Resúmenes
STAS2024
Exploración de agua subterránea a partir de la interpretación de datos de conductividad / resistividad eléctrica obtenidos mediante la implementación del método electromagnético aerotransportado
Exploración de agua subterránea a partir de la interpretación de datos de conductividad / resistividad eléctrica obtenidos mediante la implementación del método electromagnético aerotransportado
Orlando Hernández Pardo & Paola Andrea Atapuma Acevedo
Universidad Nacional de Colombia, Sede Bogotá
Los estudios electromagnéticos aerotransportados (AEM, por sus siglas en inglés) proporcionan datos de conductividad / resistividad eléctrica, densamente muestreados, en grandes áreas (generalmente varios cientos de kilómetros cuadrados) que no se pueden cubrir de manera efectiva utilizando métodos terrestres. Los datos de AEM una vez reducidos y procesados proporcionan modelos geofísicos apropiados para estimar la distribución tridimensional de las estructuras de resistividad eléctrica desde profundidades someras (cercanas a superficie) hasta varios cientos de metros, en profundidad. Estos modelos permiten inferir la geología oculta de manera detallada que se utilizan para hacer inferencias sobre las propiedades y procesos hidrogeológicos a escala local y regional de las cuencas hidrogeológicas. Los productos obtenidos permiten avanzar en el conocimiento del modelo geológico conceptual, utilizados en la exploración de aguas subterráneas que son fundamentales para las decisiones de gestión del agua, para comprender mejor los marcos geológicos y para mejorar los modelos de cambio climático. Con el propósito de difundir las características de este método de exploración geofísica se presentan sus principales características en cuanto a diseño e implementación, a través de varios ejemplos de aplicación en diferentes lugares del planeta, incluyendo Norteamérica, Brasil, Alemania, Indonesia, entre otros, enfatizando en los resultados de varios estudios AEM en los dominios de la frecuencia y el tiempo, que han permitido contribuir en el mapeo de valles aluviales, acuíferos, glaciares , cuencas estratigráficas y estructurales, entre otros, y su potencial implementación en el territorio colombiano Palabras claves: Agua Subterránea, Electromagnetismo, AEM (airborne EM)
Desde el drenaje ácido de rocas hasta las características hidrogeológicas poco profundas en dominios de lutitas marinas.
Desde el drenaje ácido de rocas hasta las características hidrogeológicas poco profundas en dominios de lutitas marinas.
Vinculando geósfera e hidrósfera en un contexto urbano, sobre los Andes Colombianos
Vinculando geósfera e hidrósfera en un contexto urbano, sobre los Andes Colombianos
Germán Reyes-Mendoza, Marta Guinau Sellés, Wilfredo del Toro Rodríguez, José Antonio Henao-Martínez, Diego Fernando Hernández Pardo & Juan José Reyes-Ramírez
Universitat de Barcelona
En el vasto Supraterrano Cretácico de la Cordillera Oriental quedan expuestas lutitas ricas en materia orgánica con pirita finamente diseminada y otros componentes importantes, rocas que hemos estudiado en el Municipio de Vélez (Santander) en la última década desde un punto de vista geológico, geomorfológico y geotécnico. Punto de vista. Las lutitas son muy susceptibles a la meteorización y generación de drenaje ácido de roca (DAR), fenómeno que impacta a todo el entorno y constituye el principal objetivo del trabajo, en terrenos de alta humedad y condiciones sulfurosas, cuestiones poco abordadas para las zonas antropizadas de Colombia. Nuestro trabajo utilizó alrededor de un centenar de estaciones de campo y evaluó las características texturales, composicionales y estructurales de las capas de la Formación Paja (Kip), saprolitos y depósitos coluviales asociados, a través de estudios cartográficos, sedimentológicos, estratigráficos, geoestructurales y geofísicos (tomografía eléctrica). Se analizaron muestras de afloramientos, frescas-intactas y alteradas-meteorizadas, empleando varias resoluciones con modernas técnicas combinadas de análisis instrumental multiescala (petrografía, geoquímica, SEM, DRX-FRX, FT-IR). Además, tomamos muestras en dos momentos diferentes y caracterizamos las aguas mediante pruebas de laboratorio (análisis fisicoquímico multiparamétrico), y monitoreamos los niveles freáticos, para determinar la calidad del agua subterránea, deducir cómo opera el hidrogeodinamismo y proponer un modelo hipotético integrado (aún en construcción). El casco urbano de Vélez se fundó a mitad de una larga ladera, irregular e inclinada, sobre una litosecuencia cercana a los 300 pies de sedimentos consolidados de granulometría granular a muy fina, con tamaños de arena y limo-arcillo muy bien mezclados, tanto inorgánicos como orgánicos (siliciclastos, filosilicatos, zeolitas, y especialmente pirita framboidal, dolomita, ankerita, marcasita y yeso en morfologías submilimétricas, junto a materia orgánica microbiolítica, interlaminada y masiva), cuyos estratos buzan suave y favorablemente hacia el interior del relieve montañoso. Hay importante recarga vertical y lateral desde los diferentes y extensos depósitos coluviales (los depósitos aluviales son raros), convirtiendo a la zona vadosa (≤ 3,2 m) en un ambiente geoquímico eficaz para la movilización de ácidos, oxihidróxidos, sales y otras sustancias, aumentando la meteorización del protolito sedimentario subyacente. Así, las relaciones estratigráficas entre coluviones/saprolitos/lutitas y los sistemas ligeramente fracturados (juntas) del macizo fangoso, junto con las características intrínsecas de la roca y los rasgos morfológicos, son los mayores factores de control del flujo de agua subterránea. En general, las primeras concentraciones de agua, bastante dispersas, se encuentran a menos de 6 m de profundidad, dentro de un acuífero estratiforme microporoso y macrofracturado: las aguas subterráneas se consideran ligeramente ácidas (6,88-7,21 unidades de pH, rango de valores más bajos), acompañadas de por iones metálicos [Fe total 0,703-4,38 mg Fe/L; además de Pb, Mn, Zn], que pueden ser tóxicos y corrosivos: altos sulfuros (182,5-257,76 mg S−2/L), sulfatos (165,5-403,2 mg SO4-2/L); dureza total que varía entre 250,0-560,6 mg CaCO3 /L y conductividad 397-570 μS/cm. Por ello, alertamos sobre las complejidades de estos nanomateriales y la problemática sobre los recursos hídricos asociados, con potenciales implicaciones ambientales y toxicológicas, ya que tradicionalmente en muchos sectores de Vélez el agua se consume intensamente, en pozos o cisternas artesanales, sin ningún tipo de tratamiento, lo cual es maximizado por las sequías y la escasez de agua potable.
