Aguas Subterraneas PDF

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALACENTRO UNIVERSITARIO DE OCCIDENTE

DIVISIÓN DE CIENCIAS DE INGENIERÍA

MEDICIÓN DE LOS NIVELES DINÁMICO Y ESTÁMUNICIPALES DE LA CIUDAD DE QUETZALTENANGO

PRESENTADO A LAS AUTORIDADES DE LADIVISIÓN DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA

DORIAN VINICIO CAJAS CHÁVEZ

AL CONFERÍ

EN EL GRADO ACADÉMICO DE LICENCIADO

QUETZALTENANGO,

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA CENTRO UNIVERSITARIO DE OCCIDENTE

DIVISIÓN DE CIENCIAS DE INGENIERÍA INGENIERÍA CIVIL

AGUAS SUBTERRÁNEAS: DE LOS NIVELES DINÁMICO Y ESTÁ TICO DE LOS POZOS

MUNICIPALES DE LA CIUDAD DE QUETZALTENANGO

TRABAJO DE GRADUACIÓN PRESENTADO A LAS AUTORIDADES DE LA DIVISIÓN DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA

POR

DORIAN VINICIO CAJAS CHÁVEZ

AL CONFERÍRSELE EL TÍTULO DE

INGENIERO CIVIL

EN EL GRADO ACADÉMICO DE LICENCIADO

QUETZALTENANGO, FEBRERO DE 2011.

TICO DE LOS POZOS MUNICIPALES DE LA CIUDAD DE QUETZALTENANGO

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALACENTRO UNIVERSITARIO DE OCCIDENTE

RECTOR MAGNÍFICO LIC. CARLOS ESTUARDO GALVEZ BARRIOS

SECRETARIO GENERAL DR. CARLOS GUILLERMO ALVARADO CEREZO

INTEGRANTES DEL CONSEJO DIRECTIVO

PRESIDENTE MSC. MARÍA DEL ROSARIO PAZ CABRERA

SECRETARIO MSC. CÉSAR

REPRESENTANTES DOCENTES

DR. OSCAR STUARDO ARANGO BENECKE

LIC. TEODULO ILDEFONSO CIFUENTES MALDONADO

REPRESENTANTE DE LOS EGRESADOS

ING. JOSE AROLDO NIMATUJ QUIJIVIX

REPRESENTANTES ESTUDIANTILES

BR. JUAN ANTONIO MENDOZA BARRIOS

BR. EDWARD PAÚL NAVARRO MÉRIDA

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA CENTRO UNIVERSITARIO DE OCCIDENTE

AUTORIDADES DE LA USAC



INTEGRANTES DEL CONSEJO DIRECTIVO


SECRETARIO MSC. CÉSAR HAROLDO MILIÁN REQUENA

REPRESENTANTES DOCENTES

DR. OSCAR STUARDO ARANGO BENECKE


REPRESENTANTE DE LOS EGRESADOS

ING. JOSE AROLDO NIMATUJ QUIJIVIX

REPRESENTANTES ESTUDIANTILES

BR. JUAN ANTONIO MENDOZA BARRIOS

R. EDWARD PAÚL NAVARRO MÉRIDA





DEDICATORIA

A Dios

Guía en mi camino, esperanza mía y castillo mío, mi Dios en quién confiaré.

A mis padres

Henry Cajas Marín y María Olivia Chávez de Cajas. (QEPD).

A mis Abuelos

En vida demostraron un ejemplo a seguir.

A mis hermanos:

Marisol, Adolfo, Eddy, gracias por todo el apoyo

A los Amores de mi vida:

Andrea y Sofía Abigail

A mis amigos:

Éxitos en la vida

A Quetzaltenango:

Ciudad que me vio nacer

Al Cunoc:

Fuente de conocimiento

i

ÍNDICE GENERAL

Contenido Página 1. INVESTIGACIÓN ................................................................................................................... 2

1.1Monografía del lugar .......................................................................................................... 2

1.1.1Ubicación del lugar ...................................................................................................... 2

1.2 Límites y colindancias....................................................................................................... 2

1.3 Distribución Político Administrativa: .................................................................................. 2

1.4 Extensión.......................................................................................................................... 4

1.5 Clima ................................................................................................................................ 4

1.6 Población e idioma ........................................................................................................... 5

1.7 Aspectos Hidrográficos ..................................................................................................... 5

1.8 Accidentes geográficos ..................................................................................................... 5

1.9 Cubierta Forestal: ............................................................................................................. 6

1.9.1 Fauna y flora silvestre ................................................................................................ 7

1.9.2 Flora ........................................................................................................................... 7

1.10 Economía: ...................................................................................................................... 7

1.11 Infraestructura y servicios ........................................................................................... 8

Drenaje ............................................................................................................................... 8

Eliminación Basura ................................................................................................................. 8

2. DELIMITACIÓN DEL ESTUDIO ............................................................................................. 9

3. AGUA SUBTERRANEA .....................................................................................................12

3.1 Hidrología ........................................................................................................................12

3.2 Geología ..........................................................................................................................12

3.2.1 Hidrogeología ............................................................................................................12

3.2.1.1 Unidades Hidrogeológicas .....................................................................................12

3.3 Agua subterránea ............................................................................................................13

3.3.1 Acuíferos ...................................................................................................................13

3.3.1.1 Acuíferos del área de estudio .................................................................................13

3.3.1.2 Acuíferos de las formaciones cuaternarias .............................................................13

3.3.1.3 acuíferos de las formaciones terciarias ..................................................................14

ii

3.3.2 Acuicludos.................................................................................................................14

3.3.3 Permeabilidad ...........................................................................................................14

3.3.4 Conductividad Hidráulica ...........................................................................................15

3.3.5 Transmisibilidad ........................................................................................................15

3.3.6 Acuífero libre o no confinado .....................................................................................15

3.3.7 Acuífero confinado o artesiano ..................................................................................15

3.4 Escurrimiento ..................................................................................................................15

3.4.1 Flujo superficial .........................................................................................................15

3.4.2 Flujo subsuperficial ...................................................................................................16

3.4.3 Flujo de aguas freáticas o escurrimiento subterráneo ...............................................16

4. ADMINISTRACIÓN DE AGUAS SUBTERRANEAS ...........................................................17

4.1 Abastecimiento de agua ...............................................................................................18

4.2 Consumo de agua ........................................................................................................18

4.4 Fuentes de abastecimiento de agua ............................................................................19

4.5 Normas de calidad para el agua...................................................................................19

4.6 Tratamiento del agua ...................................................................................................19

5. HIDRÁULICA DE POZOS ..................................................................................................20

5.1 Abatimiento .....................................................................................................................20

5.2 Flujo a partir de los pozos ................................................................................................21

5.3 Fórmula de Dupuit-Thiem y Fórmula de Jacob - Theis ....................................................22

5.4 Excavación de pozos .......................................................................................................23

5.5 Equipo de pozos ..............................................................................................................23

5.6 Bombas para pozos .........................................................................................................24

6. RESULTADOS...................................................................................................................25

6.1 Ubicación de los pozos monitoreados .............................................................................25

6.1.1 Chitux ........................................................................................................................25

6.1.2 Chuicavioc ................................................................................................................26

6.1.3 Nombre del Pozo: Choqui Alto (zona 6) ....................................................................27

6.1.4 Nombre del Pozo: Cefemerq .....................................................................................28

6.1.5 Nombre del Pozo: Zona 8 ........................................................................................29

6.1.6 Nombre del pozo: Tierra colorada Baja .....................................................................30

6.1.7 Nombre del Pozo: Salida San Marcos .......................................................................31

iii

7. MEDICIÓN DE LOS NIVELES ESTÁTICO Y DINÁMICO DE LOS POZOS .......................32

7.1 Procedimiento utilizado para medir los niveles estático y dinámico .................................34

7.1.1 Trasladar la sonda eléctrica hacia el lugar donde se ubica el pozo ...........................34

7.1.2 Ubicar el equipo para medir los niveles del pozo.......................................................35

7.1.3 Desenrollar la cinta a través del tubo pvc. .................................................................35

7.1.4 Leer el nivel dinámico del pozo .................................................................................36

7.1.5 Anotar datos ..............................................................................................................36

7.1.6 Enrollar la cinta .........................................................................................................37

7.1.7 Detener el funcionamiento de la bomba del pozo ......................................................37

7.1.8 Tomar el nivel estático ..............................................................................................37

7.1.9 Anotar datos ..............................................................................................................38

7.1.10 Enrollar la cinta .......................................................................................................38

7.1.11 Anotar la lectura del caudal .....................................................................................39

7.1.12 Encender la bomba .................................................................................................39

7.2 Anotación de los datos levantados en campo ..................................................................39

7.2.1 Información de la bitácora .........................................................................................40

7.2.3 Bitácora utilizada .......................................................................................................42

8. DATOS OBTENIDOS ............................................................................................................43

8.1 Resumen de las mediciones de abril a mayo de 2,010 ....................................................43

8.1.1 Mediciones mes de abril ............................................................................................43

8.1.2 Mediciones mes de mayo ..........................................................................................43

8.1.3 Mediciones mes de junio ...........................................................................................44

8.1.4 Mediciones mes de julio ............................................................................................44

8.1.5 Mediciones mes de agosto ........................................................................................45

8.1.6 Mediciones mes de septiembre .................................................................................45

8.2 Gráficas generadas en base a los datos obtenidos .........................................................46

8.2.1 Gráfico de resumen de los niveles estático y dinámico .............................................46

8.2.2 Gráficos comparativos de niveles estáticos entre pozos ...........................................47

9. MAPA DE CURVAS ISOFREÁTICAS ...................................................................................52

9.1 Software utilizado ............................................................................................................52

9.2 Procedimiento .................................................................................................................52

9.2.1 Lectura de coordenadas con gps ..............................................................................52

iv

9.2.2 Ingreso de coordenadas a Civilcad ...........................................................................53

9.2.3 Triangulación de los puntos ......................................................................................55

9.2.4 Curvas Isofreáticas ...................................................................................................57

9.2.5 Perfil Hidrológico .......................................................................................................61

