HIDROGEOLOGÍA:

HIDROGEOLOGÍA:

TEMARIO GENERAL:
•Conceptos básicos de hidrogeología.
•Acuíferos: definición y clasificación.
•Zonas hidrogeológicas.
•Explotación de agua subterráneas.
•Calidad de las aguas.
•Costo de 1 m 3 de agua subterránea.
•Función del ingeniero agrónomo en el tema.

BIBLIOGRAFÍA:
* Morales, H.(1996) Introducción a la hidrogeología. Cuaderno AEA.
* Heinzen et al. (1986) Memoria explicativa de la carta hidrogeológica escala
1/2:000.000.
* Semana hidrogeológica Uruguaya (1964) FAC. de Agronomía.
* De Marsily, G. (1986) Quantitative Hidrogeology; Pergama Press.

La HIDROGEOLOGÍA es la aplicación de
conceptos hidráulicos a una estructura
geológica para extraer de ella aguas
subterráneas aptas para determinado
destino.
En la producción agropecuaria es un instrumento
muy valioso porque permite la obtención de agua
potable para uso doméstico, en tambos o lavado de
frutas o verduras a costos competitivos.

ACUÍFEROS:
Los acuíferos son unidades geológicas capaces de almacenar y
ceder agua con facilidad.
Se clasifican en POROSOS, FRACTURADOS y KÁRSTICOS.
Los acuíferos porosos se desarrollan en rocas sedimentarias;
los fracturados se encuentran en rocas ígneas, metamórficas o
sedimentarias cementadas; los kársticos acumulan agua en
cavernas generadas por disolución de calcáreos.
En rigor la clasificación es mucho más compleja porque pueden
usarse varios criterios.

ALGUNOS CRITERIOS:
PERMEABILIDAD: Isótropos y anisótropos.
CONFINAMIENTO: Inconfinados o libres, semiconfinados,
cautivos o confinados.
PROFUNDIDAD: Surgentes, rasos (< 50 m), normales (100 m),
profundos (200 m) y muy profundos (> 200m).
RENOVACIÓN: Activa, retardada y estancada.
ESPACIOS VACÍOS: Granulados (porosos) y fisurádos o
fracturados.
LITOLOGÍA: En sedimentos, en rocas sedimentarías y en rocas
cristalinas.

ACUÍFEROS POROSOS
Conceptos básicos:
•Porosidad.
•Permeabilidad.
•Trasmisividad.
•Nivel piezométrico.
•Gradiente hidráulico.
•Relación porosidad/permeabilidad.

POROSIDAD:
En su concepto básico es el porcentaje de
huecos que tiene una roca o sedimento.
Relación porosidad/granulometría. (Se expresa en % volumen)

POROSIDAD:

PERMEABILIDAD:
Es la propiedad de permitir que pase el fluido (en
este caso agua) dentro de un cuerpo. La
permeabilidad se mide en m³/ m²/ seg. que en definitiva es una
velocidad (m/seg).
K = Q . l
A . h
K: Coeficiente de permeabilidad L T־¹.
Q: Caudal L³ T־¹.
l: recorrido L.
A: área de la sección L².
h: diferencia de carga.
h= Q l = L³ T־¹ L = L
AK L² L T־¹
K= L³ T־¹ L = L T־¹
L² L
1 darcy= 10־³ cm/seg. = 3.6 cm/hora.

ES VARIABLE PARA CADA
TIPO TIPO LITOLOGICO
LITOLOGICO
Arcilla limosa
Limo
Limo arenoso
Arena limosa
Arena muy fina
Arena fina
Arena fina a media
Arena media
Arena media a gruesa
Arena gruesa a grava fina
TIPO DE ROCA:
COEFICIENTE COEFICIENTE DE
DE
PERMEABILIDAD PERMEABILIDAD K
K
(X10-4 cm/seg)
0.05-0.2
0.2-5
5-20
20-50
50-200
200-500
500-1000
1000-1500
1500-2000
2000-5000

TRASMISIVIDAD:
T= K.b donde: K = Coef. De permeabilidad.
b = espesor saturado del acuífero.
T = L T ־¹L = L² T ־¹
Según esta propiedad las unidades geológicas se dividen según su comportamiento
hidráulico en:
ACUÍFEROS: Cuando almacenan, ceden y dejan pasar el agua con facilidad (arenas
limpias...) ( T> 80 cm²/seg.)
ACUITARDOS: Cuando almacenan agua pero la ceden y dejan pasar con dificultad
(limos) (T= 5 cm²/seg.)
ACUICLUÍDOS: Cuando almacenan agua pero no la ceden ni la dejan pasar (arcillas)
(T=0.05 cm²/seg.).
ACUÍFUGOS: Cuando no almacenan agua: Rocas ígneas o metamórficas no alteradas
ni fracturadas.
ESTO ES APLICANDO CRITÉRIOS FÍSICOS. CON CRITERIOS ECONÓMICOS UN
ACUÍFERO ES TODA ROCA QUE BRINDA EL AGUA NECESARIA A COSTOS QUE
PERMITEN RENTABILIDAD.

