarios en un estudio hidrolgico, las mediciones se pueden hacer de una manera continua o permanente o de una manera puntual o instantnea, las mediciones continuas de caudales requieren de la instalacin de una estacin medidora (limnimtrica) o de una estacin registradora (limnigrfica). Las

mediciones aisladas, puntuales o instantneas, se realizan en determinados momentos en que se desee conocer la magnitud de una corriente en particular. La mayoria de los metodos de aforo se basan en la ecuacin de continuidad ( Q = V * A ).

2. MTODOS DE AFORO DE CORRIENTES NATURALES DE AGUA MAS UTILIZADOS.2.1. AFORO VOLUMTRICO. Se aplica generalmente en los laboratorios de hidrulica, ya que solo es funcional para pequeos caudales; sin embargo se pueden implementar tambin en pequeas

corrientes naturales de agua. Fig 1 y Fig 1. instalacin temporal para Fig 2. Instalacin para un aforo Volumtrico con vertedero. Volumtrico.

l aforo volumtrico consiste en medir el tiempo que gasta el agua en llenar un recipiente de volumen conocido para lo cual, el caudal es fcilmente calculable con la siguiente ecuacin :Q=V/t.

2.2. AFORO CON VERTEDEROS Y CANALETAS. Se utilizan principalmente en lamedicin de caudales en pequeas corrientes, en canales artificiales y de laboratorio; su uso en corrientes naturales es muy restringido. Un funcionamiento tpico de un vertedero para aforar corrientes naturales se muestra en la Fig 3.

Fig. 3. Secciones de control artificiales para aforar corrientes naturales.

2.3. AFORO CON TUBO DE PITOT. Su mayor aplicacin se encuentra en la medicin de velocidades en flujo a presin, es decir, flujos en tuberas. Sin embargo, tambin se utiliza en la medicin de velocidades en canales de laboratorio y en pequeas corrientes naturales. Es tubo de pitot permite medir la velocidad de la corriente a diferentes profundidades, por lo cual se puede conocer la velocidad media en la seccin, que multiplicada por el rea de sta, produce el caudal de la corriente. 2.4. AFORO CON TRAZADORES FLUORESCENTES 0 COLORANTES. El empleo de colorantes para medir la velocidad del flujo en corrientes de agua es uno de los mtodos ms sencillos y de mayor xito. Una vez elegida la seccin de aforo, en la que el flujo es prcticamente constante y uniforme se agrega el colorante en el extremo de aguas arriba y se mide el tiempo de llegada al extremo de aguas abajo. Conocida la distancia entre los dos extremos de control, se puede dividir esta por el tiempo de viaje del colorante, obtenindose as la velocidad superficial o subsuperficial de la corriente liquida. La velocidad media de flujo se obtendr dividiendo la distancia entre los dos extremos o puntos de control, por el tiempo medio de viaje. Si se inyecto un colorante de tipo brillante, como la eosina, y si se suspende horizontalmente una lamina brillante, de longitud conocida, en un sitio aguas debajo de la inyeccin, es posible detectar los instantes en que desaparecen y aparece el colorante en los extremos de dicha lamina. La medida del tiempo que transcurre entre los instantes de desaparicin y aparicin del colorante se puede emplear como representativo del tiempo medio del flujo a lo largo de la lamina. La velocidad media superficial del flujo se obtendr dividiendo la longitud de la lamina por el tiempo medio del flujo. Otros colorantes, comn y eficazmente empleados como trazadores, son la fluorescena, el rojo congo, el permanganato de potasio, la rodamina b y el pontacil rosa B brillante. Este ltimo es especialmente til en estudios de dispersin de contaminantes en el agua. En los ltimos aos se han logrado considerables mejoras en las tcnicas de medicin con trazadores fluorescentes, especialmente con la rodamina B, rodamina WT, las sulforrodaminas B y G la uramina y el bromuro 82. 2.5. AFOROS CON TRAZADORES QUMICOS Y RADIOACTIVOS. Es un mtodo muy adecuado para corrientes turbulentas como las de montaas. Estos trazadores se utilizan de dos maneras: como

aforadores qumicos, esto es, para determinar el caudal total de una corriente y como medidores de velocidad de flujo. En los aforos qumicos y radioactivos, se inyecta una tasa constante qt, de la sustancia qumica, radioactiva o trazador, de concentracin conocida, Cti, a la corriente cuyo caudal, Q, desee determinarse y cuya concentracin de la sustancia, Ca , en la corriente, tambin se conoce. A una distancia corriente abajo, suficientemente grande para asegurar que se han mezclado totalmente el trazador y el agua, se toman muestras de sta, y se determina la concentracin de la sustancia qumica o radioactiva, Ct. ( Fig 4 )

Fig.4. Procedimiento aforo con trazador.

de

inyeccin

y hago

un

muestreo

en

un

El caudal de la corriente se puede determinar, entonces, empleando la siguiente ecuacin.