10. BOMBEO DE ENSAYO POR EL MÉTODO DE JACOB .................................................63

10.1 Cálculo de la Transmisividad(T) y Coeficiente de almacenamiento (S) ..........................63

10.1.1 Prueba de bombeo en el pozo Tierra colorada baja ................................................63

10.2 Cálcuo del Radio de influencia entre los pozos Choqui alto y Cefemerq .......................67

v

ÍNDICE DE ILUSTRACIONES

FIGURAS

Página Figura 1. Mapa de Guatemala (Fuente: Williams, H. (2)) .......................................................... 3 Figura 2. División Política de Quetzaltenango. (Fuente: IGN 1,998) .......................................... 4 TABLA 1. CUBIERTA FORESTAL (FUENTE: CARACTERIZACIÓN DE QUETZALTENANGO) 6 TABLA 2.FAUNA Y FLORA (FUENTE: ESTUDIO DE CARACTERIZACIÓN DE QUETZALTENANGO) ................................................................................................................ 7 FIGURA 3. UBICACIÓN DE POZOS ........................................................................................10 Figura 4 AREA DE ESTUDIO (FUENTE: INSIVUMEH) ............................................................11 FIGURA 5.CONO DE DESCENSOS.(FUENTE: F. SÁNCHEZ(8) ) ...........................................21 FIGURA 6. POZO CHITUX (FUENTE: EL AUTOR) ..................................................................25 FIGURA 7. POZO CHUICAVIOC (FUENTE: EL AUTOR) .........................................................26 FIGURA 8. POZO CHOQUÍ ALTO: EL AUTOR) .......................................................................27 FIGURA 9. POZO CEFEMERQ (FUENTE: EL AUTOR) ...........................................................28 FIGURA 10. POZO ZONA 8 (FUENTE: EL AUTOR) .................................................................29 FIGURA 11. POZO TIERRA COLORADA BAJA (FUENTE: EL AUTOR) ..................................30 FIGURA 12. SONDA ELECTRICA (FUENTE: DAHO POZOS) .................................................33 FIGURA 13. SONDA UTILIZADA EN EL ESTUDIO (FUENTE: EL AUTOR) .............................34 FIGURA 14. SONDA DEL POZO (FUENTE: EL AUTOR) .........................................................35 FIGURA 15. PROCEDIMIENTO NIVEL DINÁMICO (FUENTE: EL AUTOR) .............................36 FIGURA 16. BOMBILLO (FUENTE: EL AUTOR .......................................................................36 FIGURA 17. PROCEDIMIENTO NIVEL ESTÁTICO (FUENTE: EL AUTOR) .............................37 FIGURA 18. LECTURA DEL NIVEL ESTÁTICO (FUENTE: EL AUTOR) ..................................38 FIGURA 19. PROCEDIMIENTO FINAL (FUENTE: EL AUTOR) ...............................................38 FIGURA 20. MACROMEDIDOR (FUENTE: EL AUTOR) ..........................................................39 FIGURA 21. BITÁCORA DE REGISTRO (FUENTE: EL AUTOR) .............................................42 FIGURA 22. RESUMEN DE NIVELES ESTÁTICO Y DINÁMICO (FUENTE: EL AUTOR) ........47 FIGURA 23. NIVEL ESTÁTICO POZO CHITUX (FUENTE: EL AUTOR) ..................................48 FIGURA 24. NIVEL ESTÁTICO CHUICAVIOC (FUENTE: EL AUTOR) ....................................48 FIGURA 25. NIVEL ESTÁTICO TIERRA COLORADA (FUENTE: EL AUTOR) .........................49 FIGURA 26. NIVEL ESTÁTICO SALIDA SN. MARCOS (FUENTE: EL AUTOR) .......................49 FIGURA 27. NIVEL ESTÁTICO ZONA 8 (FUENTE: EL AUTOR) ..............................................50 FIGURA 28.CAUDAL DE EXTRACCIÓN (FUENTE: EL AUTOR) .............................................51 FIGURA 29. LECTURA DE COORDENADAS CON GPS (FUENTE: EL AUTOR) ....................53 FIGURA 30. IMPORTAR PUNTOS EN CIVILCAD (FUENTE: EL AUTOR) ...............................55 FIGURA 31. TRIANGULACIÓN DEL NIVEL ESTÁTICO (FUENTE: EL AUTOR) ......................56 FIGURA 32. TRIANGULACIÓN (FUENTE: EL AUTOR) ...........................................................57 FIGURA 33. CURVAS DE NIVEL (FUENTE: EL AUTOR).........................................................58 FIGURA 34. MAPA DE CURVAS ISOFREÁTICAS Y DIRECCIÓN DE FLUJO (FUENTE: EL AUTOR) ....................................................................................................................................59

vi

FIGURA 35. VISTA EN 3D CON LA OPCIÓN FLAT SHADED (FUENTE: EL AUTOR) ............60 FIGURA 36. VISTA CON LA OPCIÓN 3D ORBIT (FUENTE: EL AUTOR) ................................61 FIGURA 37. PERFIL HIDROLÓGICO CON CIVILCAD (FUENTE: EL AUTOR) ........................62 FIGURA 38. GRÁFICA DE RECUPERACIÓN TIERRA COLORADA (FUENTE: EL AUTOR) ...65 FIGURA 39. MAPA GEOLÓGICO (FUENTE: MAPAS GEOLÓGICOS (7)) ...............................68

vii

TABLAS Página

TABLA 1. CUBIERTA FORESTAL (FUENTE: CARACTERIZACIÓN DE QUETZALTENANGO) 6 TABLA 2.FAUNA Y FLORA (FUENTE: ESTUDIO DE CARACTERIZACIÓN DE QUETZALTENANGO) ................................................................................................................ 7 TABLA 3. HOGARES CON SERVICIO (FUENTE: INE 2,002) ................................................... 8 TABLA 4. POZOS ESTUDIADOS (FUENTE: EL AUTOR) ......................................................... 9 TABLA 5. FORMAS DE USO DEL AGUA EN QUETZALTENANGO (FUENTE: EMAX (1,998) 18 TABLA 6.MEDICIONES MES DE ABRIL (FUENTE: EL AUTOR) .............................................43 TABLA 7. MEDICIONES MES DE MAYO (FUENTE:EL AUTOR) .............................................43 TABLA 8. MEDICIONES MES DE JUNIO (FUENTE: EL AUTOR) ............................................44 TABLA 9. MEDICIONES MES DE JULIO (FUENTE: EL AUTOR) .............................................44 TABLA 10. MEDICIONES MES DE AGOSTO (FUENTE: EL AUTOR) .....................................45 TABLA 11. MEDICIONES MES DE MAYO (FUENTE: EL AUTOR) ..........................................45 TABLA 12. COORDENADAS GEOREFERENCIADAS DE LOS POZOS (FUENTE: EL AUTOR) .................................................................................................................................................52 TABLA 13. COORDENADAS DEL NIVEL ESTÁTICO (FUENTE: EL AUTOR) .........................54 TABLA 14. PRUEBA DE BOMBEO POZO TIERRA COLORADA (FUENTE: EL AUTOR) ........64

viii

GLOSARIO

Abatimiento Insuficiente agua en el pozo, cuando éste está siendo bombeado,

baja el nivel dinámico hasta la succión de la bomba.

Ademe Encamisado, con tubería de acero al carbón de un pozo mecánico.

Agua Potable Es la que carece de elementos nocivos y es inodora, incolora e

insípida.

Bomba Mecanismo que sirve para aspirar, impeler o comprimir fluidos.

Caudal Cantidad de un líquido o un gas que fluye en un determinado lugar

por unidad de tiempo.

Emax Empresa municipal de aguas de Xelajú, encargada de administrar

los pozos municipales de Quetzaltenango.

Hidráulica Ciencia y leyes que tratan la estabilidad y circulación de los líquidos

y los problemas que platea la utilización de los mismos.

Nivel dinámico Nivel de agua en el pozo, cuando este está siendo bombeado.

Nivel estático Nivel de agua en el pozo, cuando está en reposo.

Presión Cociente entre la fuerza ejercida por un fluido sobre una superficie

entre el valor de dicha área expresada en metros cuadrados.

ix

Piezómetro Mide un diferencial de altura en pulgadas en la descarga del pozo

al momento del aforo.

Pozo mecánico Agujero que se hace en la tierra, ahondándolo hasta encontrar una

vena de agua para su posterior extracción mediante bomba.

Rejilla Tubería ranurada en el encamisado de un pozo.

Sello sanitario Tapadera metálica, que se coloca en la boca del pozo para evitar que entren contaminantes.

x

OBJETIVOS

Generales:

1. Medir y analizar los niveles estático y dinámico de los pozos municipales de

la ciudad de Quetzaltenango.

2. Proporcionar al lector una fuente confiable de datos recogidos en campo

para futuras investigaciones relacionadas al tema abordado.

Específicos:

1. Contribuir al conocimiento del flujo subterráneo del acuífero de la ciudad de

Quetzaltenango.

2. Generar gráficas de los niveles estático y dinámico de los pozos medidos.

3. Generar gráficas del comportamiento del flujo subterráneo.

4. Analizar la información obtenida y de las gráficas generadas en base a datos

de campo para establecer conclusiones.

5. Investigar programas de computación que representen un modelo del flujo

subterráneo.

6. Obtener información real por medio de la captura, tabulación y presentación

de los datos para que sean utilizados en futuras investigaciones.

xi

INTRODUCCIÓN

El agua que se encuentra por debajo de la superficie del suelo se le conoce como agua

subterránea. Es de carácter fundamental en el ciclo hidrológico y de gran importancia

en la ciudad de Quetzaltenango, ya que contribuye al abastecimiento de la población.

La ciudad cuenta con 116 pozos registrados, de los cuales 29 son administrados por la

municipalidad. El agua subterránea es utilizada en diversos campos debido a su fácil

explotación por medio de la extracción del vital líquido a través de la perforación de

pozos.

Este estudio pretende contribuir al conocimiento del recurso subterráneo de la ciudad

de Quetzaltenango, para mejorar el aprovechamiento y ser una fuente de información

para investigaciones futuras. Durante el desarrollo del estudio se investigó y recopiló

información en diversas áreas de estudio como: hidrología, hidrogeología, hidráulica de

pozos, presentando una guía práctica para el medio.

Durante el proceso de investigación se monitorearon 7 pozos municipales de la ciudad,

levantando en campo durante seis meses un registro de los niveles estático y dinámico,

así como el caudal de extracción en una bitácora para cada uno de los pozos. Los

datos recogidos durante el estudio, pueden ser fuente valiosa de información para

investigaciones a nivel de maestría para generar un modelo hidrológico del flujo

subterráneo, proyecciones a futuro de la oferta y demanda del recurso hídrico, lugares

estratégicos en donde es recomendable perforar un pozo, sólo por mencionar algunos.

Debido a la importancia del recurso hídrico en la ciudad de Quetzaltenango, la

investigación del flujo subterráneo es definitivamente objeto de estudio, para saber

cómo aprovecharlo de la mejor manera para darle el debido cuidado y mantenimiento.

2

CAPÍTULO 1. INVESTIGACIÓN

1.1. Monografía del lugar

1.1.1. Ubicación del lugar

La ciudad de Quetzaltenango se encuentra en Guatemala (América Central) y está

situada en la latitud NORTE 14° 50’ 22” y en la lo ngitud OESTE 91° 31’00”.

De acuerdo a la División Política del País, los pozos en estudio se encuentran

localizados en la jurisdicción de los municipios de La Esperanza y Quetzaltenango, en

el departamento de Quetzaltenango. (11)1

Quetzaltenango es la segunda ciudad más grande en Guatemala. Está situada cerca

de varios volcanes en el corazón de la Sierra Madre, 200 kilómetros al Este de la

Ciudad de Guatemala. Tiene una altitud de 2,333 metros (8,000 pies) sobre el nivel del

mar.

1.2. Límites y colindancias

Limita al Norte con los municipios de: Olintepeque, La Esperanza (Quetzaltenango) y

San Andrés Xecul (Totonicapán); al Sur con los municipios de: Zunil y El Palmar; al

Este con los municipios de Zunil, Salcajá y Almolonga y al Oeste con los municipios de

Concepción Chiquirichapa y San Mateo (todos de este departamento).

1.3. Distribución Político Administrativa

01 Ciudad, llamada Xelajú, conformada por 11 zonas (Cabecera municipal y

departamental); 02 aldeas y 13 caseríos.

Categoría de la cabecera municipal: Ciudad.

1 según referencia bibliográfica (11)

3

Figura 1. Mapa de Guatemala (Fuente: Williams, H.)

4

Figura 2. División Política de Quetzaltenango. (Fu ente: IGN 1,998)

1.4. Extensión La ciudad de Quetzaltenango tiene una extensión aproximada de 120 kilómetros

cuadrados.

1.5. Clima Posee un clima promedio de 24° C todo el año, con u na temporada seca de noviembre

a abril y una temporada de lluvia entre mayo y octubre.

5

1.6. Población e idioma % de pobreza: 20.3

Población total: 122,157 habitantes (Censo Municipal 2000)

ÁREA URBANA ÁREA RURAL TOTAL

Hombres: 50,522 7,624 58,146 (47.6%)

Mujeres: 56,006 8,005 64,011 (52.4%)

TOTAL: 106,528 15,629 122,157

Población Indígena: 61,487 (50%)

Hombres: 29,716

Mujeres: 31,771

Tasa de crecimiento: 2.63%.

Densidad Poblacional: 1,018 habitantes/Km. 2.

Idioma Predominante:

Español y se hablan los idiomas indígenas K’iche’ y Mam.

1.7. Aspectos Hidrográficos El municipio está ubicado en la Cuenca Hidrológica del Río Samalá y está bañado por

los ríos Samalá, Siguilá (Xequijel) y Río Seco que es tributario del Samalá en época de

invierno.