Herramienta para el análisis a nivel de prefactibilidad de los procesos físico-químicos multifase en el recobro mejorado de yacimientos utilizando CO2 producido mediante combustión in situ
Herramienta para el análisis a nivel de prefactibilidad de los procesos físico-químicos multifase en el recobro mejorado de yacimientos utilizando CO2 producido mediante combustión in situ
Sebastian Ávila Prieto & Leonardo David Donado
Universidad Nacional de Colombia, Sede Bogotá
En la actualidad, el incremento constante de los niveles de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera se ha convertido en un desafío de proporciones globales. En el 2022, la concentración de CO2 en la atmósfera superó las 418 partes por millón (ppm), en comparación con los niveles preindustriales de alrededor de 280 ppm. Esta acumulación de CO2 se debe principalmente a las emisiones derivadas de la quema de combustibles fósiles en diversas industrias, vehículos y centrales eléctricas a nivel mundial. La industria de los hidrocarburos es una fuente significativa de emisiones de CO2 tanto a nivel mundial como en Colombia. Hasta 2017, las 25 principales empresas de petróleo y gas natural eran responsables de aproximadamente del 13% de las emisiones globales de gases de efecto invernadero.
Ante los objetivos del gobierno nacional de dirigir la economía a la descarbonización y disminuir las zonas de exploración y explotación de hidrocarburos, las técnicas de recobro mejorado (EOR) son las estrategias más prometedoras para mantener los niveles de reserva y producción de hidrocarburos, y al mismo tiempo controlar el crecimiento de las zonas de explotación y las fuentes de emisión de CO2 en la industria. Una de las técnicas de recobro mejorado que toma vital importancia en la cuenca de los Llanos Orientales dado el tipo de hidrocarburos pesados que en ella se explotan es la "combustión in situ". Esta tecnología es un método de recuperación térmica utilizado para extraer petróleo crudo pesado donde se inyecta un gas que contiene oxígeno como el aire en el yacimiento para generar una combustión controlada. A medida que el frente de combustión se desplaza a través del yacimiento, empuja hacia adelante una mezcla de gases de combustión calientes, vapor y agua caliente, esto reduce la viscosidad del petróleo y lo desplaza hacia los pozos de producción. Adicionalmente, los hidrocarburos livianos y el vapor generados por el proceso se desplazan por delante del frente de combustión, donde se enfrían y condensan, convirtiéndose en líquidos que pueden ser recuperados más eficientemente. Sin embargo, el CO2 derivado de la implementación de la técnica de combustión in situ es un subproducto al que se le debe realizar algún tipo de proceso, ya sea de captura y almacenamiento o de reutilización. Una de las alternativas es capturar el CO2 producido y luego almacenarlo en formaciones geológicas profundas del mismo yacimiento. Esta es una estrategia efectiva para reducir las emisiones de CO2 a la atmósfera y mitigar el cambio climático. Aparte del almacenamiento, el CO2 generado por la combustión in situ puede utilizarse para un nuevo proceso de recuperación mejorada de petróleo en el mismo yacimiento. Durante la EOR, el CO2 se inyecta en el yacimiento para aumentar la presión y reducir la viscosidad del petróleo, facilitando su extracción, esto puede resultar en una mayor producción de petróleo y una eficiente utilización del CO2.
Ante los objetivos del gobierno nacional de dirigir la economía a la descarbonización y disminuir las zonas de exploración y explotación de hidrocarburos, las técnicas de recobro mejorado (EOR) son las estrategias más prometedoras para mantener los niveles de reserva y producción de hidrocarburos, y al mismo tiempo controlar el crecimiento de las zonas de explotación y las fuentes de emisión de CO2 en la industria. Una de las técnicas de recobro mejorado que toma vital importancia en la cuenca de los Llanos Orientales dado el tipo de hidrocarburos pesados que en ella se explotan es la "combustión in situ". Esta tecnología es un método de recuperación térmica utilizado para extraer petróleo crudo pesado donde se inyecta un gas que contiene oxígeno como el aire en el yacimiento para generar una combustión controlada. A medida que el frente de combustión se desplaza a través del yacimiento, empuja hacia adelante una mezcla de gases de combustión calientes, vapor y agua caliente, esto reduce la viscosidad del petróleo y lo desplaza hacia los pozos de producción. Adicionalmente, los hidrocarburos livianos y el vapor generados por el proceso se desplazan por delante del frente de combustión, donde se enfrían y condensan, convirtiéndose en líquidos que pueden ser recuperados más eficientemente. Sin embargo, el CO2 derivado de la implementación de la técnica de combustión in situ es un subproducto al que se le debe realizar algún tipo de proceso, ya sea de captura y almacenamiento o de reutilización. Una de las alternativas es capturar el CO2 producido y luego almacenarlo en formaciones geológicas profundas del mismo yacimiento. Esta es una estrategia efectiva para reducir las emisiones de CO2 a la atmósfera y mitigar el cambio climático. Aparte del almacenamiento, el CO2 generado por la combustión in situ puede utilizarse para un nuevo proceso de recuperación mejorada de petróleo en el mismo yacimiento. Durante la EOR, el CO2 se inyecta en el yacimiento para aumentar la presión y reducir la viscosidad del petróleo, facilitando su extracción, esto puede resultar en una mayor producción de petróleo y una eficiente utilización del CO2.
