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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO Facultad de Ingeniería “Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación” T e s i s Que para obtener el título de: Ingeniera Geóloga Presenta: Leticia Judith Mora Herrera Director: Ing. Francisco Alejandro Arroyo Carrasco Ciudad Universitaria, noviembre de 2011 UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. V}:lIlVIE!R:",DAD NAqO}:lAlL AVl\ON°MA DIE MJE:Knep SRIT A. LETICIA JUDITH MORA HERRERA Presente }1'ACULTAD DE INGENIERÍA 60-1-567 En atención a su solicitud, me es grato hacer de su conocimiento el tema que propuso el profesor Ing. Francisco Arroyo Carrasco y que aprobó esta Dirección para que 10 desarrolle usted como tesis de su examen profesional de Ingeniero Geólogo: PROCESO PARA REALIZAR ESTLJDIOS DE FACTIBILIDAD IIIDROGEOLÓGICA PARA LA PERFORACiÓN DE POZOS, CON E.JEMPLO DE Sll APLICACiÓN RESlll\1EN I INTRODlICClÓN 11 PROCESO PARA REALIZAR ESTUDIOS DE FACTIUILlDAD IIIDROGEOLÓGICA PARA LA PERFORACiÓN DE POZOS 111 APLICACIÓN DEL PROCESO CONCUISIONES REFERENCIAS ANEXOS Ruego a usted cumplir con la disposición de la Dirección General de la Administración Escolar en el sentido que se imprima en lugar visible de cada ejemplar de la tesis el título de ésta. Asimismo, le recuerdo que la lcy de Profesiones estipula que se deberá prestar servicio social durante un tiempo mínimo de seis meses eomo requisito para sustentar examen profesional. Atentamente "POR MI RAZA HABLARÁ EL ESPÍRITU" CD. Universitaria, D. F. a 27 de Mayo de 2011 El prCSident~~n de Ingenicria en Ciencias de la Tierra DH.. RICARDO JOSÉ PADILLA Y SÁNCIII~Z RJPYs1-m Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación A Ana Laura y Luis Fernando con amor incondicional y eterno ¿Acaso de verdad se vive con raíz en la tierra? Nada es para siempre en la tierra: Sólo un poco aquí. Aunque sea de jade se quiebra, Aunque sea de oro se rompe, Aunque sea plumaje de quetzal se desgarra. No para siempre en la tierra: Sólo un poco aquí. Nezahualcóyotl Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación Agradecimientos Al Ing. Francisco A. Arroyo Carrasco, por su generoso, incondicional y persistente apoyo y dirección, por su tiempo, paciencia y motivación para la realización de este trabajo. Al Ing. Miguel I. Vera Ocampo, por su valiosa, considerable e ilimitada orientación, confianza, tolerancia e impulso para alcanzar este objetivo. Al Dr. Ricardo J. Padilla y Sánchez, al Dr. J. Antonio Hernández Espriú y al Mtro. Alberto Herrera Palomo, por sus importantes aportaciones y correcciones a este documento. Al Ing. José Rafael Reyes Serrano, al Ing. Gabriel Salinas Calleros, al Ing. Josué Jiménez Piedragil y al Mtro. Gerardo Paul Cruz Mireles, por sus apreciables contribuciones, interés y apoyo solidario e irrestricto para la elaboración de este material. A todos y cada uno de mis profesores de la Facultad de Ingeniería, por compartir sus conocimientos y experiencia. A mis amigos Araceli, Lorenia, Elvia, Carmen, Alicia, Héctor, Vicente, José Andrés, Eliseo, Bernardo, Antonio, René, Óscar, Arturo, Javier, Jesús y Sergio, por brindarme la oportunidad de conocerlos. Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación Gracias a mis padres, Delfina y José Guadalupeɫ, por su amor y ejemplo, y a mis hermanos: Martha, Javier, Berenice, César, Ivonne, Hilda Villa, Xóchitl Mendoza, Jorge Alberto Lugo y Javier González, por compartir con generosidad y cariño este viaje. Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación Índice Resumen 6 Capítulo I Introducción 7 Capítulo II Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos 8 2.1. Elementos de un proceso 8 2.1.1. Entradas 9 2.1.2. Subprocesos, actividades u operaciones 10 2.1.3. Salidas, resultados o productos 10 2.1.4. Clientes 10 2.1.5. Sistema de monitoreo, control y evaluación 10 2.1.6. Responsables 11 2.2. Proceso de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos 11 2.2.1. Personal 14 2.2.2. Equipo 14 2.2.3. Software 15 2.2.4. Productos o informe final 15 2.2.5. Verificación y monitoreo 18 2.3. Resultados 20 Capítulo III Aplicación del proceso 23 3.1. Resumen 23 3.2. Introducción 24 3.2.1. Antecedentes 25 3.2.2. Objetivo 25 3.2.3. Proceso 25 3.3. Generalidades 27 3.3.1. Localización 27 3.3.2. Vías de comunicación 28 3.3.3. Aspectos socioeconómicos de la zona 29 3.3.4. Región hidrológica 32 3.3.5. Clima, precipitación y temperatura 32 3.3.6. Suelo 34 3.3.7. Vegetación 39 3.3.8. Áreas de preservación ecológica 40 3.3.9. Fisiografía 41 3.3.10. Acuífero del área 42 3.3.11. Información disponible 42 3.3.12. Disponibilidad de agua subterránea 44 Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación 3.4. Geología 45 3.4.1. Geología regional 45 3.4.2. Geología local 46 3.4.3. Estratigrafía 46 3.4.4. Estructuras geológicas 48 3.4.5. Geología por comunidad 50 3.4.5.1. Geología de Coaxitlán 50 3.4.5.2. Geología de La Era 51 3.4.5.3. Geología de Nexpa 52 3.4.5.4. Geología de Quilamula 53 3.4.6. Geología del subsuelo 53 3.5. Exploración geofísica 56 3.5.1. Fundamentos del sondeo transitorio electromagnético (TEM) 56 3.5.2. Método de trabajo en campo y adquisición de datos 61 3.5.3. Características del equipo de medición Sirotem 62 3.5.4. Localización de los TEMs 62 3.5.5. Interpretación 65 3.5.5.1. Perfiles de resistividad 67 · Perfil de resistividad de Coaxitlán 67 · Perfil de resistividad de La Era 68 · Perfil de resistividad de Nexpa 69 · Perfil de resistividad de Quilamula 70 3.5.5.2. Secciones geoeléctricas 71 · Sección geoeléctrica de Coaxitlán 71 · Sección geoeléctrica de La Era 72 · Sección geoeléctrica de Nexpa 73 · Sección geoeléctrica de Quilamula 74 3.5.6. Correlación geológica-geofísica 75 3.6. Hidrogeología 77 3.6.1. Censo de aprovechamientos 77 3.6.2. Piezometría 79 3.6.3. Volumen de extracción 79 3.6.4. Propiedades hidrodinámicas 79 3.6.5. Unidades hidrogeológicas y calibración de la información 80 3.6.6. Acuífero del área 81 3.7. Dictamen 82 Conclusiones84 Referencias 85 Anexos Anexo 1. Resultados de la exploración geofísica 88 Anexo 2. Perfiles geofísicos 95 Anexo 3. Memoria fotográfica 100 Anexo 4. Costos y croquis del diseño general de los pozos 106 Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación Índice de figuras Figura 2.1 Elementos del aprendizaje compartido 9 Figura 3.1 Localización de las comunidades demandantes de agua 27 Figura 3.2 Localización municipio de Tlaquiltenango 28 Figura 3.3 Vías de comunicación 29 Figura 3.4 Regiones Hidrológicas 32 Figura 3.5 Climas 33 Figura 3.6 Precipitación media anual 33 Figura 3.7 Temperatura media anual 34 Figura 3.8 Suelos dominantes 36 Figura 3.9 Uso potencial agrícola 37 Figura 3.10 Uso potencial pecuario 38 Figura 3.11 Vegetación 39 Figura 3.12 Áreas de preservación ecológica en el municipio de Tlaquiltenango 40 Figura 3.13 Provincias fisiográficas del estado de Morelos 41 Figura 3.14 Acuíferos del estado de Morelos 2009 42 Figura 3.15 Acuíferos del estado de Morelos 2002 43 Figura 3.16 Acuíferos del estado de Morelos, 2010 44 Figura 3.17 Tipos de rocas en el estado de Morelos 45 Figura 3.18 Geología de la zona de estudio 46 Figura 3.19 Estructuras geológicas 49 Figura 3.20 Geología de Coaxitlán 50 Figura 3.21 Geología de La Era 51 Figura 3.22 Geología de Nexpa 52 Figura 3.23 Geología de Quilamula 53 Figura 3.24 Sección geológica esquemática Coaxitlán 54 Figura 3.25 Sección geológica esquemática La Era 54 Figura 3.26 Sección geológica esquemática de Nexpa 55 Figura 3.27 Sección geológica esquemática de Quilamula 55 Figura 3.28 Principios del sondeo electromagnético TEM 56 Figura 3.29 Tipo de señales para el transitorio electromagnético en el dominio del tiempo 57 Figura 3.30 Diagrama de flujo del procesamiento de datos TEM 59 Figura 3.31 Presentación de resultados 60 Figura 3.32 Equipo Sirotem utilizado para el estudio 62 Figura 3.33 Localización de los TEM 63 Figura 3.34 Localización de los TEMs en la localidad de Coaxitlán 63 Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación Figura 3.35 Localización de los TEMs en la localidad de La Era 64 Figura 3.36 Localización de los TEMs en la localidad de Nexpa 64 Figura 3.37 Localización de los TEMs en la localidad de Quilamula 65 Figura 3.38 Perfil de resistividad de la comunidad de Coaxitlán 67 Figura 3.39 Perfil de resistividad de la comunidad La Era 68 Figura 3.40 Perfil de resistividad de la comunidad de Nexpa 69 Figura 3.41 Perfil de resistividad de la comunidad de Quilamula 70 Figura 3.42 Sección geoeléctrica de la comunidad Coaxitlán 71 Figura 3.43 Sección geoeléctrica de la comunidad La Era 72 Figura 3.44 Sección geoeléctrica de la comunidad de Nexpa 73 Figura 3.45 Sección geoeléctrica de la comunidad Quilamula 74 Figura 3.46 Ubicación de pozos en la comunidad de Coaxitlán 77 Figura 3.47 Ubicación de pozos en la comunidad de Nexpa 78 Figura 3.48 Ubicación de pozos en la comunidad de Quilamula 79 Figura 3.49 Disponibilidad de los acuíferos del estado de Morelos 80 Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación Índice de tablas Tabla 2.1 Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos 11 Tabla 2.2 Subproceso recopilar y analizar información del área 12 Tabla 2.3 Subproceso verificar geología 12 Tabla 2.4 Subproceso medir propiedades de las rocas 13 Tabla 2.5 Subproceso evaluar hidrogeología 13 Tabla 2.6 Subproceso dictaminar 14 Tabla 2.7 Software necesario para el desarrollo de las actividades 15 Tabla 2.8 Elementos que deben considerarse para la integración de los estudios 16 Tabla 2.9 Lista de verificación de la información necesaria para definir la factibilidad de encontrar agua en el subsuelo 19 Tabla 2.10 Calificación de la información del estudio realizado para aplicar el proceso 21 Tabla 3.1 Proceso para realizar el estudio de factibilidad hidrogeológica en las comunidades de Coaxitlán, La Era, Nexpa y Quilamula 26 Tabla 3.2 Población de las comunidades estudiadas 30 Tabla 3.3 Uso potencial de la Tierra 37 Tabla 3.4 Vegetación en el municipio de Tlaquiltenango 39 Tabla 3.5 Balance de aguas subterráneas de los acuíferos Cuautla-Yautepec y Zacatepec. 