27COMPORTAMIENTO-PIEZOMETRICO-DE-LOS-SISTEMAS-ACUIFEROS-ASOCIADOS-AL-TUNEL-EMISOR-ORIENTE

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL 
 
 
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y 
ARQUITECTURA, UNIDAD ZACATENCO 
 
 
Asesor de tesis: 
 
Ing. Francisco Javier Escalante González 
 
 
México, D.F. Septiembre, 2011 
 
 
 
 
“COMPORTAMIENTO PIEZOMÉTRICO DE LOS 
SISTEMAS ACUÍFEROS ASOCIADOS AL 
TÚNEL EMISOR ORIENTE” 
 
 
 
TESIS DE TITULACIÓN QUE 
 
PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL 
 
PRESENTA: 
 
 
 
 
 
 
REYNA MASSIEL LÓPEZ CORTÉS 
 
 
 
 
 
“2011, Año del Turismo en México” 
“50 Aniversario de la Escuela Superior de Física y Matemáticas” 
 
Of. No. SA.166.III.2011 
 
ASUNTO: SE DESIGNA 
ASESOR Y TEMA DE TESIS 
 
MACR/ICM/jhg. 
Unidad Profesional “Adolfo López Mateos”, Edificios 10, 11 y 12, Col. Zacatenco, México, D.F. c.p. 07738. 
Tel. 57‐29‐6000 ext. 53078 
 
México, D.F., a 1 de marzo de 2011. 
 
ING. FRANCISCO JAVIER ESCALANTE GONZALEZ 
PROFESOR DE LA ACADEMIA DE HIDRÁULICA 
TURNO MATUTINO 
P r e s e n t e 
 
Con base en su experiencia profesional, y actuación docente en la Academia de Hidráulica y de acuerdo al 
Colegio de Profesores, se le informa que ha sido designado Asesor en la elaboración de la Tesis de la C. 
Reyna Massiel López Cortés, pasante de la carrera de Ingeniería Civil. 
Así también se le comunica que el tema e índice que propusieron y que a continuación se cita, ha sido 
aprobado para su desarrollo, mismo que deberán concluir en un plazo máximo de un año a partir de esta 
fecha, esto de acuerdo al Reglamento de Titulación vigente (Capítulo V, Art 28). 
 
 “COMPORTAMIENTO PIEZOMÉTRICO DEL SISTEMA ACUÍFERO” 
- Índice general. 
- Introducción 
- Antecedentes 
- Marco teórico, referencial o conceptual, según corresponda 
- Metodología 
 
Capítulo I Generalidades 
 
Capítulo II Estudio geohidrológico de factibilidad técnica e ingeniería básica que sirva para la elaboración 
del proyecto ejecutivo y la construcción del Túnel Emisor Oriente en el Distrito Federa, Estado de México e 
Hidalgo. 
 
Conclusiones 
Recomendaciones 
Bibliografía 
Glosario (si procede) 
Índice de figuras 
Índice de tablas 
Índice de ejemplos 
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
AGRADECIMIENTOS 
 
AGRADECIMIENTOS 
 
 
A mi alma mater IPN, ESIA, Zacatenco, como reconocimiento a nuestra formación 
como profesionistas. 
Por haberme brindado la oportunidad de entrar al mundo del saber. 
Un millón de gracias 
 
A MI MADRE 
 
A la persona más importante en mi vida… la que se ha parado de cabeza para 
poder darme la mejor herencia… las herramientas para poder defenderme y ser 
una gran profesionista… exitosa… a tí la madre más padre!!! 
 
 
SRA. REYNALDA YOLANDA CORTÉS GIL 
 
Hoy se ven recompensados tus grandes esfuerzos… 
Millones de gracias MAMÁ!!! 
 
 
A MIS MAESTROS 
 
Con respeto y admiración… gracias a todos los maestros que me dedicaron su 
tiempo, esfuerzo e impartieron sus conocimientos con el objetivo de hacer de mí 
una gran profesionista. 
Y en especial al: 
 
 
Ing. Francisco Javier Escalante González 
Muchas gracias 
 
 
 A todas aquellas personas 
 
Que con su ayuda hicieron posible la realización de este trabajo y en particular al: 
 
 
Ing. Serafín González Ramírez 
Muchas gracias
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
ÍNDICE GENERAL 
 
 
 
 
 
 
 
ÍNDICE GENERAL 
 Pág. 
 Introducción. i 
 Antecedentes. iv 
 Metodología. vii 
 
CÁPITULO I. Generalidades. 
 
I.1. Definiciones básicas de Geohidrología. 2 
I.1.1. Geohidrología. 2 
I.1.2. Ciclo hidrológico. 2 
 I.1.3. Distribución del agua del subsuelo. 3 
 I.1.4. Formaciones Geohidrológicas. 5 
I.2. Tipos de material que conforman un acuífero. 8 
 I.2.1. Clasificación de las rocas. 9 
I.3. Propiedades hidráulicas del medio. 13 
 I.3.1. Porosidad total. 13 
 I.3.2. Porosidad eficaz. 13 
 I.3.3. Porosidad de retención. 14 
 I.3.4. Conductividad hidráulica. 15 
 I.3.5. Coeficiente de almacenamiento. 17 
 I.3.6. Coeficiente de transmisividad. 18 
I.4. Movimiento y medición del agua subterránea. 19 
 I.4.1. Pozo de observación. 20 
 I.4.2. Piezómetro abierto tipo Casagrande. 22 
 I.4.3. Piezómetro eléctrico de cuerda vibrante. 24 
 I.4.4. Piezometría. 27 
 I.4.5. Profundidad al nivel estático. 31 
 I.4.6. Profundidad al nivel dinámico. 31 
 I.4.7. Radio de influencia. 32 
 I.4.8. Elevación del nivel estático y dirección de flujo 
subterráneo. 
32 
 I.4.9. Gradiente hidráulico. 33 
 I.4.10. Ley de Darcy. 33 
 I.4.11. Límites de la validez de la Ley de Darcy. 34 
 I.4.12. Red de flujo. 37 
 
 
 
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
ÍNDICE GENERAL 
 
 
 
 
CAPÍTULO II. Estudio Geohidrológico de factibilidad 
técnica e ingeniería básica para la 
elaboración del proyecto ejecutivo y la 
construcción del Túnel Emisor Oriente, en el 
Distrito Federal, Estado de México e Hidalgo. 
Pág. 
 
II.1. Localización del área de estudio. 40 
II.2. Marco Geohidrológico. 40 
II.3. Climatología. 44 
II.4. Identificación de pozos. 47 
II.5. Caracterización del comportamiento piezométrico de los 
sistemas acuíferos asociados a la trayectoria del Túnel 
Emisor Oriente, lumbreras L0 TEO a L16 TEO. 
 
