Hidraulica de Sistemas Porosos

7/23/2019 Hidraulica de Sistemas Porosos

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Universidad Nacional de Chimborazo Escuela de Ingeniería Civil

Hidrología

TEMA: HIDRÁULICA DE SISTEMAS POROSOS

OBJETIVOS

1. Clasificar los tipos de acuíferos que se presenten en la corteza terrestre.2. Conocer las propiedades de los sistemas porosos y su clasificación según dichas

propiedades.3. Identificar las formulas generales para el cálculo de la porosidad del suelo.

MARCO TEÓRICO

LOS ACUÍFEROS: DEFINICIÓN Y PARÁMETROS FUNDAMENTALES

DEFINICIÓN

Es una formación hidrogeológica permea!le" que tiene como función la captación de una

considera!le cantidad de agua su!terránea" se puede considerar con un yacimiento minero

siendo el agua un elemento reno#a!le" las masas más e$tensas de acuíferos pueden alcanzar

los %m2&acuífero guaraní'

(uede ser representado con un modelo conceptual" !ase de la modelación. )u configuración

está dada por*

• +as dimensiones• Características geológicas e hidrodinámicas&o condiciones de contorno'.

Hidráulica de sistemas porosos Pág 1




Hidrología

PARÁMETROS FUNDAMENTALES

Es un sistema hidrológicohidrodinámico que tiene características cuantifica!les #inculadas

por*

• ,n reser#orio con un espacio limitado" caracterizado por las condiciones del

contorno y las dimensiones•

-lgunos procesos internos o mecanismos hidrodinámicos" hidroquímicos ehidro!iológicos" que determinan tres funciones del reser#orio en lo que respecta al

agua su!terránea* almacenamiento" conducción &transferimiento de cantidades de

agua o de energía' y un medio de intercam!io geoquímico.• ,na secuencia del ciclo del agua con algunas interacciones con el am!iente" que se

manifiestan por medio de tres comportamientos* hidrodinámico" hidroquímico e

hidro!iológico.• +a #aria!ilidad en el espacio de estas características.•

+a #aria!ilidad en el tiempo de las fuerzas hidrogeológicas.

),(E/ICIE (IE014IC-





Hidrología

+os pozos de los acuíferos que se encuentran de!a5o de la superficie del suelo" presenta un

ni#el de agua conocido como ni#el piezom6trico.

El con5unto de ni#eles piezom6tricos" se o!tiene mediante la medición de puntos en

diferente tiempo" determinando así las alturas piezom6tricas. -sí como las cur#as de ni#el

permiten determinar la topografía y configuración del terreno" de igual manera la superficie

piezom6tricas está representada por las cur#as piezom6tricas llamadas izopiezas.

Figura 1. ed !iezom"trica propuesta para el #onitoreo de $i%iviados de un &ep'sito de

elaves usando los resultados del modelamiento num"rico general. (I)





Hidrología

Figura *. $íneas de Flu+o de Filtraciones de elaves , Ubicaci'n de !iez'metros )omeros

, !ro-undos.

Figura . /onas de Captura de !ozos para Filtraciones provenientes de &ep'sito de

elaves.





Hidrología

TIPOLOGÍA DE ACUÍFEROS

+a !ase del acuífero" llamada sustrato" está constituida por una formación hidrológica

impermea!le. -l contrario el límite superior es de tres tipos*

• +I7E)* 8idrodinámico con 9uctuaciones li!res* acuífero no con:nado o freático.• C1;/I;-<1)* =eológico impermea!le* acuífero con:nado>• )EIC1;/I;-<1)* =eológico semipermea!le* acuífero semicon:nado.





Hidrología

El acuífero ?su!estimado" freático o li!re@ es aquel en el que se encuentra una superficie

li!re y real de agua encerrada en contacto con el aire y la presión atmosf6rica" por lo que su

presión es en realidad igual a la presión atmosf6rica. ;o tienen una capa de materiales

impermea!les encima de ellas.

En el acuífero li!re el ni#el freático coincide con la superficie y se encuentra en contacto

directo con la zona su!saturada del suelo. )u posición #aría dependiendo de la 6poca de

llu#ias o las 6pocas secas.





Hidrología





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+os acuíferos ?confinados@" ?cauti#os@" ?a presión@ o ?en carga@ son aquellos cuerpos de

agua que se acumulan en la roca permea!le y están encerrados entre dos capas

impermea!les.

En estos acuíferos el agua está sometida a una presión mayor a la de la atmósfera y ocupa

todos los poros y huecos de la formación geológica saturándola totalmente. ;o e$iste ?zona

no saturada@

-cuífero artesiano y semicon:nado" cuando el agua su!terránea asciende y" si el ni#el

piezometrico está so!re la super:cie del suelo" el agua saldrá naturalmente> este es el

acuífero artesiano.





Hidrología

El techo o su!strato del acuífero a menudo están constituidos por una formaciónhidrológica semipermea!le. Esta permite" en algunas condiciones hidrodinámicas

fa#ora!les" cam!ios hídricos con el acuífero so!re puesto o el que está de!a5o" esto se llama

conducti#idad entre dos acuíferos. Este fenómeno clasifica al acuífero como semicon:nado.

Prop!"#"!$ "!% M!"o Poro$o

)egún la mo#ilidad del agua se pueden clasificar en ?acuíferos@" ?acuitardos@" ?acuicludos@

y ?acuifugos@. +a #elocidad del agua dependerá de la porosidad y percolación de la roca a

una #elocidad de A centímetro por aBo.