Uso de información satelital para obtener un acercamiento al almacenamiento de agua subterránea en las cinco principales cuencas del país
Uso de información satelital para obtener un acercamiento al almacenamiento de agua subterránea en las cinco principales cuencas del país
Pedro Romero León & Adriana Piña
Universidad Nacional de Colombia, Sede Bogotá
Medir el almacenamiento de agua subterránea en una región específica es inherentemente un procedimiento de alta dificultad, las observaciones directas de este recurso se realizan en pozos de inspección construidos para la extracción del recurso o hidrocarburos usualmente, pero, igual que otras variables climatológicas, el agua subterránea está presente en la superficie terrestre, haciendo que mediciones puntuales no permitan analizar el estado del recurso en regiones extensas.En el proyecto se procesa información satelital para acercarse al estado del almacenamiento del agua subterránea en Colombia, para ello se descarga información de la misión GRACE y el proyecto GLDAS (mediciones gravimétricas y resultados de modelos climatológicos respectivamente), que permiten obtener tendencias y comportamientos del recurso hídrico. Haciendo uso del lenguaje de programación Python, aplicando un balance hidrológico y realizando un recorte de la información descargada a la extensión del territorio colombiano se estiman las anomalías presentadas en el almacenamiento del agua subterránea.Segmentando el estudio en las cinco principales cuencas del país, Amazonas, Caribe, Magdalena-Cauca, Orinoquía y Pacífico, se hace uso de diferentes representaciones cartográficas con el fin de comprender los cambios en el almacenamiento del agua subterránea bajo diferentes enfoques: geográfico, temporal y análisis de valores extremos, obteniendo información útil sobre cada una de las regiones, resaltando los valores promedio, mínimo y máximo; análisis temporales fueron hechos en las primeras y más recientes mediciones realizadas, logrando producir mapas de calor sobre aquellos valores extremos identificados, observando así las regiones geográficas en las que se han presentado escenarios críticos.Se producen mapas de valor promedio para cada una de las regiones estableciendo así, una estimación de referencia, la combinación de estos enfoques mencionado permite identificar eventos extremos de manera geográfica y temporal. Finalmente, haciendo uso de diferentes perspectivas alrededor del agua subterránea y enfocándolas en un análisis por temporadas, se realizó un estudio del comportamiento de las estimaciones obtenidas en las épocas en las que se presentó fenómeno del Niño y también de la Niña en el país, junto con lo anterior se realiza una breve comparación que permita observa la similitud existente entre los registros de precipitación satelital (descargados de GLDAS) y las estimaciones de agua subterránea calculadas en el desarrollo de este proyecto.El análisis de las variaciones en el almacenamiento del agua subterránea obtenido fue estudiado para encontrar la climatología de esta variable, substraer esta climatología de los datos obtenidos originalmente, permitió calcular la desviación neta que representa el cambio del volumen en Km3 del almacenamiento de agua subterránea basado en la variabilidad mensual; haciendo uso de esta información se obtuvo un índice de sequía en el almacenamiento de agua subterránea por medio del cual se realizó un análisis de la Resiliencia, Fiabilidad, Vulnerabilidad y Sostenibilidad de cada una de las principales cuencas en el país.
Estudio hidrogeológico para determinar la relación entre el impacto del agua subterránea y las afectaciones a la infraestructura de Solanda (Quito)
Estudio hidrogeológico para determinar la relación entre el impacto del agua subterránea y las afectaciones a la infraestructura de Solanda (Quito)
Efrén Gómez Arévalo
Consultor
El barrio Solanda, ubicado al sur de la ciudad de Quito (Ecuador) presenta afectaciones estructurales en edificaciones por asentamientos. Esta presentación muestra los antecedentes sociales y el planteamiento metodológico para formular el modelo hidrogeológico que busca determinar el grado de atribución de los daños ocasionados en Solanda por la construcción del metro de Quito.
ENTRE POROS: Un semillero al conocimiento de las aguas subterráneas
ENTRE POROS: Un semillero al conocimiento de las aguas subterráneas
Santiago Díez Palacio
Universidad de Antioquia (Medellín)
Somos el semillero de investigación ENTRE POROS: Hidrogeología con la sociedad, adscrito a la línea de hidrogeología del Grupo de Investigación en Ingeniería y Gestión Ambiental –GIGA– de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Antioquia –UdeA–. Los estudiantes, egresados y profesores que lo conforman se interesan por entender las rutas que sigue el agua en las rocas, los métodos para estudiar su viaje, los beneficios que le brinda al ser humano, la función que cumple en la sostenibilidad de los ecosistemas y las relaciones sociales que se pueden tejer en torno a ella.