 II.5.1. Piezometría. 48 
 II.5.1.1 Acuífero inferior o profundo. 48 
 II.5.1.2 Profundidad al nivel estático. 48 
 II.5.1.3 Profundidad al nivel dinámico. 51 
 II.5.1.4 Elevación del nivel estático y dirección de flujo 
subterráneo. 
53 
 II.5.1.5 Extracción regional. 53 
 II.5.2 Piezometría sobre el trazo del Túnel Emisor Oriente del 
tramo comprendido entre las lumbreras L0 TEO a L16 
TEO. 
56 
 II.5.2.1 Profundidad al nivel piezométrico. 56 
 II.5.2.2 Hidrogramas de los pozos de observación y piezómetros. 70 
 II.5.2.3 Presiones generadas por el agua subterránea en 
piezómetros construidos por CFE. 
80 
 II.5.2.4 Perfil de niveles piezométricos y acuíferos asociados a la 
trayectoria del TEO de la lumbrera L0 TEO a L16 TEO. 
82 
 
 CAPÍTULO III. Análisis de Resultados. 
 
III.1 Análisis de resultados esperados. 86 
III.2 Análisis de resultados obtenidos. 87 
III.3 Interpretación de resultados. 88 
 
 
Conclusiones. ix 
 
Recomendaciones. xi 
 
Bibliografía. xii 
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
ÍNDICE GENERAL 
 
 
 
 
Glosario. xiii 
 
Anexos. 
Anexo 1 Localización del Túnel Emisor Oriente (CONAGUA,2011). 
 
Anexo 2 Subdivisión de sistemas acuíferos y pozos censados de 
la lumbrera L0 TEO a L16 TEO, 2008. 
 
 
Anexo 3 Configuración de la profundidad al nivel estático del 
tramo comprendido entre las lumbreras L0 TEO a L16 
TEO con base a la información obtenida de los pozos de 
extracción en los censos y con la infraestructura 
construida por CFE (pozos de observación y 
piezómetros), 2008. 
 
 
Anexo 4 Profundidad al nivel dinámico de los pozos de extracción 
de agua subterránea del tramo comprendido entre las 
lumbreras L0 TEO y L16 TEO (segundo trimestre de 
2008). 
 
 
Anexo 5 Configuración de la elevación del nivel estático y 
dirección de flujo subterráneo del tramo comprendido 
entre las lumbreras L0 TEO y L16 TEO, 2008. 
 
 
Anexo 6 Caudal de bombeo promedio por ramales, 2008. 
 
Anexo 7 Perfil deniveles piezométricos y acuíferos asociados al 
Túnel Emisor Oriente tramo L0 TEO a L16 TEO. 
 
 
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
INTRODUCCIÓN 
 
 
 
i 
INTRODUCCIÓN. 
 
Como parte de los trabajos que realizó la Comisión Federal de Electricidad (CFE) 
a través de la Gerencia de Estudios de Ingeniería Civil para la Comisión Nacional 
del Agua (CONAGUA), se llevó a cabo el estudio de Factibilidad Técnica e 
ingeniería básica del Túnel Emisor Oriente (TEO); para ello, se efectuaron 
actividades relacionadas con el comportamiento piezométrico de los sistemas 
acuíferos de la ciudad de México y Cuautitlán-Pachuca, en el tramo de túnel que 
comprende de las lumbreras L0 TEO a L16 TEO. 
 
Este trabajo de tesis consta de la recopilación, análisis e interpretación de 
información de censo de aprovechamientos de agua subterránea, monitoreo de 
estaciones piezométricas, cartas y configuraciones piezométricas, entre otros, 
cuya información obtenida permitió conocer las condiciones de flujo y las 
presiones actuantes sobre las obras del Túnel Emisor Oriente. 
 
 OBJETIVO: Conocer el comportamiento piezométrico de los sistemas 
acuíferos asociado al Túnel Emisor Oriente, así como la relación que tendrá 
durante la etapa de construcción de la obra proyectada, esto permitirá 
definir parte de los procedimientos constructivos para cada lumbrera y 
tramos de túnel. 
 
 JUSTIFICACIÓN: Para contrarrestar la insuficiencia del sistema de 
drenaje profundo, los gobiernos del Distrito Federal, el Estado de México y 
la CONAGUA, han decidido llevar a cabo la construcción del TEO para 
mejorar el sistema de conducción y desalojo de aguas residuales y 
pluviales fuera del Valle de México. 
 
Técnica: El acelerado crecimiento del área urbana del Valle de México 
aunado a los asentamientos regionales inducidos por el bombeo excesivo 
de agua del subsuelo, han provocado que la infraestructura de drenaje 
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
INTRODUCCIÓN 
 
 
 
ii 
resulte insuficiente en la actualidad, más aún se ve agravada debido a la 
falta de mantenimiento del Túnel Emisor Central, al ser actualmente la 
principal infraestructura hidráulica de desalojo de aguas residuales de la 
zona, la cual opera desde hace aproximadamente 14 años fuera de sus 
variables de diseño, es decir, se utiliza para desalojar tanto las aguas 
pluviales como residuales de la ciudad, situación que ha acelerado su 
deterioro. 
 
Socio-económica: Ante la presencia de fenómenos naturales e 
hidrometeorológicos extraordinarios que produzcan daños que puedan 
ocasionar pérdidas materiales y altos costos de reparación que repercutan 
a nivel regional o incluso a nivel nacional, el Proyecto y Construcción de 
esta infraestructura es de vital importancia ya que beneficiará a una parte 
de la delegación Gustavo A. Madero en el D.F. y una gran parte del Estado 
de México con aproximadamente 14’007,495 millones de habitantes (INEGI, 
1900-2010). 
 
Ecológica: El manejo de aguas residuales a cielo abierto no es 
conveniente, debido a que podría traer por consecuencia fauna nociva 
(moscos, mosquitos, cucarachas, ratas, moscas y chinches, entre otros), 
basura, mal olor, que son nocivos a la salud por que transmiten 
enfermedades; asentamientos irregulares, minimización del uso de suelo, 
delincuencia. La sobreexplotación de los mantos acuíferos ha sido otro más 
de los factores determinantes para que se produzca el hundimiento 
diferencial de los suelos del Valle de México, debido a que no ha sido 
proporcional la explotación de los mantos acuíferos con la recarga de los 
mismos, lo que ha originado que el suelo se compacte y se produzcan 
dichos hundimientos diferenciales, repercutiendo de manera directa en la 
hidráulica subterránea. Es así que se tuvo la imperiosa necesidad de 
construir una planta de bombeo sobre el Gran Canal a la altura del
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
INTRODUCCIÓN 
 
 
 
iii 
kilómetro 18+500, con la finalidad de que recobrara su capacidad de 
desalojo que había perdido por el cambio de pendiente, en vez de desalojar 
las aguas residuales, éstas se regresaban, es por ello que se construirá el 
Túnel Emisor Oriente, a fin de evitar que peligre o se altere el medio 
ambiente. 
 