2.6. AFORO CON FLOTADORES. Son los ms sencillos de realizar, pero tambin son los ms imprecisos; por lo tanto, su uso queda limitado a situaciones donde no se requiera mayor precisin. Con este mtodo se pretende conocer la velocidad media de la seccin para ser multiplicada por el rea, y conocer el caudal, segn la ecuacin de continuidad.

Q = velocidad *reaPara la ejecucin del aforo se procede de la siguiente forma. Se toma un techo de la corriente de longitud L; se mide el rea A, de la seccin, y se lanza un cuerpo que flote, aguas arriba de primer punto de control, y al paso del cuerpo por dicho punto se inicia la toma del tiempo que dura el viaje hasta el punto de control corriente abajo. Como se muestra en la siguiente figura.

Fig. 5. Esquema ilustrativo para aforo con flotador La velocidad superficial de la corriente, Vs, se toma igual a la velocidad del cuerpo flotante y se calcula mediante la relacin entre el espacio recorrido L, y el tiempo de viaje t.

Se considera que la velocidad media de la corriente, Vm, es del orden de 0.75Vs a 0.90 Vs, donde el valor mayor se aplica a las corrientes de aguas ms profundas y rpidas ( con velocidades mayores de 2 m/s. Habitualmente, se usa la siguiente ecuacin para estimar la velocidad media de la corriente. Vm = 0.85VS. Si se divide el rea de la seccin transversal del flujo en varas secciones, de rea Ai, para las cuales se miden velocidades superficiales, Vsi, y se calculan velocidades medias, Vmi, el caudal total se podr determinar como la sumatoria de los caudales parciales qi, de la siguiente manera

Se pueden obtener resultados algo ms precisos por medio de flotadores lastrados , de sumersin ajustable, como muestra en la figura 5. Estos flotadores consisten en un tubo delgado de aluminio, de longitud Lfl, cerrado en ambos extremos y con un lastre en su extremo inferior, para que pueda flotar en una posicin prxima a la vertical, de tal manera que se sumerjan hasta una profundidad aproximadamente de 25 a 30 cm sobre el fondo, y emerjan unos 5 a 10 cm.

La velocidad observada de flotador sumergido, Vf, permite la determinacin de la velocidad media de la corriente, Vm, a lo largo de su curso, por la siguiente formula experimental:

donde y es la profundidad de la corriente de agua.

Perfilaje de Pozos El perfilaje de pozos es una actividad muy importante dentro de la exploracin yproduccin de hidrocarburos (petrleo y gas), la cual consiste en la toma y monitoreo delos perfiles o registros del pozo. Qu es un Registro o Perfil de un Pozo? Un registro o perfil de pozo quiere decir una grabacin contra profundidad de alguna delas caractersticas de las formaciones rocosas atravesadas, hechas por aparatos demedicin (herramientas) en el hoyo del pozo.

Formacion Arcillosa (Lutita) Formacion Arenosa (Arenisca)

Formacion Arcillo

Importancia de los Perfiles de Pozo A travs de los perfiles de pozos medimos un nmero de parmetros fsicosrelacionados a las propiedades geolgicas y petrofsicas de los estratos que hanpenetrado. Adems, los registros nos dan informacin acerca de los fluidos presentesen los poros de las rocas

(agua, petrleo o gas). Por lo tanto, los datos de los perfilesconstituyen una descripcin de la roca La interpretacin de los perfiles puede ser dirigida a los mismos objetivos que llevan losanlisis de ncleos convencionales. Obviamente, esto solo es posible si existe unarelacin definida entre lo que se mide en los registros y los parmetros de roca deinters para el Ingeniero Gelogo, el Petrofsico o el Ingeniero de Yacimientos.La principal funcin del perfilaje de pozos es la localizacin y evaluacin de losyacimientos de hidrocarburos. Validacin de los Perfiles Se realiza para verificar la calidad de los datos y la velocidad de perfilaje. Cadaherramienta posee una velocidad de perfilaje ptima, a la cual la calidad de los datosobtenidos es la mejor. Normalizacin de las Curvas La normalizacin de los perfiles es realizada por un petrofsico. El perfil que necesitaser normalizado con mayor frecuencia es la curva SP. Digitaslizacin de los Perfiles Existen perfiles de pozos antiguos que no se encuentran en formato digital. Estospueden vectorizarse mediante el programa LogDB