1.8. Accidentes geográficos Fisiografía: está compuesta por las tierras altas volcánicas y montañas o colinas.

Orografía: cuenta con los volcanes: Cerro Quemado, Santa María, Santiaguito y Siete

Orejas y los Cerros: Candelaria, Galápago, Huitán, La Pedrera y Tecún Umán (El

Baúl).

6

1.9. Cubierta Forestal Inicialmente estas áreas estaban cubiertas por densos bosques, compuestos por

coníferas y latifoliadas de zonas altas. Sin embargo, a la fecha las áreas de bosque

municipal se encuentran sumamente degradadas, pero se pueden identificar las

siguientes especies:

Nombre Nombre científico

Pino Blanco Pinus ayacahuite

Pino Colorado Pinus hartwegil

Pino Triste Pinus pseudostrobus

Ciprés Común Cupressus lusitanica

Encino y Roble Quercus spp.

Aliso Alnus spp.

Madrón Arbutus xalapensis

Canac Chyranthodendrum pentadactylon

Cerezo Prunus capuli

Leche Amarilla Zinowiemia spp.

Salvias Budleia spp.

Mano de León Boconia volcánica

Arrayán Bacharis Vaccionoides

Pajón Stipa ichu

Mixjal

Palo naranjo

Palo amargo

Tugk

Toc

Cajquix

TABLA 1. CUBIERTA FORESTAL (FUENTE: CARACTERIZACIÓN DE QUETZALTENANGO)

7

1.9.1. Fauna y flora silvestre Este recurso está en estrecha relación con el bosque, en los terrenos municipales

conviven varias especies de fauna silvestre, entre éstas se mencionan las siguientes:

Nombre Nombre científico

Ardillas Sciurus spp.

Armado Dasypus novencintus

Comadreja Muesteta frenata

Conejo Sylvilagus floridanus

Cotuza Dasyprocta punctata

Coyote Canis latrans

Liebre Lepus flavigularis

Mapache Procyon spp.

Tuza Heterogeumus hispidus

Tecolote volcanero Aegolius ridwayi

Lechuzas Otus spp.

Lagartijas Anolis spp.

Varias especies de aves

Varias especies de insectos

TABLA 2.FAUNA Y FLORA (FUENTE: ESTUDIO DE CARACTERI ZACIÓN DE QUETZALTENANGO)

1.9.2. Flora Entre las especies de flora silvestre observadas y que son aprovechadas

especialmente en la época navideña, están: las patas de gallo también llamadas

Bromeliáceas y Tylanzias, helechos y musgos.

1.10. Economía Su economía se basa en la producción agrícola de: maíz, trigo, legumbres, hortalizas,

frutas, etc., crianza de ganado vacuno, ovino, porcino, caballar y aves de corral; en el

sector industrial cuenta con molinos de trigo, fábricas de tejidos e hilados de algodón y

lana, fábricas de licores y cervezas, fábricas de carrocerías, etc.

8

1.11. Infraestructura y servicios Servicios Básicos: la Ciudad de Quetzaltenango, segunda en importancia en la

República de Guatemala, cuenta con todos los servicios públicos y privados necesarios

de una ciudad de esta categoría, hay servicio de correos y telégrafos, agua potable,

energía eléctrica, alumbrado público, hospital regional, hospital de pulmones, 01 Centro

de Salud, 01 Puesto de Salud, localizado en Aldea San José Chiquilajá, Hospital del

IGSS; 17 hospitales privados/Sanatorios y más de 170 clínicas médicas especializadas,

así como laboratorios; 80 farmacias, Escuelas, Colegios, Institutos Técnicos, 06

Universidades: CUNOC/USAC, URL, UFM, UNIVERSIDAD RURAL, UNIVERSIDAD

GALILEO (FISSIC-IDEA),UNIVERSIDAD DE OCCIDENTE, Radiodifusoras, Centros

Comerciales, Edificios de mercados, Hoteles y Hospedajes, Centro de Capacitación

Regional INTECAP, Agencias Bancarias y Financieras, Almacenes y tiendas

especializadas; 03 líneas de buses extraurbanos de primera clase que viajan

diariamente a la Ciudad Capital; 125 buses urbanos y 47 microbuses que prestan

servicio dentro del perímetro urbano, colonias, cantones y lugares aledaños; se cuenta

con una pista de aterrizaje pavimentada, que es utilizada para vuelos de carácter

público y comercial diariamente a la Ciudad de Guatemala y viceversa. Se cuenta con

la infraestructura del Centro de Ferias, Mercado y Recreación de Quetzaltenango

CEFEMERQ, donde anualmente se desarrolla la Feria Centroamericana de la

Independencia y recientemente se habilitó la Autopista Los Altos, para hacer más fluido

al transporte pesado hacia la Ciudad.(4)2

Área Agua Potable Energía eléctrica Drenaje Eliminación Basura Total de

Hogares Sí No Sí No Sí No Camión

Quema

Tirada Otros

Urbana 20,253 1,235 20,871 617 20,958 530 19,494 1,763 231 21,488

Rural 1,714 937 2,136 515 2,115 536 64 2,560 27 2,651

Total 21,967 2,172 23,007 1,132 23,073 1,066 19,558 4,323 258 24,139

TABLA 3. HOGARES CON SERVICIO (FUENTE: INE 2,002)

2 Según referencia bibliográfica (4)

9

CAPÍTULO 2. DELIMITACIÓN DEL ESTUDIO El estudio se esquematiza en presentar de una forma ordenada los niveles estático y

dinámico, así como el caudal de extracción de siete pozos municipales, siendo éstos

los siguientes:

No. NOMBRE DIRECCIÓN

1 TIERRA COLORADA BAJA

Cantón Tierra Colorada Baja

2 CEFEMERQ Campo cefemerq zona 6

3 ZONA 8 39 av. “c” 1-50 zona 8

Xelajú RL 4 CHITUX Cantón Chitux 5 CHOQUI ALTO (ZONA 6) 0 av. y 9na. Calle zona 6 6 CHUICAVIOC Cantón Chuicavioc

7 SALIDA SAN MARCOS 4ta. calle y 4ta. av. Zona

1, La Esperanza.

TABLA 4. POZOS ESTUDIADOS (FUENTE: EL AUTOR)

El área de interés está dentro de varias cuencas, las cuales drenan sus aguas hacia los

depósitos volcánicos cuaternarios que forman parte del valle de Quetzaltenango y que

representan una fuente de recursos de aguas subterráneas importante en la zona de

estudio.

10

FIGURA 3. UBICACIÓN DE POZOS

ZONA 07

ZONA 01

ZONA 03

ZONA 09

ZONA 08

ZONA 10

ZONA 04

ZONA 02

ZONA 06

CHITUX

XETUJTIERRA COLORADA

BAJA

ALTATIERRA COLORADA

CANDELARIA

CHUICARACOJ

XEPACHE

XECARACOJ

LLANO DEL PINAL

65

64

63

62

57

52

60

58

61

56

CHICUA

54

POZO CHOQUI ALTO

POZO CEFEMERQ

POZO ZONA 8

POZO SALIDA SAN MARCOS

POZO CHITUX

POZO CHUICAVIOC

POZOTIERRA COLORADA

UBICACIÓN DEL POZO

UBICACIÓN DE POZOSMAPA DE QUETZALTENANGO

ESCALA 1:50,000

11

FIGURA 4. ÁREA DE ESTUDIO (FUENTE: INSIVUMEH)

12

CAPÍTULO 3. AGUA SUBTERRANEA

Se iniciará por definir los diferentes conceptos utilizados en el estudio del agua en la

corteza terrestre.

3.1. Hidrología La hidrología es el estudio de las aguas del planta, su formación, circulación y

distribución, sus propiedades químicas y físicas, incluyendo su relación con los seres

vivientes. Todo lo referente al ciclo hidrológico; por lo tanto, la hidrología se refiere a la

precipitación, evaporación, infiltración, movimiento de aguas subterráneas,

escurrimientos y circulación de corrientes de agua. (12)3

3.2 Geología Geología (del griego, geo, “tierra” y logos, “conocimiento”, por lo tanto, tratado o

conocimiento de la Tierra), campo de la ciencia que se interesa por el origen del

planeta Tierra, su historia, su forma, la materia que lo configura y los procesos que

actúan o han actuado sobre él. (1)4

3.2.1. Hidrogeología

3.2.1.1. Unidades Hidrogeológicas Desde el punto de vista hidrogeológico, las diferentes formaciones geológicas que

afloran en la zona de estudio se diferencian según el comportamiento del agua en

dichas formaciones. Se presentan dos tipos de estructuras: un medio granular con

porosidad de intersticios con flujo lento y laminar. El otro medio es fracturado con

porosidad de fisuras, con flujo rápido y turbulento.

En el área de estudio se pueden distinguir las unidades hidrogeológicas siguientes:

depósitos volcánicos cuaternarios, rocas volcánicas recientes y las rocas volcánicas

terciarias. Los depósitos volcánicos cuaternarios están formados principalmente por

depósitos fluviales (Qp), rocas piroclásticas y pómez tipo ignimbrita (Qpi). Los

depósitos fluviales están formados por materiales volcánicos variados depositados en

3 Según referencia bibliográfica (12) 4 Según referencia bibliográfica (1)

13

forma de abanicos lodosos fluviales. Las características hidrogeológicas de esta unidad

están definidas por el grado de consolidación de las cenizas, el cual varía tanto vertical

como horizontalmente.

Las rocas volcánicas recientes están formadas por depósitos volcánicos recientes

producto de erupciones volcánicas recientes. Incluyen conos compuestos, conos

cineríticos, coladas y domos de lava (Qvl, Qvc y Qvd). Su comportamiento

hidrogeológico tiene una relación directa con los depósitos cuaternarios y el nivel

freático en ambas unidades tiene el mismo comportamiento.

La unidad de rocas volcánicas terciarias incluye andesitas, basaltos, riolitas, tobas y

conglomerados laháricos de variada composición mineralógica (Tv). Estas rocas por

enfriamiento brusco o por una actividad tectónica intensa afloran sobre el terreno con

una intensa fracturación. (8) y (10)5

3.3. Agua subterránea El agua subterránea es agua subsuperficial en estratos porosos dentro de una zona de

saturación. Cuando el agua subterránea se va a usar como fuente de abasto, deben

determinarse el tamaño de la cuenca subterránea y la razón a la que pueden hacerse

extracciones continuas.

3.3.1. Acuíferos Los acuíferos son formaciones de agua subterránea capaces de abastecer un

suministro económico de agua.

3.3.1.1. Acuíferos del área de estudio En función de lo mencionado en la sección de hidrogeología (3.2.1) y tomando en

cuenta la geometría de las unidades hidrogeológicas, así como las características

hidráulicas conocidas, se pueden distinguir dos tipos de acuíferos.

3.3.1.2. Acuíferos de las formaciones cuaternarias Estos se presentan como acuíferos libres y se extienden prácticamente sobre toda el

área de las cuencas. Para los depósitos fluviales la profundidad del nivel freático

5 Según referencia bibliográfica (8) y (10)

14

normalmente no es mayor de los 40 metros y para los depósitos piroplásticos la

profundidad del nivel freático alcanza valores de hasta 100 metros. Las constantes

hidráulicas que se observan en estos acuíferos se tiene que para los depósitos fluviales

la transmisividad es del orden de los 200 m2/día y el coeficiente de almacenamiento

tiene un valor medio de 0.10., para el relleno de piroclásticos la transmisividad varía

entre los 50 y 250 m2/día y el coeficiente de almacenamiento es del orden de 0.03. (8) y

(10)6

3.3.1.3. Acuíferos de las formaciones terciarias Estos acuíferos están constituidos principalmente por tobas y lavas, las cuales forman

el sustrato del relleno piroclásticos. El nivel freático se encuentra a distintas

profundidades, siendo la más próxima dentro de los 250 metros. Las constantes

hidráulicas son variables y se encuentran entre los 1,000 a 6,000 m2/día y el coeficiente

de almacenamiento varía entre 0.2 a 0.3, presentando así condiciones para una muy

buena calidad de acuífero.