 HIPÓTESIS: 
Las condiciones geohidrológicas que permitan la construcción de lumbreras, 
galerías o zonas de interconexión, túnel y abatimiento de presiones para la 
construcción de la obra se determinarán mediante las siguientes alternativas. 
 
a) Superficie piezométrica por debajo del túnel (favorable). 
b) Superficie piezométrica por arriba del túnel (crítica). 
c) Superficie piezométrica mixta, túnel parcialmente dentro del sistema 
acuífero. 
 
Cada caso en particular obedece a condiciones específicas del sitio; para las 
situaciones extremas implicaría realizar los trabajos en seco o desecado con un 
posible diseño de sistema de bombeo. 
 
 ALCANCES: 
Con el objeto de definir el comportamiento hidráulico de los sistemas acuíferos en 
el área adyacente al trazo del Túnel Emisor Oriente, se realizaron trabajos de 
piezometría en los pozos identificados en un radio de 1 km a partir del eje del trazo 
del TEO, se efectuaron trabajos de campo consistentes en la obtención de datos 
de niveles estáticos y dinámicos, se tomaron lecturas de los piezómetros que se 
construyeron durante el desarrollo del proyecto. Esta información fue procesada y 
analizada para elaborar hidrogramas así como perfiles piezométricos para 
identificar y evaluar las condiciones del agua subterránea y los posibles efectos 
sobre la obra. 
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
ANTECEDENTES 
 
 
 
iv 
ANTECEDENTES. 
Históricamente la Cuenca del Valle de México se encuentra cerrada por una 
cadena volcánica que da origen a la sierra de Chichinautzin, conjunto montañoso 
que desde la antigüedad interrumpe el drenaje natural del valle y da origen a la 
vocación de lago a toda la región del Distrito Federal y su área metropolitana. 
 
Esta condición ha sido la causa de innumerables inundaciones desde tiempos 
precolombinos; en 1900 se inauguró una de las salidas artificiales existentes, la 
que está constituida por el Gran Canal de Desagüe, con una longitud de 47.5 
kilómetros, así como el Túnel de Tequisquiac de 10 kilómetros de longitud. 
 
Debido al crecimiento exponencial que ha tenido la ciudad de México, desde los 
años de 1930, la insuficiencia de los manantiales existentes y su contaminación 
demandó la perforación de pozos para la obtención de agua, lo que a su vez, 
ocasionó los asentamientos regionales que afectan fundamentalmente a los 
suelos arcillosos del Valle. 
 
La relación entre la creciente extracción de agua mediante la perforación de pozos 
y el hundimiento regional del Valle, ha originado la pérdida de pendiente hidráulica 
del Gran Canal de Desagüe y por tanto, la disminución significativa en la 
capacidad de desalojo de las aguas de la ciudad de México. 
 
Como respuesta a repetidas inundaciones y con objeto de aliviar los constantes 
problemas causados por las precipitaciones pluviales, de 1967 a 1975, se 
construyó la obra hidráulica del Túnel Emisor Central como principal Sistema de 
Drenaje Profundo, el cual constituye una de las tres salidas artificiales del Valle. 
 
Hoy en día, la capacidad de desalojo de estas aguas residuales y pluviales es 
insuficiente y presenta serios problemas. En 1975, cuando la población de la zona 
metropolitanaera de 10 millones de habitantes, la capacidad de desalojo era de
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
ANTECEDENTES 
 
 
 
v 
280 metros cúbicos por segundo, hoy esta se ha reducido a sólo 165, lo que 
representa el 58.93% de su capacidad, con casi el doble de población. 
 
Aunado a ello, el diseño estructural del Túnel Emisor Central, se consideró para el 
manejo de las aguas de lluvia en los picos y recibir mantenimiento en el estiaje, 
situación de difícil consecución puesto que ha operado durante 14 años fuera de 
sus variables de diseño, ya que se utiliza sin interrupción para desalojar las aguas 
residuales de la ciudad, situación que ha impedido su mantenimiento, lo que 
incrementa la posibilidad de obstruirse emergiendo un riesgo inminente para la 
ciudad de México y su zona conurbada. 
 
Ante tal eventualidad, se ha establecido una alternativa que resuelva la presente 
problemática, con proyectos y obras que se coordinan dentro del Programa de 
Sustentabilidad Hídrica de la Cuenca del Valle de México, en el cual se plantea la 
ejecución de infraestructura hidráulica, como lo es el Túnel Emisor Oriente que 
partirá del Distrito Federal, cruzando de manera subterránea por el Estado de 
México, para finalmente desembocar en el Estado de Hidalgo, Ver figura 1 y/o 
anexo 1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
ANTECEDENTES 
 
 
 
vi 
 
Figura 1.- Localización del Túnel Emisor Oriente (CONAGUA, 2011). 
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
METODOLOGÍA 
 
 
 
vii 
METODOLOGÍA. 
 
Se realizó una recopilación de información existente de la zona de estudio, para 
concientizarse en el tema, conocer su localización, antecedentes y situación 
actual, posteriormente se procede a la investigación de campo y gabinete, ver 
figura 2. 
 
a) Investigación de campo: Se realizaron diversos recorridos con el objeto de 
identificar todo tipo de aprovechamientos como pozos de abastecimiento de 
agua potable, norias, presas y cuerpos de agua, de los cuales se obtuvo 
información geohidrológicas de interés (niveles estáticos, niveles dinámicos, 
niveles piezométricos, gastos, profundidades, entre otros). Todo esto en un 
radio de 1km a partir del eje del trazo del TEO, en el tramo comprendido de 
la lumbrera L0 TEO a la L16 TEO. 
 
b) Investigación técnica (gabinete): Con base a la información obtenida de 
campo, se efectuó la captura, análisis e interpretación de resultados. Esto 
con ayuda de equipo de cómputo y programas adecuados para este tipo de 
interpretación, como lo son SURFER, GRAFER, AQUIFER TEST, WELL Z. 
Con el procesamiento y software adecuado, se realizó el modelado e 
interpretación delos datos obtenidos, para generar las configuraciones de la 
profundidad y elevación del nivel estático, dirección de flujo, perfil de 
niveles piezométricos, presiones, efectos y comportamiento del agua en el 
subsuelo sobre las obras. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
METODOLOGÍA 
 
 
 
viii 
 
 
 
