Transporte de Solutos en Acuiferos

7/25/2019 Transporte de Solutos en Acuiferos

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SEMINARIOTEMA: TRASPORTE DE

SOLUTOS EN ACUFEROS

CURSO : ANALISIS FISICO-QUIMICO DEL AGUA

DOCENTE : Ing. Qumico JUAN CARLOS FRORESCERNA

ALUMNOS: AQUINO QUIROZ DAID C!AEZ SILA "ILLAM C!UGNAS TACILLA IAN DILAS GONZALEZ ELMER !O#OS RAMIREZ GENARO

NIZAMA ASQUEZ !ENR#


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INTRODUCION:

Hablar hoy en da del recurso hdrico es de

gran importancia para la humanidad engeneral, ya que este elemento esindispensable para la vida del ser humano.Es por tal motivo que en esta oportunidadhablaremos sobre este recurso tanimportante.

Haciendo un nfasis en relacin con nuestraregin Cajamarca la cual se ve afectada de

una forma por los motivos que en estapresentacin haremos.


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CONTAMINACION DEL AGUA EN CAJAMARCA


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RIEGO CON AGUA CONTAMINADA


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O$JETIOS

El objetivo general de ste trabajo esdesarrollar un estudio terico sobre lamodelacin de acuferos con nfasis enacuferos semiconfinados, y una evaluacindel estado actual de la modelacin del flujoy transporte


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O$JETIOS

En particular esperamos que este trabajo sea de utilidadpara los estudiantes de la E!" #ng. Hidr$ulica, ya que ennuestra regin se esta viendo los problemas que estosprocesos afectan a nuestros suelos por medio de lasempresas mineras.


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CAPAS EN ESTUDIO


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Conc%&'o( !i)*og%o+,gico(

L &o*o(i))%&'( determina la capacidad dealmacenar agua de un acufero.

L &o*o(i)) %%c'i/ 01%2:es la fraccinvolumtrica de material ocupada por los poros

que est$n interconectados de modo que permitenel flujo del agua

E+ co%ici%n'% )% +mc%nmi%n'o 0S2:se definecomo el agua que puede ser liberada por unprisma vertical del acufero

E+ co%ici%n'% )% +mc%nmi%n'o 0S2:sedefine como el agua que puede ser liberada por

un prisma vertical del acufero

MARCO TE3RICO


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L 4on )% c&'u*:es el $rea decaptacin de un po)o de bombeo

L )/%cci,n:es el proceso mediante el cual el

agua subterr$nea al moverse arrastra con ellalas sustancias disueltas.

L )iu(i,n mo+%cu+*:es el proceso medianteel cual las especies inicas o molecularesdisueltas en el agua se mueven de manera

aleatoria


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- So+u'o con(%*/'i/o es aqulque no interacciona con elmedio.

Conc%&'o(5i)*og%o6umico(.

- So+u'o *%c'i/o es aqul quesufre alg*n tipo de interaccincon el medio( adsorcin,precipitacin+disolucin, etc.

- Ti%m&o )% '*7n(i'o 0'2es el tiempo quetarda una partcula de agua desde quealcan)a la )ona saturada hasta que llega auna captacin o hasta que sale a lasuperficie de forma natural.

- Ti%m&o 5omog8n%o %th' es eltiempo que tarda una partcula deagua en despla)arse en un mediodonde las caractersticas hidr$ulicas

son homogneas


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Ti%m&o *%c'i/o 0'R2 es el tiempo detr$nsito de un soluto no conservativo, es

decir, un soluto que interacciona con elmedio.

Ti%m&o )% '*7n(i'o )im%n(ion+i4)o %t'es el tiempo de tr$nsito dividido entre eltiempo homogneo

So9*%%&+o'ci,n:

-os po)os se pueden secar si el nivel fre$tico cae por debajo de suprofundidad inicial, lo que ocurre ocasionalmente en aos de sequa,y por las mismas ra)ones pueden secar los manantiales. El rgimen derecarga puede alterarse por otras causas, como la reforestacin, quefavorece la infiltracin frente a la escorrenta, pero a*n m$s favorecela evaporacin, o por la e/tensin de pavimentos impermeables, como

ocurre en )onas urbanas e industriales.


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DESARROLLO DEL TEMA

; QUE ES UNACUIFERO )% %('% (% 9('%c% un '%*c%* &*'% )% + &o9+ci,n

mun)i+? &%*o )% )ici+ g%('i,n? &o*(u (%n(i9i+i)) + con'minci,n >

+ (o9*%&+o'ci,n


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ESTRUCUTURA DE UN ACUFERO

Un 4on )% ('u*ci,n, que es la situadaencima de la capa impermeable, donde elagua rellena completamente los poros delas rocas

Un 4on )% i*%ci,n o /)o(, es elespacio comprendido entre el nivel

fre$tico y la superficie, donde no todos losporos est$n llenos de agua.