3.3.2. Acuicludos Las formaciones en las cuales no puede hacerse una extracción a precio económico se

llaman acuicludos.

3.3.3. Permeabilidad Indica la facilidad con la cual el agua se mueve a través de un suelo y determina si una

formación es acuífero o acuicludo. (7)7

La rapidez de movimiento del agua subterránea se expresa con la ley de Darcy:

� = � ∗ � ∗ � Ecuación 1 (7)7

Donde: Q = caudal, en gal/día

K = conductividad hidráulica, ft/día o m/día

I = gradiente hidráulico, ft/ft o m/m

A = área transversal, perpendicular a la dirección del flujo, ft2 o m2

6 Según referencia bibliográfica (8) y (10) 7 Según referencia bibliográfica (7)

15

3.3.4. Conductividad Hidráulica Es una medida de la capacidad del suelo para transmitir agua, es función no lineal del

contenido volumétrico del agua del suelo y varía con la textura de éste. Existen muchos

métodos para determinar la conductividad hidráulica.

3.3.5. Transmisibilidad Es otro índice de la tasa de movimiento de aguas subterráneas. Es igual al producto de

la conductividad hidráulica por el espesor del acuífero. La transmisibilidad indica, para

el acuífero como un todo, lo que el coeficiente de permeabilidad indica para el suelo.

3.3.6 Acuífero libre o no confinado Es el acuífero en el cual la superficie del agua está sometida a la presión atmosférica y

puede elevarse y descender con cambios en el volumen.

3.3.7. Acuífero confinado o artesiano Es el que contiene agua a presión hidrostática, debido a las capas impermeables

encima y debajo de ella. Si se perfora un pozo en un acuífero artesiano, el agua en

este pozo se elevará hasta una altura correspondiente a la presión hidrostática dentro

del acuífero. Con frecuencia, esta presión hidrostática es suficiente para que salga en

chorro por encima del nivel del suelo. Esto es por contraste con un acuífero libre, en

donde las extracciones ocasionan un abatimiento del nivel freático.

3.4. Escurrimiento Es la precipitación residual que queda después de restar las pérdidas por intercepción

y evapotranspiración, aparece en los canales, naturales o artificiales, con flujos

perennes o intermitentes. El escurrimiento, de acuerdo con la trayectoria que toma para

llegar a un canal, puede ser superficial, subsuperficial o freático.

3.4.1. Flujo superficial Se mueve por el suelo como flujo terrestre hasta que llega a un canal, por donde

continúa como flujo en canal o río. Después de unirse al caudal del canal, se combina

con los otros componentes del escurrimiento en el cauce para formar el escurrimiento

total.

16

3.4.2. Flujo subsuperficial Llamado también interflujo, escurrimiento subsuperficial, flujo subsuperficial por

tormenta y filtración por tormenta, se infiltra sólo hasta las capas superiores del suelo

sin unirse al cuerpo freático principal. Como tiene movimiento lateral, puede avanzar

debajo de la tierra hasta que llega a un canal o retorna a la superficie y continúa como

flujo sobre tierra.

3.4.3. Flujo de aguas freáticas o escurrimiento sub terráneo Es el aporte producido por la percolación profunda. Es el flujo del cuerpo freático

principal y requiere períodos largos, quizás de años, para llegar a un canal. El flujo

freático es el que ocasiona que sigan corriendo los ríos en tiempo de secas y

permanece casi constante durante una tormenta.

17

CAPÍTULO 4. ADMINISTRACIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEAS Debido a la utilización creciente de las aguas subterráneas, la correcta administración

de las mismas es una necesidad indispensable. La correcta administración de las

aguas subterráneas consiste en tener en cuenta primordialmente la cantidad y la

calidad del agua. En la cantidad es necesario contemplar un estricto control sobre la

extracción, así como la recarga de las mismas. También se debe velar por la no

contaminación de las aguas subterráneas identificando los desechos superficiales, así

como el reciclaje, ya que estos escurrimientos de algún modo estarán presentes bajo la

superficie terrestre, contaminando así las aguas subterráneas.

Son varios los pasos a seguir para una correcta administración del agua subterránea,

siendo éstos:

a) Realizar una investigación geológica muy completa de la cuenca subterránea.

b) Un estudio hidrológico cualitativo y cuantitativo para tener un rendimiento seguro y

no caer en una sobreexplotación.

c) Finalmente formar un plan tentativo para una correcta administración, tomando como

base los dos primeros pasos, así como un análisis de la oferta y la demanda y los

aspectos operativos y económicos. (7)8

Así mismo, es recomendable el uso de computadoras en el desarrollo de un modelo de

la cuenca en estudio. Debe designarse una institución o un organismo encargado de

llevar a cabo el plan coordinando conjuntamente una serie de mediciones y

recopilación de datos, seleccionando algunos pozos para realizar las investigaciones,

tales como la toma de niveles, caudal de extracción, laboratorios del análisis de la

calidad del agua, así como la contaminación debida a la superficie, realizando

periódicamente evaluaciones de dicho plan para que sea flexible y se ajuste a las

necesidades de la población, así como de los recursos naturales.


18

4.1. Abastecimiento de agua Un sistema de distribución de agua se crea con el fin de transportar el líquido a una

presión adecuada, desde el punto de extracción hacia el consumidor final para el

distinto uso que se le dé. También se debe tener en cuenta el tamaño de la misma para

que se pueda utilizar en el caso de alguna emergencia de carácter nacional. La ciudad

de Quetzaltenango se abastece aproximadamente en un 70% del agua subterránea.

Los principales usos del agua son: (3)9

a) Doméstico: consumo humano, servicio doméstico.

b) Industrial: agua que sirve para procesos de manufactura.

c) Público: servicio no pagado, contabilizado en beneficio público.

d) Comercial: en entidades que comercian, restaurant.

Siendo el uso de la misma el presentado:(9)10

FORMA DE USO BENEFICIARIOS PORCENTAJE Residencial 24,650 92% Comercial 1,770 6.5% Industrial 425 1.5% TOTAL 26,845 100%

TABLA 5. FORMAS DE USO DEL AGUA EN QUETZALTENANGO (FUENTE: EMAX (1,998))

4.2. Consumo de agua Al desarrollar un proyecto, debe existir un enfoque en el consumo anual promedio por

persona, es por eso que una investigación sobre los pronósticos demográficos son de

suma importancia. Se debe tener en cuenta que todo pronóstico con herramientas

matemáticas está sujeto a cambios, debido a que influyen factores tales como el


19

desarrollo industrial, antigüedad de la ciudad, etc. El consumo doméstico oscila entre

50 a 60 galones por persona por día. (7)11

4.3. Volumen de demanda de agua En la demanda del agua influyen varios factores, tales como el clima, la

industrialización, estándar de vida, costo, tamaño de la ciudad, por mencionar algunos.

Una ciudad pequeña tiene una baja demanda de agua, especialmente si hay zonas en

donde se carece de drenajes. El clima es otro factor influyente ya que en épocas

cálidas existe una mayor demanda de agua para el riego de jardines o en edificios para

el aire acondicionado. La demanda de agua varía dependiendo del mes, el día y año.

4.4. Fuentes de abastecimiento de agua Las principales fuentes de abastecimiento de agua, son el agua superficial y el agua

subterránea. Hasta hace algún tiempo las aguas superficiales contaban con los ríos,

arroyos y lagos, pero en la actualidad debido al crecimiento de la población debe

tomarse en cuenta también la desalinización de las aguas, así como las aguas de

desecho y las aguas negras.

4.5. Normas de calidad para el agua Para una correcta administración del agua subterránea, deben considerarse normas de

calidad del agua, principalmente las consideradas por la organización mundial de la

salud. Lo anterior no es objeto del estudio llevado a cabo. (Ver anexo 3)

4.6. Tratamiento del agua El agua se trata para eliminar las bacterias patógenas, sabores y olores desagradables,

partículas, así como color y dureza y reducir los niveles de cualquier contaminante

cuando es necesario cumplir con cualquier norma de calidad del agua. Algunos de los

métodos más comunes son la sedimentación simple y almacenamiento, coagulación-

sedimentación, filtración lenta y rápida en arena, desinfección y suavización.


20

CAPÍTULO 5. HIDRÁULICA DE POZOS Un pozo de gravedad es un agujero que penetra en forma vertical en un acuífero que

tiene superficie de agua libre a la presión atmosférica. Un pozo a presión o artesiano

atraviesa un estrato impermeable hasta un acuífero confinado que contiene agua a una

presión mayor que la atmosférica (figura 5). Un pozo artesiano que brota es un pozo

que se extiende dentro de un acuífero confinado, el cual está a una presión suficiente

para ocasionar que el agua fluya encima del cabezal. Un pozo horizontal es un túnel,

zanja o tubo horizontal, colocado normal al flujo del agua freática en un acuífero. (9)12

5.1. Abatimiento Cuando se bombea el agua de un pozo, se disminuye, reduce o abate el nivel del agua

alrededor del pozo y se forma lo que es llamado un cono de depresión. La línea de

intersección entre el cono de depresión y la superficie original del agua se llama círculo

de influencia.

La interferencia entre dos o más pozos es ocasionada por la superposición de círculos

de influencia. Debido a lo anterior, el abatimiento de cada pozo de interferencia es

mayor y el caudal de agua se reduce, proporcional al grado de interferencia de los

pozos. La interferencia entre dos o más pozos cercanos entre sí puede aumentar

considerablemente al punto que el sistema de pozos pueda producir un gran cono de

depresión.


21

FIGURA 5.CONO DE DESCENSOS. (FUENTE: F. SÁNCHEZ)

5.2. Flujo a partir de los pozos El gasto Q de flujo constante, para un pozo de gravedad, puede encontrarse con la

fórmula de Dupuit: (7)13

� =1.36 ∗ � ∗ (� − ℎ )

log (�/�)

donde:

Q = flujo, en galones por día

K= conductividad hidráulica, en galones por día por ft con un gradiente hidráulico de 1:1

H = profundidad total del agua desde el fondo del pozo hasta la superficie de agua libre

antes de bombear, en ft

h = H menos el abatimiento, en ft

D = diámetro del círculo de influencia, en ft

d = diámetro del pozo, en ft.


Ecuación 2 (7)13

22

El flujo constante, en gal /día, para un pozo artesiano se obtiene con:(7)14

� =2.73 ∗ � ∗ � ∗ (� − ℎ)

log (�/�)

En donde t es el espesor del acuífero confinado, en ft.

Transcurre un tiempo largo entre el comienzo del bombeo y el establecimiento de una

condición de un círculo de influencia con diámetro constante. Debido a lo anterior, los

valores correctos de abatimiento y del círculo de influencia sólo pueden obtenerse

después de períodos largos de bombeo continuo.

Para analizar las condiciones de caudal de un pozo, donde no se haya establecido un

equilibrio, se utiliza una fórmula sin equilibrio, creada por Theis y una fórmula sin

equilibrio modificada creada por Jacob. Ambos métodos utilizan un coeficiente de

almacenamiento S y el coeficiente de transmisibilidad T para eliminar complicaciones

debidas al desajuste en tiempo antes de alcanzar un caudal continuo.

5.3. Fórmula de Dupuit-Thiem y Fórmula de Jacob - T heis El francés Dupuit desarrolló la fórmula inicialmente (1,863) mientras que el Alemán

Thiem (1870,1887) la aplicó para el cálculo de la transmisividad del acuífero aplicando

los ensayos de bombeo. La fórmula es la siguiente:(9)15

�� − � = �

2��ln

�

dónde:

S1, S2 = descensos registrados

Q = caudal

T = transmisividad

r2, r1 = distancia entre pozos


Ecuación 3 (7)14

Ecuación 4 (9)15

23

La primera expresión matemática que refleja la forma del cono de descenso se debe a

Theis que en 1935 la elaboró a partir de la similitud del flujo del agua y el flujo del calor.