 
Figura 2.- Diagrama de la metodología aplicada para la obtención del comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al 
Túnel Emisor Oriente, 2008.
Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos
asociados al Túnel Emisor Oriente
Recopilación de
información
Investigación de
campo
Investigación
técnica (gabinete)
Visitas al
sitio
Identificación de
aprovechamientos
Censo de
aprovechamientos
Establecimiento de fechas
para realizar mediciones periódicas
Niveles estáticos Niveles dinámicos Gastos
Características constructivas
y de operación
Tipo de
aprovechamiento y
aspectos característicos
Regimen de bombeo
y políticas de
operación
Características hidráulicas
Captura, análisis e interpretación
de resultados.
Apoyo de software
adecuados
Surfer Aquifer testGrafer Well Z
Modelado e interpretación
de resultados
Comportamiento del agua
en el subsuelo
Configuraciones de la profundidad
y elevación del nivel estático
PresionesDirección de flujo
perfil de niveles
piezométricos
Niveles
piezométricos Información sobre
rendimientos y/o
productividad
Estado físico
del pozo
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
 
GENERALIDADES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAPÍTULO I 
 
GENERALIDADES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
 
GENERALIDADES 
DEFINICIONES BÁSICAS DE GEOHIDROLOGÍA 
 
 
 
2 
I.1. DEFINICIONES BÁSICAS DE GEOHIDROLOGÍA. 
 
I.1.1. Geohidrología. 
Es la rama de la hidrología que trata del agua subterránea, su almacenamiento y 
movimiento, su recarga y descarga, de las propiedades de las rocas que influyen 
en su ocurrencia y almacenamiento, así como los métodos empleados para la 
investigación, utilización y conservación de la misma (JOHNSON, 1975). 
 
I.1.2. Ciclo hidrológico. 
El ciclo del agua comienza en los océanos. El sol calienta el agua de los océanos, 
la cual se evapora en forma de vapor de agua. Corrientes ascendentes de aire 
llevan el vapor a las capas superiores de la atmósfera, donde la menor 
temperatura causa que el vapor de agua se condense y forme las nubes. Las 
corrientes de aire mueven las nubes sobre el globo, las partículas de nube 
colisionan, crecen y caen en forma de precipitación. Parte de esta precipitación 
cae en forma de nieve, derretida corre sobre la superficie del terreno como agua 
de deshielo y a veces provoca inundaciones. 
 
La mayor parte de la precipitación cae en los océanos o sobre la tierra, donde, 
debido a la gravedad, corre sobre la superficie como escorrentía superficial. Una 
parte de esta escorrentía alcanza los ríos en las depresiones del terreno; en la 
corriente de los ríos el agua se transporta de vuelta a los océanos. El agua de 
escorrentía y el agua subterránea que brota hacia la superficie, se acumula y 
almacena en los lagos de agua dulce. No toda el agua de lluvia fluye hacia los 
ríos, una gran parte es absorbida por el suelo como infiltración. Parte de esta agua 
permanece en las capas superiores del suelo, y vuelve a los cuerpos de agua y a 
los océanos como descarga de agua subterránea. Otra parte del agua subterránea 
encuentra aperturas en la superficie terrestre y emerge como manantiales de agua 
dulce. El agua subterránea que se encuentra a poca profundidad, es tomada por 
las raíces de las plantas y transpirada a través de la superficie de las hojas,
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
 
GENERALIDADES 
DEFINICIONES BÁSICAS DE GEOHIDROLOGÍA 
 
 
 
3 
regresando a la atmósfera. Otra parte del agua infiltrada alcanza las capas más 
profundas de suelo y recarga los acuíferos, los cuales almacenan grandes 
cantidades de agua dulce por largos períodos de tiempo. A lo largo del tiempo, 
esta agua continua moviéndose, parte de ella retornará a los océanos, donde el 
ciclo del agua se "cierra"...y comienza nuevamente, fig. 3 (KEITH TODD, 1973).
 
Figura 3.- Ciclo hidrológico (Ciclo Hidrológico, 2007). 
 
 
 
I.1.3. Distribución del agua del subsuelo. 
 
El agua del subsuelo que se encuentra en los intersticios o poros de las rocas sepuede dividir en dos zonas principales, éstas son: la zona no saturada y zona 
saturada (fig. 4). 
 
 
 
 
Escurrimientossuperficiales
Evaporación
Evaporación
Tran
spir
ació
n
Precipitación
Nube formada por
condensación del vapor
de agua.
Infiltración
Capa freática
Percolación
Río o
lago
Oceano
Agua de
mar
Agua dulce del subsuelo
Formación geohidrológica impermeable
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
 
GENERALIDADES 
DEFINICIONES BÁSICAS DE GEOHIDROLOGÍA 
 
 
 
4 
 
Figura 4.- Distribución del agua en el subsuelo (Ciclo Hidrológico, 2007). 
 
 Zona no saturada. 
 
La zona no saturada se extiende de la superficie de la tierra al nivel al cual todos 
los poros o espacios abiertos en los componentes de la tierra se encuentran 
completamente llenos o saturados de agua. Una mezcla de aire y agua se 
encuentra en los poros en esta zona, y de aquí su nombre. Se puede subdividir en 
tres capas. Estas son (1) la capa de humedad del suelo, (2) la capa intermedia y 
(3) el borde capilar. 
 
La capa de humedad del suelo, yace inmediatamente debajo de la superficie, y 
ésta es la región de la que las plantas extraen, por medio de sus raíces, la 
humedad necesaria para su desarrollo. El grueso de la capa difiere grandemente 
según el tipo de suelo y vegetación, variando de unos cuantos centímetros 
(30.50 cm) en las tierras compactas y las áreas de cultivo, hasta varios metros en 
los bosques y tierras que soportan plantas de raíces profundas. La capa 
Roca impermeable
Agua subterránea
Borde capilar
Capa intermedia
Capa de humedad 
del suelo
Nivel freático
Borde capilar
N.F.
Zona saturada
roca plástica
Zona no saturada
roca descompuesta
N.F.
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
 
GENERALIDADES 
DEFINICIONES BÁSICAS DE GEOHIDROLOGÍA 
 
 
 
5 
intermedia yace entre la capa de humedad del suelo y el borde capilar. La mayor 
parte de su agua llega por gravedad hacia abajo a través del borde capilar. El 
agua de esta capa se llama agua (vadosa) intermedia. 
 
El borde capilar ocupa la porción del fondo de la zona no saturada y yace 
inmediatamente sobre la zona saturada. Su nombre procede del hecho de que el 
agua, en esta capa, está suspendida por fuerzas capilares similares a las que 
causan que el agua se eleve en un tubo estrecho o capilar, por encima del nivel 
del agua contenida en un recipiente mayor que aloja verticalmente al tubo. 
Mientras más estrecho sea el tubo o los poros, más se elevará el agua. Por lo 
tanto, el espesor de la capa depende de la textura de la roca o el suelo y puede 
ser prácticamente cero cuando los poros son grandes. 
 
 Zona saturada. 
 
Inmediatamente bajo el borde capilar yace la zona saturada en la cual los poros 
están completamente llenos o saturados de agua. El agua de esta zona se conoce 
como agua del subsuelo y es la única forma de agua del subsuelo que puede fluir 
fácilmente hacia un pozo. El objeto de la construcción de un pozo es penetrar la 
tierra en esta zona con un tubo, cuya sección inferior tiene aberturas de un tamaño 
tal que permiten la entrada del agua desde la zona saturada, pero excluyen las 
partículas de roca. Las formaciones que contienen agua del subsuelo y que la 
proporcionan fácilmente a los pozos son llamadas acuíferas (PRICE, 2003). 
 
