Escuela Superior de Ingeniera y ArquitecturaINSTITUTO
POLITECNICO NACIONAL
Unidad Ticomn Ciencias de la tierra
Ing. David Camargo Guzmn
Profesor:
Ortega Len Daniela
Ruiz Ortiz Alexis SalAlumnos:
Estudio Geohidrolgico
Trabajo:
San Jos Xacxamayo, San Francisco Totimehuacn, Puebla.Zona de
estudio:IntroduccinEl trabajo geohidrolgico fue realizado entre dos
localidades: San Francisco Totimehuacn y San Jose Xacxamayo.
Ubicado en el estado de puebla, que colinda con los estados de
Morelos al sur - oeste, con el estado de Mxico al noroeste, al
noreste con Veracruz, al norte con Tlaxcala y al sur con Guerrero y
Oaxaca.La localidad deSan Jos Xacxamayoest situado en el Municipio
de Puebla (en el Estado de Puebla). Tiene 765 habitantes est
situada a 2.000 metros de altitud sobre el nivel del Mar, sus
cordenadas geogrficas son Longitud:18 51' 40'' , Latitud:-98 09'
40''San Francisco Totimehuacn se ubica a escasos kilmetros de la
capital poblana, al Sur-sureste de la entidad, sobre la carretera
que va a la represa de Valsequillo, 8 kilmetros al norte de la
ciudad de Puebla.Cuenta con una gran riqueza artesanal y cultural
ya que en su territorio se encuentran centros ceremoniales y
pirmides toltecas.Su economa es estable en algunos lugares muy
pobres y por otro bien desarrollado.La poblacin econmicamente
activa en la localidad de San Jos Xacxamayo es de 221 (28.01% de la
poblacion total) personas, las que estn ocupadas se reparten por
sectores de la siguiente forma:-Sector Primario: 88 (41.31%)
(Municipio:1.25%, Estado:28.48%)Agricultura, Explotacin forestal,
Ganadera, Minera, Pesca ...-Sector Secundario: 115 (53.99%)
(Municipio:33.35%, Estado:29.29%)Construccin, Electricidad, gas y
agua, Industria Manufacturera ...-Sector Terciario: 10 (4.69%)
(Municipio:65.40%, Estado:42.23%)Comercio, Servicios,
Transportes
Vas de accesoSaliendo de la delegacin Gustavo A. Madero del
Distrito Federal encontramos las siguientes rutas para llegar a san
francisco Totimehuacn:
geologa del lugar.
Como se muestra en la carta geolgica nos encontramos en un
ambiente vulcano-sedimentario compuesto principalmente por caliza,
aluvin, basalto y andesita. Entre las dos localidades se encuentra
una represa que muy probablemente alimente a algn acufero si existe
en su alrededor.
UBICACIN DEL AREA DE ESTUDIO
Los Sevs estn ubicados en las siguientes coordenadas:SevXY
15871042085361
25870812085506
35870782085261
45881072085569
55868262088101
Fundamentos Tericos del mtodo utilizadoSEVsExisten diversas
tcnicas geofsicas elctricas que miden la resistividad de los
materiales, o en caso inverso, la conductividad. Los Sondeos
elctricos verticales son una de stas tcnicas. Los Sondeos Elctricos
Verticales corresponden a una serie de medidas realizadas alrededor
de un punto, en donde se aplica corriente elctrica a cierta
distancia para obtener lecturas de resistividad. Estas diferentes
medidas que se van realizando, permiten crear una curva que luego
de analizada, se interpreta para identificar las profundidades a
las cuales se puede encontrar el objetivo de exploracin. Este mtodo
permite identificar zonas con potencial de agua subterrnea e
intercalaciones de sedimentos. Los Sondeos Elctricos sirven tambin
para identificar cuerpos de inters hidrogeolgico y establecer
direcciones de flujo de agua subterrnea, espesores de unidades y
geometra de cuerpos en el subsuelo.En este caso, el objetivo ser
delimitar varias capas en el subsuelo, obteniendo sus espesores y
resistividades; posteriormente se identificar el tipo de roca de
acuerdo con el valor de su resistividad.Usos:Exploracin de Agua
Subterrnea.Medicin de Resistividades Elctricas del Subsuelo.Medicin
de espesores de aluviones (Depsitos de tipo aluvial), tales como
gravas y arenas de ro.Exploracin de interfases Aluvin Roca
(Depsitos de tipo aluvial), para depsitos aurferos de tipo
aluvial.Ubicacin de la superficie de corte en
deslizamientos.Fundamentos de los SevsPara poder entender cmo
funciona un Sev y poder entender los datos que este nos
proporciona, debemos entender los fundamentos elctricos en los que
se basa un Sev.-Carga elctrica y campo elctricoUna carga elctrica,
ya sea positiva o negativa, genera a su alrededor un campo elctrico
que atrae a otras cargas de signo contrario y repele a las cargas
de su mismo signo. la fuerza con que el campo repele o atrae una
carga unitaria se denomina Intensidad de campo.Si existen varias
cargas elctricas, la fuerza con que una carga q es atrada o
repelida se obtendr sumando los vectores debidos a cada uno de los
campos existentes. La unidad de carga elctrica es el Coulomb.
