P1- Programa Catedra -AGUAS SUBTERRANEAS 2012.pdf

Centro Universitario (M5502KFA), Ciudad, Mendoza. Casilla de Correos 405. República Argentina. Tel. +54-261-4494002. Fax. +54-261-4380120. Sitio web: http://fing.uncu.edu.ar

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Facultad de Ingeniería - Universidad Nacional de Cuyo

P1- PROGRAMA DE ASIGNATURA

Asignatura: AGUAS SUBTERRÁNEAS

Profesor Titular: Carlos Eduardo Valero

Carrera: Ingeniería de Petróleos

Año: 2012 Semestre: 8º Horas Semestre: 60

Horas Semana: 4

OBJETIVOS Capacitar al alumno en los temas hidrogeológicos básicos y fundamentalmente en los aplicados de tipo específico, que le permitan desarrollar sus actividades profesionales en todos los temas relacionados a la Formulación, Desarrollo y Dirección Técnica de proyectos de exploración, perforación, extracción y aprovechamiento racional del agua subterránea.

CONTENIDOS

UNIDAD 1 – La hidrosfera. El ciclo hidrológico. Distribución del agua en la hidrosfera. Problemática del agua en el mundo. Distribución y problemática del agua en argentina. Balance hídrico, concepto. Importancia del agua subterránea. Ventajas y desventajas. Las rocas de la corteza terrestre, sus propiedades acuíferas. Las cuencas sedimentarias continentales, su importancia en relación al agua subterránea. Hidrogeología. Importancia de las explotaciones de agua subterránea para diversos usos.

UNIDAD 2 – Las cuencas sedimentarias e hidrogeológicas. Distribución de los materiales sedimentarios en las cuencas. Clasificación de los materiales en función a sus propiedades acuíferas. Acuíferos, acuitardos, acuícludos, acuífugos. Bordes de cuenca. Espesores sedimentarios. Unidades hidrogeológicas. Planos Hidrogeológicos. Criterios de exploración geológicos-geofísicos de agua subterránea. Estudios geofísicos para la identificación de reservorios de agua subterránea. Prospección Geoeléctrica. SEV (Sondeos Eléctricos Verticales). Planificación de trabajo de campo. Equipo de prospección. Dispositivo Schumberger. Tratamiento de la información geofísica. Curva de campo y curva teórica. Cortes Geoeléctricos - Perfiles hidrogeológicos. Planos isopáquicos de espesores saturados. Planos estructurales del basamento de la cuenca. Planos de Isoresistividad Transversal. Interpretación de resultados.

UNIDAD 3 - Conceptos de Mecánica del agua en los medios porosos. Porosidad, porosidad primaria y secundaria. Parámetros hidráulicos: Coeficiente de almacenamiento, permeabilidad, transmisividad. Acuíferos, definición y características. Tipos de Acuíferos. Niveles estáticos y dinámicos. Áreas naturales de recarga y descarga. Zonas de surgencia natural. Corte esquemático de una cuenca hidrogeológica. Ejemplos de cuencas hidrogeológicas típicas.

UNIDAD 4 – La administración del agua subterránea. Organismos nacionales y provinciales. El Departamento General de Irrigación en la provincia de Mendoza. Leyes de agua subterránea. Los permisos de perforación y explotación de agua subterránea. Trámites administrativos, datos e información a presentar. Ficha técnica de pozo, su importancia como documento de base para los estudios de agua subterránea. Anteproyectos de perforación. La explotación de los reservorios de agua subterránea, necesidad de su planificación.


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UNIDAD 5 – Proyectos de perforación y construcción de Pozos. Métodos de perforación. Perforación de pozos para la explotación de agua subterránea, sistemas utilizados. Pozos de exploración y pozos productores. Equipos. Herramientas utilizadas, trépanos, ensanchadores, rectificadores. Los pozos de exploración: Perfil litológico. Perfilaje eléctrico, resistividad, Normales Cortas y Largas. (SP) Potencial Espontáneo. Rayos gamma natural. Perfiles de penetración. Perfiles Múltiples de Pozos. Relación e interpretación. Proyecto ejecutivo de obra perforación y construcción de pozos. Secuencia de maniobras de perforación. Planificación y Cronogramas.