 
I.1.4. Formaciones geohidrológicas. 
 
Existe una clasificación de acuíferos de acuerdo a las condiciones de presión que 
se encuentren en el subsuelo, los cuales se describen a continuación (fig. 5) 
(JOHNSON, 1975). 
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
 
GENERALIDADES 
DEFINICIONES BÁSICAS DE GEOHIDROLOGÍA 
 
 
 
6 
 
Figura 5.- Tipos de acuíferos (Ciclo Hidrológico, 2007). 
 
a) Acuífero. 
 
Es una unidad geológica saturada que contiene y transmite grandes cantidades de 
agua, de tal manera que puede extraerse en cantidades económicamente 
aprovechables. 
 
 Acuífero libre: 
 
Se encuentra limitado por una capa confinante en la base del acuífero, mientras 
que la porción superior está limitada por el nivel del agua (nivel freático) el cual se 
encuentra a presión atmosférica. El nivel superior del acuífero es libre de ascender 
o descender (ejemplo: manantiales, ríos, lagos, lagunas y mares). 
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
 
GENERALIDADES 
DEFINICIONES BÁSICAS DE GEOHIDROLOGÍA 
 
 
 
7 
 Acuífero confinado: 
 
De manera más simple, un acuífero confinado es aquel que se encuentra 
confinado entre dos formaciones impermeables ó acuitardos. En un acuífero 
confinado, la presión del agua es usualmente mayor que la atmosférica. En 
consecuencia, si un pozo penetra un acuífero confinado, el agua se elevará por 
encima del nivel del acuífero, y en algunos casos por encima del nivel del terreno, 
a lo que se le conoce como pozo fluyente o artesiano (ejemplo: gravas y arenas o 
arenas gruesas, confinada por dos estratos menos permeables como limos, 
arcillas o arcillas compactas). 
 
 Acuífero semi-confinado: 
 
Acuífero limitado por formaciones menos permeables (acuitardo) que el mismo 
pero a través de las cuales puede recibir o ceder volúmenes significativos de 
agua. El acuífero semi-confinado contiene agua a mayor presión que la atmósfera. 
El agua es libre de moverse a través de los acuitardos en sentido vertical, hacia 
arriba o hacia abajo. 
 
b) Acuitardo: 
 
Es una formación geológica que es mucho menos permeable que el acuífero que 
está abajo o encima de él y casi siempre es mucho más delgado. Se comporta 
como una membrana delgada semipermeable a través de la cual puede haber 
filtraciones entre acuíferos separados por ella. Es casi siempre llamado formación 
semipermeable o filtrante. 
 
 
 
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
 
GENERALIDADES 
TIPO DE MATERIAL QUE CONFORMA UN ACUÍFERO 
 
 
 
8 
c) Acuicludo o Acuicierre: 
 
Formación geológica que puede contener agua (algunas veces en cantidades 
apreciables) pero es incapaz de transmitirla en cantidades significativas (ejemplo: 
arcilla). Para fines prácticos un acuicludo o acuicierre puede ser considerado como 
una formación impermeable. 
 
d) Acuífugo: 
 
Es una formación geológica impermeable que no almacena ni transmite el agua. 
 
I.2. TIPO DE MATERIAL QUE CONFORMA UN ACUÍFERO 
 
Las formaciones acuíferas pueden estar compuestas de rocas consolidadas y no 
consolidadas. Los componentes rocosos deben ser suficientemente porosos 
(contener una proporción razonablemente alta de poros u otras aberturas en el 
material sólido) y ser suficientemente permeables (las aberturas deben estar 
interconectadas para permitir el paso del agua a través de ellas). Ver tabla 1. 
(CONAGUA, 1994). 
 
Tabla No. 1. Tipo de material que conforma un acuífero. 
 (DOMENICO Y SCHWARTZ, 1998). 
 
 
 
Clasificación Impermeables 
Poco 
permeable 
Algo 
permeable 
Permeable 
Muy 
permeable 
Clasificación 
del acuífero 
Acuicludo Acuitardo Acuífero pobre 
Acuífero de 
regular a 
bueno 
Acuífero 
excelente 
Tipo de 
materiales 
Arcilla 
compacta 
(pizarra y 
granito) 
Limo arenoso, 
limo y arcilla 
limosa 
Arena fina y 
arena limosa 
(caliza 
fracturada) 
Arena limpia, 
grava y arena 
fina 
Grava limpia 
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
 
GENERALIDADES 
TIPODE MATERIAL QUE CONFORMA UN ACUÍFERO 
 
 
 
9 
Conglomerado Arenisca Arcilla
I.2.1. Clasificación de las rocas. 
 
Las rocas pueden clasificarse por su origen en tres categorías principales: rocas 
sedimentarias, rocas ígneas y rocas metamórficas. 
 
a) Rocas sedimentarias: 
Las rocas originadas a partir de la consolidación de fragmentos de otras rocas, de 
restos de plantas y animales o de precipitados químicos, se denominan rocas 
sedimentarias (Rocas Sedimentarias, 2010). 
 Rocas Detríticas: Son las formadas a partir de la sedimentación de trozos 
de otras rocas después de una fase de transporte. La clasificación de estas 
rocas se basa en los tamaños de los trozos que las componen. Las 
constituidas por trozos de tamaño grande son los conglomerados, las 
areniscas poseen granos de tamaño intermedio y los limos y arcillas 
poseen trozos muy pequeños (Fig. 6). 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 6.- Rocas Sedimentarias, detríticas (Rocas Sedimentarias, 2010). 
 
 Rocas químicas y orgánicas: Son las formadas a partir de la precipitación 
de determinados compuestos químicos en soluciones acuosas o bien por 
acumulación de substancias de origen orgánico. Un tipo muy común es la 
roca caliza, formada en su mayor parte por restos de organismos como 
corales, algas, etc. aunque también puede originarse por precipitación de 
cementos calcáreos. 
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
 
GENERALIDADES 
TIPO DE MATERIAL QUE CONFORMA UN ACUÍFERO 
 
 
 
10 
Calizas Caliza con fósiles Tobas calcáreas
Las tobas calcáreas son rocas muy porosas y con abundantes restos 
vegetales que se originan en los ríos cuando el carbonato de calcio 
precipita sobre la vegetación (Fig. 7). Los carbones y petróleos son rocas 
sedimentarias orgánicas originadas a partir de la acumulación de restos de 
materia orgánica. Poseen un enorme interés económico (Rocas 
Sedimentarias, 2010). 
 