Posteriormente en 1946 Cooper y Jacob la simplificaron obteniendo la fórmula

conocida como fórmula de Jacob:(9)16

� = 2.25 ∗ � ∗ �

dónde:

S = coeficiente de almacenamiento

t = tiempo transcurrido del ensayo de bombeo

T = transmisividad

r2 = radio de influencia

5.4. Excavación de pozos Los pozos pueden clasificarse por su método de construcción y su profundidad. Los

pozos poco profundos de menos de 100 ft de profundidad se excavan o perforan. Los

pozos más profundos de más de 100 ft de profundidad suelen perforarse con

perforadora de cable, inyección de agua, sacanúcleos o con métodos hidráulico y

rotatorio.

5.5. Equipo de pozos El equipo esencial para un pozo consta del ademe, rejilla, tubo eductor o elevador,

bomba y motor. El ademe mantiene el material y agua contaminada aislada del pozo y

evita la fuga del agua de buena calidad.

La rejilla se coloca abajo del ademe para contener las paredes del acuífero, permitir

que el agua pase del acuífero al pozo y detener el movimiento de las partículas


Ecuación 5 (9)16

24

grandes de arena hacia el pozo. La bomba, el motor y el tubo eductor se utilizan para

mover el agua desde el acuífero hasta los tubos de recolección en la superficie. (7)17

5.6. Bombas para pozos Éstas se clasifican como centrífugas, de hélice, de chorro, helicoidales, rotatorias,

aspirantes e impelentes y elevadoras por aire, aunque las bombas centrífugas son las

más comunes para pozos poco profundos o profundos, las circunstancias pueden dictar

el uso de otros tipos.


25

CAPÍTULO 6. RESULTADOS 6.1. Ubicación de los pozos monitoreados

La ciudad de Quetzaltenango cuenta con 116 pozos registrados, de los cuales 29 son

administrados por Emax, los pozos que se utilizaron en el estudio de la medición de los

niveles estáticos y dinámicos fueron 7 y son los siguientes:

6.1.1 Chitux

Este pozo está ubicado en el cantón Chitux y tiene una profundidad perforada de 660

pies. El diámetro de la tubería de impulsión es de 2 pulgadas, el motor de la bomba es

de 20 caballos de fuerza, el cual está instalado a una profundidad de 520 pies. Las

horas de bombeo se encuentran entre 19 a 24 horas, según el requerimiento de los

depósitos a los que provee agua, el caudal de extracción promedio es de 183.83

m3/día.

FIGURA 6. POZO CHITUX (FUENTE: EL AUTOR)

21/04/2010

26

6.1.2. Chuicavioc

Se encuentra ubicado en el cantón Chuicavioc con una profundidad perforada de 740

pies. El diámetro de la tubería de impulsión es de 3 pulgadas, el motor de la bomba es

de 40 caballos fuerza, el cual está instalado a una profundidad de 616 pies. El bombeo

es de 24 horas y el caudal promedio es de 426.90 m3/día.

FIGURA 7. POZO CHUICAVIOC (FUENTE: EL AUTOR)

22/04/2010

27

6.1.3. Nombre del Pozo: Choquí Alto (zona 6)

Se encuentra ubicado en la 0 avenida y 9na. Calle zona 6, con una profundidad

perforada de 600 pies. El diámetro de la tubería de impulsión es de 6 pulgadas, el

motor de la bomba es de 60 caballos fuerza, el cual está instalado a una profundidad

de 320 pies. El bombeo es de 24 horas y el caudal promedio es de 2,105.43 m3/día.

FIGURA 8. POZO CHOQUÍ ALTO: EL AUTOR)

21/04/2010

28

6.1.4. Nombre del Pozo: CEFEMERQ

Se encuentra ubicado en el campo CEFEMERQ zona 6, con una profundidad perforada

de 700 pies. El diámetro de la tubería de impulsión es de 3 pulgadas, el motor de la

bomba es de 30 caballos fuerza, el cual está instalado a una profundidad de 220 pies.

El bombeo es de 24 horas y el caudal promedio es de 1,026.59 m3/día.

FIGURA 9. POZO CEFEMERQ (FUENTE: EL AUTOR)

21/04/2010

29

6.1.5. Nombre del Pozo: Zona 8

Este pozo se encuentra ubicado en la 39 avenida “C” 1-50 zona 8, Xelajú RL, con una

profundidad perforada de 850 pies. El diámetro de la tubería de impulsión es de 6

pulgadas, el motor de la bomba es de 75 caballos fuerza, el cual está instalado a una

profundidad de 400 pies. El bombeo es de 24 horas y el caudal promedio es de

3,165.39 m3/día.

FIGURA 10. POZO ZONA 8 (FUENTE: EL AUTOR)

21/04/2010

30

6.1.6. Nombre del pozo: Tierra colorada Baja

La ubicación del pozo se encuentra en el cantón Tierra Colorada Baja con una

profundidad perforada de 560 pies. El diámetro de la tubería de impulsión es de 4

pulgadas, el motor de la bomba es de 25 caballos fuerza, el cual está instalado a una

profundidad de 280 pies. El bombeo es de 20 horas y el caudal promedio es de 660.44

m3/día.

FIGURA 11. POZO TIERRA COLORADA BAJA (FUENTE: EL AU TOR)

03/06/2010

31

6.1.7. Nombre del Pozo: Salida San Marcos

Este pozo se encuentra ubicado en la 4ta. Calle y 4ª. Avenida zona 1, La Esperanza y

tiene una profundidad perforada de 600 pies. El diámetro de la tubería de impulsión es

de 4 pulgadas, el motor de la bomba es de 15 caballos fuerza, el cual está instalado a

una profundidad de 540 pies. El bombeo es de 24 horas y el caudal promedio es de

428.01 m3/día.

FIGURA 12. POZO SALIDA A SAN MARCOS. (FUENTE: EL AU TOR)

32

CAPÍTULO 7. MEDICIÓN DE LOS NIVELES ESTÁTICO Y DINÁ MICO DE LOS

POZOS

La medición de los niveles estático y dinámico de los pozos se realizó entre los meses

de abril a septiembre del año 2010.

Para realizar la toma de los niveles estático y dinámico, se utilizó el método por sonda

eléctrica. El método de funcionamiento del instrumento consiste en bajar al pozo los

electrodos del instrumento. Cuando éstos tocan el agua, el circuito se cierra y se

enciende una luz indicativa en el instrumento de control que está posicionado en la

parte superior del pozo. El operador puede entonces registrar la distancia hasta el nivel

del agua midiendo el cable de doble conductor que tiene marcas espaciadas

regularmente y bien definidas.

33

FIGURA 13. SONDA ELÉCTRICA (FUENTE: DAHO POZOS)

34

FIGURA 14. SONDA UTILIZADA EN EL ESTUDIO (FUENTE: E L AUTOR)

7.1. Procedimiento utilizado para medir los niveles estático y dinámico

7.1.1. Trasladar la sonda eléctrica hacia el lugar donde se ubica el pozo La cinta tiene un peso aproximado de 25 libras y se debe trasladar hacia la ubicación

de los pozos y se compone de (ver figura):

1) cinta métrica con espacios graduados

2) manubrio para enrollar y desenrollar

3) bombillo

4) electrodo.

1

2

3

4

20/04/2010

35

7.1.2. Ubicar el equipo para medir los niveles del pozo

Se debe colocar la cinta a través del tubo de PVC (sonda del pozo).

FIGURA 15. SONDA DEL POZO (FUENTE: EL AUTOR)

7.1.3. Desenrollar la cinta a través del tubo PVC Desenrollar la cinta hasta que se sienta liviana entre las manos por el peso de la

misma, levantar y bajar la cinta varias veces para comprobar que la sonda no se haya

atorado a través del tubo PVC.

16/07/2010

36

FIGURA 16. PROCEDIMIENTO NIVEL DINÁMICO (FUENTE: EL AUTOR)

7.1.4. Leer el nivel dinámico del pozo Al momento de que el foco o bombillo de la sonda eléctrica se encienda, se debe

levantar la cinta y volver a bajarla varias veces hasta tomar una lectura fiel del nivel

dinámico del pozo.

FIGURA 17. BOMBILLO (FUENTE: EL AUTOR

7.1.5. Anotar datos Anotar los datos recogidos en la Bitácora de pozo, indicando fecha, hora de lectura,

código del pozo, nombre del operador del pozo, así como algunas observaciones (día

lluvioso, nublado, etc.).

16/07/2010

16/07/2010

37

7.1.6. Enrollar la cinta

Se debe enrollar la cinta una longitud considerable, según el pozo que se esté

midiendo, esto con el objetivo de que en algunos casos el tiempo de recuperación del

pozo es demasiado rápido y tiende a subir algunos metros o centímetros en un tiempo

determinado y esto provocaría que la sonda eléctrica haga contacto con el agua, con lo

cual al permanecer el foco encendido un largo tiempo podría dañarse.

FIGURA 18. PROCEDIMIENTO NIVEL ESTÁTICO (FUENTE: EL AUTOR)

7.1.7. Detener el funcionamiento de la bomba del po zo

Se debe apagar la bomba del pozo, para que se detenga la extracción del agua y así

proceder después de un tiempo determinado tomar la lectura del nivel estático del

pozo.

7.1.8. Tomar el nivel estático

Después de un tiempo estipulado, ya sea 1 hora, 2 horas, o hasta 24 horas o más, se

procede a tomar lectura del nivel estático del pozo en estudio.

16/07/2010

38

FIGURA 19. LECTURA DEL NIVEL ESTÁTICO (FUENTE: EL A UTOR)

7.1.9. Anotar datos

Se anotan los datos en la bitácora respectiva del pozo en estudio y se colocan las

lecturas realizadas.

7.1.10. Enrollar la cinta

Se procede nuevamente a enrollar la cinta de la sonda eléctrica, teniendo cuidado de

que no roce con la sonda del pozo (tubo pvc) a manera de que la cinta no se gaste.

FIGURA 20. PROCEDIMIENTO FINAL (FUENTE: EL AUTOR)

16/07/2010

16/07/2010

39

7.1.11. Anotar la lectura del caudal

Se procede a anotar la lectura del medidor de extracción de agua del pozo en estudio y

anotar la lectura en la bitácora correspondiente.

FIGURA 21. MACROMEDIDOR (FUENTE: EL AUTOR)

7.1.12. Encender la bomba

Se enciende nuevamente la bomba para que siga en funcionamiento.

7.2. Anotación de los datos levantados en campo

Para hacer la anotación de los datos de la información de los pozos durante los 6

meses de monitoreo, se colocaron en una bitácora, en donde se registró de manera

ordenada toda la información obtenida.

16/07/2010

40

7.2.1. Información de la bitácora

7.2.1.1. Información general

1. Código de pozo: se debe escribir el código de pozo, el cual se encuentra

registrada en la Empresa Municipal de Aguas de Quetzaltenango.

2. Expediente: Correspondiente al número de expediente con el que se identifica el

pozo.

3. Nombre del pozo: corresponde al nombre del predio donde se localiza el pozo

profundo.

4. Nombre del concesionario: corresponde a la persona natural o jurídica a quien

se le otorga la resolución de concesión. En este caso EMAX.

5. Dirección: se debe escribir la dirección del predio donde se localiza el pozo.

6. Teléfono: se debe escribir el número de teléfono del predio donde se localiza el

pozo.

7.2.1.2. Registro del nivel dinámico

En explotación o funcionamiento el pozo profundo a un caudal fijo para realizar

el registro del nivel dinámico.

7. Nivel de referencia: corresponde al nivel a partir del cual se realiza la medición,

este nivel debe ser el mismo al nivel tomado en el numeral 17.

8. Caudal de extracción: se deberá escribir el caudal al cual es explotado el pozo

en el momento de las mediciones del nivel dinámico, este caudal se registra en

litros por segundo (o metros cúbicos por día) y se podrá identificar en el sistema

de medida a través de un aforo.