-Potencial elctrico y diferencia de potencialEl potencial de un
campo elctrico es el trabajo en un punto que realiza el campo para
repeler una carga de 1 coulomb hasta el infinito.Diferencia de
potencial entre puntos de un campo elctrico es el trabajo que hay
que realizar para mover una carga de 1 coulomb de un punto a otro
contra las fuerzas del campo.La unidad es el voltio. Entre dos
puntos de un campo elctrico hay una diferencia de potencial de 1
voltio cuando hay que efectuar un trabajo de 1 julio para mover un
coulomb de un punto a otro.-Superficies equipotencialesSon el lugar
geomtrico de los puntos que tienen el mismo potencial. Aunque se
trata de superficies tridimensionales, cuando hacemos una
representacin en un papel, la traza de la superficie equipotencial
sobre el papel es lo que llamamos lnea equipotencial.-Intensidad de
flujo elctricoSi existen cargas elctricas libres en un campo
elctrico, se movern empujadas por las fuerzas de campo. La medida
de este flujo de cargas elctricas es la intensidad. La unidad es el
Ampere, se dice que por una seccin est circulando una intensidad de
un amperio cuando est pasando un coulomb por segundo.-Resistencia,
resistividad y ley de Ohm.Experimentalmente se demuestra que la
intensidad de corriente que atraviesa un cuerpo por unidad de
seccin es linealmente proporcional al gradiente del potencial
(V/l). Por lo tanto, para una seccin cualquiera, ser:
Donde la constante de proporcionalidad C, es la Conductividad
del material.La resistencia que opone un cuerpo al paso de la
corriente elctrica es directamente proporcional a la longitud e
inversamente proporcional a la seccin. La constante de
proporcionalidad lineal (ro) es la resistividad, un parmetro
caracterstico de cada material.
Como la Conductividad (C) es el inverso de la resistividad
():
Despejando C y sustituyendo en la primera frmula, obtenemos:
La unidad de resistencia de la intensidad, es el Ohm (). Un
cuerpo ofrece una resistencia de 1 ohm cuando sometido a una
diferencia de potencial de 1 voltio circula a travesde el una
intensidad de corriente de 1 amperio.Resistividad de los materiales
naturalesLa resistividad en los materiales naturales vara desde
hasta en micas. Los valores de la resistividad en una roca estn
determinados principalmente por el agua que contienen,
fundamentalmente por la porosidad y por la salinidad del agua. Todo
esto hace que la resistividad de cada tipo de roca presente una
gran variabilidad. En general, en el campo encontraremos valores de
este orden:-Rocas gneas y metamrficas inalteradas: > 1000
m-Rocas gneas y metamrficas alteradas, o fuertemente diaclasadas:
100 a 1000 m-Calizas y areniscas: 100 a ms de 1000 m-Arcillas: 1 a
10 m-Limos: 10 a 100 m-Arenas: 100 a 1000 m-Gravas: 200 a ms de
1000 m
Es importante que en materiales detrticos, la resistividad
aumenta con el tamao de grano.Por lo tanto, en una investigacin
geohidrolgica en materiales detrticos, buscaremos resistividades
elevadas que indican los materiales ms gruesos; mayor
permeabilidad.
En rocas compactas, buscaremos resistividades ms bajas, que
indicarn las zonas en que la formacin presente la mayor fracturacin
y/o alteracin. En este caso tambin puede que las zonas o niveles de
menor conductividad tampoco sean permeables si los planos de
fracturacin han sido colmatados por arcillas de alteracin.
En una regin determinada, la experiencia nos indicar que valores
concretos de resistividad presenta cada una de las formaciones. En
otras ocasiones, estos valores pueden obtenerse de diagrafas o
realizando sondeos elctricos en el mismo punto donde exista una
perforacin de la que conozcamos la columna litolgica.