 
 
 
 
Figura 7.- Rocas Sedimentarias, químicas y orgánicas (Rocas Sedimentarias, 2010). 
 
b) Rocas ígneas: 
Son las que resultan del enfriamiento y solidificación de los materiales calientes, 
fundidos, llamados magma que se originan a grandes profundidades dentro de la 
tierra. Cuando la solidificación tiene lugar a una profundidad considerable, las 
rocas se conocen como intrusivas o plutónicas, mientras que las que se solidifican 
en la superficie del suelo o cerca de ella se llaman extrusivas o volcánicas. 
 
 Las rocas plutónicas o intrusivas: Tales como el granito, usualmente son 
de textura gruesa y no porosa y no se consideran como capas acuíferas. 
Sin embargo, ocasionalmente se ha encontrado aguas en grietas y 
fracturas de las porciones superiores, atacadas por los cambios 
climatológicos en tales rocas, Fig. 8 (Rocas Ígneas, 2010). 
 
 
 
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
 
GENERALIDADES 
TIPO DE MATERIAL QUE CONFORMA UN ACUÍFERO 
 
 
 
11 
 
 
 
 
Figura 8.- Rocas Ígneas, intrusivas (Rocas Ígneas, 2010). 
 
 Las rocas volcánicas o extrusivas: A causa del enfriamiento 
relativamente rápido que tiene lugar en la superficie, usualmente son de 
textura fina y de apariencia cristalizada. El basalto o roca de trapa, una de 
las principales rocas de este tipo, puede ser altamente poroso y permeable 
como resultado de aberturas comunicantes llamadas vesículas, formadas 
por el desarrollo de burbujas de gas cuando la lava (magma que fluye en la 
superficie o cerca de ella) se enfría. Las capas acuíferas basálticas también 
pueden contener agua en las grietas y en las brechas o roturas de los 
extremos y fondos de las capas sucesivas (Fig. 9). 
 
Los materiales de fragmentación descargados por los volcanes, tales como 
cenizas y escoria, se conocen como formadores de capas acuíferas excelentes 
donde las partículas son de tamaño suficientemente grande. Sus capacidades 
para producir agua varían considerablemente, dependiendo de la complejidad de 
la estratificación, el grado del tamaño y la forma de las partículas. Ejemplos de 
capas acuíferas excelentes de este tipo se encuentran en América Central. (Rocas 
Ígneas, 2010). 
 
 
 
 
 
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
 
GENERALIDADES 
TIPO DE MATERIAL QUE CONFORMA UN ACUÍFERO 
 
 
 
12 
 
 
 
 
 
Figura 9.- Rocas Ígneas, extrusivas (Rocas Ígneas, 2010). 
 
 Rocas metamórficas: 
Es el nombre que se da a las rocas de todos los tipos, ígneas o sedimentarias, 
que se han alterado por calor y presión. Ejemplos de éstas son la cuarcita o 
arenisca metamorfoseada, los esquistos de pizarra y mica, de arcilla y gneis del 
granito. Generalmente, éstas forman capas acuíferas pobres con agua obtenida 
solamente de las grietas y fracturas. El mármol, una caliza metamorfoseada, 
puede ser una buena capa acuífera cuando se fractura y contiene canales de 
disolución (Fig. 10). 
 
Con la descripción anterior de los tres tipos principales de roca, será más fácil 
comprender por qué se encuentra un 95% estimado del agua de suelo disponible 
en las rocas sedimentarias que constituyen sólo, aproximadamente, 5% de la 
corteza de la tierra (Rocas Metamórficas, 2010). 
 
 
Figura 10.- Rocas metamórficas (Rocas Metamórficas, 2010). 
 
 
 
 
 
GNEIS
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
 
GENERALIDADES 
PROPIEDADES HIDRÁULICAS DEL MEDIO 
 
 
 
13 
I.3. PROPIEDADES HIDRÁULICAS DEL MEDIO. 
 
I.3.1. Porosidad total (Mt). 
 
Es la relación entre el volumen de los huecos de un suelo o roca, que no 
forzosamente están interconectados, y el volumen total del suelo o roca y se 
expresa como decimal o en porcentaje. Es un índice de cuánta agua subterránea 
puede ser almacenada en el suelo o roca, no indica cuánta agua del material 
poroso puede ser aprovechada al ser drenada por gravedad (JOHNSON, 1975). 
 
Mt ; 1 – (Pb / Ps)…………… (1) 
Donde: 
Mt ; Porosidad total (m³). 
Pb ; Densidad específica del sedimento o roca (m³). 
Ps ; Densidad específica de la parte sólida (m³). 
 
I.3.2. Porosidad eficaz (Me). 
 
Se refiere al porcentaje de espacios porosos interconectados al flujo del agua 
subterránea en un sentido continuo. Se determina con la siguiente fórmula: 
(JOHNSON, 1975). 
 
Me ; Vg / Vt…………… (2) 
Donde: 
Me ; Porosidad eficaz (adimensional). 
Vg ; Volumen de agua drenada por gravedad (m³). 
Vt ; Volumen unitario de roca o sedimento saturado (m³). 
 
Se define como la relación del volumen de vacíos drenable entre el volumen total 
de una muestra representativa de suelo o roca. Este término se utiliza para 
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
 
GENERALIDADES 
PROPIEDADES HIDRÁULICAS DEL MEDIO 
 
 
 
14 
caracterizar las propiedades de almacenamiento de suelos no saturados o 
acuíferos freáticos (libres). Debido a que los tamaños de poro para la mayoría de 
los materiales geológicos varían en promedio, y las fuerzas capilares que retienen 
el agua son una función del tamaño del poro, el drenaje de agua desde estos 
espacios no es instantáneo. La porosidad eficaz depende del tamaño de grano, 
forma y distribución de los poros, gradación de los materiales, compactación y 
tiempo de drenaje (JOHNSON, 1975). 
 
Los valores de la porosidad eficaz varían de 0.00 a 0.35 (Ver tabla 2). 
 
Tabla No. 2. Valores típicos de la porosidad eficaz, en porcentajes. 
 
Material 
Porosidad Eficaz (%) 
Máximo Promedio Mínimo 
Arcilla 5 2 0 
Arcilla 
arenosa 
12 7 3 
Limo19 18 3 
Arena fina 28 21 10 
Arena media 32 26 15 
Arena gruesa 35 27 20 
Arena 
gravosa 
35 25 20 
Grava fina 35 25 21 
Grava media 26 23 13 
Grava gruesa 26 22 12 
 
(JOHNSON, 1975). 
 
I.3.3. Porosidad de retención (Mr). 
 
Aquella parte del agua que no se puede remover por drenaje gravitacional, es 
retenida contra la fuerza de la gravedad por capilaridad y atracción molecular. La 
cantidad de agua que un volumen unitario de material retiene cuando se somete a 
drenaje por gravedad, se denomina porosidad de retención. Tanto la porosidad 
eficaz como la porosidad de retención se expresan como fracciones decimales o 
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
 
GENERALIDADES 
PROPIEDADES HIDRÁULICAS DEL MEDIO 
 
 
 
15 
porcentajes. La porosidad eficaz sumada a la porosidad de retención, es igual a la 
porosidad total (JOHNSON, 1975). 
 