ESPESOR EN cm DE TIPOS DE ROCA PARA
TRAMISIVIDAD DE 80 cm2/ seg

NIVEL PIEZOMÉTRICO:
Es la superficie del nivel de las aguas en ausencia de
bombeo se define como la distancia entre la superficie del
terreno y la superficie del agua en un pozo profundo o un
brocal sin bombear.
NIVEL PIEZOMÉTRICO ACOTADO:
Npa es la cota del agua en el pozo.
Cota: Altura respecto del cero oficial.
NPa = cota - NP

GRADIENTE HIDRÁULICO: (∆h/l)
K = Q . l ∆h = Q = L³ T־¹ = adimensional.
A . ∆h l A K L² L T־¹
Es la diferencia de altura entre dos Npa divididos por la distancia
entre ellos la dirección de movimiento del agua es hacia la zona
de menor Npa. Dos puntos separados 1500 metros con diferencia
de 1 metro de Npa tienen un gradiente hidráulico de 1/ 1500. La
velocidad de desplazamiento en arena muy fina, según Darcy
será .
Velocidad: V = K . ∆h/I
Gradiente hidráulico: 1/1500
Permeabilidad: K = 100 . 10 ־ 4 cm/seg.
V= K . I = 100 . 10 -4 cm/seg. . 1/1500 = 0.06 .10 -4 cm/seg.
0.0216 cm/hora = 51 m/día.

RELACIÓN:
POROSIDAD / PERMEABILIDAD

ÁREAS DE LOS
ACUIFEROS POROSOS:

Acuífero libre
Q = caudal que pasa a través de una sección del
acuífero
k = permeabilidad
A = área de la sección de acuífero
considerada
Di = gradiente o potencial potencial hidr hidráulico
hidr ulico
Di = H/L (ver dibujo)

Todos los conceptos usados hasta ahora se
aplican a acuíferos porosos. Son estructuras
sedimentarias generalmente homogéneas lo que
permite extrapolar los datos puntuales en toda la
extensión de la unidad con pocos riesgos de error.
Acuíferos:
Guaraní,
Mercedes,
Raigón,
Cerrezuelo,
Chuy ...

ACUÍFEROS DE FISURA:
Se rigen por principios radicalmente
diferentes porque son muy heterogéneos y los datos
puntuales no son extrapolables.
CORTE
A muy corta distancia dan resultados diferentes
CARTA

LITOLOGÍAS:
Estos acuíferos de fisura se encuentran en
rocas impermeables que pueden ser sedimentarias
cementadas, metamórficas o ígneas.
Son de enorme importancia porque en Uruguay más
del 50 % del subsuelo está constituído por rocas
ígneas o metamórficas.

Las rocas no porosas se comportan rígidamente y
entonces se fracturan cuando son sometidos a
esfuerzos. Estas fracturas recortan las rocas
cristalinas y pueden contener agua hasta
profundidades de 70 ± 20 metros desde la superficie.
De esto surge una conclusión fundamental: la única
forma de obtener agua en áreas de rocas cristalinas
es ubicar una perforación que intercepte una o más
fracturas. Como la mayoría son casi verticales, la
ubicación exacta requiere un delicado estudio
previo.
Dichas fracturas deben a su vez estar abiertas, es
decir, o rellenas de arcillas o limos resultando de
meteorización o acumulación.

Además las fracturas deben estar conectadas con la
superficie para poderse recargar. En Uruguay, toda el
aguas subterránea es agua de lluvia infiltrada a
través del suelo o de los cursos de agua.

CONCEPTOS FUNDAMENTALES
DE ACUÍFEROS FISURADOS:
En los acuíferos de fisura se dan condiciones
especiales:
• No hay superficies piezométricas regionales.
•No es recomendable perforar a más de 70 metros de
profundidad.
•Los estudios puntuales no son extrapolables.
•Las zonas fracturadas son discontinuas.
•Los caudales normales son de 3000 a 5000 lts/hora.