9. Caudal hora máxima: caudal de explotación en una hora trabajada.

10. Fecha de registro: se debe escribir la fecha en la cual se realiza el registro del

nivel dinámico.

11. Hora de registro: se debe escribir la hora en la cual se realiza el registro del nivel

dinámico.

41

12. Profundidad: se debe escribir la profundidad exacta a la cual se encuentra el

nivel dinámico registrado en la hora específica.

Las casillas 12, 13 y 14, presentan varias filas ( a, b, c, d, e) teniendo en cuenta

que en ocasiones y a diferentes horas bajo las condiciones de explotación

determinadas por el concesionario , se realizan diferentes mediciones del nivel

dinámico para determinar su comportamiento y descenso a medida que

transcurre el tiempo de explotación.

13. Tiempo total de bombeo: se debe indicar en horas y minutos, el tiempo total del

período de explotación de agua subterránea en el cual se realizó el registro de la

profundidad del nivel dinámico de agua subterránea.

7.2.1.3. Registro del nivel estático

14. Tiempo de no extracción de agua subterránea: se debe escribir el tiempo en

horas y minutos durante el cual el pozo profundo estuvo en reposo, es el mismo

tiempo en el cual no se puso a producir el pozo.

15. Nivel de Referencia: toda medida de registro realizada dentro del pozo deberá

efectuarse siempre desde un mismo punto de referencia (boca del pozo, nivel de

piso).

16. Fecha de Registro: corresponde a la fecha al día, mes y año en el cual se realiza

el registro.

17. Hora de registro: corresponde a la hora a la cual se realiza la primera medición

del nivel estático. Es importante recordar que el pozo debe estar en período de

no – explotación.

18. Profundidad: corresponde a la profundidad a la cual se encuentra el agua en la

hora determinada y bajo las condiciones del pozo en período de no-explotación.

Las casillas 18, 19, 20 presentan varias filas ( a), b) y c) ), teniendo en cuenta

que en ocasiones a diferentes horas y bajo las condiciones de no-explotación

indicadas, se realizan diferentes mediciones para promediar el nivel estático.

19. Observaciones: se debe incluir las dificultades que se tuvieron para el registro

de los niveles o las condiciones climáticas sol llovizna, aguacero, etc. Presente

42

durante el período de no-explotación al igual que al período de explotación del

agua subterránea.

7.2.3. Bitácora utilizada La bitácora utilizada para los registros es la siguiente:

FIGURA 22. BITÁCORA DE REGISTRO (FUENTE: EL AUTOR)

43

CAPÍTULO 8. DATOS OBTENIDOS Durante las mediciones obtenidas entre los meses de abril a septiembre del 2,010 en

los pozos estudiados, se encuentran los datos en las bitácoras en el anexo 1,

presentando a continuación un resumen de las mediciones obtenidas, teniendo como

registro de los niveles estático y dinámico de los pozos, así como del caudal de

extracción un promedio de las mediciones realizadas mensualmente.

8.1. Resumen de las mediciones de abril a mayo de 2 010

8.1.1. Mediciones mes de abril

ABRIL

No. POZO COTA DE BOMBA (m)

estático (promedio)

dinámico (promedio)

VOLUMEN (m³/dia)

1 CHOQUÍ ALTO 2,259 57.96 63.22 2712.35

2 CEFEMERQ 2,293 53.98 54.36 909.70

3 ZONA 8 2,302 97.60 103.58 3348.83

4 SALIDA SAN MARCOS 2,300 128.88 144.53 420.71

5 CHITUX 2,342 137.70 151.89 164.80

6 CHUICAVIOC 2,281 95.39 96.62 495.57

7 TIERRA COLORADA BAJA 2,310 51.36 75.79 1006.00

271739.31

TABLA 6.MEDICIONES MES DE ABRIL (FUENTE: EL AUTOR)

8.1.2. Mediciones mes de mayo

MAYO




VOLUMEN (m³/dia)

1 CHOQUÍ ALTO 2,259 58.05 63.45 2755.7

2 CEFEMERQ 2,293 54.03 54.42 873.95

3 ZONA 8 2,302 97.93 103.85 3312.22


5 CHITUX 2,342 137.78 151.90 163.17

6 CHUICAVIOC 2,281 95.65 96.25 500.55


281224.94

TABLA 7. MEDICIONES MES DE MAYO (FUENTE:EL AUTOR)

44

8.1.3. Mediciones mes de junio

JUNIO




VOLUMEN (m³/dia)

1 CHOQUÍ ALTO 2,259 53.74 63.36 2799.05

2 CEFEMERQ 2,293 53.92 54.32 827.56

3 ZONA 8 2,302 98.09 104.41 3403.90


5 CHITUX 2,342 137.82 154.48 161.77

6 CHUICAVIOC 2,281 95.69 96.21 510.66


273533.91

TABLA 8. MEDICIONES MES DE JUNIO (FUENTE: EL AUTOR)

8.1.4. Mediciones mes de julio

JULIO




VOLUMEN (m³/dia)

1 CHOQUÍ ALTO 2,259 57.93 63.56 2842.41

2 CEFEMERQ 2,293 53.91 54.27 776.48

3 ZONA 8 2,302 97.97 104.10 3333.04


5 CHITUX 2,342 137.66 151.94 160.48

6 CHUICAVIOC 2,281 95.22 96.32 513.66


280424.389

TABLA 9. MEDICIONES MES DE JULIO (FUENTE: EL AUTOR)

45

8.1.5. Mediciones mes de agosto

AGOSTO




VOLUMEN (m³/dia)

1 CHOQUÍ ALTO 2,259 57.88 63.59 2893.40

2 CEFEMERQ 2,293 53.83 54.21 728.24

3 ZONA 8 2,302 97.93 104.07 3,335.94


5 CHITUX 2,342 137.69 151.48 159.59

6 CHUICAVIOC 2,281 95.17 96.24 524.11

7 TIERRA COLORADA BAJA 2,310 51.78 75.83 1,031.21

281913.94

TABLA 10. MEDICIONES MES DE AGOSTO (FUENTE: EL AUTOR)

8.1.6. Mediciones mes de septiembre

SEPTIEMBRE




VOLUMEN (m³/dia)

1 CHOQUÍ ALTO 2,259 57.77 63.53 2890.74

2 CEFEMERQ 2,293 53.83 54.23 729.22

3 ZONA 8 2,302 98.10 104.24 3340.21


5 CHITUX 2,342 137.59 151.61 159.04

6 CHUICAVIOC 2,281 95.12 96.18 523.78


272096.25

TABLA 11. MEDICIONES MES DE MAYO (FUENTE: EL AUTOR)

46

8.2. Gráficas generadas en base a los datos obtenid os

Con la tabulación de los datos y recopilación en forma ordenada se pueden generar

gráficas para realizar diversos análisis y comparaciones entre los diferentes pozos

monitoreados durante la investigación.

8.2.1. Gráfica de resumen de los niveles estático y dinámico

La gráfica mostrada presenta un resumen de los seis meses de medición de los pozos,

dentro de las cuales se encuentran tres barras, las cuales representan la coordenada

en metros sobre el nivel del mar de cada pozo (coordenada z), el nivel estático

promedio de los seis meses de medición y por último el nivel dinámico promedio,

nombrados de izquierda a derecha respectivamente. Es de gran importancia observar

el comportamiento del nivel freático, representado por el nivel estático en los pozos

Choquí Alto y CEFEMERQ, ya que como puede observarse en estos pozos cercanos

entre sí el nivel freático tiene una diferencia de nivel mínima, lo cual lleva a obtener un

resultado esperado de la investigación. Los pozos zona 8 y salida a San Marcos

aunque tienen diferencia de altura en su coordenada z, de alrededor de los 40 metros,

los niveles freáticos se mantienen con una diferencia de al menos 10 metros, el pozo

de Chitux sobrepasa apenas los 2,350 metros sobre el nivel del mar, dándonos todo lo

anterior un indicador de que el nivel freático en esta área se encuentra entre los 2,325

a los 2,365 metros sobre el nivel del mar. De este análisis se puede deducir,

dependiendo el área en que se desee instalar un pozo la cantidad de metros que hay

que perforar. (ver figura 23).

47

FIGURA 23. RESUMEN DE NIVELES ESTÁTICO Y DINÁMICO ( FUENTE: EL AUTOR)

El nivel freático mínimo se encuentra en el área cercana al pozo Choquí Alto y el nivel

máximo freático se encuentra en el área cercana a Chuicavioc, aunque si se observa la

gráfica, en esta área se debe perforar a más profundidad.

8.2.2. Gráficas comparativas de niveles estáticos e ntre pozos

8.2.2.1. Pozos Chitux y Chuicavioc De las dos gráficas generadas se puede observar que entre el primer y tercer mes de

medición, hay una disminución de los niveles freáticos y entre el cuarto al sexto mes el

nivel freático aumenta.

2100

2150

2200

2250

2300

2350

2400

2450

2500

2550

coordenada z

nivel estatico

nivel dinamico

48

FIGURA 24. NIVEL ESTÁTICO POZO CHITUX (FUENTE: EL A UTOR)

FIGURA 25. NIVEL ESTÁTICO CHUICAVIOC (FUENTE: EL AU TOR)

8.2.2.2. Pozos Tierra colorada baja y salida San M arcos

Puede observarse en las dos gráficas que en los dos primeros meses de medición el

nivel freático se mantiene, en el tercer mes disminuye, en el cuarto mes aumenta, en el

quinto disminuye y en el sexto aumenta.

2,362.052,362.102,362.152,362.202,362.252,362.302,362.352,362.402,362.45

1 2 3 4 5 6

CHITUX

CHITUX

2,373.00

2,373.20

2,373.40

2,373.60

2,373.80

2,374.00

1 2 3 4 5 6

CHUICAVIOC

CHUICAVIOC

49

FIGURA 26. NIVEL ESTÁTICO TIERRA COLORADA (FUENTE: EL AUTOR)

FIGURA 27. NIVEL ESTÁTICO SALIDA SN. MARCOS (FUENTE : EL AUTOR)

2,341.50

2,342.00

2,342.50

2,343.00

2,343.50

2,344.00

2,344.50

2,345.00

1 2 3 4 5 6

TIERRA COLORADA BAJA

TIERRA COLORADA BAJA

2,334.002,334.502,335.002,335.502,336.002,336.502,337.002,337.502,338.002,338.502,339.002,339.50

1 2 3 4 5 6

SALIDA SAN MARCOS

SALIDA SAN MARCOS

50

8.2.2.3. Pozo zona 8

Es de especial atención analizar las mediciones realizadas en el pozo ubicado en la

zona 8, ya que si se observa en los cuatro pozos analizados anteriormente, en el sexto

mes de medición, el nivel freático aumenta, rebasando su nivel estático inicial. Este

pozo es el único que no supera su nivel estático inicial obtenido en el primer mes de

medición. Las razones por las cuales este pozo no recarga sus niveles freáticos

pueden ser varias, tales como la ubicación en la que se encuentre, la sobreexplotación

del pozo, ya que de los siete pozos estudiados éste es el que mayor caudal de

extracción produce: 3,345.69 m3/día en promedio, en base al estudio realizado,

también puede deberse al radio de influencia producido por uno o varios pozos

cercanos a éste. Es de suma importancia estudiar el comportamiento del pozo durante

mayor tiempo y prestar atención al pozo en mención para evitar futuras complicaciones.

FIGURA 28. NIVEL ESTÁTICO ZONA 8 (FUENTE: EL AUTOR)

2,325.60

2,325.70

2,325.80

2,325.90

2,326.00

2,326.10

2,326.20

2,326.30

2,326.40

2,326.50

1 2 3 4 5 6

ZONA 8

ZONA 8

51

8.2.2.4. Caudal de extracción de los pozos en estud io

A continuación, se presenta una gráfica de resumen del caudal de extracción de los

pozos estudiados durante los meses de abril a septiembre del 2010.