Mr ; Vr / Vt…………… (3) 
Donde: 
Mr ; Porosidad de retención (adimensional). 
Vr ; Volumen de agua retenida contra la acción de la gravedad (m³). 
Vt ; Volumen unitario de roca o sedimento saturado (m³). 
 
I.3.4. Conductividad hidráulica (K). 
 
La conductividad hidráulica viene a ser la cantidad de agua que puede fluir a 
través de una sección transversal de área unitaria dentro de un material poroso, 
por unidad de tiempo y bajo un gradiente hidráulico de 1.00 (cien por ciento) a una 
temperatura dada. También puede expresarse en el sistema métrico utilizando 
unidades tales como litros por día por metro cuadrado bajo un gradiente hidráulico 
de 1.00 a la temperatura de 15.5°C (ver tabla 3) (DOMENICO Y SCHWARTZ, 
1998). 
 
K ; Q / (A * i)…………… (4) 
Donde: 
 
K ; Conductividad hidráulica (m/día, m/s). 
Q ; Gasto o volumen de agua por unidad de tiempo (m³/día, m³/s b). 
A ; Área (m²). 
i ; Gradiente hidráulico (adimensional). 
 
 
 
 
 
 
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
 
GENERALIDADES 
PROPIEDADES HIDRÁULICAS DEL MEDIO 
 
 
 
16 
Tabla 3.- Conductividad hidráulica (m/día) en función de la Hidrología. 
 
 
 
(DOMENICO Y SCHWARTZ, 1998). 
 
La conductividad hidráulica está gobernada por el tamaño y la forma de los poros 
(intergranulares y facturados), la interconexión entre ellos, y las propiedades 
físicas del fluido. Si la interconexión entre los poros es pequeña, entonces el 
volumen del agua que pasar de poro a poro será restringido, resultando en una 
baja conductividad hidráulica (ver tabla 4). 
 
Tabla No. 4. Valores típicos de la conductividad hidráulica. 
Material Conductividad hidráulica (m/s) 
Sedimentos 
Grava 3x10
-4
 a 3x10
-2
 
Arena gruesa 9x10
-7
 a 6x10
-3
 
Arena media 9x10
-7
 a 5x10
-4
 
Arena fina 2x10
-7
 a 2x10
-4
 
Limo 1x10
-9
 a 2x10
-5
 
Tillita 1x10
-12
 a 2x10
-6
 
Arcilla 1x10
-11
 a 4.7x10
-9
 
Arcilla marina inalterada 8x10
-13
 a 2x10
-9
 
Rocas sedimentarias 
Caliza arrecifal y Karst 1x10
-6
 a 2x10
-2
 
Caliza, dolomía 1x10
-9
 a 6x10
-6
 
Arenisca 3x10
-10
 a 6x10
-6
 
Limolita 110
-11
 a 1.4x10
-8
 
Sal 1x10
-12
 a 2x10
-10
 
Anhidrita 4x10
-13
 a 2x10
-8
 
Lutita 1x10
-13
 a 2x10
-9
 
Rocas cristalinas 
Basalto fracturado 4x10
-7
 a 2x10
-2
 
Rocas ígneas y metamórficas fracturadas 8x10
-9
 a 3x10
-5
 
Granito intemperizado 3.3x10
-6
 a 5.2x10
-5
 
Gravo intemperizado 5.5x10
-7
 a 3.8x10
-6
 
Basalto masivo 2x10
-11
 a 4.2x10
-7
 
Rocas ígneas y metamórficas no 
fracturadas 
3x10
-14
 a 2x10
-10
 
 
(DOMÉNICO Y SCHWARTZ, 1998).
10⁴ 10³ 10² 10 1 10 ̄¹ 10 ̄² 10 ̄³ 10 ̄⁴ 10 ̄⁵
Clasificación Geológica
Clasificación 
Hidrogeológica
Limos o arcillas 
arenosas
Arcillas 
compactas
Gravas limpias
Permeabilidad hidráulica 
(m/día)
Gravas y arenas 
o arenas 
gruesas
Arenas finas o con 
mezcla de limos
 Acuífero excelente 
(muy permeable)
Acuífero pobre 
(algo permeable)
Acuitardos 
(poco 
permeable)
 Acuicierre 
(practicamente 
impermeable)
Conductividad 
Hidráulica (m/día) 
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
 
GENERALIDADES 
PROPIEDADES HIDRÁULICAS DEL MEDIO 
 
 
 
17 
Las propiedades del agua varían con la temperatura, por lo que la conductividad 
hidráulica se debe definir a una temperatura en particular ya que es función de la 
viscosidad y densidad del agua. 
 
I.3.5. Coeficiente de almacenamiento (S). 
 
Es el volumen de agua cedida o tomada del almacenamiento del mismo, por 
unidad de área superficial cuando se produce un cambio unitario de carga. En los 
acuíferos del nivel freático, S equivale al rendimiento específico del material 
desecado durante el bombeo. En los acuíferos artesianos, S es el resultado de 
dos efectos elásticos, la compresión del acuífero y la expansión del agua 
contenida en éste, cuando la carga o presión es reducida por el bombeo. El 
coeficiente de almacenamiento es un término adimensional. El valor S en los 
acuíferos libres varía desde 0.01 hasta 0.35; estos valores en un acuífero 
artesiano, van desde 0.00001 hasta 0.001, ver tabla 5 (DOMENICO Y 
SCHWARTZ, 1998). 
 
Tabla No. 5. Valores característicos de coeficientes de almacenamiento para clasificar un acuífero. 
 
 (DOMÉNICO Y SCHWARTZ, 1998).
Tipo de material 
permeable 
Forma del 
funcionamiento del 
acuífero 
Valores de S (medio) 
Kárstico 
Calizas y dolomitas 
Libres 2x10 
-2 
Jurásicas 
Semiconfinados 5x10-4 
Confinado 5x10-5 
Calizas y dolomitas Libre 2x10
-2
 a 5x10
-2 
Cretácicas y Semiconfinados 5x10
-4
 a 1x10
-3 
Terciarias Confinado 5x10
-5
 a 1x10
-4 
Poroso intergranular Libre 5x10-2 a 15x10-2 
Gravas y arenas Semiconfinados 1x10-3 
Confinado 1x10-4 
Kparsticos y porosos 
Libre 15x10-2 a 18x10-2 Calcarenitas marinas 
Terciarias 
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
 
GENERALIDADES 
PROPIEDADES HIDRÁULICAS DEL MEDIO 
 
 
 
18 
I.3.6. Coeficiente de transmisividad (T). 
 
Es la razón por la cual fluye el agua a través de una franja vertical de acuífero de 
ancho unitario y de altura igual al espesor saturado del mismo, cuando el 
gradiente hidráulico es igual a 1, o sea, 100%. Los valores del coeficiente de 
transmisividad varían desde un poco menos de 0.50 hasta más de 500 m3/hora/m. 
Un acuífero cuya transmisividad sea menor de 0.50 m3/hora/m puede únicamente 
suministrar agua para usos domésticos o similares. Cuando la transmisividad es 
del orden de 5 m3/hora/m o mayor, el rendimiento será adecuado a propósitos 
industriales, municipales o de riego (DOMENICO Y SCHWARTZ, 1998). 
 