TERRENO PIEDRA ALTA
CABALGADURAS CON PEGMATITAS
HORIZONTALES DISCONTINUADAS TECTONICAS
SUBHORIZONTALES CERRO COLORADO: 7 POZOS
IGUAL NPA.

TERRENO PIEDRA ALTA
CABALGADURAS CON PEGMATITAS
HORIZONTALES
DISCONTINUIDADES TECTONICAS
HORIZONTALES
CERRO COLORADO: 7 POZOS IGUAL NPA
(nivel piezométrico acotado)

ACUÍFEROS KÁRSTICOS:
Los acuíferos kársticos se dan exclusivamente en rocas
carbonatadas: CALIZAS o DOLOMITAS.
Se forman en cavernas subterránea por disolución de los
carbonatos con la circulación de las aguas con CO 2.
CO 3Ca + CO 2 + H 2O = (CO 3H) 2Ca soluble.
En Uruguay no son frecuentes pero se conocen algunos casos.

El agua subterránea es un recurso mineral renovable de
modo que si se explota racionalmente se puede aprovechar
por largos períodos (varias décadas).
La prospección de agua subterránea exige buena formación
geológica y no es función del ingeniero agrónomo. Pero sí es
importante que el ingeniero agrónomo domine algunos
conceptos para evitar manejos equivocados.
• En los acuíferos porosos la ubicación exacta no es crítica
porque se comporta como un acuífero isótropo y homogéneo
en la mayoría de los casos.
• En los acuíferos de fisuras, en cambio, la ubicación es
crítica y no es conveniente perforar más de 70 metros porque
las fisuras se cierran.

OBRAS DE CAPTACIÓN:
Pueden ser de varios tipos:
pozos brocales.
CONVENCIONALES pozos artesanales.
cachimbas.
drenes horizontales.
NO CONVENCIONALES pozos puntuales.
zanjas y cunetas
NOTA:
Se tratarán solamente las convencionales.

BROCALES:
Son pozos de gran diámetro (0.8 a 1.2 m en el caso general)
con paredes de ladrillos donde el terreno es deleznable y paredes
desnudas si la rocas es autoportante.
El brocal en realidad es la parte saliente de la obra con una altura
de alrededor de 1 m. Que conviene cubrirla herméticamente. El
gran cuidado es forrar y dejar impermeable la zona de roca
descompuesta y de suelo para evitar la contaminación del
acuífero.
La gran ventaja que tiene este
tipo de obra es que opera
bien en acuíferos pobres,
Aunque la velocidad de recarga
sea baja se puede almacenar
mucho agua

EJERCICIO:
Calcular volumen de almacenamiento de un brocal
de 1m20 de diámetro, 18 metros de profundidad y NP
a 5 metros.
Volumen= (18 – 5) * 3.14 * 0.6 2 = 13* 1.13 = 14.7 m 3 .
¿En cuanto tiempo se vacía el pozo con una bomba
de 3000 lts/hora ?
En 5 horas se vaciará con una bomba que extrae
3000 lts/hora.

EJERCICIOS:
Un brocal de 1 metro de diámetro y 30 m de profundidad tiene
NE de 8 m se vacía completamente en 3 h 20 min. Necesita 15
horas para volver a su nivel original.
¿Cuál es el caudal de la bomba?
Cuál es el caudal del acuífero?
Volumen de agua = (30 – 8 m) * π.D 2 /4 = 22 * 3.14/4 = 17.3 m 3
Caudal de la bomba = 17.3/3h3 = 5100 lts/h.
Caudal del acuífero = 17.3m 3 /15h = 1.15 m 3 /hora.

POZOS POZOS ARTESIANOS:
ARTESIANOS:
Son perforaciones de pequeño diámetro ( 3 a 10 pulgadas) realizadas con
máquinas perforadoras. La mayoría tiene 4 y 6 pulgadas. Se recubren
interiormente con caños de PVC o hierro sin costura.
El sello sanitario es la parte imprescindible de toda perforación. Se
constituye de hormigón y debe evitar el ingreso de aguas superficiales a
la perforación.
En la o las zonas de aporte de agua
subterránea se coloca un filtro. En los
acuíferos sedimentarios hay que colocar un
pre filtro de grava fina bien seleccionada y
redondeada para impedir el ingreso de arena o
arcilla.