44 Tabla 3.6 Tipos de rocas en el estado de Morelos 45 Tabla 3.7 Localización de los TEMs 62 Tabla 3.8 Corte geoeléctrico del comportamiento general de las zonas estudiadas 66 Tabla 3.9 Correlación geológico - geofísica 76 Tabla 3.10 Aprovechamientos de agua en La Era 78 Tabla 3.11 Volumen de extracción en pozos por localidad 79 Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación 6 Resumen En México, por mucho tiempo se han realizado estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, sin embargo, no se tiene un proceso definido y normado, ni existe un banco de datos con los registros de estos estudios; la instancia rectora del agua en México (CONAGUA) los solicita como requisito para autorizar la perforación sólo cuando se trata de la extracción de grandes volúmenes y, en las zonas clasificadas como de libre alumbramiento, no es requisito la presentación de estudio alguno y la inscripción en el Registro Público de Derechos de Agua, no ha tenido carácter de obligatoria. Contar con un proceso definido, que establezca los requisitos que deben cubrir los estudios de factibilidad para la perforación de pozos de abastecimiento de agua, es una necesidad que, basándose en un esquema de aprendizaje compartido, evitaría duplicar estudios y favorecería la correcta toma de decisión sobre la inversión en la perforación de pozos, además de significar un considerable ahorro de recursos. El trabajo que se presenta propone un proceso, con subprocesos y productos que se deben desarrollar en los estudios de factibilidad hidrogeológica, con el propósito de homologar las actividades y promover la generación de un banco de información. El proceso está integrado por cinco subprocesos; 1) recopilar información, 2) verificar la geología del sitio, 3) medir propiedades físicas de las rocas, 4) evaluar la hidrogeología y 5) dictaminar. A su vez, cada uno de estos subprocesos, que incluyen una serie de actividades, al ser incorporados permiten tener una visión integral de la zona de estudio. El trabajo realizado incluye un ejemplo de aplicación que permite apreciar el proceso y contar con los elementos necesarios para tomar la decisión de si se perfora un pozo exploratorio, a pesar de que en algunos sitios no exista la información suficiente. En el ejemplo de aplicación se integran cuatro sitios localizados en el municipio de Tlaquiltenango, estado de Morelos, donde la información, además de ser escasa, no se encuentra ordenada al no estar bien definido en qué acuífero se localiza. Asimismo, a pesar de que tres de las cuatro comunidades estudiadas cuentan con pozos de abastecimiento de agua, se identifica que éstos se encuentran en desuso o presentan mala calidad, se ubican cercanos al cauce de una corriente superficial intermitente o perenne y la unidad que aporta agua está relacionada con el subálveo. La mala calidad se asocia a que las comunidades aguas arriba vierten sus descargas industriales, agrícolas y domésticas en dicha corriente. Por otra parte, las condiciones geológicas de la zona incluyen rocas volcánicas extrusivas e intrusivas y rocas sedimentarias, además,hay mineralización que en una época fue explotada pero en la actualidad está declarada como área natural protegida; sin embargo, la contaminación del agua se puede presentar también por esta situación. La correlación geológico-geofísica permitió definir el espesor de las unidades geológicas y determinar un espesor más grande en algunos sitios para extraer el agua a mayor profundidad, posiblemente con un mayor caudal y mejor calidad, siempre y cuando no se presente en contacto el intrusivo con la roca sedimentaria. La aplicación del proceso es útil ya que integra información que proveen diferentes disciplinas relacionadas con las Ciencias de la Tierra, así como información de carácter socioeconómico. Palabras clave: Proceso de factibilidad hidrogeológica, geología de Tlaquiltenango, aplicación del método electromagnético en el dominio del Tiempo (TEM). Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación 7 I Introducción El crecimiento poblacional e industrial, demanda cada día de mayores volúmenes de agua para sustentar sus actividades. El sector agrícola, por su parte, a pesar de ser el mayor usuario del agua, requiere mantener y optimizar el recurso para sostener su planta productiva. En cuanto al sector social, existen un sinnúmero de comunidades y poblaciones que no cuentan con el vital líquido, situación que genera, entre otros: problemas de salud, estancamiento social y, sobre todo, falta de oportunidades para aprovechar y explotar los recursos naturales de una región. Para autorizar la perforación de pozos para abastecimiento de agua, la Comisión Nacional del Agua (CONAGUA), instancia rectora del agua en México, no siempre exige la ejecución de estudios de factibilidad y, al no existir a la fecha una normatividad oficial que regule este tipo de estudios y que permita asegurar, en la medida de lo posible, la ocurrencia de agua en el subsuelo, los usuarios del agua contratan sólo la realización de estudios básicos de geología y geofísica, lo que ha traído como consecuencia, en algunos casos, la perforación de pozos fallidos y un descrédito tanto para el hidrogeólogo como para las disciplinas complementarias (geología y geofísica). Por lo anterior, se deduce la necesidad de contar con un proceso definido y ordenado, que establezca los requisitos que deben cubrir los estudios de factibilidad para la perforación de pozos de abastecimiento de agua; además, si se incorpora un esquema de aprendizaje compartido, se evitaría duplicar estudios y se favorecería la correcta toma de decisiones sobre la inversión en la perforación de pozos, con el consecuente ahorro de recursos. Adicionalmente, el proceso propuesto podría considerarse como base para normar este tipo de estudios. El planteamiento que se realiza en este trabajo es para definir la existencia de agua subterránea, potencialmente explotable, sustentado en un análisis ordenado y secuencial de actividades, con base en la información que se obtiene en campo y en diferentes instancias de gobierno e instituciones de enseñanza superior relacionadas con la hidrogeología. En el presente trabajo se incluye un ejemplo de aplicación que permite visualizar el proceso y ver el porqué de la necesidad de normarlo. Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación 8 II Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos La Real Academia de la Lengua Española define la palabra proceso como: “acción de ir hacia adelante… conjunto de las fases sucesivas de un fenómeno natural o de una operación artificial”. De acuerdo con la definición que plantea la Enciclopedia Británica es “una actividad o función, natural o biológica, continua; un fenómeno natural marcado por cambios graduales que llevan hacia un resultado en particular o una serie de acciones u operaciones que conducen a un fin específico”. Con base en lo anterior, en este trabajo, se entenderá por proceso al conjunto de actividades o tareas, relacionadas entre sí, que admite elementos de entrada durante su desarrollo, ya sea al inicio o a lo largo del mismo, los cuales se administran, regulan o autorregulan bajo modelos de gestión particulares para obtener elementos de salida o resultados esperados. Dentro del proceso, hay un tratamiento de entradas de diversos tipos en cada actividad o tarea, agregándoles valor, de tal manera que se cumplan los requerimientos o necesidades del cliente. Cabe señalar que el propósito de un proceso de servicio, es contribuir en cada una de sus actividades con una cuota de valor. En este sentido, los procesos deben agregar valor entre etapa y etapa, subproceso o entre operaciones. Por otra parte, de acuerdo con C. Collison y G. Parcell, cuando a la ejecución de un proceso, con su correspondiente catálogo de actividades y manual de procedimientos, se le suma personal capacitado, con experiencia y disposición, y una infraestructura tecnológica adecuada, se estará actuando dentro del modelo conocido como aprendizaje compartido o gestión del conocimiento, lo que propiciaría: • La creación de bases de conocimiento. • Facilitar la consulta de la información previa y evitar repetir estudios o experiencias fallidas. • Normar el desarrollo de las actividades. • Favorecer el intercambio de conocimiento. Si podemos adoptar una práctica positiva y repetirla en muchos otros lugares, alcanzaremos un valor potencial importante, cuyo objetivo es mejorar la colaboración, el reconocimiento y la utilización del conocimiento y la reducción del tiempo necesario para adquirir conocimientos o información. (F. Arroyo) En la Figura 2.1 se muestra esquemáticamente la integración de los elementos que hacen exitoso el modelo de aprendizaje compartido, así como las aportaciones de cada uno de ellos. De no integrarse estos tres elementos, corremos el riesgo de automatizar el pasado, generar resistencia o no conseguir capitalizar la potencia que proporcionan las tecnologías de la información y la comunicación. Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación 9 Figura 2.1. Elementos del aprendizaje compartido (modificado de C. Collison y G. Parcell) 2.1. Elementos de un proceso (Tomado de Camacho Cabrera, PUCP, 2008), “En todo proceso se distinguen una serie de elementos o componentes fundamentales. Entradas Subprocesos, actividades u operaciones Salidas, resultados o productos Clientes Sistema de monitoreo, control y evaluación Responsables No hay proceso que pueda excluir alguno de estos elementos. Lo que puede ocurrir es que existan procesos en los que sus elementos no han sido identificados correctamente. 2.1.1. Entradas Las entradas se dividen en recursos e insumos • Recursos Son los elementos que proporcionan las facilidades para desarrollar las operaciones o tareas del proceso, sin ellos no podría iniciarse, desarrollarse ni terminarse el proceso en su integridad. Pueden ser tangibles (materiales) o intangibles (humanos): financieros, espacio físico (plaza e infraestructura), software, equipamiento, Recursos humanos Proceso Tecnología •Genera y asimila conocimiento • Experiencia •Competencias Productividad y rentabilidad •Apoyo informático •Comunicación confiable Compartir y resguardar •Proyectos •Mecanismos para actualizar las bases de conocimiento •Solución de problemas •Reducción curva de aprendizaje •Toma de decisiones APRENDIZAJE COMPARTIDO Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación 10 información (cuantitativa y cualitativa), conceptos, modelos, políticas, procedimientos y formas de proceder (tecnología blanda),especificaciones del cliente (requisitos), marco legal y servicios. • Insumos Es el conjunto de bienes empleados en la producción de otros bienes. Los datos sin procesar, contenido en medios magnéticos (CD, USB) o en forma escrita, constituyen insumos; también los datos obtenidos en campo. Las entradas, tanto recursos como insumos, serán iniciales si se incorporan con el inicio del proceso e intermedias si se van incorporando durante el desarrollo del mismo. 2.1.2. Subprocesos, actividades u operaciones Los subprocesos, actividades, operaciones o tareas, también son procesos pero de menor jerarquía pues, de manera individual o colectiva, también hacen uso de los recursos transformándolos o agregándoles valor dentro del sistema de gestión particular. La realización de un subproceso, actividad u operación constituye un servicio en desarrollo. Estos subprocesos, actividades u operaciones, pueden incorporarse y trabajar individualmente sirviendo al proceso en algún punto del mismo. 2.1.3. Salidas, resultados o productos Son bienes materiales o no materiales y servicios. Las salidas serán intermedias si es que corresponden a productos resultantes durante el desarrollo del proceso y finales, si es que corresponden a productos resultantes al final del proceso. 2.1.4. Clientes Los resultados o salidas de un proceso se dirigen a las personas, áreas, clientes o usuarios. El término cliente denota a quien se atiende, una o varias veces. El término usuario denota a quien utiliza o se beneficia del servicio o bien que resulta del proceso. Ambos términos pueden ser considerados como lo mismo, si es que cumplen el mismo papel. Para el caso de este trabajo el cliente puede ser un organismo operador de agua, una empresa, un agricultor o bien, quien tenga la necesidad de contar con agua. Dependiendo de su participación durante el proceso y de cómo se ha definido su alcance, los clientes o usuarios son internos si forman parte del sistema de gestión del proceso y externos, si no forman parte de ese sistema. 2.1.5. Sistema de monitoreo, control y evaluación Las actividades, operaciones o tareas dentro de todo proceso, requieren contar con criterios, instrucciones e instrumentos para: • Detectar probables irregularidades y medir el desempeño del proceso en sus puntos críticos. • Controlar, corregir o suprimir las irregularidades • Evaluar el desarrollo del proceso y sus implicaciones. Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación 11 Tabla 2.1. Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos PROCESO PARA REALIZAR ESTUDIOS DE FACTIBILIDAD HIDROGEOLÓGICA PARA LA PERFORACIÓN DE POZOS El monitoreo consiste en atender el desarrollo del proceso del producto o servicio y de saber cómo está percibiéndolo el cliente. Para ello, se requieren instrumentos de medición que permitan calcular estos avances, desarrollos o evoluciones. También permite saber si hay que tomar medidas correctivas y con esto iniciaríamos la etapa de control, es decir, corregir lo que está ya en marcha, reparar lo que se está haciendo mal. En cuanto a qué corregir, lo determinará la medición que se obtenga en la etapa de monitoreo. Después de monitorear (atender y medir) y controlar (ajustar, corregir) se debe evaluar, es decir, extraer conclusiones relevantes sobre el impacto, el resultado, el desarrollo y hasta del diseño del servicio. Por lo general, las evaluaciones del proceso de servicios se hacen luego de terminados los calendarios de cumplimiento de planes operativos, estableciéndose periodos para tal fin (trimestrales, semestrales, anuales), pero coinciden, por lo general, con el término de algún periodo de sustentación. 2.1.6. Responsables Los responsables de la ejecución del proceso, son las áreas o personas involucradas en el cumplimiento de cada una de las actividades u operaciones, con base en los objetivos, funciones y procedimientos acordados para tal fin.” Para el presente caso, el responsable directo de la aplicación de este proceso sería la Comisión Nacional del Agua. De acuerdo a lo expuesto, se propone un proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica que sean el sustento para la perforación de pozos. 2.2. Proceso de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos El proceso planteado se integra por cinco subprocesos y estos, a su vez, tienen una serie de actividades, objetivos y resultados mínimos esperados. El proceso exploratorio requiere contar con un marco de referencia que permita proponer y realizar actividades complementarias para lograr el objetivo final: la extracción de agua; en la Tabla 2.1 se plantea el proceso y, bajo esta perspectiva, cada uno de los elementos que lo integran se dividen en otros subprocesos, que se detallan en las Tablas 2.2 a 2.6. Objetivo Dictaminar Evaluar hidrogeología Medir propiedades de las rocas Verificar geología Recopilar y analizar información del área Subproceso Conocer las propiedades físicas de las unidades del subsuelo Actualizar el conocimiento del medio donde se acumula y transita el agua Integrar y definir Resultado Conocimiento del contexto de la zona y el acuífero Conocimiento de los tipos de rocas y estructuras del medio donde se acumula el agua Geología del subsuelo Definición de la posición, dirección del agua subterránea y tipo de medio donde se acumula el agua Informe sobre la factibilidad de la perforación Verificar el tipo de rocas donde ocurre el agua Conocer el contexto geográfico, socioeconómico, geológico, hidrogeológico, y la situación administrativa y legal de la zona y acuífero Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación 12 Tabla 2.2 Subproceso recopilar y analizar información del área. Tabla 2.3 Subproceso verificar geología Dictaminar Evaluar hidrogeología Medir propiedades de las rocas Verificar geología Recopilar y analizar información del área Visitar instancias de gobierno, universidades y organismos operadores de agua para obtener información sobre: Geología (superficial y cortes litológicos de pozos) Hidrología (precipitación, temperatura y evaporación) Geohidrología (censo de pozos, piezometría, pruebas de bombeo, nivelación de brocales) Geofísica (gravimetría, magnetometría, eléctrica y electromagnética) Calidad del agua Registro Público de Derechos de Agua, REPDA Adquirir e integrar el plano topográfico de la zona de estudio (imagen de satélite o plano topográfico editado) Realizar análisis de gran visión de la información obtenida: Identificar tipos de roca superficial y del subsuelo Conocer la columna geológica de la zona Estimar la profundidad del basamento hidráulico Identificar la profundidad de los pozos Conocer la posición y evolución de los niveles del agua subterránea Conocer el tipo de acuífero Conocer las vías de acceso Definir el uso que se le dará al agua y el volumen que se requiere Conocer el balance regional de aguas subterráneas Calidad del agua Analizar la información de hidrología con base en información de precipitación, temperatura y evaporación: Identificar la cuenca o subcuenca del área Analizar la pendiente y red de flujo superficial Elaborar el mapa de isoyetas Estimar los volúmenes de agua superficial que transitan por la zona Marco físico, administrativo, legal y geográfico de referencia Condiciones geográficas y socioeconómicas de la zona con base en la información de población, desarrollo económico, industrial y agropecuario: Definir la problemáticasocial, política y económica de la zona de estudio, respecto a los requerimientos de agua y uso que se dará; plantear la problemática que se puede presentar al extraer un caudal adicional de agua del acuífero. Aspectos técnicos locales como electricidad, líneas de conducción, etc. Situación administrativa del acuífero • Disponibilidad del acuífero • Decretos de veda Situación jurídica de la zona • Zona de reserva ecológica • Zona declarada patrimonio Unidades de roca presentes en el área de estudio y propuesta para realizar actividades geofísicas Dictaminar Evaluar hidrogeología Medir propiedades de las rocas Verificar geología Recopilar y analizar información del área Reconocimiento físico del sitio propuesto para verificar • Litología • Estructuras geológicas • Ambiente geológico • Estratigrafía Proponer método geofísico para definir: • Espesor de capas • Propiedades físicas de las capas • Contactos laterales • El número de mediciones Elaborar: • Plano geológico local • Sección geológica esquemática Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación 13 Tabla 2.4 Subproceso medir propiedades de las rocas Tabla 2.5 Subproceso evaluar hidrogeología Propuesta para realizar las mediciones geofísicas con base en el tipo de método geofísico a aplicar Geometría del subsuelo y propiedades físicas de las rocas Definir el arreglo del método geofísico a aplicar • Método eléctrico (SEV) • Abertura de electrodos • Método electromagnético en el dominio del tiempo (TEM) • Tamaño de la bobina SEV (arreglo Schlumberger) TEM (loop coincidente) Abertura AB (m) Profundidad de investigación (m) Tamaño de la bobina (m x m) Profundidad de investigación (m) 500 75 50 x 50 75 1,000 125 100 x 100 150 2,000 250 200 x 200 300 3,000 400 300 x 300 500 Obtener curvas: • SEV, valores de resistividad aparente de acuerdo a las aberturas de medición • TEM, decaimiento de voltaje Dictaminar Evaluar hidrogeología Medir propiedades de las rocas Verificar geología Recopilar y analizar información del área Procesar la información de campo para obtener; • SEV − Corte geoeléctrico (espesor y resistividad) − Perfiles de isorresistividad − Seudosecciones de resistividades aparentes • TEM − Corte geoeléctrico (espesor y resistividad) − Imágenes de resistividad y profundidad Dictaminar Evaluar hidrogeología Medir propiedades de las rocas Verificar geología Recopilar y analizar información del área Condiciones del medio donde se acumula o transita el agua Con base en la información del REPDA, realizar reconocimiento geohidrológico para: • Identificar pozos en un radio de 2.5 km del sitio • Conocer su situación de obra • Reconocer el uso, caudal y tiempo de operación • Medir los niveles estáticos o dinámicos • Estimar gasto (lectura de medidor o técnica de la escuadra) Realizar prueba de bombeo: • Esta actividad depende de las facilidades que ofrezcan los dueños de los pozos • Obtener valor de transmisividad, conductividad hidráulica, coeficiente de almacenamiento y rendimiento específico Determinar. • Dirección de flujo del agua subterránea • Unidades hidrogeológicas • Profundidad Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación 14 Tabla 2.6 Subproceso dictaminar 2.2.1. Personal En cuanto al personal responsable de la ejecución de los trabajos se debe considerar: • Ingeniero geólogo o geohidrólogo • Ingeniero hidrólogo • Ingeniero geofísico • Técnico operador en geofísica • Analista 2.2.2. Equipo Otro elemento fundamental son los equipos especializados, ya que los subprocesos enfocados a la adquisición de datos, previos o actualizados, son los más importantes en cualquier tipo de estudio enfocado a las Ciencias de la Tierra. Cabe señalar que la interpretación de la información ya procesada depende del conocimiento y marco de referencia que se tenga del área, pudiendo variar con base en la interpretación que se le vaya dando a la información. Mientras que el dato es un valor que permanece constante y no varía, la información cambia a medida que se tienen más datos y más conocimiento del área. Por ello es necesario, para el caso de la adquisición de los datos geofísicos, la definición del método o métodos que permitan obtener la mayor cantidad de datos, contar con el equipo adecuado para cada situación y que sea de una marca comercial reconocida y probada. También es necesario contar con medio de transporte al área de estudio, equipo de posicionamiento satelital tipo GPS (Global Positioning System) y computadoras con la capacidad necesaria para capturar y procesar los datos. Dictaminar Evaluar hidrogeología Medir propiedades de las rocas Verificar geología Recopilar y analizar información del área Documento con conclusiones, recomendaciones, actividades y obras complementarias Integrar los resultados obtenidos • Correlacionar la información geológica, hidrogeológica y geofísica • Estimar − Gasto mínimo esperado − Tipo de materiales a perforar − Calidad del agua • Proponer diseño constructivo del pozo • Definir actividades y obras complementarias Elaborar informe que contenga lo siguiente: • Resumen ejecutivo • Introducción • Generalidades • Geología • Exploración geofísica • Hidrogeología • Dictamen • Referencias • Anexos Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación 15 2.2.3. Software Cada uno de los subprocesos, requiere apoyarse con el software necesario para el desarrollo de las actividades. -no se mencionan nombres comerciales sino la función que realizan-. Tabla 2.7 Tabla 2.7 Software necesario para el desarrollo de las actividades 2.2.4. Productos o informe final Por lo que respecta a la integración de la información para conformar el texto, debe contener los siguientes puntos: Tabla 2.8. Dictaminar Evaluar hidrogeología Medir propiedades de las rocas Verificar geología Recopilar y analizar información del área • Procesador de palabras • Manejador de bases de datos • Manejador de tablas • Sistema de información geográfico • Interpolador de datos • Editor de planos o imágenes digitales • Procesador de palabras • Sistema de información geográfico • Editor de planos o imágenes digitales • Procesadores de datos geofísicos − Eléctrico − Electromagnético dominio del tiempo − Electromagnético dominio de la frecuencia − Gravimetría − Magnetometría • Procesador de palabras • Interpolador de datos • Sistema de información geográfico • Editor de planos o imágenes digitales • Bases de datos • Manejador de tablas • Sistema de información geográfico • Procesadores de datos hidrogeológicos − Pruebas de bombeo • Procesador de palabras • Interpolador de datos • Sistema de información geográfico • Editor de planos o imágenes digitales • Procesador de palabras • Texto • Tablas • Figuras • Texto • Mapas • Secciones • Tablas • Planos • Texto • Tablas • Figuras • Mapas • Imágenes • Bases de datos • Planos • Texto • Tablas • Figuras • Mapas • Imágenes • Bases de datos • Planos • Texto Productos Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación 16 Tabla 2.8. Elementos que deben considerarse para la integraciónde los estudios Contenido Elementos Material de apoyo al texto Nombre del estudio Indicar si es estudio de factibilidad para agua potable, industria, ranchería, etc., con nombre de la localidad, municipio y estado Resumen ejecutivo Sintetizar en una cuartilla el objetivo, describiendo las actividades , resultados sobre la factibilidad de la perforación y recomendaciones Introducción -Antecedentes. Describir las necesidades de agua que se tienen, uso que se le dará y motivo del estudio -Objetivos. ¿Qué se pretende del estudio? y ¿para qué? -Metodología. Describir las actividades de