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TIPOS DEACUFEROS

S%g@n

(u'%'u*

S%g@n (u

com&o*'mi%n'o5i)*o)in7mico

S%g@n (u%('*uc'u*

S%g@n (ucom&o*'mi%n'o

5i)*7u+ico


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S%g@n (u %('*uc'u*

S% &u%)%n )i('ingui* +o( cu%*o(+i9*%( > cu%*o( conin)o(

0o o lago 02, en este caso es lafuente de recarga de ambosacuferos.

2uelo poroso no saturado 092.

2uelo impermeable 0)2.

!cufero no confinado 0%2.

2uelo poroso saturado 0c2, en el cuale/iste una camada de terreno

impermeable 0)2,

3anantial 024

"o)o que capta agua del acufero noconfinado 0g2.

"o)o que alcan)a el cu%*o conin)o,frecuentemente el agua brota como en unsurtidor o fuente, llamado po)o artesiano 052.


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S%g@n(u'%'u*

Acu%*o( &o*o(o( en estos el aguasubterr$nea se encuentra comoembebida en una esponja, dentro

de unos poros intercomunicadosentre s, cuya te/tura motiva quee/iste 5permeabilidad5 %transmisininterna de agua', frente a unsimple almacenamiento

Acu%*o( i(u*+%( en estos elagua se encuentra ubicada sobrefisuras o diaclasas, tambinintercomunicadas entre s4 pero a

diferencia de los acuferosporosos, su distribucin hace quelos flujos internos de agua secomporten de una maneraheterognea, por direccionespreferenciales


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S%g@n (ucom&o*'mi%n'o5i)*o)in7mico

Acu%*o(: 6uenos almacenes y transmisores deagua subterr$nea %cantidad y velocidad' %p.ej.7arenas porosas y cali)as fisurales'.

Acui'*)o(: 6uenos almacenes peromalos transmisores de aguasubterr$nea %cantidad pero lentos'%p.ej.7 limos'.

Acuc+u)o(: "ueden ser buenos almacenes, peronulos transmisores %p.ej.7 las arcillas'.

Acuugo(: 2on nulos tanto como almacenes comotransmisores. %p.ej.7 granitos o cuarcitas no

fisuradas.


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S%g@n (ucom&o*'mi%n'o

5i)*7u+ico

Acu%*o (u9%('im)o o+i9*%Es aquel acufero que seencuentra en directocontacto con la )onasubsaturada del suelo

Acu%*o cu'i/o oconin)o2on aquellas formaciones en lasque el agua subterr$nea seencuentra encerrada entre doscapas impermeables y essometida a una presin distintaa la atmosfrica %superior'.

Acu%*o (%mi-conin)o8n acufero se dice semi7

confinado cuando el estrato desuelo que lo cubre tiene unapermeabilidadsignificativamente menor a ladel acufero mismo


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TRANSPORTE # TRANSFERENCIADE SOLUTOS? SOLUTOS

CONSERATIOS # REACTIOS.

. Es el conjunto de procesos de transporte,almacenamiento, intercambio y

transformacin %transferencia', que porcausas fsicas, qumicas y biolgicas

afectan a los solutos en el suelo y las aguassubterr$neas


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E+ '*n(&o*'% )% (o+u'o( o )%con'minn'%( %n m%)io( &o*o(o(?

('u*)o(? 5omog8n%o( % i(,'*o&o( %('7*%gi)o &o* un %cuci,n )% con(%*/ci,n

)% m(? 6u% 'i%n% %n con(i)%*ci,n 6u% %++uo %('7 %c')o &o* +o( (igui%n'%(

m%cni(mo(:

d' "rocesos bioqumicos, radiolgicos %degradacinbiolgica, decrecimiento radioactivo,..'

c' 0eacciones geoqumicas %cambio inico,

adsorcin,...'

b' 9ispersin aparente %difusin molecular

y dispersin mec$nica'

a' 3ovimiento convectivo %despla)amientomedio'


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TRANSPORTE DESOLUTOS EN EL ACUBFERO

-as sustancias disueltas, contaminantes o no,una ve) incorporadas al sistema de flujo del

acufero, pueden ser transportadas bien por elpropio movimiento del agua bien por difusinmolecular, o por ambos medios simult$neamente.


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Cuando son transportadas por el agua enmovimiento, tienden a moverse en ladireccin general del flujo y, si noe/isten interacciones con el terreno, auna velocidad que es igual a la velocidad

media del agua subterr$nea. 2inembargo, a causa de las tortuosidadesdel terreno, los solutos tienden asepararse de la trayectoria ideal delagua y a moverse con diferentevelocidad. Esta desviacin de la

trayectoria ideal se denomina dispersinmec$nica o hidr$ulica. Cuando ladispersin se produce, adem$s, aconsecuencia de una difusin molecular,simult$nea al movimiento del agua, sedenomina dispersin hidrodin$mica.