Zona de
recarga.
Nivel de agua
subterránea.
Camada
impermeable.
POZOS ARTESIANOS:
Pozo ARTESIANO
surgente.
Nivel
freático
Acuífero libre.
Acuíferos confinados y libres.
Pozo
freático.
Nivel
Piezométrico.
Camada confinante.
Acuífero confinado.
Pozo ARTESIANO
no surgente.

Estructura
de un
pozo:
Relleno
de grava
ACUIFERO
Sello sanitario
Entubado
Bomba
sumergible
Filtro

CAUDAL ESPECIFICO:
Es el caudal obtenido por metro de descenso del nivel
dinámico.
NE: nivel estático antes de bombear.
ND: nivel dinámico = nivel piezométrico cuando se alcanza el
régimen de explotación.
s: descenso = NE – ND
Radio de influencia
s
ZONA FILTRANTE

CAUDAL DE BOMBEO:
Recién después de conocido el caudal específico se puede
calcular el caudal de bombeo para mantener el ND a
determinada profundidad. El descenso máximo permitido debe
respetar que:
• la bomba no debe succionar aire.
• todos los filtros deben quedar bajo agua.
Una perforación con caudal específico 1.15 m 3 /h/m, NE = 4m y
primer filtro entre 17 y 19m, ¿CUÁL ES EL CAUDAL MÁXIMO DE
BOMBEO?
Descenso máximo razonable 16 – 4 = 12m.
Caudal = caudal específico * descenso = 13000 lts/hora.

GESTIÓN DE RECURSO:
Evitar la sobre – explotación a cualquier costo.
La sobre – explotación genera perjuicios =
obstrucción de filtros, quema de bomba...
El régimen de bombeo es el número de horas diarias
en que puede funcionar la extracción contemplando
un período de recuperación. Lo normal son hasta 18
horas de bombeo y 6 de recuperación para evitar la
precipitación de sales.

INFILTRACIÓN:
Es el proceso físico que permite la llegada del agua de lluvia al
subsuelo para renovar el acuífero.
El agua de lluvia al caer sobre la superficie sigue dos caminos:
INFILTRACIÓN y ESCORRENTÍA. En la infiltración es el suelo
quién primero retiene el agua hasta saturarse, luego de saturado
el agua sigue a zonas más profundas y puede alimentar
acuíferos.
El volumen de agua infiltrada en una cuenca es igual al total
infiltrado menos la retenida en el perfil del suelo.
Volumen infiltrado= volumen llovido – escorrentía.
Volumen de alimentación de acuíferos =
volumen infiltrado – volumen retenido en el suelo.

La tasa de infiltración se mide en el horizonte B del
suelo. Se infiltra un volumen de agua por hora y por
hectárea.
I = L 3 .T -1 L -2 = L .T -1
En zonas templadas isohigras la infiltración es de
alrededor 300 mm/año 10 lts./seg./km 2 .

CALCULO:
Se expresa en mm/año o lts/seg./km 2
L .T -1 L 3 T -1 L -2
En zonas templadas vale alrededor de:
300 mm/ año. 10 lts/ seg./km 2 .
3 dm/ año. 10 dm 3 . 3600.24.365 año/km.
3 dm/3600.24.365 seg. 315360.10 3 dm 3 /año/10 6 m 2 .
3 dm/315360.10 2 seg. 315360000 dm 3/ año/10 8 dm 2.
3dm 3 /dm 2 /31536000 seg. 3.15 dm 3 /año/dm 2 .
3/31536000 dm 3 /10 -2 m 2 seg. 3.15dm/año.
3/31536000dm 3 /10-8km 2 seg. 315 mm/año.
3*10 2 / 3.15 dm 3 /seg. Km 2 .
~ 10 lts./seg./km 2 .

MEDIDA:
Para medir la infiltración se utiliza el método de PROCHET
(modificado).
El ensayo evalúa la tasa de infiltración del horizonte B
porque es el menos permeable.
Para el ensayo se retira el horizonte A y se clava un tubo de
PVC de 6 pulgadas.
Se satura el horizonte B agregando agua en el tubo y
esperando un tiempo para no medir el agua de saturación.
Esta es una etapa fundamental, luego se hacen medidas
durante 30 minutos.