campo y gabinete, así como la forma en que está integrado el estudio Generalidades -Describir el contexto geográfico, socioeconómico, administrativo, legal, geológico, geofísico, hidrológico e hidrogeológico, haciendo hincapié en la zona de estudio Geografía. Localizar el área, ubicar del sitio. Información disponible Describir la información disponible calificando su calidad Topografía. Analizar la topografía de la zona (valle, talud, montaña, etc.) Climatología. Referirlo a la precipitación media anual, temperatura y evaporación, con el propósito de decidir si el agua superficial incide en la recarga al acuífero, o bien, cómo se podría aprovechar Hidrología. Describir la región hidrológica correspondiente al área de estudio, las corrientes superficiales y captaciones superficiales, correlacionarlos con la posible recarga al acuífero Describir la red de drenaje superficial y calidad del agua Geología. Describir la fisiografía del área, geología regional, columna geológica, geología estructural, si existe información de pozos describir la geología del subsuelo y elaborar una sección geológica esquemática Hidrogeología. Identificar la región hidrológico- administrativa, nombre del acuífero al que pertenece la zona de estudio, analizar la información disponible en cuanto a censo de pozos, niveles del agua subterránea y propiedades hidrodinámicas y caudales, considerando las fechas en que se generó la información. Tipo de acuífero y unidades hidrogeológicas Disponibilidad del acuífero y situación legal y administrativa Consultar situación jurídica y decretos de veda. Cuantificar el volumen de agua que se puede extraer de más a costa del almacenamiento. • Plano de localización regional y local • Hacer uso de mapas de satélite para referenciarlo • Plano de vías de acceso al sitio • Mapa de análisis de topografía • Mapa regional de precipitación media anual • Mapa regional de temperatura media anual • Mapa regional vegetación • Mapa regional de clima • Mapa regional de la región hidrológica • Mapa de la red de drenaje superficial • Mapa regional de la fisiografía • Mapa regional de la geología • Tabla con censo de pozos • Reportes de puntos de muestreo regionales • Decretos de veda • Información del REPDA Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación 17 Contenido Elementos Material de apoyo al texto Geología • Describir la estratigrafía de la zona de estudio • Describir la geología estructural de la zona • Describir la geología del subsuelo de la zona • Plantear el esquema geológico del subsuelo de la zona que sustente la actividad de la exploración geofísica • Columna estratigráfica de la zona de estudio • Plano geológico local • Sección geológica esquemática de la zona Exploración geofísica • Describir la metodología empleada para la adquisición de los datos • Describir las características del equipo empleado para la adquisición de los datos • Describir la metodología empleada para la interpretación • Interpretación cualitativa • Interpretación cuantitativa • Modelo geofísico del subsuelo, con base en el método empleado (eléctrica, electromagnética, sísmica, gravimétrica) • Calibración de la información • Plano de localización de puntos de medición • Secciones de isovalores de datos medidos • Secciones de unidades con propiedades físicas similares Hidrogeología • Describir las actividades realizadas en cuanto a los pozos visitados, profundidad de la perforación, gasto, profundidad al nivel estático y/o dinámico • Prueba de bombeo. Incluir la metodología y el resultado obtenido. • Describir las unidades hidrogeológicas del acuífero • Validar el tipo de acuífero • Integración de información • Con base en las unidades, geológicas y geofísicas, validar la columna geológica • Identificar la posición del nivel estático en sección o planta • Identificar la unidad geológica que contiene el agua • Definir la profundidad de la zona saturada • REPDA • Tabla con datos de los pozos visitados con información adquirida en campo • Si se realizó prueba de bombeo interpretación con métodos convencionales y método alternativo • Sección geológica con toda la información disponible obtenida en el estudio Dictamen • Definir si la zona tiene agua potencialmente explotable • Definir el sitio más apropiado para la perforación • Definir la profundidad de perforación • Definir un gasto mínimo esperado • Exponer la situación actual del acuífero (libre alumbramiento, veda o compra o cesión de derechos) • Tipo de equipo de perforación y capacidad • Identificar problemas que se pueden presentar si se perfora el pozo • Proponer un diseño tentativo de pozo con posibles tipos materiales a perforar con fines de armar un catálogo de conceptos para la perforación del pozo • Problemas que se pueden presentar al momento de realizar la perforación y al término de ésta: o Situación del camino para transportar el equipo de perforación o Abastecimiento de agua durante la perforación o Líneas de corriente eléctrica • Líneas de conducción de agua • Plano de localización del sitio más favorable para la perforación • Esquema a escala del diseño tentativo del pozo a perforar • Sección geológica con toda la información disponible obtenida en el estudio • Tabla con datos de los pozos visitados con información obtenida en campo. • Si se realizó prueba de bombeo interpretación con métodos convencionales y método alternativo • Volumen estimado de extracción anual en la zona Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación 18 Contenido Elementos Material de apoyo al texto Referencias • Mencionar todas las referencias que fueron utilizadas para la integración del informe Autor, año, título, editorial, páginas Anexos • Anexo 1. Geología − Plano y secciones • Anexo 2 Geofísica − Secciones − Procesamiento de datos geofísicos • Anexo 3 Hidrogeología − Tablas de censo − Nivel estático y dinámico − Hidrometría • Anexo 4 Memoria fotográfica • Anexo 5 Bases teóricas − Método geofísico − Pruebas de bombeo • Anexo 6 Estudios o dictamen de calidad del agua (Si los hubiera) • Anexo 7 Croquis del diseño general del pozo o catálogo de conceptos de la perforación. 2.2.5. Verificación y monitoreo A continuación se presenta una lista de verificación con las actividades y productos que se deben cubrir para que el estudio de factibilidad cumpla con el proceso propuesto, Tabla 2.9. Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación 19 Tabla 2.9. Lista de verificación de la información necesaria para definir la factibilidad de encontrar agua en el subsuelo SI NO 1. Visitas realizadas CONAGUA Universidades Institutos Organismos operadores Gobierno estatal y municipal Gobierno federal SI NO 2. Información recopilada Geología Fisiografía EstratigrafíaCortes litológicos de pozos Secciones geológicas Geofísica Eléctrica Electromagnética Sísmica Gravimetría Hidrología Precipitación (estaciones climatológicas) Temperatura Evaporación Red de drenaje superficial Topografía Nivelación de brocales Hidrogeología REPDA, censo de pozos y calidad del agua Piezometría (pozos piloto) Hidrometría Disponibilidad del acuífero autorizada Pruebas de bombeo Estudios socioeconómicos y situación legal y administrativa SI NO 3. Análisis de información Estudios de Plano topográfico de referencia Necesidades de agua (volumen, uso) Topografía pendiente del terreno Red de flujo superficial Columna geológica Descripción de las unidades geológicas Descripción y plano geológico estructural Descripción de la historia geológica Descripción de la geología del subsuelo Sección geológica esquemática Propiedades físicas de las rocas (espesores y valores) Clima y temperatura media anual Precipitación media anual del área Estimación del volumen de escurrimiento de la subcuenca Registro Público de Derechos de Agua Cuenca hidrológica Cuenca administrativa Profundidad y calidad del agua Evolución de los niveles Propiedades hidrodinámicas del acuífero Tipo de acuífero Unidades hidrogeológicas Balance de aguas subterráneas y disponibilidad del acuífero Condiciones socioeconómicas y situación legal y administrativa Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación 20 SI NO 4. Verificación geológica Unidades geológicas de la zona (estratigrafía) Ambiente geológico Geología del subsuelo Estructuras geológicas Propuesta de exploración geofísica Plano geológico de la zona SI NO 5. Exploración geofísica Definición del método geofísico a aplicar Principios teóricos del método Logística operacional para la adquisición de la información Profundidad de investigación teórica Profundidad de investigación real Unidades geofísicas Secciones geofísicas Imágenes geofísicas SI NO 6. hidrogeología Posición del nivel actual del agua (estático y dinámico) Situación de obra de las captaciones cercanas al sitio Transmisividad Dirección del flujo de agua subterránea Calidad del agua SI NO 7. Dictamen Correlación de información histórica con información actualizada Estimación del gasto mínimo esperado Tipo de materiales a perforar Propuesta de diseño constructivo del pozo Definición de actividades complementarias SI NO 8. Integración del informe SI NO 9. Entrega del informe 2.3. Resultados Para comprobar la utilidad del proceso, éste se aplicó en una zona donde la información geológica y geohidrológica es escasa, las condiciones socioeconómicas no son favorables y la disponibilidad actual de agua, o no cubre las necesidades o presenta contaminación, lo cual repercute en la calidad de vida de los habitantes. El estudio que se llevó a cabo como ejemplo de aplicación, se realizó en la zona sur del estado de Morelos, en cuatro comunidades del municipio de Tlaquiltenango, donde se requiere de un gasto de por lo menos dos litros por segundo para cada una de ellas. Con el propósito de evaluar el resultado de la aplicación, se utilizó la tabla 2.9, en donde se emplearon cinco colores para diferenciar visualmente y se les asignó un valor de calidad de 4 a 0: (4) verde indica que se cuenta con datos o información idónea, (3) azul con información suficiente, (2) amarillo, razonable, (1) mostaza deficiente y (0) roja, que no existe. En la Tabla 2.10 se observa el resultado de la lista de verificación de datos e información necesaria para integrar el estudio. Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación 21 Tabla 2.10. Calificación de la información del estudio realizado para aplicar el proceso MB B R S N 1. Visitas realizadas Si No 4 3 2 1 0 CNA √ Universidades √ Institutos x Organismos operadores x Gobierno estatal x Gobierno federal x MB B R S N 2. Información recopilada Si No 4 3 2 1 0 Geología Fisiografía √ Estratigrafía √ Cortes litológicos de pozos x Secciones geológicas x Geofísica Eléctrica x Electromagnético x Sísmica x Gravimetría x Hidrología Precipitación (estaciones climatológicas) √ Temperatura √ Evaporación √ Red de drenaje superficial √ Topografía √ Nivelación de brocales x Hidrogeología Censo de pozos √ Piezometría (pozos piloto) x Hidrometría √ Disponibilidad del acuífero autorizada √ Pruebas de bombeo x Condiciones socioeconómicas √ Calificación MB B R S N 3. Análisis de información Si No 4 3 2 1 0 Plano topográfico de referencia √ Necesidades de agua (volumen, uso) √ Topografía pendiente del terreno √ Red de f lujo superficial √ Columna geológica √ Descripción de las unidades geológicas √ Descripción y plano geológico estructural √ Descripción de la historia geológica √ Descripción de la geología del subsuelo x Sección geológica esquemática √ Propiedades físicas de las rocas (espesores y valores) √ Clima √ Precipitación media anual del área √ Estimación del volumen de escurrimiento de la subcuenca x Temperatura media anual √ Cuenca hidrológica √ Cuenca Administrativa √ Profundidad del agua √ Evolución de los niveles x Propiedades hidrodinámicas del acuífero Tipo de acuífero √ Unidades hidrogeológicas √ Balance de aguas subterráneas y disponibilidad del acuífero √ Situación del REPDA √ MB B R S N 4. Verificación geológica Si No 4 3 2 1 0 Unidades geológicas de la zona (estratigrafía) √ Ambiente geológico √ Geología del subsuelo x Estructuras geológicas √ Propuesta de exploración geofísica √ Plano geológico de la zona √ Calificación MB B R S N 5. Exploración geológica Si No 4 3 2 1 0 Definición del método geofísico a aplicar √ Principios teóricos del método √ Logística operacional para la adquisición de la información √ Profundidad de investigación teórica √ Profundidad de investigación real √ Unidades geofísicas √ Secciones geofísicas √ Imágenes geofísicas √ MB B R S N 6. hidrogeología Si No 4 3 2 1 0 Posición del nivel actual del agua (estático y dinámico) x Situación de obra de las captaciones cercanas al sitio x Transmisibilidad x Dirección del f lujo de agua subterráneo x Calidad del agua x MB B R S N 7. Dictamen Si No 4 3 2 1 0 Correlación de información histórica con información actualizada √ Estimación del gasto mínimo esperado √ Tipo de materiales a perforar √ Propuesta de diseño constructivo del pozo √ Definición de actividades complementarias √ MB B R S N Si No 4 3 2 1 0 8. Integración del informe √ MB B R S N Si No 4 3 2 1 0 9. Entrega del informe √ Calificación X Estudios socioeconómicos y situación legal y administrativa Situación legal y en el REPDA Profundidad y calidad del agua Situación legal y administrativa Clima y temperatura media anual Registro público de derechos de agua Exploracióngeofísica CONAGUA Transmisividad Gobierno estatal y municipal Condiciones socioeconómicas y situación legal y administrativa REPDA, censo de pozos y calidad del agua Electromagnética Balance de aguas subterráneas y disponibilidad del acuífero √ Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación 22 Para el ejemplo de este trabajo, la información obtenida permite proponer la perforación de un pozo exploratorio en cada una de las comunidades estudiadas, siendo la comunidad de La Era, la que presenta menor certidumbre. En las cuatro comunidades se espera que, a una profundidad del orden de los 250 m, se podrá extraer un caudal promedio de cinco litros por segundo y asegurar una mejor calidad del agua que se extraiga. La aplicación de un proceso normado permite al contratante y a la instancia responsable del agua en México, contar con los elementos para una mejor toma de decisiones. En cuanto a las empresas consultoras que realizan estudios de esta naturaleza, al aplicar el modelo de actividades que se propone para realizar este tipo de estudios, obtendrán resultados más favorables y estarán en condiciones de ser más competitivas al ofrecer un servicio con actividades y resultados bien definidos; adicionalmente, al contar con información ordenada, se puede generar una base de datos o de información que permita ir acrecentando el conocimiento de los acuíferos y, sobre todo, evitaría duplicar estudios y permitiría un importante ahorro de recursos. Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación 23 III Aplicación del proceso 3.1. Resumen ejecutivo Se realizó un estudio de factibilidad hidrogeológica para identificar si el área de las comunidades de Coaxitlán, La Era, Nexpa y Quilamula, ubicadas en el municipio de Tlaquiltenango, estado de Morelos, cuenta con el potencial hidrogeológico suficiente para satisfacer las necesidades de agua potable, que son de dos litros por segundo por comunidad, siempre y cuando se cuente con la autorización del volumen de extracción y los derechos de explotación autorizados por la Comisión Nacional del Agua. Cada una de las comunidades cuenta con un pozo (con excepción de La Era en donde no hay), pero se encuentran colapsados y, en el caso de Quilamula en donde además hay una noria, esta presenta importantes problemas de contaminación, ya que aprovecha el subálveo de la corriente superficial que transita por la zona. El espesor económicamente explotable, obtenido del análisis de la información geofísica, es de 100 m; sin embargo, se localiza una unidad geoeléctrica F, con valores atractivos, asociados a caliza, que puede presentar fracturamiento o disolución, y forma parte del acuífero profundo de acuerdo con la información obtenida de la Comisión Nacional del Agua (CONAGUA). El gasto mínimo esperado por pozo es poco menor a los 5 litros por segundo. Los sitios más favorables para la perforación de los pozos, por comunidad son: Coaxitlán TEM C3 La Era TEM E3 Nexpa TEM N1 Quilamula TEM M2 En cuanto a la infraestructura, en el caso de que los pozos sean productores, se deberán construir las líneas de conducción hidráulica correspondientes, y llevar la línea de energía eléctrica al sitio para la operación de los equipos de bombeo. Cabe mencionar que de realizarse las perforaciones se presentarán intervalos con pérdidas de circulación importantes, de manera parcial y total, así como la posibilidad de presentar caídos. Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación 24 3.2. Introducción Las comunidades de Coaxitlán, La Era, Nexpa y Quilamula, localizadas en la porción sur del estado de Morelos demandan agua para satisfacer sus necesidades, por lo que se requiere realizar un estudio de factibilidad hidrogeológica que sirva de apoyo para la perforación de un pozo en cada una de ellas. En estas comunidades las condiciones sociales son de pobreza y presentan bastantes carencias de servicios de infraestructura, tanto educativa, como de salud y vivienda, considerable desempleo, además de una gran dispersión de la población. Las necesidades particulares de agua son de alrededor de dos litros por segundo, por comunidad. Esta zona es de tipo rural, con una escasa población que va de 405 a 703 habitantes por comunidad y padecen escasez de agua principalmente por las características del relieve, la dispersión de la población, las distancias entre las comunidades y la contaminación, principalmente de plomo, arsénico y coliformes. Adicionalmente, la información geológica, geofísica, hidrológica y geohidrológica de esta zona es limitada. En esta área el agua subterránea es escasa por las condiciones topográficas. La actividad económica principal es la agricultura, específicamente la manual estacional y en el sector pecuario, el aprovechamiento de la vegetación de pastizales. Por lo anterior se solicitó el Estudio Factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos en las comunidades de Coaxitlán, La Era, Nexpa y Quilamula, localizadas en la porción sur del estado de Morelos. Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación 25 3.2.1 Antecedentes Las comunidades de Coaxitlán, La Era, Nexpa y Quilamula, localizadas en la porción sur del estado de Morelos, demandan cada una, de un caudal de dos litros por segundo de agua potable para sustentar sus actividades. Con excepción de La Era, en donde no existen pozos, cada una de las comunidades cuenta con un pozo que se encuentra inutilizado ya que, por falta de mantenimiento o por problemas en la construcción de los mismos, actualmente se encuentran colapsados; en Quilamula además hay una noria, pero presenta severos problemas de contaminación, debido a que aprovecha el subálveo de la corriente superficial que transita por la zona; a tal grado que el gobierno municipal ha emitido una prohibición de uso de estas aguas, aunque los pobladores la continúan utilizando por la falta de otras fuentes de suministro. De acuerdo a los resultados de monitoreo de la Comisión Nacional del Agua (CONAGUA), los principales contaminantes que se presentan en la zona son plomo y arsénico, adicionalmente, por las comunidades atraviesan escurrimientos superficiales con otros contaminantes, como coliformes, debido a que funcionan también como zonas de descarga de aguas residuales de las comunidades que se localizan aguas arriba. En febrero de este año, el gobierno estatal informó que, como apoyo al sector agrícola de esta porción del estado, se iniciará la construcción de una presa en la Sierra de Huautla. Las comunidades se ubican en zonas específicamente de recarga, situación que limita el almacenamiento de agua y favorece más el tránsito de ésta hacia el acuífero regional. No existe información que permita conformar con detalle el marco hidrogeológico de la zona. La CONAGUA, ubica a estas comunidades en la Región Hidrológica Administrativa IV ―Balsas‖, en el acuífero Cuautla - Yautepec (1702) hasta antes del año 2009 y, desde agosto de 2009, las reubica como parte de los acuíferos Cuautla - Yautepec (1702) y Zacatepec (1703), según información publicada por el Diario Oficial de la Federación respectivo. Con base en lo anterior, se consideró realizar un estudio de factibilidad hidrogeológica, que haga hincapié en la información geofísica y geológica superficial de la zona. 3.2.2 Objetivo Definir si las zonas donde se ubican las comunidades de Coaxitlán, La Era, Nexpa y Quilamula, tienen el potencial hidrogeológico para abastecerlas de agua. Ubicar los mejores sitios para la perforación de los pozos necesarios. 3.2.3 Proceso Para cumplir con el objetivo se aplica el procesoseñalado en la Tabla 3.1; éste involucra la ejecución de actividades de campo y gabinete. En lo relativo a campo, se realizaron actividades de verificación geológica y exploración geofísica aplicando el método electromagnético en el dominio del tiempo. Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación 26 Tabla 3.1. Proceso para realizar el estudio de factibilidad hidrogeológica en las comunidades de Coaxitlán, La Era, Nexpa y Quilamula Objetivo Conocer el contexto geográfico, socioeconómico, geológico e hidrogeológico de las comunidades de Coaxitlán, La Era, Nexpa y Quilamula del municipio de Tlaquiltenango, Morelos y la situación administrativa y legal de la zona y de los acuíferos Cuautla- Yautepec y Zacatepec Confirmar el contexto geológico de la zona sur del estado de Morelos, verificar la columna geológica Conocer las propiedades geofísicas de las unidades del subsuelo en las comunidades de Coaxitlán, La Era, Nexpa y Quilamula Analizar el comportamiento del medio donde se acumula y transita el agua en la zona sur del estado de Morelos Integrar información y definir si la zona comprendida entre las comunidades de Coaxitlán, La Era, Nexpa y Quilamula, presentan condiciones favorables para extraer agua Actividades Obtener información en diferentes instancias de gobierno, organismos operadores y universidades. Elaborar plano base de referencia. Con base en la columna geológica definida, realizar la propuesta del método geofísico a utilizar Realizar exploración geofísica, por comunidad, con la realización de 3 sondeos, electromagnéticos en el dominio del tiempo. Obtención de datos tiempo/voltaje. Procesar información en gabinete Con base en la información del REPDA y de disponibilidad del DOF, ubicar pozos y norias en el entorno de las comunidades de Coaxitlán, La Era, Nexpa y Quilamula Correlacionar la información geológica, hidrogeológica y geofísica. Estimar gasto mínimo esperado. Proponer diseño constructivo de los pozos. Estimar tipo de materiales a perforar. Definir actividades y obras complementarias. Resultado Conocimiento del contexto de la zona y el acuífero. Plano de referencia. Características de las rocas que pueden contener agua. Columna geológica. Plano geológico local. Propuesta de campaña de exploración geofísica. Sección geológica esquemática de cada comunidad. Profundidad de los sondeos. Información de resistividades y espesores de los paquetes de roca. Profundidad de perforación. Estimar volumen mínimo de extracción. Verificación del medio hidrogeológico. Tipo de acuífero y dirección del agua. Posibles litologías. Informe en el que se define si las comunidades de Coaxitlán, La Era, Nexpa y Quilamula, presentan condiciones favorables para la perforación de pozos para abastecimiento de agua. Dictaminar Evaluar hidrogeología Medir propiedades de las rocas Verificar geología Recopilar y analizar información del área Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación 27 3.3. Generalidades 3.3.1 LOCALIZACIÓN La zona sur del estado de Morelos requiere del abastecimiento de agua potable para la población. Si bien en la actualidad existen pozos y manantiales para sustentar su desarrollo, el crecimiento poblacional, los cambios en el uso del suelo, la contaminación, el mal estado de algunos pozos y/o la demanda de volúmenes mayores de agua, hacen necesario recurrir, cada vez más, al agua subterránea. Las condiciones geológicas de la zona indican la presencia de rocas sedimentarias y rocas volcánicas, estas últimas pueden ser favorables para la acumulación de agua subterránea, sin embargo se tiene conocimiento de otras áreas, que la caliza, si presenta disolución o fracturamiento, también puede aportar agua. Dentro del territorio estatal la zona de estudio se ubica en el municipio de Tlaquiltenango, es el de mayor superficie con 581.778 km2; representa el 11.14% de la superficie del Estado y está dividido en 44 localidades principales, entre ellas las que demandan abastecimiento de agua potable son Coaxitlán, La Era, Nexpa y Quilamula. Figura 3.1. Figura 3.1. Localización de las comunidades demandantes de agua (Imagen tomada de Google Earth, 2010) El municipio de Tlaquiltenango se encuentra en la parte sur del estado de Morelos limitado entre las coordenadas geográficas 18°20' a 18°40' de Latitud Norte y 98°55'a 99°14' de Longitud Oeste, con altitudes entre los 800 y 1,900 metros sobre el nivel del mar. Limita al norte con los municipios de Tlaltizapán, Ayala y Tepalcingo; al este con el municipio de Tepalcingo y el estado de Puebla; al sur con los estados de Puebla y Guerrero; al oeste con el estado de Guerrero y los municipios de Puente de Ixtla y Jojutla. Figura 3.2. Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación 28 Figura. 