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DISPERSI3N

-os diferentes tipos, tamaos y orientacin de los porosda lugar a velocidades que difieren

de unos puntos a otros. !dem$s, tambin hayvariaciones de velocidad en un mismo poro, endonde la velocidad es m$s pequea cerca de la pareddel poro. Este mecanismo es llamadodispersin mec$nica


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DIFUSI3N

MOLECULAR

la 5causa5 del me)clado en este caso esel movimiento trmico de lasmolculas. Hay que entender que aqu5molculas5 no necesariamente tiene elsignificado habitual de conglomerados

de $tomos, sino que puede representar5pequeos vol*menes5 de fluido, si setrata de difusin de temperatura en elagua, por ejemplo.


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DISPERSI3N

!IDRODINMICA

9ispersin de una solucin quefluye a travs de un medioporoso, debido a la difusin

molecular y a la nohomogeneidad de velocidades

microscpicas


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En la difusin no seproduce movimiento desolutos a travs delmovimiento del agua. Elmovimiento es debidoslo a la e/istencia de

un gradiente deconcentracin, nohidr$ulico. 2u efecto esla tendencia a laigualacin de

concentracin encualquier parte delsistema.

-os procesos combinadosde dispersin y difusin,adem$s de la dilucin de lassustancias disueltas,provocan la formacin deun penacho decontaminacin cuya forma,e/tensin y velocidad depropagacin dependentanto de las caractersticasdel medio como de lasustancia que se propaga yde las caractersticas delfoco emisor.


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En la difusin no seproduce movimiento desolutos a travs delmovimiento del agua. Elmovimiento es debidoslo a la e/istencia de

un gradiente deconcentracin, nohidr$ulico. 2u efecto esla tendencia a laigualacin de

concentracin encualquier parte delsistema.

-os procesos combinadosde dispersin y difusin,adem$s de la dilucin de lassustancias disueltas,provocan la formacin deun penacho decontaminacin cuya forma,e/tensin y velocidad depropagacin dependentanto de las caractersticasdel medio como de lasustancia que se propaga yde las caractersticas delfoco emisor.


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A)/%cci,n

.El transporte )/%c'i/o o flujo m$sico )/%c'i/ose refiereal movimiento pasivo de solutos disueltos en el agua. -a

ecuacin unidimensional de este flujo es(

FA 6C

9onde(q : es el flujo de 9arcy y C es la concentracin endisolucin


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Diu(i,n

El transporte difusivo es debido al movimiento de ionesdisueltos y molculas debido a la e/istencia de gradientesde concentracin y a la agitacin trmica de las molculas.Este proceso puede ser descrito mediante la -ey de ;ic


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. -os diferentes tipos, tamaos y orientacin de los poros da lugar a velocidadesque difieren de unos puntos a otros. !dem$s, tambin hay variaciones develocidad en un mismo poro, en donde la velocidad es m$s pequea cerca de la

pared del poro. Este mecanismo es llamado dispersin mec$nica, que puede sere/presada por la siguiente ecuacin

9onde( ;h es el transporte dispersivo y 9h es el coeficiente de dispersin mec$nica, que est$linealmente relacionado con la velocidad de flujo, seg*n la e/presin(

9onde = es la velocidad media del agua. Este coeficiente es normalmente llamado dispersividad.

9m y 9h son similares desde el punto de vista macroscpico, por lo que pueden sumarse(

9 : 9m > 9h

9onde( 9 es el coeficiente de dispersin hidrodin$mica.Combinando las ecuaciones anteriores, se obtiene ;s, que es el flujo de soluto(

;s : ;a > ;d > ;h

Di(&%*(i,n


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Combinando las ecuaciones anteriores, se obtiene ;s, que es el flujo de soluto(

;s : ;a > ;d > ;h

-a ecuacin de continuidad para el agua en el suelo es(9onde t es el tiempo.-a ecuacin general, en una dimensin, para el transporte es(


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TIEMPO DE TRANSITO DECONTAMINANTES

t : t0 > ?t0 : H mr + 0 ? : d m + < iH : espesor no saturado

0 : recarga local

mr : humedad

volumtrica media delperfil

d : distancia hori)ontalfoco @ captacin

m : porosidad volumtricatotal

< : permeabilidad

i : gradiente hidr$ulico


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CONTAMINACI3N DEAGUAS SU$TERRNEAS


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PROCESOS

CONTAMINANT

ES

Ag%n'% con'minn'%:?odapropiedad, organismo o

sustancia que deteriora lascaractersticas naturales de un

agua.