MÉTODO DE PROCHET:
Se excava un hueco cilíndrico y 30 cm de diámetro y
30 cm de profundidad, se satura y luego se llena con
agua hasta cierto nivel.
< 2 R >
Nivel del agua.
Nivel del terreno.
La superficie de infiltración es S:
π R 2 + 2π R h= π R ( R + 2 h)
La INFILTRACIÓN: I = R en 2 h 1 + R
2(t 2 – t 1 ) 2 h 2 + R
Exige medir h 1 en el tiempo t 1 y h 2 en el tiempo t 2

MÉTODO SUGERIDO:
Superficie de infiltración S= π * R 2 .
Volumen infiltración V= π * R 2 (h 1 – h 2 )
Tiempo transcurrido ∆T= t 2 – t 1
Se expresa en mm/año ó lts/seg./km 2 ó m 3 /h/km 2 .

CALIDAD DE LAS AGUAS:
DESDE EL PUNTO DE VISTA AGRONÓMICO
ES BASTANTE IMPORTANTE CONOCER LA
CALIDAD DE LAS AGUAS:
EL CONTENIDO DE Ca ++ - Mg ++ PUEDEN
GENERAR PROBLEMAS EN EL RIEGO;
LA CONDUCTIVIDAD EN micromohs/cm,
PORQUE VALORES MUY ALTOS GENERAN
RIESGOS DE SALINIZACIÓN;

BIBLIOGRAFIA DE ORIENTACION
• LA PUBLICACION MAS COMPLETA ES
HEINZEN et al. (1986)
• TAMBIEN HAY QUE ACUDIR A LA PAGINA
WEB DE PRENADER:
www.prenader.gub.uy
• LA DIRECCION DE SUELOS Y AGUAS DEL
M.G.A.P. EN GARZON Y PENA ES UN LUGAR
DE CONSULTA

CALIDAD DE AGUAS PARA RIEGO

VARIA EL RIESGO SEGÚN LA PERMEABILIDAD DEL SUELO
ALTA SALINIDAD IMPIDE REGAR INVERNACULOS

ppm
ALCALINIDAD
(CO 3 Ca)
CLORUROS
DRENAJE (Co 3 Ca)
SULFATOS
RESIDUO SECO
SiO 2
Ca++
Mg ++
K +
Na +
CHUY
94
96
89
65
340
24
20
39
6
78
RAIGÓN
275
165
228
9
760
25
39
32
3
200
RIVERA
79
45
65
0
1,6
109
22
2
9
6
TRES
BOCAS
257
60
171
119
467
63
58
6
12
65

COSTO DEL METRO CÚBICO:
Es necesario tener presente el costo aproximado del m 3 de agua
subterránea para evaluar la viabilidad de un proyecto. Esto está
desarrollado con detalle en Morales (1996).
Los elementos a tener en cuenta son:
•Costo del agua de captación.
•Caudal previsible.
•Estación de bombeo.
•Tubería.
•Depósito.
Las inversiones son del orden de U$S 40.000. y el costo/m 3 es
alrededor de 0.25 U$S.
Pero eso puede variar mucho en función del caudal. Allí es donde
juega un papel esencial los conceptos vistos aplicados en la
geología de lugar y al catastro de pozos de la zona tomados de
PRENADER.

FUNCION DEL INGENIERO AGRONOMO
CREAR LA CONCIENCIA NACIONAL DE ASEGURAR EL
SUMINISTRO DE AGUA NECESARIA PARA CADA
EXPLOTACION.
ACONSEJAR SI ES NECESARIO O NO DISPONER DE
RECURSOS SUBTERRANEOS.
CONOCER LA CAPACIDAD HIDROGEOLOGICA DE CADA
ZONA AYUDADO POR PRENADER.
CONTROLAR LA EJECUCION DE LA PERFORACION:
CONSTRUCCION DEL SELLO SANITARIO, EXIGIR ANALISIS
QUIMICOS Y ASEGURAR CAUDAL CONTROLANDO BOMBEO
PROLONGADO.
CONTROLAR EL USO CORRECTO DE LA PERFORACION.
NO DETERMINAR NUNCA LA UBICACIÓN DEL POZO.

EJERCICIOS:
Citar dos acuíferos que pueden ser utilizados para riego sin
peligro de salinización del suelo.
Citar dos acuíferos que se pueden emplear para riego sin
peligro de alcalinización del suelo.
Citar dos acuíferos con menos de 500 ppm de residuo seco.
Cite un acuífero que no contenga sulfuros.
Señale dos formaciones geológicas sedimentarias que
pueden comportarse como:
Acuífero, acuitardo, acuicluído y acuifugo.
¿ Que tipo de roca sedimentaria suministra los mayores
caudales?
¿ Que tipo de acuífero puede instalarse en un granito?
Señale cualidades positivas de los acuíferos porosos y los
fisurádos.