3.2 Localización municipio de Tlaquiltenango (Fuente: INEGI, Marco Geoestadístico Municipal, 2005) 3.3.2 Vías de comunicación El municipio está integrado por una red carretera, siendo las principales vías las carreteras estatales Jojutla-Yautepec; Tlaquiltenango-Zacatepec; Tlaquiltenango-Huautla y Tlaquiltenango-Chimalacatlán; asimismo cuenta con carreteras vecinales que unen la cabecera municipal con las localidades del municipio. Figura 3.3. Los principales medios de comunicación son el Internet, el teléfono, el correo y el telégrafo, así como señales de radio y televisión, las comunidades apartadas cuentan con servicio de telefonía rural vía satélite. Zona de estudio Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación 29 Figura 3.3. Vías de comunicación (Fuente: INEGI-Prontuario de Información Geográfica Municipal de los Estados Unidos Mexicanos 2008) 3.3.3 Aspectos socioeconómicos de la zona De acuerdo con la información del Censo de Población y Vivienda 2010, el municipio de Tlaquiltenango tiene 31,534 habitantes (1.77% del estado), presenta una tasa baja de crecimiento poblacional (1.24) y una densidad de población de 54.20 hab/km². En cuanto a las comunidades donde se realizaron los estudios de factibilidad, la población se muestra en la tabla 3.2 Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación 30 Tabla 3.2 Población de las comunidades estudiadas (Fuente: INEGI, Censo de Población y Vivienda, 2010. Resultados definitivos) Localidad conteo 1995 censo 2000 conteo 2005 censo 2010 Coaxitlán 535 513 462 450 La Era (Calalpa) 394 390 374 405 Nexpa 510 515 426 433 Quilamula 659 667 614 703 Es notorio identificar que en estas comunidades, consideradas de tipo rural, existe un decremento de población de 1995 a 2005 y un poco considerable incremento durante los últimos 5 años, con excepción de Coaxitlán, en donde se mantuvo el decremento. En las comunidades estudiadas se padece la escasez de agua debido, principalmente, a la contaminación de los manantiales y escurrimientos superficiales, a la disminución en la cantidad de agua de los escurrimientos y al considerable deterioro por falta de mantenimiento y/o problemas derivados de la construcción que presentan los pozos. Por otra parte, las distancias entre estas localidades rurales o las limitadas vías de comunicación que entre sí guardan, debido al relieve, hace que los pozos o manantiales existentes sean insuficientes. En el municipio de Tlaquiltenango se ubica el distrito minero polimetálico de Huautla, que actualmente está inactivo pero que es potencialmente productor. En el año de 2005 se declara comoReserva de la Biosfera la Sierra de Huautla, por lo que parte de este distrito queda inexplorable; las perspectivas de desarrollo y explotación se reducen y limitan a las partes que quedan fuera del Área Natural Protegida. Este distrito es considerado la causa de la contaminación de las aguas superficiales de la zona, principalmente en lo que se refiere a plomo y arsénico, de acuerdo con la información de los puntos de muestreo en la zona, de la Red Nacional de Monitoreo de la CONAGUA. En Tlaquiltenango el sector primario representa el 28.32% de la población ocupada, mientras que el sector secundario representa el 22.84%, el terciario el 47.59% y el 1.61% se considera como no especificado. - Sector primario. La actividad agrícola en Tlaquiltenango se sustenta en la producción de caña de azúcar, maíz, sorgo, arroz, fríjol, jitomate, cebolla, hortalizas y flores. La actividad ganadera principal es la cría de ganado bovino, porcino, caprino y caballar y, sin ser sobresaliente, se explota además la avicultura. - Sector secundario. El municipio se dedica principalmente a la construcción. Durante el siglo XVI y hasta 1991 en la región de Huautla existieron actividades mineras. Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación 31 - Sector terciario. La estructura económica actual del municipio es netamente terciaria, a ella pertenece el 47.59% de la población ocupada. Parte de los servicios que brinda el municipio, además del comercio y el transporte en general, son los de tipo turístico, en los cuales se incluyen el monumento arquitectónico templo y convento de Santo Domingo (edificación del siglo XVI), siete haciendas y, siendo los ríos su principal recurso natural, los balnearios de El Rollo, La Cantora y Las Huertas. Se promueven también diversas actividades relacionadas con el ecoturismo, sobre todo en la Sierra de Huautla. Tlaquiltenango cuenta además con 37 sitios arqueológicos, donde Chimalacatlán y Huaxtla son las áreas más representativas. Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación 32 3.3.4 Región hidrológica De acuerdo a la regionalización de la CONAGUA, la zona de estudio se ubica en la Región Hidrológica No. 18, Río Balsas, en la subcuenca del Río Grande de Amacuzac. Figura 3.4. Explicación Figura 3.4. Regiones Hidrológicas (Tomado de INEGI, 2010) 3.3.5 Clima, precipitación y temperatura De acuerdo a la clasificación de Köppen, modificado por García (1987), en la totalidad del municipio se tiene el mismo clima, corroborado por las estaciones meteorológicas de Huautla y Xicatlacotla; se trata del clima Awo(w), cálido, de baja humedad y precipitaciones en verano. La definición del clima en las estaciones meteorológicas, es la siguiente: Estación Xicatlacolta (820 msnm). Clima Awo(w) (e)gw‘; —A—clima cálido, temperatura media anual 25.0°C, temperatura media mensual mínima de 20.9°C en enero y máxima 29.7°C en mayo; wo subhúmedo, de baja humedad (relación precipitación/temperatura 33.9); —(w)—, precipitaciones en verano 54.3% de la media anual, escasa en invierno 2.2% (media anual 849.2 mm); —(e)— oscilación térmica entre las medias mensuales extremosas 8.1°C; —g— evolución de las temperaturas medias mensuales tipo Ganges, máxima antes de junio (27.4°C), en mayo 29.1°C; —―w‖— sequía interestival, la precipitación media mensual desciende en julio (junio 191.00 mm, julio 131.1 mm y agosto 167.4 mm). Estación Huautla (930 msnm). Clima Awo(w) igw‖; —A— clima cálido, temperatura media anual 24.5°C, temperatura media mensual mínima 22.8°C en enero y máxima de 26.2°C en abril; —wo— subhúmedo, de baja humedad (relación precipitación/temperatura 42.2); —(w)—, precipitaciones en verano 63.8% de la media anual, escasas en invierno 1.5% (media anual 1 038.7 mm); —i— isotermal, oscilación térmica entre las medias de 3.2°C; —g— evolución de las temperaturas medias mensuales tipo Ganges, máxima antes de junio (25.9°C) en abril 26.2°C; —―w‖— sequía interestival, precipitación media desciende en julio (junio 2 224 mm, julio 166.7 mm, agosto 281.2 mm). Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación 33 Según criterios de INEGI sobre la clasificación de los climas en función del monto y distribución de su precipitación, el clima y sus variantes antes expuestas, están considerados como ―3C‖ en que los suelos tienen la humedad adecuada para ―una cosecha anual‘. En la Figura 3.5 se muestra el clima representativo de la zona de tipo templado subhúmedo con lluvias en verano. La precipitación media anual es superior a los 1,000 mm, Figura 3.6. Con base en la información topográfica, una parte importante escurre a través de las corrientes superficiales y una pequeña proporción se infiltra; no se cuenta con información suficiente para estimar el volumen de infiltración. La temperatura media anual en la zona es superior a los 24° C. Figura 3.7. Figura. 3.5 Climas (Fuente: INEGI 2005) Figura 3.6. Precipitación media anual (Fuente: INEGI 2005) Explicación Explicación Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación 34 Figura 3.7 Temperatura media anual (Fuente: INEGI 2005) 3.3.6 Suelo El municipio de Tlaquiltenango, posee principalmente los siguientes tipos de suelo, en la Figura 3.8 se identifica la distribución: Feozem -Hh/2- (48.69%), Suelos fértiles que se pueden presentar en cualquier tipo de relieve y clima, Se caracterizan por tener una capa superficial oscura, suave, rica en materia orgánica (>1.0%) y en nutrientes, sin presentar capas ricas en cal. Presentan un espesor de hasta 150 cm y un horizonte A móllico, típico de pastizales. Cuando son profundos se encuentran generalmente en terrenos planos y se utilizan para la agricultura de riego o temporal, de granos, legumbres u hortalizas, con rendimientos altos. Los Feozems menos profundos, situados en laderas o pendientes, presentan como principal limitante la roca o alguna cementación muy fuerte en el suelo, tienen rendimientos más bajos y se erosionan con más facilidad. Castañozem –Kh/2- (15.58%): Suelos en tono castaño, alcalinos, que se encuentran ubicados en zonas semiáridas o de transición hacia climas más lluviosos como las sierras y llanuras, típicos de pastizales. Frecuentemente tienen más 70 cm de profundidad y se caracterizan por presentar una capa superior de color pardo o rojizo obscuro, rica en materia orgánica y nutrientes, con acumulación de caliche suelto o ligeramente cementado en el subsuelo. Litosol -l/2- (13.33%), Literalmente, suelo de piedra. Son los suelos más abundantes del país pues ocupan 22 de cada 100 hectáreas de suelo. Se encuentran en todos los climas y con muy diversos tipos de vegetación, en todas las sierras de México, barrancas, lomeríos y en algunos terrenos planos. Se caracterizan por su profundidad menor de 10 centímetros, limitada por la presencia de roca, tepetate o caliche endurecido. Explicación Proceso para realizar estudios de factibilidad hidrogeológica para la perforación de pozos, con ejemplo de su aplicación 35 Rendzina –E/3-- (9.34%), suelos muy delgados (espesor de 30 cm o menos) sobre roca dura o capa cementada, No son evolucionados, se encuentran sobre CaCO3, pero con una gran cantidad de materia orgánica (>5%) muy fértil que descansa sobre roca caliza o materiales ricos en CaCO3, aunque el pH es neutro. Producen ruido con el arado por su pedregosidad. Estos suelos se presentan en climas semiáridos, tropicales o templados. Generalmente
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