Hidrologia Subterranea

Índice

1. TEMA: 5

2. OBJETIVOS 5

2.1. OBJETIVO GENERAL 5

2.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS 5

3. FUNDAMENTO TEORICO 5

TRANSPORTE NO REACTIVO 5

TRANSPORTE REACTIVO 8

4. CONCLUSIONES 10

5. BIBLIOGRAFIA 10

5. ANEXOS 11

Introducción

La Hidrología es la disciplina científica dedicada al estudio de las aguas de la Tierra, incluyendo su presencia, distribución y circulación a través del ciclo hidrológico, y las interacciones con los seres vivos.

Comprende tanto la hidrología superficial como la subterránea, las aguas superficiales son aquellas que se encuentran sobre la superficie del suelo, representada por corrientes, ríos y arroyos, mares, océanos etc., y la hidrología subterránea estudia porciones de agua que se encuentran debajo de la superficie terrestre que pueden ser colectadas por pozos y que provienen principalmente de lluvias.

El ciclo del agua implica un cambio continuo de grandes masas de agua de un estado físico a otro y su transporte de un lugar a otro. Al volumen de agua que se desplaza de un depósito a otro a lo largo de un año se llama balance hídrico global.

En este capítulo veremos la discusión del problema relativo al fluido en el medio poroso en el cual su composición o sus propiedades varían.

Podría ser el caso de dos fluidos miscibles (el agua dulce y el agua salada) o de una sustancia disuelta en un fluido de concentración variable.

Para los fluidos miscibles se tomaran en consideración como fluido monofase y también definida la concentración de la una sustancia (soluto) y la otra (solvente).

Hay diferentes modos de definir la concentración, enumeramos las más comunes:

Concentración volumétrica, (o sea la masa del soluto por unidad de volumen de la solución), Concentración de la masa como masa de soluto por unidad de masa de la solución, y la molaridad, es el número de moles de soluto por unidad de volumen de la solución.

En este sentido usaremos la concentración volumétrica y a la cual llamaremos simplemente concentración. Esta concentración varía continuamente en el medio, porque no existe ninguna discontinuidad entre dos fluidos como se da en los fluidos inmiscibles.

Cuando el fluido se mueve la concentración varía en el tiempo y en el espacio. Este tipo de transporte se llama transporte de masa o transporte de soluto en el medio poroso.

Para distinguir claramente entre las leyes del transporte y las leyes de interacción entre sustancia transportada en el medio, se tratara inicialmente del transporte de sustancias que no están sujetas a variaciones, cambios o reacciones mientras atraviesan el medio poroso.

Estas son las sustancias no reactivas o conservativas, por el ejemplo se excluyen las de decaimiento radiactivo así como el absorbimiento. Sera después tratado el problema de las sustancias reactivas y se verán como leyes especiales que gobiernan sus comportamientos debiendo ser añadida a las ecuaciones del transporte.

Es importante definir, desde el inicio, lo que se entiende por transporte de la solución. Ante todo identificar los constituyentes incluidos en las combinaciones químicas de los elementos que son solubles en el agua.

Estos elementos pueden ser ellos mismos más o menos ionizados en función de su carga iónica.

Todavía estas sustancias disueltas pueden también estar presentes como elementos químicos eléctricamente neutros o complejos creados a partir de diferentes moléculas e iones.

Además, las sales consideradas como insolubles pueden ser transportadas como concentraciones traza, ya que esta insolubilidad no es, pueden ser consideradas ciertos radionucleídos, por ejemplo, estos resultan tóxicos también a bajas concentraciones, estas trazas pueden ser significativas en el cálculo de estudios para la seguridad del tipo radiológico.

En el mismo sentido, es necesario considerar los constituyentes transportados en forma de agregados moleculares más grandes, como los coloides, que pueden estar sujetos a filtraciones mecánicas a través de la red del medio poroso.

Todas estas sustancias transportables son conocidas como solutos siempre y cuando no constituyan una fase móvil distinta a la del fluido transportador más bien integrados dentro de la fase fluida (el agua del medio natural), posiblemente modificando las propiedades físicas y químicas (masa por unidad de volumen, viscosidad).

El transporte del soluto es también diferente en el flujo de un fluido inmiscible como el aceite y el agua. Que obedecen a leyes de migración completamente diferentes.

TEMA:

HIDROLOGIA SUBTERRANEA - TRANSPORTE EN LA FALDA

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Dar a conocer los aspectos conceptuales y metodológicos que se presentan en el Transporte de la Falda en un medio poroso, y así comprender la descripción del transporte no reactivo y del transporte reactivo con cada una de sus variables, y su análisis para una mejor comprensión.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Comprender y analizar la convección y al difusión molecular en el transporte no reactivo en un medio poroso.

Estudiar la infiltración y su intercambio iónico, así como la absorción y su relación con la ecuación de continuidad, en el transporte reactivo.

FUNDAMENTO TEÓRICO

TRANSPORTE NO REACTIVO

La masa disuelta en solución en un particular volumen de matriz solida puede variar con el tiempo a causa de diferentes factores: una diferente concentración del agua en movimiento o del agua inyectada a través de pozos, fenómenos de difusión o dispersión del soluto, absorbimiento, producción o decaimiento debido a reacciones químicas o biológicas. Es decir no existe ningún tipo de interacción con el medio geológico. El contaminante se mueve arrastrado por el flujo subterráneo, si existe. El fenómeno dispersivo puede ser dividido en tres mecanismos (artificialmente) separados:

Convección

Difusión molecular

Dispersión cinemática

CONVECCIÓN

Este fenómeno se produce cuando las sustancias disueltas son transportadas en el fluido a través de su desplazamiento. Si se asume que el transporte es gobernado solo por el fenómeno de convección en la fracción del fluido que se mueve, la ecuación del transporte resultante se obtiene en un simple balance de masa aplicada a escala macroscópica REV (Volumen Elemental representativo).

Se dice convección a aquel fenómeno en el cual, se efectúa una inmisión en el instante t0, de un trazante a concentración C0, en la sección x0 en un tubo de flujo con velocidad media u, la misma concentración C0, se descubrirá en la sección.

x_(1 )=x_0+u+∆t

El balance de masa del soluto impone que el flujo de masa entrante en un volumen elemental en un determinado intervalo de tiempo es igual a aquel volumen saliente menos una variación de masa en el mismo intervalo de tiempo.

DIFUSIÓN MOLECULAR

Este fenómeno físico está ligado a la agitación molecular. En un fluido inmóvil el movimiento Browniano proyecta las partículas en todas las direcciones del espacio.

Si la concentración de la solución no es uniforme los puntos con mayor concentración mandan en mayor medida un mayor número de partículas en el espacio respecto a los puntos con menor concentración. El resultado de esta agitación molecular es que algunas partículas son transferibles de zonas de concentración elevada a zonas de inferior concentración.

Fick encontró que el flujo de partículas de soluto en un fluido inmóvil es proporcional al gradiente de las concentraciones, a través de la relación:

donde d0 es llamado el Coeficiente de difusión molecular es igual a:

Dónde:

R: la constante de los gases ideales

μ: la viscosidad dinámica del fluido

T: la temperatura en grados Kelvin

N: el número de Avogadro

r: el radio medio de los agregados moleculares del fluido.

A causa de la presencia de poros ciegos y de la forma más o menos irregular de los granos existe una parte del fluido que no participa en el movimiento. Junto a esta existe la parte del fluido que queda junto a la superficie de los grados a causa de las fuerzas de interacciones entre las moléculas y los fenómenos fısico-quımicos en electroestratos entorno a los granos.

Gracias a la difusión

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