Medida de la resistividad en un punto y resistividad
aparenteSupongamos que introducimos una corriente de intensidad I
en el suelo en un punto A, y mediante la Ley de Ohm calculamos la
resistencia R, que opone al paso de esta corriente un casquete
(semiesfrico) de radio r y espesor dr.
Aplicando la expresin:
Y sustituyendo el valor de R por el obtenido:
Integrando, resulta:
Para introducir esa corriente, debe existir otro electrodo B,
por lo cual el potencial generado en el punto M ser igual al
producido por A menos el producido por B. Aplicando dos veces la
ltima expresin y restando, obtenemos el potencial en el punto
M:
Pero en la practica no medimos el potencial en un punto, medimos
la diferencia de potencial entre dos puntos M y N, aplicando la
ultima expresin al punto N resulta:
Por lo tanto, la diferencia de potencial entre lo puntos M y N
ser:
Despejando la resistividad
Simplificamos y llamamos K a la segunda fraccin, asi obtenemos
la formula que se utiliza en campo, en cada medida:
La constante K se denomina coeficiente geomtrico del dispositivo
del dispositivo, depende solamente de las distancias entre los
cuatro electrodos. Si se trabaja con distancias predeterminadas,
los valores de K ya se llevan calculados. Dispositivos
electrdicosEn trabajo real, los cuatro electrodos se colocan con
una estructura determinada, es lo que se denomina dispositivo
electrodico.Los ms utilizados disponen los cuatro electrodos
alineados y simetricos respecto del centro, aunque hay otros
dispositivos en que no estn alineados.En el dispositivo
Schlumberger, la distancia MN es pequea en relacin con AB,
generalmente AB/5>MN>AB/20. En la practica, MN se mantiene
tan pequeo como sea posible siempre que se puedan conseguir
lecturas correctas del voltmetro.El dispositivo Wenner, mantiene
idnticas las tres distancias: AM=MN=NB, de modo que si se mueven A
y B, tambin hay que mover M y N.
Realizacin de un SEVLas distancias a las que se sitan los
electrodos dependen de los objetivos planteados y del modo de
trabajo del investigador. Las distancias se van espaciando de modo
que al representarse en escala logartmica queden equidistantes.Los
resultados se representan en un grafico logartmico: en abscisas la
distancia AB/2 de cada medida y en ordenadas la resistividad
aparente de cada punto. Esta curva es la que vamos a
interpretar.
Cortes geolgicosUn SEV puede realizarse sobre cualquier
combinacin de formaciones geolgicas, pero para que la curva de
resistividd aparente obtenida sea interpretable, el subsuelo debe
estar formado por capas horizontales y homogneas. Un corte geolgico
de n capas se compone de los siguientes datos: n valores de
resistividad y n-1 espesores, pues no se conoce el espesor de la
ultima capa.Cortes de dos capasSolamente pueden presentarse dos
posibilidades: y
Cortes de tres capasCuando el subsuelo se compone de tres capas,
se admiten cuatro posibilidades:Tipo H: La segunda es la menos
resistiva de las tres, es decir Tipo K: La segunda es la mas
resistiva de las tres, es decir Tipo A: La resistividad va
aumentando con la profundidad, es decir Tipo Q: La resistividad va
disminuyendo con la profundidad, es decir
Curvas de cuatro y ms capas
Un corte geolgico de cuatro o mas capas se descompone en
intervalos de 3 en 3, dndole la nomenclatura correspondiente a cada
tramo de 3. Por ejemplo, en la imagen vemos que las tres primeras
formas un tipo H, La segunda, tercera y cuarta dan lugar a una tipo
K, y finalmente tercera, cuarta y quinta son de tipo Q.Por lo
tanto, el corte completo, una vez interpretado se dira que es de
tipo HKQ.
Interpretacin de las curvas de resistividad aparenteAntes de
interpretar una curva cuantitativamente se debe razonar
cualitativamente el numero de capas y la nomenclatura del corte. La
primera fase de la interpretacin consiste en conseguir el corte
geoelectrico, formado por espesores y resistividades. Esto puede
realizarse superponiendo la curva obtenida en el campo a grficos
patrn o mediante programas de ordenador.La segunda fase de la
interpretacin es convertir el corte geoelectrico en un corte
geolgico. En esta etapa se precisa de un conocimiento geolgico de
la regin, pues ya hemos comentado que, aunque intentamos reconocer
las formaciones por su resistividad elctrica, un valor determinado
puede corresponder a diversos tipos de roca. Esta incertidumbre
puede solucionarse si se han realizado en la zona otros SEV en
lugares en que se disponga tambin de datos geolgicos. De este modo
se habr tomado nota de una equivalencia entre litologas y
resistividades en esa zona.