FIGURA 29.CAUDAL DE EXTRACCIÓN (FUENTE: EL AUTOR)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Caudal m3/dia

Caudal m3/dia

52

CAPÍTULO 9. MAPA DE CURVAS ISOFREÁTICAS

9.1. Software utilizado Otra de las aplicaciones de los datos obtenidos dentro de las mediciones se da al poder

obtener un mapa de curvas isofreáticas, por medio de software investigado durante el

estudio. Los programas que son más utilizados para estudios de este tipo son Surfer y

Civilcad. Surfer es un programa utilizado para la interpolación y cartografía en 2 y 3

dimensiones, la cartografía y el análisis se hacen sobre una retícula. Civilcad es un

programa que trabaja sobre Autocad, puede generar rutinas para generar información

útil en los diferentes proyectos, así como trabajar en 2 y 3 dimensiones. Para el estudio

realizado se eligió el programa Civilcad, por ser más conocido en el medio, ya que

como se mencionó anteriormente trabaja en conjunto con autocad.

9.2. Procedimiento A continuación, se describe el procedimiento utilizado para generar el mapa de curvas

isofreáticas utilizando los datos obtenidos durante el estudio y por medio del programa

Civilcad.

9.2.1. Lectura de coordenadas con gps Uno de los pasos más importantes durante el estudio fue la toma de las coordenadas

con gps de los pozos en estudio. El aparato utilizado fue el gps Orbit, con una precisión

satelital de 6 metros. Las coordenadas halladas fueron las siguientes:

No. NOMBRE DE POZO Coordenadas (m)

X Y Z (=cota)

1 CHOQUÍ ALTO 660081 1642701 2357

2 CEFEMERQ 660783 1643475 2360

3 ZONA 8 656715 1643910 2424

4 SALIDA SAN MARCOS 655167 1643804 2465

5 CHITUX 654599 1642751 2500

6 CHUICAVIOC 657637 1634988 2469

7 TIERRA COLORADA BAJA 656195 1638136 2333

TABLA 12. COORDENADAS GEOREFERENCIADAS DE LOS POZOS (FUENTE: EL AUTOR)

53

FIGURA 30. LECTURA DE COORDENADAS CON GPS (FUENTE: EL AUTOR)

9.2.2. Ingreso de coordenadas a Civilcad

Teniendo las coordenadas x, y, z de los pozos en estudio, se procede a ingresarlas al

programa, tomando en cuenta que la coordenada z es a nivel de terreno, pero lo que se

necesita son los datos de los niveles estáticos de los pozos en estudio, entonces a la

lectura tomada en el eje z se le debe restar las lecturas realizadas durante el estudio de

los niveles estático y tomando el promedio de ellas. También es necesario mencionar

que con siete puntos tomados, la fidelidad del mapa generada es menor, por lo cual se

investigaron los puntos y niveles estáticos de otros 7 pozos para incluirlos en los datos

ingresados al programa, para generar un mapa de curvas isofreáticos más fiel. Los

puntos ingresados al programa quedan de la siguiente manera:

GPS

14/05/2010

54

NIVEL ESTÁTICO

No. POZO COORDENADA

X (m) COORDENADA

Y (m) COORDENADA

Z (m)

1 LA DEMOCRACIA 657386 1643342 2,327

2 SAN ISIDRO 657151 1643471 2325.165

3 PACAJA 657537 1640445 2326.190556

4 COLONIA EL PARAISO 657563 1640757 2331.527639

5 ZOOLOGICO 657628 1641896 2314.878438

6 ROTONDA 660687 1641030 2294.337833

7 CENIZAL 659868 1639815 2300.552727

8 CHOQUÍ ALTO 660081 1642701 2299.78

9 CEFEMERQ 660783 1643475 2306.083333

10 ZONA 8 656715 1643910 2326.063

11 SALIDA SAN MARCOS 655167 1643804 2337.000833

12 CHITUX 654599 1642751 2362.293

13 CHUICAVIOC 657637 1634988 2373.625833

14 TIERRA COLORADA BAJA 656195 1638136 2281.6375

TABLA 13. COORDENADAS DEL NIVEL ESTÁTICO (FUENTE: EL AUTOR)

Se selecciona la rutina de civilcad para importar puntos de terreno, como se muestra en

la figura, se selecciona el tipo de coordenadas x, y, z, y a continuación se selecciona el

archivo que contiene las coordenadas de los pozos. Con las coordenadas del archivo,

civilcad genera una nube de puntos con los datos que se alimentó al programa.

55

FIGURA 31. IMPORTAR PUNTOS EN CIVILCAD (FUENTE: EL AUTOR)

9.2.3. Triangulación de los puntos

Con la nube de puntos de los pozos se procede a correr la rutina de triangulación de

puntos, que realiza una interpolación en tres dimensiones, que dará el contorno del

mapa hidrológico. Se selecciona en la pestaña de civilcad la opción de Altimetría, luego

Triangulación y Terreno, para generar la triangulación de las coordenadas x, y, z. A

continuación, se selecciona la nube de puntos y se obtiene la triangulación.

56

FIGURA 32. TRIANGULACIÓN DEL NIVEL ESTÁTICO (FUENTE : EL AUTOR)

57

FIGURA 33. TRIANGULACIÓN (FUENTE: EL AUTOR)

9.2.4. Curvas Isofreáticas

Para obtener las curvas se selecciona Altimetría, Curvas de nivel, Terreno, como se

muestra en la figura.

58

FIGURA 34. CURVAS DE NIVEL (FUENTE: EL AUTOR)

Se selecciona la triangulación del paso anterior y se obtienen las curvas isofreáticas,

para luego anotar las elevaciones respectivas. Se genera un mapa de curvas

isofreáticas y también se pueden obtener vistas en 3 dimensiones, aplicando la opción

3d malla de civilcad en combinación con los comandos de autocad.

59

FIGURA 35. MAPA DE CURVAS ISOFREÁTICAS Y DIRECCIÓN DE FLUJO (FUENTE: EL AUTOR)

60

FIGURA 36. VISTA EN 3D CON LA OPCIÓN FLAT SHADED (F UENTE: EL AUTOR)

61

FIGURA 37. VISTA CON LA OPCIÓN 3D ORBIT (FUENTE: EL AUTOR)

9.2.5. Perfil Hidrológico

Si se desea obtener un perfil hidrológico entre dos pozos, se traza una polilínea en

planta y luego se aplica la opción perfil de terreno para obtener dicho perfil, así como

secciones transversales a distancias elegidas por el usuario.

El perfil que se ha trazado se realizó entre los pozos CEFEMERQ y Choquí Alto.

62

FIGURA 38. PERFIL HIDROLÓGICO CON CIVILCAD (FUENTE: EL AUTOR)

63

CAPÍTULO 10. BOMBEO DE ENSAYO POR EL MÉTODO DE JACO B

Al tener finalizada la obra de captación, en este caso los pozos en estudio es de vital

importancia realizar pruebas de bombeo. La prueba consiste en bombear durante cierto

tiempo, a caudal constante o también a caudal variable y hacer un análisis de la

evolución del nivel del agua, tanto en el sondeo donde se realiza la prueba, así como

en otros pozos cercanos llamados piezómetros.

Al tener los datos obtenidos y hacer un análisis de éstos, se obtienen datos sobre el

acuífero tales como la permeabilidad, transmisividad, coeficiente de almacenamiento.

También nos provee datos como el radio de influencia del sondeo y la amplitud de la

zona de captación, la cual es determinante en los perímetros de captación. Respecto

de las características constructivas del pozo, los ensayos permiten conocer la calidad

de la construcción, pérdidas de carga, el caudal más aconsejable de bombeo y la altura

de colocación más eficiente de la bomba.

10.1. Cálculo de la Transmisividad(T) y Coeficiente de almacenamiento (S)

Para calcular la transmisividad se realizaron pruebas de bombeo en los pozos de Tierra

Colorada Baja y en el pozo de Choquí Alto.

10.1.1. Prueba de bombeo en el pozo Tierra Colorada Baja

Se realizó la prueba de bombeo en el pozo Tierra Colorada Baja obteniendo los datos

que se muestran en la tabla 12 y a continuación se elaboró la gráfica de recuperación

de dicho pozo. Los puntos se presentan en una gráfica semilogarítmica: en abscisas

los logaritmos de tiempo y en ordenadas las recuperaciones. (9)18

Para hallar la transmisividad se utilizó el método de Jacob. Se interpola una línea que

se ajuste lo mejor posible a los puntos. Puede ser que los primeros puntos no estén

alineados, ya que la solución de Jacob puede no cumplirse para tiempos pequeños.


64

DATOS DE PRUEBA DE BOMBEO (Recuperación)

Nombre del Pozo: Tierra Colorada Baja Fecha: 03 -09 – 2010 Medidas efectuadas por: Dorian Cajas De: 11:00 A: 12:30

HORA

TIEMPO DESDE

EL INICIO

(minutos)

PROFUNDIDAD DEL AGUA

(metros)

ABATIMIENTO / RECUPERACIÓN

(metros)

CAUDAL (litros/seg.)

OBSERVACIONES

11:00 0 75.49 0.00 33.4 1 59.84 15.65

2 56.19 19.3

3 55.34 20.15

4 54.74 20.75 5 54.46 21.03

6 54.12 21.37

7 53.90 21.59

8 53.70 21.79

9 53.44 22.05

10 53.33 22.16

12 53.23 22.26 15 52.94 22.55

18 52.60 22.89

21 52.42 23.07

24 52.28 23.21

27 52.10 23.39

30 51.97 23.52

35 51.85 23.64 40 51.66 23.83

45 51.50 23.99

50 51.40 24.09

55 51.29 24.2

60 51.23 24.26

70 51.14 24.35 80 50.93 24.56

12:30 90 50.80 24.69

TABLA 14. PRUEBA DE BOMBEO POZO TIERRA COLORADA (FUENTE: EL AUTOR)

65

FIGURA 39. GRÁFICA DE RECUPERACIÓN TIERRA COLORADA (FUENTE: EL AUTOR)

15

15.5

16

16.5

17

17.5

18

18.5

19

19.5

20

20.5

21

21.5

22

22.5

23

23.5

24

24.5

25

1 10 100

Rec

uper

acio

n

Tiempo

66

Se toman dos puntos de la recta de modo que t2 = 10*t1 luego se lee la diferencia de la

recuperación para esos dos puntos, siendo ésta: 22.9 – 19.05 = 3.85 metros.

Seguidamente se puede calcular la Transmisividad por medio de la fórmula de Dupuit –

Thiem:(9)19

�� − � = �

2��ln

�

Jacob demostró que la ecuación 4 es equivalente a:

�� − � = 0.183 ∗ �/�

donde:

Q = caudal

T = Transmisividad

S1 , S2 = recuperación

Cambiando de unidades el caudal de litros / seg. a m3 /día

3.85 m = 0.183 * ( 2,883.29 m3/día /T)

Despejando T de la ecuación se obtiene:

T = 137.0499 m2 / día

El coeficiente de almacenamiento se halla por medio de la expresión:

� = 2.25 ∗ � ∗ �


Ecuación 4 (9)19

Ecuación 4’ (9)19

Ecuación 5 (9)19

67

donde:

T = transmisividad

to = tiempo de duración del bombeo en m3 /día

r = radio

El máximo descenso registrado en el minuto 90 del ensayo es de 24.69 m y en la gráfica se ve en el minuto 87 el máximo descenso de 25 que es el valor de r.