TIPOS DE PERFILES DE POZOS

1. REGISTROS DE DIMETROS Proporcionan informacin acerca de las condiciones del hoyo. Registro de Dimetro de la Mecha (Bit Size = BS) Esta curva indica el dimetro de las mechas que se utilizaron durante toda laperforacin. Registro de Calibracin (Caliper = CALI) El Caliper es una herramienta que mide el dimetro del pozo, el cual puede ser demucha utilidad a la hora de diferenciar litologas resistentes de las poco resistentes.Su principal funcin es determinar el estado del hoyo (derrumbado o noderrumbado). Mientras mayor sea el dimetro del hoyo (CALI) en comparacin conel dimetro de la mecha (BS), menor es la competencia de la roca perforada (hoyoderrumbado). Si el dimetro del hoyo es similar al dimetro de la mecha, indica que la roca es competente (hoyo no derrumbado). El dimetro del hoyo es menor queel dimetro de la mecha, puede indicar que se tratan de lutitas expansivas o que seform un revoque muy grueso.

2. REGISTROS ELCTRICOS Proporcionan informacin acerca de las propiedades elctricas de las rocas. Potencial Espontneo (Spontaneity Potencial = SP) Es un registro no inducido. El SP de los materiales del subsuelo se origina en lasclulas electroqumicas formadas por el contacto entre las arcillas, las arenas y ellodo

de perforacin, y como consecuencia del efecto electrocintico de los fluidosque se mueven a travs de la zona permeable. El SP se mide introduciendo unelectrodo en el sondeo sin entubar, mientras que el otro electrodo se sumerge en unpozuelo excavado en la superficie y lleno de lodo de perforacin. Se toman a hoyodesnudo. No funciona en lodo base aceite. Debido a su baja resolucin actualmente han sido desplazados por el registro de GR. Resistividad (Resistivity) Es un registro inducido. La resistividad es la capacidad que tienen las rocas deoponerse al paso de corriente elctrica inducida y es el inverso de la conductividad.La resistividad depende de la sal disuelta en los fluidos presentes en los poros delas rocas. Proporciona evidencias del contenido de fluidos en las rocas. Si los porosde una formacin contienen agua salada presentar alta conductividad y por lo tantola resistividad ser baja, pero si estn llenos de petrleo o gas presentar bajaconductividad y por lo tanto la resistividad ser alta. Las rocas compactas pocoporosas como las calizas masivas poseen resistividades altas 3. REGISTROS RADIACTIVOS Proporcionan informacin acerca de las propiedades radiactivas de las rocas. Rayos Gamma (Gamma Ray = GR) Se basa en las medicin de las emisiones naturales de rayos gamma que poseenlas rocas. Durante la meteorizacin de las rocas, los elementos radiactivos queestas contienen se desintegran en partculas de tamao arcilla, por lo tanto laslutitas tienen emisiones de rayos gamma mayores que las arenas. Mientras mayores el contenido de arcilla de las rocas mayor es la emisin de GR de las mismas.Los minerales radiactivos principales son: el potasio (K), el torio (Th) y el uranio (U) 4. REGISTROS DE POROSIDAD Proporcionan informacin acerca de la porosidad del yacimiento. Son los mejoresperfiles para detectar y delimitar los yacimientos de gas. Registro Neutrnico (CNL) Se basa en la medicin de concentraciones de hidrgenos, lo que indica lapresencia de agua o petrleo de la roca. Posee una fuente de neutrones, los cualescolisionan con los hidrgenos presentes en los poros de la roca. La herramientatambin posee un receptor que mide los neutrones dispersos liberados en lascolisiones. La herramienta se llama CNL. Sirve para estimar la porosidad neutrnicade las rocas (NPHI). Si el registro neutrnico es alto indica alta ndice de neutrones,y si es bajo indica bajo ndice de neutrones. Se lee de derecha a izquierda . La unidad de medida es en fraccin o en %, con un rango de valores que va desde 0.15 a 0.45 (15 a 45 %).