UNIDAD 6 – Entubación de la perforación. Materiales. Cañerías utilizadas. Filtros utilizados, sus características y tipos. Maniobras de entubación. Aislamiento de acuíferos por cementación, fundamentos para su realización. La comunicación entre acuíferos, distintas causas: sobre explotación, fallas en las cementaciones, roturas en las cañerías de aislamiento. Técnicas utilizadas para cementación. Herramienta de cementación, válvulas. Operaciones y maniobras de campo. Terminación de Pozos. Métodos de desarrollo de pozos.

UNIDAD 7 – Hidráulica de pozos. Cono de bombeo. Pozos completos e incompletos. Régimen estacionario y no estacionario. Anisotropía y heterogeneidad de los acuíferos reales. Caudal específico y eficiencia de un pozo, registros históricos. Curvas características de pozo, caudal – descenso y caudal específico - descenso. Campos de bombeo. Ensayos de bombeo de pozos. Ensayos de recuperación. Métodos de aforos de pozos.

UNIDAD 8 – Ensayos de Bombeo. Teoría general de la hidráulica de pozos completos. Pozo en un acuífero cautivo, régimen estacionario. Fórmula de Thiem. Pozo en un acuífero cautivo, régimen no estacionario, fórmula de Theis, aproximación logarítmica de Jacob. Pozo en acuífero semiconfinado, régimen no estacionario, fórmula de Hantush. Pozo en acuífero libre sin recarga, régimen estacionario. Pozo en acuífero libre, régimen no estacionario. Interpretación de ensayos de bombeo. Método de Theis. Método de la aproximación logarítmica de Jacob. Método de Hantush. Modelos Matemáticos de agua subterránea. Sus implicancias. Modelos de Flujo y de transporte de masa. Modelo Modflow.

UNIDAD 9 – La extracción del agua subterránea. Bombas de profundidad: girostáticas (de eje) y electrobombas. Selección del equipo de bombeo, aspectos a considerar, fabricantes, modelos. Los equipos girostáticos, partes constitutivas, su funcionamiento, curvas características. Instalación de los equipos girostáticos, su accionamiento con motor eléctrico o con motor a explosión. Las electrobombas, partes constitutivas, su funcionamiento, curvas características. La instalación de las electrobombas. Variadores de frecuencia. Selección de equipos de bombeo. Baterías de bombeo, su ubicación dentro de las cuencas.

UNIDAD 10 – Hidroquímica. Elementos de química del agua. Composición de las aguas subterráneas. Monitoreo de acuífero. Toma de muestras de aguas subterráneas. Evolución geoquímica del agua subterránea. Técnicas de estudio: hidrogramas, perfiles hidroquímicos, diagramas. Clasificación de las aguas subterráneas. Calidad de las aguas subterráneas. Vulnerabilidad de acuíferos. Representaciones gráficas en los estudios hidroquímicos. Contaminación de acuíferos. Distintas causas: desechos urbanos, actividades industriales y mineras, por agricultura y ganadería. Monitoreo de los reservorios de agua subterránea, su importancia para la preservación de los recursos hídricos. La actividad petrolera. Causas potenciales de contaminación: en las etapas de exploración, explotación, elaboración, almacenamiento, conducción y bocas de expendio.

Trabajos prácticos Contenido temáticos de los trabajos prácticos:


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a- Prácticos Gabinete

1- Mapas Hidrogeológicos

2- Elaboración de Cortes Geoeléctricos

3- Mapas Isopáquicos de espesor saturado con agua subterránea. Mapas de Isoresistividad Transversal

4- Solicitud de permiso de perforación. Proyecto de perforación y construcción de pozos.

5- Pozo de exploración: Perfiles litológicos. Perfilajes Eléctricos. Interpretación y rediseño del proyecto original y de una operación de entubado.

6- Elaboración de un Informe Técnico Final de Perforación y Pozo

7- Planos Piezométricos

8- Ensayo de Pozo-Selección de un Equipo de bombeo.

9- Ensayo de Bombeo para determinar parámetros hidráulicos.

10- Los análisis químicos de agua subterránea, representación en estudios hidroquímicos. Contaminación por Actividad Petrolera.