Con la idea de desarrollar y fortalecer las capacidades investigativas de los estudiantes semilleristas en el entorno de la hidrogeología y su relación con la sociedad, se realizó un acercamiento por parte de estos a la Formulación del Plan de Manejo Ambiental de Acuíferos del sistema Cártama, llevado a cabo entre la Universidad de Antioquia (línea de hidrogeología del grupo GIGA) y Corantioquia en el año 2023. Adicionalmente, algunos de los estudiantes miembros activos del semillero tuvieron la oportunidad de trabajar como auxiliares de ingeniería en dicho convenio, pudiendo desarrollar sus proyectos de investigación válidos como práctica académica. Es de resaltar que, en el presente año, se están ejecutando otros proyectos donde los estudiantes tienen la misma posibilidad.
Todos estos ejercicios de formación y estudios teórico-prácticos han promovido el crecimiento académico e incentivado el pensamiento crítico y creativo de los integrantes, logrando así consolidar un grupo de estudiantes que se caracteriza por trabajar constantemente en equipo, disponer de herramientas y generar ideas y estrategias de transferencia de información y apropiación del conocimiento con respecto a la conservación y sostenibilidad de las aguas subterráneas.
Un claro ejemplo de lo anteriormente mencionado, es la planeación y puesta en marcha de la celebración del día mundial del agua en el año 2023 –atendiendo a los lineamientos establecidos por las Naciones Unidas–, la cual involucro a toda la comunidad académica de la UdeA. Por otro lado, se destaca la participación en la feria EXPO Ingeniería realizada en el mismo año, donde se pudo captar la atención del público interesado, exhibir las experiencias internas y externas del semillero, y el material y la información correspondiente al mismo.
Finalmente, esto último es lo que pretende el semillero de investigación ENTRE POROS al participar en el evento de la Semana Técnica del Agua Subterránea –STAS– 2024, que es avanzar y materializar la visión definida en su momento de constitución: visibilizar y posicionar al semillero a nivel local, regional y nacional en un futuro próximo. En el año 2024, el semillero tiene previsto realizar varias actividades en el marco de un Plan de trabajo, para continuar con el fortalecimiento y conocimiento de este bien invisible.
Con la idea de desarrollar y fortalecer las capacidades investigativas de los estudiantes semilleristas en el entorno de la hidrogeología y su relación con la sociedad, se realizó un acercamiento por parte de estos a la Formulación del Plan de Manejo Ambiental de Acuíferos del sistema Cártama, llevado a cabo entre la Universidad de Antioquia (línea de hidrogeología del grupo GIGA) y Corantioquia en el año 2023. Adicionalmente, algunos de los estudiantes miembros activos del semillero tuvieron la oportunidad de trabajar como auxiliares de ingeniería en dicho convenio, pudiendo desarrollar sus proyectos de investigación válidos como práctica académica. Es de resaltar que, en el presente año, se están ejecutando otros proyectos donde los estudiantes tienen la misma posibilidad.
Todos estos ejercicios de formación y estudios teórico-prácticos han promovido el crecimiento académico e incentivado el pensamiento crítico y creativo de los integrantes, logrando así consolidar un grupo de estudiantes que se caracteriza por trabajar constantemente en equipo, disponer de herramientas y generar ideas y estrategias de transferencia de información y apropiación del conocimiento con respecto a la conservación y sostenibilidad de las aguas subterráneas.
Un claro ejemplo de lo anteriormente mencionado, es la planeación y puesta en marcha de la celebración del día mundial del agua en el año 2023 –atendiendo a los lineamientos establecidos por las Naciones Unidas–, la cual involucro a toda la comunidad académica de la UdeA. Por otro lado, se destaca la participación en la feria EXPO Ingeniería realizada en el mismo año, donde se pudo captar la atención del público interesado, exhibir las experiencias internas y externas del semillero, y el material y la información correspondiente al mismo.
Finalmente, esto último es lo que pretende el semillero de investigación ENTRE POROS al participar en el evento de la Semana Técnica del Agua Subterránea –STAS– 2024, que es avanzar y materializar la visión definida en su momento de constitución: visibilizar y posicionar al semillero a nivel local, regional y nacional en un futuro próximo. En el año 2024, el semillero tiene previsto realizar varias actividades en el marco de un Plan de trabajo, para continuar con el fortalecimiento y conocimiento de este bien invisible.
Análisis de la influencia del régimen de flujo turbulento en una prueba de bombeo
Análisis de la influencia del régimen de flujo turbulento en una prueba de bombeo
Juan Rincón Vanegas, Leonardo David Donado & Adriana Piña
Universidad Nacional de Colombia, Sede Bogotá
Se presenta el análisis de una prueba de bombeo evaluada con los métodos tradicionales de la hidráulica lineal de pozos y con la ley binómica de flujo propuesta por Pérez Franco (2001). Dicha prueba fue ejecutada en el pozo 3 (tres), perteneciente a la Empresa de Servicios Públicos de Puerto Salgar-Cundinamarca. Es un pozo antiguo sin información relativa a su diseño. Se presume que es un pozo que penetra parcialmente el acuífero.
Las mediciones realizadas en el pozo bombeado tienen incertidumbre asociadas a las condiciones de operación de la bomba, el almacenamiento de agua en el pozo y el efecto piel causado por el filtro. Bajo estas condiciones, el régimen de flujo es turbulento y pierde validez la Ley de Darcy. En adición, no se cuenta con mediciones en pozos de observación, lo cual, restringe la correcta aplicación de las metodologías convencionales para desarrollar los ensayos de bombeo, sin importar el carácter del flujo.