Registros de Densidad (FDC) Se basa en la medicin de la densidad de la formacin, por medio de la atenuacinde rayos gamma entre una fuente y un receptor. Posee una fuente de rayos gamma,los cuales colisionan con los tomos presentes en la roca. La herramienta tambinposee un receptor que mide los rayos gamma dispersos liberados en las

colisiones.La herramienta se llama FDC. Sirve para estimar la densidad del sistema roca fluido (RHOB) que posteriormente servir para calcular la porosidad por densidad(DPHI). Si el registro de densidad es bajo indica alta porosidad y si es alto indicabaja porosidad. Se lee de izquierda a derecha . L a u n i d a d d e m e d i d a e s g r / c m 3, con un rango de valores que va desde 1.96 a 2.96 gr/cm3.RELACIONES VOLUMETRICAS - GRAVIMETRICAS El problema de la identificacin de los suelos es de importancia fundamental; identificar un suelo es, en rigor, encasillarlo en un sistema previo de clasificacin para ello se deben estudiar sus propiedades y analizar su comportamiento ya que desde esta practica se analizaran las tres faces que comprenden el suelo. Las fases lquida y gaseosa del suelo suelen comprenderse en el volumen de vacos (Vv), mientras que la fase slida constituye el volumen de slidos (Vs). Se dice que un suelo es totalmente saturado cuando todos sus vacos estn ocupados por agua. Un suelo en tal circunstancia consta, como caso particular de solo dos fases, la slida y la lquida. Es importante considerar las caractersticas morfolgicas de un conjunto de partculas slidas, en un medio fluido. Eso es el suelo.

,

Fase slida: Fragmentos de roca, minerales individuales, materiales orgnicos. Fase lquida: Agua, sales, bases y cidos disueltos, incluso hielo. Fase gaseosa: Aire, gases, vapor de agua. Esquema de una muestra de suelo y el modelo de sus 3 fases.

Las relaciones entre las diferentes fases constitutivas del suelo (fases slida, lquida y gaseosa), permiten avanzar sobre el anlisis de la distribucin de las partculas por tamaos y sobre el grado de plasticidad del conjunto. En los laboratorios de mecnica de suelos puede determinarse fcilmente el peso de las muestras hmedas, el peso de las muestras secadas al horno y la gravedad especfica de las partculas que conforman el suelo, entre otras. Las relaciones entre las fases del suelo tienen una amplia aplicacin en la Mecnica de Suelos para el clculo de esfuerzos. La relacin entre las fases, la granulometra y los lmites de Atterberg se utilizan para clasificar el suelo y estimar su comportamiento. Modelar el suelo es colocar fronteras que no existen. El suelo es un modelo discreto y eso entra en la modelacin con dos parmetros, e y h (relacin de vacos y porosidad), y con las fases. El agua adherida a la superficie de las partculas, entra en la fase slida. En la lquida, slo el agua libre que

podemos sacar a 105 C cuando, despus de 24 o 18 horas, el peso del suelo no baja ms y permanece constante. Fases, volmenes y pesos En el modelo de fases, se separan volmenes V y pesos W as: Volumen total VT, volumen de vacos VV (espacio no ocupado por slidos), volumen de slidos VS, volumen de aire VA y volumen de agua VW. Luego VT = VV +VS Y VV = VA +VW. En pesos (que es diferente a masas), el del aire se desprecia, por lo que WA = 0. El peso total del espcimen o mu estra WT es igual a la suma del peso de los slidos WS ms el peso del agua WW; esto es WT = WS + WW.

Esquema de una muestra de suelo, en tres fases o hmedo, con la indicacin de los smbolos usados: En los costados, V volumen y W peso. Las letras subnice y dell centro, son: A aire, W agua y S slidos

Relaciones de volumen: h, e, DR, S, CA Porosidad h. Se define como la probabilidad de encontrar vacos en el volumen total. Por eso 0 < h < 100% (se expresa en %). En un slido perfecto h = 0; en el suelo h 0 y h 100%

Relacin de vacos e. Es la relacin entre el volumen de vacos y el de los slidos. Su valor puede ser e > 1 y alcanzar valores muy altos. En teora 0 < e . El trmino compacidad se refiere al grado de acomodo alcanzado por las partculas del suelo, dejando ms o menos vacos entre ellas. En suelos compactos, las partculas slidas que lo constituyen tienen un alto grado de acomodo y la capacidad de deformacin bajo cargas ser pequea. En suelos poco compactos el volumen de vacos y la capacidad de deformacin sern mayores. Una base de comparacin para tener la idea de la compacidad alcanzada por una estructura simple se tiene estudiando la disposicin de un conjunto de esferas iguales. En la figura 2.3 se presentan una seccin de los estados ms suelto y ms compacto posible de tal conjunto. Pero estos arreglos son tericos y los clculos matemticos Los parmetros adicionales h y e (siempre h < e), se relacionan as: como Vv/Vs es la relacin de vacos, entonces:

Con la prctica, para suelos granulares, los valores tpicos son: Arena bien gradada e = 0,43 - 0,67 h = 30 - 40% Arena uniforme e = 0,51 - 0,85 h = 34 - 46% Densidad relativa DR. (o Compacidad relativa) Este parmetro nos informa si un suelo est cerca o lejos de los valores mximo y mnimo de densidad, que se pueden alcanzar. Adems 0 DR 1, siendo ms resistente el suelo cuando el suelo est compacto y DR 1 y menor cuando est suelto y DR 0.Algunos textos expresan DR en funcin del PU seco d.. Aqu, e max es para suelo suelto, e min para suelo compactado y e para suelo natural

Los suelos cohesivos, generalmente tienen mayor proporcin de vacos que los granulares; los valores tpicos de y e son: e = 0,55 - 5,00 = 35 - 83% Grado de saturacin S. Se define como la probabilidad de encontrar agua en los vacos del suelo, por lo que 0 S 100%. Fsicamente en la naturaleza S 0%, pero admitiendo tal extremo, S = 0% suelo seco y S = 100% suelo saturado.

Contenido de aire CA. Probabilidad de encontrar aire en los vacos del suelo. 0 CA 100%. En el suelo saturado, los vacos estn ocupados por agua CA = 0 y en el suelo seco, por aire CA = 100%. Naturalmente, S + CA = 100%. Nota: En suelos granulares, DR < 35% es flojo, 35% DR 65% es medio y DR > 65% es denso.

LA CLAVE # 1 ES:

Relaciones Gravimtricas. Una masa de 1 Kg pesa distinto en la luna que en la tierra. El peso es fuerza, la masa no. La densidad relaciona masa y volumen, el peso unitario relaciona peso y volumen y la presin, fuerza y rea. El valor de la gravedad en la tierra es g = 9,81 m/sg2 = 32,2 ft/sg2 El peso unitario del agua es 62,5 lb/ft3 = 9,81 KN/m3 = 1 gr/cm3 (si g = 1) En presin 1 lb/ft2 = 47,85 N/m2 = 47,85 Pa. 1 lb/m2 = 6,90 KPa y 1 ft de agua 2,99 KPa Contenido de humedad: w Es la relacin, en %, del peso del agua del espcimen, al peso de los slidos. El problema es cul es el peso del agua? Para tal efecto debemos sealar que existen varias formas de agua en el suelo, y unas requieren ms temperatura y tiempo de secado que otras para ser eliminadas. En consecuencia, el concepto suelo seco tambin es arbitrario, como lo es el agua que pesemos en el suelo de muestra. Suelo seco es el que se ha secado en estufa, a temperatura de 105C - 110C, hasta peso constante durante 24 18 horas (con urgencia). El valor terico del contenido de humedad vara entre: 0 . En la prctica, las humedades varan de 0 (cero) hasta valores del 100%, e incluso de 500% 600%, en el valle de Mxico. NOTA: En compactacin se habla de w ptima, la humedad de mayor rendimiento, con la cual la densidad del terreno alcanza a ser mxima. dos curvas de compactacin para un mismo material, dependiendo el valor de la humedad ptima de la energa de compactacin utilizada para densificar el suelo.

Peso unitario de referencia 0 El peso PU de referencia es g0, que es el valor del PU para el agua destilada y a 4 C.

0 = 9,81 KN/m3 1,00 Ton/m3 = 62,4 lb/ft3 = 1,0 gr/cc (para g = 1m/seg 2). Este es el resultado de multiplicar la densidad del agua por la gravedad, dado que densidad es masa sobre volumen y que peso es el producto de la masa por la gravedad.

Gravedad Especfica de los slidos GS. La gravedad especfica es la relacin del peso unitario de un cuerpo referida a la densidad del agua, en condiciones de laboratorio y por lo tanto a su peso unitario 0 ? . En geotecnia slo interesa la gravedad especfica de la fase slida del suelo, dada por GS = g s / W g pero referida al Peso Unitario de la fase lquida del suelo W g , para efectos prcticos.