G*u&o( )% Ag%n'%(

Con'minn'%(:

Con'minn'%( 6umico(


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NITRATOS

E('o( (% o*iginn )% )i%*%n'%(u%n'%(: + &+icci,n )%%*'i+i4n'%(?+o( &o4o((8&'ico( 6u% no %('7n

uncionn)o 9i%n? +( +gun()% *%'%nci,n )% )%(&%*)icio(

(,+i)o( no im&%*m%9i+i4)(&o* )%9o > + ini+'*ci,n )%gu( *%(i)u+%( o '*')(.

Elenvenenamie

nto connitrato es

peligroso enlos nios.

. En altos nivelespueden limitar lacapacidad de la

sangreparatransportar o/geno,causando asfi/iaen

bebs.

. En el tubodigestivo el nitratose reduceproduciendonitritos, que soncancergenos.

-os contaminantesqumicos son muyvariados y se puedenclasificar en ionesnormales, ionesnitrogenados, materiaorg$nica, metalespesados y compuestos

t/icos.

. El grupo genrico

de iones normalescomprende los iones(Cloruro 2ulfato

6icarbonato 2odioCalcio 3agnesio A los

par$metrosderivados(
http://es.wikipedia.org/wiki/Fertilizantehttp://es.wikipedia.org/wiki/Fertilizantehttp://es.wikipedia.org/wiki/Sangrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgenohttp://es.wikipedia.org/wiki/Asfixiahttp://es.wikipedia.org/wiki/Asfixiahttp://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgenohttp://es.wikipedia.org/wiki/Sangrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Asfixiahttp://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgenohttp://es.wikipedia.org/wiki/Sangrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Fertilizantehttp://es.wikipedia.org/wiki/Fertilizante


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En cuanto a los iones nitrogenados,sobre todo se trata de los nitratosderivados de la utili)acin defertili)antes.

-a presencia de nitritos y amonio

puede indicar que proceden de ladescomposicin de la materiaorg$nica de alg*n vertido deresiduos y que puede veniracompaada de organismospatgenos.

NITRATOS


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-os principales inconvenientes que puedecausar la materia org$nica en aguasdestinadas al consumo humano son los decolor, olor y sabor, la posibilidad dee/istencia de microorganismos patgenosque se nutren de ella y la presencia de

ciertas sustancias org$nicas nobiodegradables que permanecen en el aguay cuyos efectos sobre la salud humana a*nno son suficientemente conocidos.


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S% inc+u>%n 9o + )%nominci,n)% m%'+%( &%()o(? +o( ion%(m%'7+ico( 6u%? un6u% (u%+%n&*%c%* como '*4( %n +( gu((u9'%**7n%(? &u%)%n (%* in)icioun))o )% con'minci,n cun)o(u( conc%n'*cion%( (onno*m+m%n'% +'(.


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Tm&oco %+ Cu? > 6u% %+%/)(conc%n'*cion%( comunic + gu un(9o* )%(g*)9+%

L &*%(%nci )% A+? 7ci+m%n'% %+imin9+%&o* %+ o*gni(mo? no &*%c% &+n'%*%(&%ci+%( incon/%ni%n'%( &* + (+u).

S% inc+u>%n 9o + )%nominci,n )% m%'+%(&%()o(? +o( ion%( m%'7+ico( 6u%? un6u%(u%+%n &*%c%* como '*4( %n +( gu((u9'%**7n%(? &u%)%n (%* in)icio un))o )%con'minci,n cun)o (u( conc%n'*cion%((on no*m+m%n'% +'(.


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En'*% +o( com&u%('o( ',ico( >'*4)o*%(? +o( &+guici)(o*gnoc+o*)o( (on +o( m7( &%+ig*o(o(&o* (u %+%/) 'oici))? &o* (%*cumu+'i/o( > )ici+m%n'% )%g*)9+%(.

E+ C* 5%/+%n'% %( mu> ',ico >%(&%ci+m%n'% &%+ig*o(o &o* (u &%*(i('%nci.

E+ P9 %( mu> &%+ig*o(o &o* (%* cumu+'i/o&u)i%n)o &*o/oc* n%mi? )o+o*%(9)omin+%(? &*7+i(i( mu(cu+*%( %'c.?cun)o (% ingi%*% )% mn%* con'inu) %nconc%n'*cion%( +'(


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MECANISMOS DE INTRODUCCION #

PROPAGACION DE LA CONTAMINACION EN ELACUIFERO

-os principales mecanismos dellegada de contaminantes son los de

propagacin a partir de la

superficie, que incluyen los casos dearrastre de contaminantes desde lasuperficie del terreno por las aguas

de infiltracin


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EJEMPLO DE SIMULACION DE LA


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EJEMPLO DE SIMULACION DE LACONTAMINACION DE ACUIFEROS


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Caso Unidimensional Caso Bidimensional


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0D%%*? HH2


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B0!C#!2

Transporte de Solutos en Acuiferos

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