Con el fin de determinar la presencia de flujo turbulento, se implementó el criterio establecido por Pérez Franco (1980), el cual, consiste en comparar el abatimiento calculado para régimen lineal con el registrado en campo, de manera que si el valor registrado es mayor al calculado, el régimen existente será no lineal, ya que la diferencia acusa la presencia de la componente turbulenta en el abatimiento. Asimismo, se utilizó el criterio definido por Hernández Valdés (2004, 2014), el cual, se basa en comparar los resultados obtenidos para la transmisividad hidráulica lineal con las ecuaciones de Theis o Cooper y Jacob, con la estimación hecha a partir de la ecuación del gasto específico. De este modo, se pudo determinar la influencia de la no linealidad del flujo hacia el pozo.
Como resultado, el análisis evidenció que el valor calculado para el coeficiente de almacenamiento difiere para régimen laminar y turbulento, de hecho, los valores estimados son 4,18x(10^-13) y 1,33x(10^-3) respectivamente, en efecto, los datos divergen en diez órdenes de magnitud, precisamente porque, en régimen lineal, no se considera la participación de la componente turbulenta en el flujo, lo cual y, en este caso, introduciría errores significativos al predecir el comportamiento del pozo hacia cualquier caudal de extracción.
En suma y, a pesar de las limitaciones indicadas, se exhibe la aplicación de un procedimiento aproximado en régimen no darciano propuesto por Pérez Franco (1991), considerando los trabajos de Hernández Valdés (2004, 2009), que obtuvo resultados satisfactorios en la práctica, de hecho, para un caudal de 18,53 L/s, el valor calculado para el abatimiento, con respecto al obtenido en campo, tan sólo discrepó en un 1,32%.
Las mediciones realizadas en el pozo bombeado tienen incertidumbre asociadas a las condiciones de operación de la bomba, el almacenamiento de agua en el pozo y el efecto piel causado por el filtro. Bajo estas condiciones, el régimen de flujo es turbulento y pierde validez la Ley de Darcy. En adición, no se cuenta con mediciones en pozos de observación, lo cual, restringe la correcta aplicación de las metodologías convencionales para desarrollar los ensayos de bombeo, sin importar el carácter del flujo.
Con el fin de determinar la presencia de flujo turbulento, se implementó el criterio establecido por Pérez Franco (1980), el cual, consiste en comparar el abatimiento calculado para régimen lineal con el registrado en campo, de manera que si el valor registrado es mayor al calculado, el régimen existente será no lineal, ya que la diferencia acusa la presencia de la componente turbulenta en el abatimiento. Asimismo, se utilizó el criterio definido por Hernández Valdés (2004, 2014), el cual, se basa en comparar los resultados obtenidos para la transmisividad hidráulica lineal con las ecuaciones de Theis o Cooper y Jacob, con la estimación hecha a partir de la ecuación del gasto específico. De este modo, se pudo determinar la influencia de la no linealidad del flujo hacia el pozo.
Como resultado, el análisis evidenció que el valor calculado para el coeficiente de almacenamiento difiere para régimen laminar y turbulento, de hecho, los valores estimados son 4,18x(10^-13) y 1,33x(10^-3) respectivamente, en efecto, los datos divergen en diez órdenes de magnitud, precisamente porque, en régimen lineal, no se considera la participación de la componente turbulenta en el flujo, lo cual y, en este caso, introduciría errores significativos al predecir el comportamiento del pozo hacia cualquier caudal de extracción.
En suma y, a pesar de las limitaciones indicadas, se exhibe la aplicación de un procedimiento aproximado en régimen no darciano propuesto por Pérez Franco (1991), considerando los trabajos de Hernández Valdés (2004, 2009), que obtuvo resultados satisfactorios en la práctica, de hecho, para un caudal de 18,53 L/s, el valor calculado para el abatimiento, con respecto al obtenido en campo, tan sólo discrepó en un 1,32%.
Geochemical analysis of silica and travertine hydrothermal precipitates at the Cerro Machín volcanic system
Geochemical analysis of silica and travertine hydrothermal precipitates at the Cerro Machín volcanic system
Nicholas Horkley, Benjamin Eickmann & Andrés Rodríguez
Universidad de los Andes
The Cerro Machin Volcano (CMV) is a Holocene polygenetic volcano located in the Tolima Department of the Republic of Colombia, characterised as calc-alkaline magmatic volcanism produced by the subduction of the Nazca plate under the South American plate. The CMV hosts several hot springs that vary in morphology and composition, specifically silica and travertine compositions. This research project intends to carry out geochemical analysis of the water and the mineral precipitates from three different hot springs around the CMV. The aim is to obtain a better understanding of the processes that lead to the formation of silica and travertine in continental epithermal settings. Therefore, ICP-MS and physical parameter measurements were conducted on water samples, while XRF analysis was conducted on solid precipitate samples. The samples were collected from the silica-rich localities Estalagmitas and Aguas Calientes and from the travertine-dominated Puente Tierra locality. In addition, a total of ten thin sections was produced to analyse the minerals found in the precipitates from each locality, with the objective of comparing and associating the elemental compositions measured in the precipitates. A clear compositional difference has been found in the trace elements found in the precipitates of each of the localities, particularly in the locality of Aguas Calientes, where the precipitates present concentrations of Nb, Hg, V, W, Zr and Cr. Furthermore, when comparing the ICP-MS data with the results from XRF, there is a clear relation with Sr and Ca as they are both associated with carbonate precipitates. However, there is also a mismatch in As concentrations regarding Puente Tierra, the locality with the lowest dissolved As, but has the precipitates with the highest As concentrations.