S = 2.25 * 137.0499 m3 /día * 0.0604

252

S = 0.029808 = 0.03

Estos valores coinciden con la ubicación del pozo dentro del mapa hidrogeológico

(figura 39) presentado, ya que como se observa, se encuentra en la zona de rocas

volcánicas terciarias, donde la Transmisividad varía de 50 a 250 m2 / día y la

transmisividad es de 0.03. (8), (10), (11) y (5)20

10.2. Cálcuo del Radio de influencia entre los pozo s Choquí Alto y CEFEMERQ

Por la posición en la que se encuentran ubicados los pozos según se observa en el

mapa geológico presentado, la transmisividad de los acuíferos en esa zona es de 200

m2 /día y el coeficiente de almacenamiento es de 0.10. (8) y (10)21

El cálculo del radio de influencia se hizo por medio de la expresión:

�� − � = �

2��ln

�

que es la ecuacion de Dupuit – Thiem

donde :

Q = caudal 20 Según referencia bibliográfica (8), (10), (11) y (5) 21 Según referencia bibliográfica (8) y (10)

Ecuación 4 (9)19

68

T = Transmisividad

S1, S2 = recuperación

r1, r2 = distancia de bombeo hacia el pozo de observación

como pozo de observación se tomó el pozo de Choquí Alto el cual mostró en una

prueba de 8 horas 32 minutos un descenso de 0.03 m del minuto 492 al minuto 512. La

distancia entre estos dos pozos es de 1,044.93 m. el caudal de bombeo tomado es de

1,026.59 según registros de Emax. El radio de influencia estará dado por la distancia

en la cual los descensos sean igual a cero, entonces con los datos se procede a

despejar la ecuación para r1.

0 − 0.03 = 1026.59

%3�í'

2�200 %2/�í'ln

1044.93 %

�

0 − 0.03 = 0.8169343651 ∗ ln1044.93 %

�

)*+.+,-. -/-0 = 1044.93 %

�

r2 = 1,084.015 m

como el radio de influencia es mayor que la distancia entre los dos pozos, se deduce

que los conos de abatimiento de los dos pozos se interfieren entre sí.

UBICACIÓN DE POZOS

FIGURA 40. MAPA GEOLÓGICO (FUENTE: MAPAS GEOLÓGICOS (7)

69

POZO TIERRA COLORADA

POZO CEFEMERQ

POZO CHOQUI ALTO

MAPA GEOLÓGICO (FUENTE: MAPAS GEOLÓGICOS (7) )

POZO CEFEMERQ

CHOQUI ALTO

xii

CONCLUSIONES

• El nivel freático de la ciudad de Quetzaltenango oscila entre los 2,275 a los

2,375 metros sobre el nivel del mar.

• Los pozos de Chuicavioc y CEFEMERQ se encuentran dentro de un

magnífico acuífero, ya que los descensos registrados del nivel dinámico

respecto al nivel estático al momento de realizar la extracción, son de 93 y

38 centímetros respectivamente.

• Dentro de los seis meses de estudio, el pozo de la zona 8 no mostró una

recuperación en sus niveles estáticos, observando un descenso de 3

centímetros en el nivel freático del acuífero.

• Los pozos de Chitux, Salida a San Marcos y Tierra Colorada Baja,

muestran descensos considerables en el momento del bombeo. Los

niveles dinámicos registrados son: 14.51 metros, 15.72 metros, y 24.43

metros respectivamente, estos son indicativos de que el acuífero donde se

encuentran es de calidad intermedia baja y que el caudal de extracción es

demasiado alto para el acuífero.

• El nivel estático promedio registrado durante los 6 meses de medición es de

2,326.64 metros sobre el nivel del mar.

• En el mes de septiembre se observó un aumento de 37 centímetros del

nivel estático, determinando un período de recuperación de los acuíferos en

este mes.

• El mes de mayo reportó el mayor descenso promedio de los niveles

estáticos de los pozos, con un registro de 28 centímetros.

xiii

RECOMENDACIONES

• Instalar pozos de observación a distancias de 20 y 30 metros de los pozos

principales, para poder realizar estudios posteriores.

• Formar un equipo de trabajo que se dedique exclusivamente a la medición

de los niveles de los pozos, pruebas de bombeo, caudal de extracción, para

tener información disponible y efectiva.

• Colocar sondas para medir los niveles estático y dinámico de los pozos de

la ciudad de Quetzaltenango.

• Definir un reglamento para la perforación de pozos, con un estudio previo

para determinar caudal de explotación, radio de influencia, para no afectar

pozos cercanos.

• No permitir perforaciones de pozos en un radio menor a 1 kilómetro de

distancia de un pozo ya perforado.

• Tener una especial atención en el pozo de la zona 8 y colocar pozos de

observación a las distancias recomendadas anteriormente.

• De los 29 pozos municipales, se evaluaron un total de catorce pozos en el

estudio realizado, quedando 15 pozos, dentro de los cuáles es de vital

importancia realizar un monitoreo para conocer sus características.

xiv

BIBLIOGRAFÍA

(1) DENGO, GABRIEL. (1,973), GEOLOGIC ESTRUCTURE, HISTORY,

TECTONIC AND MORPHOLOGY OF CENTRAL AMÉRICA, ICAITI,

GUATEMALA.

(2) EMAX (1998) ESTUDIO HIDROGEOLÓGICO DE QUETZALTENANGO,

INFORME LOCAL, 1, 1-25.

(3) GRIJALVA, CÉSAR. (2004), FOLLETO DEL CURSO DE INGENIERÍA

SANITARIA 1, CUNOC.

(4) INE (2,002) XI CENSO NACIONAL DE POBLACIÓN Y VI CENSO DE

HABITACIÓN, INFORME LOCAL.

(5) MAPAS GEOLÓGICOS DE LA REPUBLICA DE GUATEMALA, ESCALA

1:50,000 HOJA GUATEMALA Y QUETZALTENANGO.

(6) MAPAS TOPOGRÁFICOS ESCALA 1:50,000 HOJAS 1860-I

QUETZALTENANGO, 1860-II COLOMBA.

(7) MERRIT S., KENT M., RICKETTS T., CUARTA EDICIÓN, MANUAL DEL

INGENIERO CIVIL, TOMO II

(8) MUÑOZ C., VELASQUEZ E. Y ARAGON R. (1,978), INFORME FINAL

ESTUDIO DE AGUAS SUBTERRANEAS EN EL VALLE DE LA CIUDAD DE

GUATEMALA, INSIVUMEH.

(9) F. JAVIER SÁNCHEZ SAN ROMÁN, DEPARTAMENTO DE GEOLOGÍA,

UNIVERSIDAD DE SALAMANCA, HIDRÁULICA DE CAPTACIONES.

(10) VELÁSQUEZ, ESTUARDO (1,982), EXPLORACIÓN DEL AGUA

SUBTERRANEA EN EL ALTIPLANO GUATEMALTECO, SEPTIMO CONGRESO

DE INGENIERÍA, GUATEMALA.

(11) VELÁSQUEZ, ESTUARDO (1983), GROUND WATER RESEARCH IN

GUATEMALA, INTERNATIONAL SYMPOSIUM GROUND WATER IN WATER

RESOURCES PLANNING, INTERNATIONAL HIDROLOGICAL PROGRAMME,

KOBLENZ, FEDERAL REPUBLIC OF GERMANY.

(12) WILLIAMS, H. (1960), VOLCANIC HISTORY OF GUATEMALAN,

HIGHLANDS, UNIVERSITY OF CALIFORNIA, E.E.U.U.

xv

ANEXOS

• ANEXO 1: BITÁCORAS DE LAS MEDICIONES REALIZADAS DURANTE

LOS MESES DE ABRIL A SEPTIEMBRE DE 2010.

• ANEXO 2: PERFILES DE LOS POZOS

• ANEXO 3: ANÁLISIS DE LABORATORIO DEL AGUA

• ANEXO 4: FLUJÓMETRO

•

ANEXO 1 MEDICIONES

MEDICIONES MES DE MAYO DE 2010

MEDICIONES MES DE JUNIO DE 2010

MEDICIONES MES DE JULIO

MEDICIONES MES DE AGOSTO

MEDICIONES MES DE SEPTIEMBRE DE 2010

ANEXO 2 PERFIL DE LOS POZOS

N i v e l D i n á m i c o P r o m e d i o = 1 4 3 . 7 3 m .

N i v e l E s t á t i c o P r o m e d i o = 1 2 7 . 9 9 m .

T a p o n d e F o n d o d e 8 "

M e d i d o r d e N i v e l D e A g u a P V C

R e j a s d e 8 "C a s i n g 8 " S T P G

D = 8 "

Prof

undi

dad

Tota

l = 1

82.9

2 m

ts

P r o f u n d i d a d T o t a l = 1 8 2 . 9 2 m t s

T a p ó n d e F o n d o d e 8 "

B O M B A E N C E N D I D A

R e c u p e r a c i ó n d e l p o z o : 1 5 . 4 4 m .

P O Z O S A L I D A A S A N M A R C O S

N i v e l D i n á m i c o P r o m e d i o = 5 4 . 3 0 m .

N i v e l E s t á t i c o P r o m e d i o = 5 3 . 9 2 m .



D = 4 "

Prof

undi

dad

Tota

l = 2

13.4

1 m

.

P r o f u n d i d a d T o t a l = 2 1 3 . 4 1 m .



R e c u p e r a c i ó n d e l p o z o : 0 . 3 8 m .

P O Z O C E F E M E R Q


N i v e l E s t á t i c o P r o m e d i o = 5 7 . 2 2 m .




D = 8 "

Prof

undi

dad

Tota

l = 1

82.9

3 m

ts




R e c u p e r a c i ó n d e l P o z o : 6 . 2 3 m .

P O Z O C H O Q U Í A L T O

(

Z O N A 6

)



D = 4 "

Prof

undi

dad

Tota

l = 2

01.2

2 m

.




P O Z O C H I T U X


N i v e l E s t á t i c o P r o m e d i o = 1 3 7 . 7 0 m .R e c u p e r a c i ó n d e l P o z o :1 4 . 5 1 m .




D = 8 "

Prof

undi

dad

Tota

l =22

5.61

m.




P O Z O C H U I C A V I O C


N i v e l E s t á t i c o P r o m e d i o = 9 5 . 3 7 m .R e c u p e r a c i ó n d e l P o z o :0 . 9 3 m .



D = 4 "

Prof

undi

dad

Tota

l = 2

59.1

5 m

.




P O Z O Z O N A 8


N i v e l E s t á t i c o P r o m e d i o = 9 7 . 9 4 m .R e c u p e r a c i ó n d e l P o z o :6 . 1 0 m .



D = 4 "

Prof

undi

dad

Tota

l =17

0.73

m.

P r o f u n d i d a d T o t a l = 1 7 0 . 7 3 m t s



P O Z O T I E R R A C O L O R A D A B A J A


N i v e l E s t á t i c o P r o m e d i o = 5 1 . 3 6 m .R e c u p e r a c i ó n d e l P o z o :2 4 . 4 3 m .

ANEXO 3 PRUEBAS DE LABORATORIO

ANEXO 4 FLUJÓMETRO

AFORO REALIZADO EN 4 POZOS EN ESTUDIO

Una de las actividades realizadas en el mes de agosto, fuera de la toma de

medidas de los niveles estáticos y dinámicos de los pozos municipales de

Quetzaltenango, fue el aforo de los pozos Chitux, Chuicavioc, Choquí Alto Zona 6

y CEFEMERQ. El aforo no se realizaba en 1 año (2009), para lo cual EMAX no

tiene personal ni recursos para que estas mediciones se puedan realizar. Como

parte del trabajo de EPS, se realizo dicha actividad con un Flujómetro digital y

personal de Emax. Los resultados se presentan en la siguiente tabla.

Nombre del Pozo Caudal (m3/dia) Caudal (L/s) Fecha Chitux 159.84 1.85 24/08/2010 Chuicavioc 522.72 6.05 24/08/2010 Choquí Alto 2,885.76 33.4 24/08/2010 Cefemerq 724.89 8.39 24/08/2010

TOTAL PRODUCCION

4,293.21 49.69

Con los datos anteriores, se puede observar que son cruciales para la oferta y

demanda de los recursos hídricos de Quetzaltenango, por mencionar alguna

aplicación de dicha información.

FLUJÓMETRO

24/08/2010

24/08/2010

TERMINALES DEL FLUJÓMETRO EN TUBERÍA DE POZOS

24/08/2010

24/08/2010

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