Peso unitario del suelo. Es el producto de su densidad por la gravedad. El valor depende, entre otros, del contenido de agua del suelo. Este puede variar del estado seco d hasta el saturado SAT as:

Peso unitario del agua y de los slidos

En el suelo, WS es prcticamente una constante, no as WW ni WT. Adems se asume que siendo GS un invariante, no se trabaja nunca con el PU de los slidos, g s, sino con su equivalente, GS W g, de conformidad con el numeral En general los suelos presentan gravedades especficas GS con valor comprendido entre 2,5 y 3,1 (a dimensional). Como el ms frecuente es 2,65 (a dimensional) se asume como mximo valor de GS terico. Veamos adems algunos valores del peso unitario seco de los suelos, los que resultan de inters dado que no estn afectados por peso del agua contenida, sino por el relativo estado de compacidad, el que se puede valorar con la porosidad.

Los suelos bien compactados presentan pesos unitarios de 2,2 g/cm3 a 2,3 g/cm3, en gd para gravas bien gradadas y gravas limosas. En la zona del viejo Caldas, las cenizas volcnicas presentan pesos unitarios entre 1,30 a 1,70gr/cm. Peso unitario sumergido

Esto supone considerar el suelo saturado y sumergido. Al sumergirse, segn Arqumedes, el suelo experimenta un empuje, hacia arriba, igual al peso del agua desalojada.

Gravedad especfica del espcimen. Puedo considerar la muestra total (GT) pero el valor no tiene ninguna utilidad, la fase slida (GS) que es de vital importancia por describir el suelo y la fase lquida (GW) que se asume es 1 por ser W g el mismo del agua en condiciones de laboratorio. En cualquier caso, el valor de referencia es 0 y 0 W.

CLAVE # 2 Otra relacin fundamental surge de considerar el PU hmedo, as:

Obsrvese que no se escribi s sino GS W . Ahora, sustituimos GS por Se, y obtenemos estas expresiones para el PU hmedo, seco y saturado:

Diagramas de fases con base unitaria

T = f(e) Con VS = 1 en el grfico, necesariamente

T = f(): Con VT = 1, en el grfico, necesariamenteCalculados los volmenes, se pasa a los pesos utilizando

la expresin de s (sin escribirla) y luego la de w

NOTA: En diagramas unitarios existen 3 posibilidades: VS, VT, WS = 1. con la tercera se obtienen resultados en funcin de la relacin de vacos como los del caso a).

EQUIPOS UTILIZADOS Para realizar la prueba en el laboratorio se utilizo el siguiente equipo

Frasco de toma de muestras Balanza de triple brazo Horno Probeta Recipientes de vidrios de volmenes 40 cm3 y 500cm3 (beaker) Tapas metlicas para toma de muestras Cuchara para el fcil manejo saturado

NIVEL FREATICO

Qu es el nivel fretico? Rara vez estn los mantos acuferos saturados hasta la superficie de la tierra; generalmente el agua llega slo a cierto nivel. La parte superior de la zona saturada se llama nivel fretico; por encima de l, las partculas de tierra no poseen ms que una delgada pelcula de agua y los poros estn llenos de aire La profundidad a la que se encuentra el nivel fretico varia de acuerdo con la pluviosidad y otros factores, entre ellos el volumen de agua extrado por los hombres. El nivel fretico de un manto se puede comprobar observando un pozo poco profundo: est representado por la superficie del agua que brilla en su interior. De dnde procede el agua de los manantiales? Estas salidas naturales de agua subterrnea se encuentran en muchos lugares: en laderas montaosas, en valles en medio de desiertos calcinados, a pie de los acantilados e incluso en su paredes. Los manantiales brotan a veces directamente en los lechos de lagos y ros, y existen incluso en el fondo del mar.

Algunos no son ms que meras filtraciones que apenas humedecen la superficie del suelo, mientras que de otros surge el agua a borbotones. Unos cuantos, como por ejemplo Silver Springs, en Florida (EE. UU.), y la Fontaine de Vaucluse, en Francia, vierten millones de litros por minuto. Algunos de los manantiales ms grandes son el desage de ros subterrneos que fluyen a travs de canales formados por la disolucin de la roca calcrea. El agua de un manto acufero cubierto por una capa de roca impermeable tambin puede llegar a la superficie a travs de una fractura de aquella capa. Pero lo ms comn es que el manantial brote cuando el manto acufero entra en contacto con la superficie de un terreno inclinado y el agua puede salir a travs de puntos dbiles o grietas

La napa fretica esta contenida por aguas subterrneas, las cuales no se evaporan directamente de los lagos y ros o no es tranpirada por las plantas,llegan a filtrarse a travs del sub suelo y pasan a formar los acuferos subteraneos o napa fretica.