Una revisión a las etapas de caracterización hidráulica en sistemas acuíferos multicapa
Una revisión a las etapas de caracterización hidráulica en sistemas acuíferos multicapa
Juan Landinez Jiménez, Leonardo David Donado & Adriana Piña
Universidad Nacional de Colombia, Sede Bogotá
La caracterización hidráulica de acuíferos multicapa es fundamental para comprender la estructura y el comportamiento de sistemas hidrogeológicos complejos. Este proceso se centra principalmente en la realización, interpretación y análisis de pruebas de bombeo, las cuales proporcionan una base crucial para estimar los parámetros hidráulicos del sistema acuífero en su totalidad. No obstante, la asignación precisa de estos parámetros por acuífero representa un desafío significativo en la gestión efectiva de los recursos hídricos subterráneos.Durante este proceso, es imperativo mantener rigurosidad en la adquisición de datos en campo. Esto incluye la verificación del funcionamiento correcto de la infraestructura de bombeo, la medición precisa de niveles, el aforo constante del caudal del bombeo y la definición de la duración óptima de la prueba de bombeo. Además, la selección del método de interpretación debe estar basada en el tipo específico de acuífero. Cuando no se dispone de pozos de observación, el análisis de la curva de abatimiento versus tiempo y su primera derivada resulta crucial, ya que proporciona información valiosa sobre el tipo de acuífero, las condiciones de frontera y el estado constructivo del pozo de bombeo.Es esencial recopilar los diseños constructivos de las captaciones e información de monitoreo en pozos de observación para desarrollar soluciones analíticas o numéricas. Esto permitirá aproximarse a los parámetros hidráulicos de cada acuífero que compone el sistema multicapa, garantizando así la obtención de datos precisos y significativos. Facilitando una gestión más efectiva y sostenible de los recursos hídricos subterráneos.
Análisis Fisicoquímico y Microbiológico del Agua Subterránea en el Valle Medio del Magdalena: Posibles implicaciones en la Salud Pública
Análisis Fisicoquímico y Microbiológico del Agua Subterránea en el Valle Medio del Magdalena: Posibles implicaciones en la Salud Pública
Boris Lora Ariza, Adriana Piña & Leonardo David Donado
Universidad Nacional de Colombia, Sede Bogotá
En Colombia, y en particular en el Valle Medio del Magdalena, el agua subterránea es utilizada para uso doméstico, principalmente en las áreas rurales que carecen de sistemas de tratamiento de agua potable. En muchas de estas poblaciones, el agua se consume directamente de pozos o aljibes sin tratamientos adicionales. Por lo tanto, este estudio se centró en evaluar la calidad del agua subterránea en esta región para determinar los riesgos potenciales para la salud asociados con su consumo.Para alcanzar este objetivo, se llevaron a cabo tres (3) campañas de muestreo fisicoquímico y microbiológico durante períodos hidrológicos contrastantes. Se analizaron 28 parámetros fisicoquímicos en 428 muestras de agua subterránea. Los resultados se compararon con los estándares de la EPA para consumo humano. El análisis reveló que el 89% de las muestras analizadas tenían presencia de coliformes totales. Además, otros parámetros que no cumplieron con los estándares de calidad propuestos por la EPA de EE. UU. incluyen el pH, donde el 33.8% de las muestras analizadas excedieron los límites permitidos, el color aparente, con el 32.8% de las muestras fuera de los estándares, así como el 17.6% para el magnesio, el 14.3% para el hierro y el 10.9% para los nitratos. Además, parámetros como aluminio, arsénico, cadmio, cianuro, cloro, cobre, cromo, nitritos, plomo, sulfatos y plata no cumplieron con los umbrales de calidad de la EPA de EE. UU. en al menos una muestra.Dado que se partió de la premisa de que la población rural del VMM generalmente consume agua directamente de los puntos de agua subterránea, se realizó un análisis del riesgo asociado a la ingesta del agua subterránea en función de la evaluación del IRCA. Este análisis representa un enfoque conservador pero que permite identificar eventuales afectaciones a la salud en esta población vulnerable. Los resultados mostraron que más del 84% de las muestras analizadas representaban un alto riesgo para la salud humana, el 4,6% representaba un riesgo medio, el 5,5% representaba un riesgo bajo y solo el 5,7% no representaba ningún riesgo en absoluto. Con base en estos hallazgos, se considera necesario implementar sistemas de tratamiento de agua, construir acueductos en áreas rurales y llevar a cabo un monitoreo riguroso y sistemático del agua potable para garantizar que sea segura para el consumo humano.