11- Modelos matemáticos de Flujo y de Transporte de Masa b- Prácticos de Campo

Nº I: Cuenca Hidrogeológica Típica, Áreas de recarga y descarga, acuíferos libres y confinados. Explotación del agua subterránea, Pozos Artesianos y pozos con Equipos de Bombeo. Nº II: Visita a un Equipo de Perforación, en actividad. Nº III: Visita a talleres y playa de acopio de materiales de perforación y construcción de pozos. Visita a proveedor y talleres de ensamble de Equipos de Bombeo.

METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA

La metodología empleada consiste en el desarrollo de los temas, con un detallado enfoque teórico y con la presentación de numerosos ejemplos de proyectos desarrollados en el ámbito de la actividad privada, a los efectos de transmitir el importante concepto de magnitud y escala real de la presencia y distribución del agua subterránea, en los sistemas naturales y especialmente en los reservorios de subsuelo. Como así también, de los sistemas de captación de agua subterráneas actualmente utilizados, en la región Centro Oeste y en la Región Este del País

Con la finalidad de establecer una base sólida de conocimientos, los temas básicos, son

ampliados y complementados mediante el desarrollo de 11 Trabajos Prácticos de gabinete, los

que están formulados con contenidos, información y datos actualizados de proyectos reales.

Además se realizan Trabajos Prácticos de campo, correspondiente a visitas, con la finalidad de

visualizar aspectos hidrogeológicos típicos de las cuencas y los sistemas de explotación de agua

subterránea implementados en función de sus características. Como así también se desarrolla

un práctico de campo específico en un Equipo de perforación en operación, con la finalidad de

observar particularidades del equipo y maniobras de perforación de interés. Además se realiza

una visita de importancia a una playa de acopio de materiales de perforación, y a talleres de

ensamble de equipos de bombeo, que tiene la finalidad de interiorizar al alumno con los

materiales de uso actual en los pozos de producción profundos de agua subterránea.

Con el propósito de incrementar la participación activa de los alumnos, se les suministraran


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temas claves de investigación bibliográfica y de prácticas modernas de la especialidad, a los efectos de propiciar el mayor contacto con las diversas fuentes de información, requiriendo el análisis y síntesis de los mismos, elaboración de informes técnicos y posterior exposición oral de los resultados obtenidos.

Actividad Carga horaria por

semestre

Teoría y resolución de ejercicios simples 36

Formación práctica

Formación Experimental – Laboratorio 0

Formación Experimental - Trabajo de campo 8

Resolución de problemas de ingeniería 8

Proyecto y diseño 8

Total 60

BIBLIOGRAFÍA Valero, C . Guía de Trabajos Prácticos de Aguas Subterráneas - Fac.Ing.UNC. 2012. Biblioteca de la UNESCO (http://www.unesco.org) . Biblioteca del INA. (http://www.ina.gov.ar)

Bibliografía básica

Autor Título Editorial Año Ejemplares en biblioteca

Custodio, Emilio, Llamas, M.R.

Hidrología Subterránea. Volumen 1

Omega 1996 1

Custodio, Emilio, Llamas, M.R.

Hidrología Subterránea. Volumen 2

Omega 1996 1

Johnson E El Agua Subterránea y Los Pozos

Jonson 1966

-

Castany G Tratado Práctico de las Aguas Subterráneas

Omega 1971 2

Benítez, Alberto Captación de aguas subterráneas

Dossat 1972

6

Grundfos Bombas Sumergibles, motores y accesorios

Grundfos 2009 1

Bibliografía complementaria

Autor Título Editorial Año Ejemplares en biblioteca

Ven Te Chow, Maidment

Hidrología Aplicada McGraw-Hill

1994

4

Linsley R. Kholer M. Paulus J.,

Hidrología para Ingenieros McGraw-Hil

1988

4

Custodio, Emilio. Explotación racional de las aguas subterráneas

Acta Geológica-Hispánica. ICTJA-CSIC.

1995 -


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Programa de examen Bolilla 1. Unidades 1-5-10 Bolilla 2. Unidades 2-6-8 Bolilla 3. Unidades 3-7-8 Bolilla 4. Unidades 2-6-9 Bolilla 5. Unidades 2-5-8 Bolilla 6. Unidades 1-4-6 Bolilla 7. Unidades 4-5-7 Bolilla 8. Unidades 3-6-9 Bolilla 9. Unidades 5-9-10

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