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• +os acuíferos almacenan y transmiten agua su!terránea" por lo general en arenas

porosas y calizas fisurales.• +os acuitardos son !uenos almacenes pero malos transmisores de agua su!terránea

por transmitirla lentamente &por e5emplo" compuestos de limos'.• +os acuícludos son !uenos almacenes pero nulos transmisores &el caso de arcillas'• +os acuífugos no almacenan ni transmiten agua como los constituidos de granitos"

cuarcitas no fisuradas.

)egún las características litológicas en ?detríticos@ o ?car!onatados@





Hidrología

)egún su te$tura se pueden clasificar en ?porosos@ y ?fisurales@

+os acuíferos ?porosos@ son aquellos en los que el agua se encuentra em!e!ida en una

espon5a dentro de poros intercomunicados entre sí e$istiendo permea!ilidad como en

arenas y gra#as

+os acuíferos ?fisurales@ son aquellos que el agua se encuentra en fisuras o diaclasas

comunicadas entre sí" pero el agua se comporta de forma heterog6nea.

),(E/ICIE E)(EC/IC- <E +1) =-;1) 1 <E +-) /I),-)

+a relación de la superficie total de los granos o de las paredes fisuradas se define comosuperficie específica de un medio poroso &'" la misma que se e$presa en cm 2Dcm3 o cm2Dg.

Esta superficie crece cuando el diámetro del grano o la densidad de la partícula disminuyen.

(11)I<-< 414-+

)e denomina porosidad total a la relación del #olumen de #acíos y el #olumen total de la

muestra.

n=Vv

Vt





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E+ C1;4E;I<1 <E -=,- E+ =-<1 <E )-4,-CIF;

)e de!e considerar el contenido de agua que es la relación #olumen de agua y el #olumen

total" siendo representado en porcenta5es" y el grado de saturación para definir la relaciónfluidosólido" definido por la relación #olumen de agua y #olumen de #acíos.

θ=Vw

Vt

Sw=Vw

Vv

POROSIDAD EFICA&

+a porosidad descri!e la capacidad de las rocas para al!ergar agua pero no la cualidad de

que el agua pueda circular en la ca#idad de la roca.

+a porosidad efecti#a se refiere al porcenta5e de poros interconectados que permiten la

circulación de fluidos. 1 se considera como el #olumen poroso solamente conectados entre

sí.

+a porosidad eficaz depende de la forma" tamaBo y disposición de los granos> disminuye

con el diámetro y aumenta con la uniformidad

+a porosidad efecti#a normalmente es menor que la porosidad total.

POROSIDAD EFICA& EN UN MEDIO POROSO SATURADO

En un medio poroso saturado el efecto acumulati#o de los fenómenos de a!sorción y la

presencia de poros no interconectados o cerrados" hacen que el #olumen de agua li!re en

los poros sea menor al #olumen total del agua saturada en el medio.

<e esto se deduce que la porosidad del medio en relación con la circulación del agua es

menor que la porosidad total.





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)e introduce entonces la porosidad eficaz del medio saturado" definida como*

<onde

'" es la porosidad eficaz del medio saturado

V(% #olumen de agua li!re

V) #olumen total de la muestra

+a capacidad de retención del agua del medio poroso es complementaria con la porosidad

eficaz respecto de la porosidad total* n G nd H capacidad de retención. En un medio no

saturado están simultáneamente presentes aire y agua.

POROSIDAD EFICA& EN UN MEDIO POROSO NO SATURADO

+a capacidad de retención de un medio poroso no saturado tiene una fenomenología

adicional que para el medio poroso saturado no e$iste.+a porosidad eficaz de un medio no saturado es por tanto físicamente diferente a la de un

medio poroso saturo.

+a porosidad eficaz en un medio poroso no saturado se lo representa como ) y

+a porosidad eficaz del no saturado" está definida como la relación entre el agua que puede

ser drenada del medio por gra#edad y el #olumen total considerado*

<onde*

S* porosidad eficaz en un medio poroso no saturado

V(" #olumen de agua que puede ser drenada

V) olumen total de la muestra





Hidrología

Es denominada saturación de equili!rio la situación en la que en el medio poroso coe$iste

agua y aire en equili!rio.

- la saturación de equili!rio como la cantidad del agua drena!le por gra#edad está asociada

a la porosidad eficaz S*" mientras que la cualidad complementaria está asociada a la

capacidad de retención capilar* n G )y H capacidad de retención capilar o capacidad de

campo.

CONCLUSIONES

A. +as tipos de acuíferos son tres* li!re" semiconfinado y confinado. Esta clasificación

se ha esta!lecido de acuerdo a las alturas piezometricas de cada acuífero en la

corteza terrestre.2. +as propiedades del sistema poroso son la transmisi#idad de agua su!terránea" el

medio que lo rodea y la te$tura. Cada uno de ellos se su!di#ide en diferentes tipos

de acuíferos.3. +as fórmulas que se indican para el cálculo de la porosidad son útiles y no presentan

un grado de dificultad alto ya que sus parámetros son el #olumen total de muestra"

relación de #acios y cantidad de agua e$istente en la muestra. ismos que son datos

fácilmente o!teni!les.

+EBGRAFÍA

http*DDgidahatari.comDihesDe#aluacionremediacionfiltracionesrela#es!otaderos

http*DDJJJ.artinaid.comD2KA3DKLDtiposdeacuiferosD


http://gidahatari.com/ih-es/evaluacion-remediacion-filtraciones-relaves-botaderos

http://www.artinaid.com/2013/04/tipos-de-acuiferos/

http://www.artinaid.com/2013/04/tipos-de-acuiferos/

http://gidahatari.com/ih-es/evaluacion-remediacion-filtraciones-relaves-botaderos




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