Herramienta de modelación sintética de recobro mejorado con CO2 para la toma de decisiones a nivel de prefactibilidad
Herramienta de modelación sintética de recobro mejorado con CO2 para la toma de decisiones a nivel de prefactibilidad
Thomas Aranda Herrera & Leonardo David Donado
Universidad Nacional de Colombia, Sede Bogotá
La extracción del petróleo no sólo es primordial para la economía a nivel mundial, sino que también conlleva considerables problemas o retos asociados desde lo productivo y lo ambiental. En primer lugar, una de las principales dificultades es que, utilizando las técnicas convencionales, no es posible extraer todo el petróleo almacenado en la formación. Además, debido a las grandes profundidades en las que suelen estar almacenados los hidrocarburos, la heterogeneidad del medio y la presencia de diversos materiales y fluidos, la extracción suele ser un proceso que cuenta con alto grado de incertidumbre.Con el fin de lograr extraer el petróleo remanente en la formación, surgen una serie de técnicas destinadas a tal propósito, las cuales reciben el nombre de recobro mejorado. Este tipo de extracción consiste en la inyección de materiales que normalmente no están presentes en el medio con el fin de mejorar las características físicas, químicas o hidráulicas del petróleo para sustraerlo.Por otra parte, la extracción del crudo puede desencadenar la contaminación del suelo, el agua y el aire, lo cual repercute significativamente en el deterioro de ecosistemas, afectando la flora, la fauna y la salud humana. Asimismo, las emisiones de CO2 generadas tanto en el proceso extractivo como en la fabricación y utilización de derivados pétreos, contribuyen sustancialmente al cambio global que el mundo experimenta actualmente. Para contrarrestar las emisiones de CO2 a la atmósfera aparece la tecnología CCUS, que se traduce como “Captura, Utilización y Almacenamiento de Carbono”. Son un conjunto de estrategias orientadas a brindarle un proceso sostenible al dióxido de carbono generado, principalmente, por la quema de combustibles fósiles. En consecuencia, existe una técnica de recobro mejorado que no solo permite aprovechar la fracción de petróleo remanente en las formaciones explotadas, sino que también es una forma de utilizar y almacenar carbono, conocida como recobro mejorado mediante la inyección de CO2. Esta técnica busca que el CO2 inyectado se mezcle y reaccione con el medio rocoso y el petróleo almacenado con el fin de mejorar su viscosidad, y de esta manera facilitar su flujo hacia los pozos de extracción. Esto lo convierte en un proceso complejo de llevar a cabo, no sólo por los desafíos técnicos que implica sino por la multiplicidad de factores que intervienen.Por lo anterior, existe la posibilidad de realizar modelos hidrogeológicos que simulen este tipo de recobro mejorado, por lo tanto, esta investigación pretende desarrollar un modelo hidrogeológico matemático que simule la técnica de inyección de CO2, con el fin de ser un insumo valioso para la toma de decisiones a nivel de prefactibilidad, lo cual puede reducir la incertidumbre relacionada a las inversiones destinadas al recobro mejorado en el sector de los hidrocarburos.
Simplificación y versatilidad en el entendimiento de sitios contaminados por medio del uso de los MCS. Caso de estudio: transición de uso del suelo industrial a residencial
Simplificación y versatilidad en el entendimiento de sitios contaminados por medio del uso de los MCS. Caso de estudio: transición de uso del suelo industrial a residencial
Lina Maria Robayo, Maira Alejandra Romero & Eglee Borregales
Novambientti Soluciones Ambientales S.A.S
Uno de los principales objetivos de la evaluación de sitios de interés ambiental con sospecha de afectación, es identificar de manera precisa los procesos que describen la exposición de los receptores ambientales a la presencia de las sustancias de interés o potenciales contaminantes. Una representación esquemática y gráfica, denominada Modelos Conceptuales de Sitio (MCS), ayuda a comprender dichos procesos de exposición de los receptores mostrando de manera simplificada, la disposición y propagación de las sustancias de interés en el medio ambiente, los receptores sensibles a la exposición a las sustancias de interés y las vías principales por las cuales los contaminantes de una o varias fuentes de riesgo entran en contacto con las personas que viven, trabajan o se recrean dentro y al rededor del sitio de interés. Por lo tanto, el MCS es una herramienta esencial para comprender y comunicar la complejidad de los problemas ambientales de estudio ante el público de interés.Los MCS ofrecen una comprensión del área de interés para la implementación de evaluaciones del riesgo para la salud y medio ambiente (por ejemplo, siguiendo la metodología RCBA- Risk Based Corrective Actions), y se construyen usando la información recopilada a través de investigaciones ambientales. Los estudios ambientales tipo Fase I, por ejemplo, permiten identificar los posibles compuestos de interés (CDI) a través del conocimiento de las actividades históricas en el sitio, posibles eventos antropogénicos que generaron liberaciones de dichos CDI en las matrices ambientales, así como identificar los receptores sensibles dentro y fuera del predio, obteniendo así una primera visión general del alcance ambiental de la investigación. Por su parte, los estudios Fase II, que pueden incluir prospecciones geofísicas y análisis fisicoquímicos de CDI en las matrices ambientales de estudio, permiten conocer la disposición del subsuelo en donde se almacenan o mueven los CDI (modelos físicos del medio), validar la presencia o no de los CDI planteados en el Fase I y estimar su disposición en el subsuelo, así como su magnitud, lo que facilita la comprensión de su interacción con el entorno y su migración hacia la superficie y/o las fuentes hídricas. Por lo tanto, los insumos obtenidos en estudios tipo Fase I, Fase II y demás investigaciones ambientales son recursos imprescindibles en la construcción de los MCS. La guía ASTM E1689-20 estándar para el desarrollo de MCS contaminados proporciona lineamientos para comprender y comunicar la complejidad de los sitios contaminados por medio de los MCS.Para nuestra compañía, el MCS es una herramienta esencial para comunicar el contexto de nuestras investigaciones de sitios contaminados y su proyección; su versatilidad permite usarse desde una etapa inicial para entender la problemática ambiental hasta implementar un plan de remediación, y su comportamiento dinámico, permite ajustarse a las necesidades de cada fase del proyecto de investigación para la reducción de incertidumbres, como se ha aplicado en variedad de proyectos y se describirá en nuestro estudio de la transición de un lote de uso industrial vehicular a un proyecto urbanístico en Colombia.
Avances en la comprensión hidrogeoquímica, isotópica y microbiológica del agua subterránea en la media y alta Guajira
Avances en la comprensión hidrogeoquímica, isotópica y microbiológica del agua subterránea en la media y alta Guajira
Wilmar Herrera Gil & Luis Eduardo Toro
Servicio Geológico Colombiano
En el marco del convenio interadministrativo No. 461 de 2023 celebrado entre el Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural (MADR) y el Servicio Geológico Colombiano (SGC) y con el fin de avanzar en el conocimiento de las propiedades químicas del agua subterránea de los municipios de Maicao, Manaure, Riohacha y Uribia, ubicados en el departamento de La Guajira, se contempló dentro de sus objetivos un muestreo químico integral, que incluyó la evaluación de la composición química a través del análisis de iones mayoritarios y elementos traza, así como la determinación de la concentración de los isótopos estables deuterio (δ2H) y oxígeno-18 (δ18O). Adicionalmente, se realizó el análisis microbiológico enfocado en determinar la presencia de Coliformes Totales y Escherichia coli.Para alcanzar el objetivo anterior, desde el SGC se realizaron dos campañas de muestreo. La primera tuvo lugar del 2 al 14 de noviembre de 2023, durante la cual se recolectaron un total de 110 muestras de agua subterránea para análisis hidrogeoquímico y 108 muestras para análisis isotópico. Posteriormente, se llevó a cabo una segunda campaña de muestreo del 27 de noviembre al 12 de diciembre de 2023, en la cual se recolectaron 107 muestras de agua subterránea y 51 muestras de tanques de almacenamiento para análisis microbiológico.Los resultados del análisis hidrogeoquímico revelaron que la mayor parte del área de estudio presenta agua clorurada sódica de moderada a altamente mineralizada, lo que sugiere un equilibrio hidrogeoquímico. Sin embargo, se identificaron tres sectores específicos con signos de retroceso del agua de mar debido al empuje de agua dulce continental: en el polígono formado por las áreas urbanas de los municipios de Riohacha, Manaure, Uribia y Maicao; en el afloramiento de la Formación Monguí; y en las cercanías del río Ranchería.Por otro lado, el análisis de isótopos estables permitió distinguir dos tipos de aguas: unas relativamente enriquecidas, principalmente en el sector de La Macuira, y otro grupo con aguas menos enriquecidas distribuidas en gran parte del área de estudio. Además, se observó una evolución isotópica baja en las aguas subterráneas, con valores concordantes con las concentraciones isotópicas de la lluvia moderna en el Caribe. Se identificó también un leve gradiente isotópico de sur a norte y de oeste a este, con un aumento en estas direcciones.En cuanto a los análisis microbiológicos, se encontró que solo 4 de las muestras cumplían con los estándares de agua potable para Colombia establecidos en la Resolución 2115 de 2007. Además, en 33 de los 51 tanques de almacenamiento evaluados, se detectó un incremento en el Número Más Probable (NMP) de coliformes totales en comparación con el punto de origen del agua subterránea que abastece cada depósito.
Caracterización de la composición isotópica de la precipitación e interacción con el agua subterránea en la cuenca del río Bogotá
Caracterización de la composición isotópica de la precipitación e interacción con el agua subterránea en la cuenca del río Bogotá
Juan Pablo Abril Gutierrez & Adriana Piña
Universidad Nacional de Colombia, Sede Bogotá
Este estudio utiliza la librería Isocompy para estimar isotopos estables Deuterio (δ2H) y Oxigeno 18 (δ18O) presentes en la precipitación en la cuenca del río Bogotá, empleando datos meteorológicos y geoespaciales. Aunque se enfrenta a la falta de datos, se demuestra la utilidad de Isocompy en el modelamiento isotópico. Los resultados muestran una relación entre la precipitación y la composición isotópica, revelando procesos como humedad reciclada y mezcla con agua de roca volcánica. Además, se analiza la relación entre la composición isotópica de la precipitación y el agua subterránea, señalando cambios en la recarga y explotación de acuíferos en diferentes regiones de la cuenca.
Respuesta de los Nutrientes Inorgánicos Disueltos a los Huracanes Irma y María en el Observatorio de la Zona Crítica de Luquillo, Puerto Rico
Respuesta de los Nutrientes Inorgánicos Disueltos a los Huracanes Irma y María en el Observatorio de la Zona Crítica de Luquillo, Puerto Rico
María Chapela Lara
Universidad de los Andes
Los huracanes Irma y María golpearon las Montañas de Luquillo en Puerto Rico sucesivamente en septiembre y octubre de 2017, produciendo defoliación extensa y deslizamientos de tierra. Para evaluar los efectos de esta gran perturbación (la mayor en 89 años) en la zona crítica de este sitio, hemos estado monitoreando la química del agua en seis cuencas para documentar cambios en nutrientes 'inorgánicos' (K, Ca, Mg, Fe, S y Mn). Estos elementos se derivan originalmente de las rocas, pero también están involucrados en ciclos biológicos. Por lo tanto, la variación de los nutrientes inorgánicos en los ríos refleja cambios en las interacciones de rocas, suelos, agua y biota. Nuestros resultados preliminares, 4 años después de la perturbación, muestran un incremento de potasio de hasta 20 veces, que atribuimos al intercambio iónico con arcillas y a la descomposición de la hojarasca utilizando tasas de K/Rb. Los elementos sensibles a las condiciones redox (hierro, manganeso y azufre) aumentan hasta 15 veces después de los huracanes, probablemente en respuesta a la inundación de los suelos y a la mayor actividad microbiana debido a la abundante materia orgánica disponible. El calcio y el magnesio muestran un ligero aumento (3 veces) aproximadamente 8 meses después de los huracanes, lo que sugiere un aumento en el intemperismo químico a las escalas temporales más largas típicas de la disolución mineral. Concluimos nuestro análisis estimando el aumento general en los flujos de nutrientes inorgánicos en cuencas de diferentes tamaños y litologías, que en general son mayores en cuencas de primer orden que drenan rocas máfico-intermedias en comparación con las que drenan rocas graníticas.