Los coeficientes de transmisividad o de almacenamiento son especialmente 
importantes puesto que definen las características hidráulicas de la formación 
acuífera. El coeficiente de transmisividad indica cuánta agua se mueve a través de 
la formación y el coeficiente de almacenamiento indica qué cantidad puede ser 
obtenida por bombeo o drenaje. Si en un acuífero particular se puede determinar 
ambos coeficientes, se podrán efectuar predicciones de gran significación (ver 
tabla 6). Algunas son: 
 Capacidad específica de pozos de diferentes tamaños. 
 Abatimiento en el acuífero a diversas distancias del pozo de bombeo. 
 Se puede comenzar la medición del abatimiento en un pozo después 
de haber comenzado el bombeo. 
 
Tabla No. 6. Valores característicos del coeficiente de transmisividad. 
 
 (DOMÉNICO Y SCHWARTZ, 1998).
T (m ² /día) 
Clasificación 
estimativa 
T (m ² /día) 
T<10 Muy bajaT<1x10-4
 
10<T100 Baja 1x10-4<T<1x10-3
 
100<T<500 Media a Alta 1x10
-3
<T<5x10
-3 
500<T<1000 Alta 5x10-3<T<1x10-2
 
T>1000 Muy alta T<1x10
-2 
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
 
GENERALIDADES 
MOVIMIENTO Y MEDICIÓN DEL NIVEL DEL AGUA SUBTERRÁNEA 
 
 
 
19 
I.4. MOVIMIENTO Y MEDICIÓN DEL NIVEL DEL AGUA 
SUBTERRÁNEA. 
 
Para efectuar las mediciones de los niveles del agua subterránea, se necesitan de 
pozos, norias, pozos existentes (abastecimiento, inyección y recarga), piezómetros 
y pozos de observación; en este caso se hará en dos tipos de piezómetros 
(piezómetro abierto tipo Casagrande y piezómetro eléctrico de cuerda vibrante) y 
un pozo de observación. 
En la fotografía 1 se aprecia la toma de lectura del espejo de agua en el Pozo de 
Observación (PO) de la lumbrera L8 TEO, utilizando una sonda eléctrica marcada 
al milímetro para mayor precisión. 
 
Fotografía 1.- Medición del nivel del agua subterránea (Estudio de Ingeniería Básica del Túnel 
Emisor Oriente, CFE, 2008). 
 
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
 
GENERALIDADES 
MOVIMIENTO Y MEDICIÓN DEL NIVEL DEL AGUA SUBTERRÁNEA 
 
 
 
20 
I.4.1. Pozo de observación (PO). 
 
Los pozos de observación deben ser suficientemente amplios como para permitir 
mediciones rápidas y precisas del nivel de agua. Los pozos pequeños son 
mejores, puesto que el volumen de agua contenido en un pozo de gran diámetro 
puede dar lugar a que los cambios de abatimiento sufran algunos retardos. Si se 
usa un registrador automático de niveles, el ademe del pozo debe tener un 
diámetro no menor a 15 centímetros. Los pozos de observación de 5 centímetros 
de diámetro, resultan ideales cuando se emplean métodos manuales para medir el 
nivel (fig. 11) (JOHNSON, 1975). 
 
 
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
 
GENERALIDADES 
MOVIMIENTO Y MEDICIÓN DEL NIVEL DEL AGUA SUBTERRÁNEA 
 
 
 
21 
Ø=32 cm x e= 1/4"
Tapa de fierro negro
Tubo de pvc Ø 1"
Dren
Concreto fc'= 200 kg/cm2
Banderola
Ademe de Ø 10"
N.T.N
Pozo de Observación
Relleno
Grava de 1/4"
DETALLE 1
Tubo de fierro
negro Ø 2", cédula 40
Brocal de Ø 8"
DETALLE 2
act. m
0.45
0.30
0.40
1.85
0.79
0.50
14.5
12.20
0.67
1.33
DETALLE 2
act. cm
Ademe de Ø 10"
9.0
Ø=32 cm x e= 1/4"
Tapa de fierro negro
Relleno
Grava de 1/4"
Concreto 
 fc'= 200 kg/cm2
Tubo de pvc 2" ced 40 
NAF 2,234.78 msnm
TUBO RANURADO DE PVC
HID. CED. 40 DE 2"
1.63
FONDO DE TUBERÍA
ELEV. 2,227.76 msnm
COSTRA SUPERFICIAL
arcilla limosa café claro e
consistencia dura, con arena.
FORMACIÓN ARCILLOSA
SUPERIOR compúesta
principalmente de arcilla
de alta plasticidad, gris
verdosa de consistencia
muy blanda a media.
Dentro de esta formación
se encuentra estratos de
suelos granulares (arena y
limos) o limos arcillosos con
compacidades variables.
PRIMERA CAPA DURA
Compuesta principalmente
limo arenoso gris verdoso
altamente compactos.
Formacion arcillosa inferior
compuesta por arcilla, de
alta plasticidad gris verdosa
y consistencia firme a dura.
Dentro de esta formación
se encuentran estratos de
suelos granulares
(arena - limos) o limos
arcillosos con
compacidades variables.
Lente resisitente limo
arenoso de consistencia
firme.
PERFIL
 LITÓLOGICO
FORMACIÓN ARCILLOSA
SUPERIOR compúesta
principalmente de arcilla
de alta plasticidad, gris
verdosa de consistencia
muy blanda a media.
Dentro de esta formación
se encuentra estratos de
suelos granulares (arena y
limos) o limos arcillosos con
compacidades variables.
DETALLE 1
ELEV. 2,239.96 msnm
FONDO DEL BARRENO
ELEV. 2,226.13 msnm
BORDO
DERECHO
POZO DE OBSERVACION
GRAVA DE 14" VOLUMEN=690 L
TUBO LISO DE PVC
HID. CED. 40 DE 2"
ELEV.BOCA 2,241.96 msnm
ELEV NTN.2,240.63 msnm
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 11.- Pozo de observación (Estudio de Ingeniería Básica del Túnel Emisor Oriente, CFE, 
2008).
´ 
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
 
GENERALIDADES 
MOVIMIENTO Y MEDICIÓN DEL NIVEL DEL AGUA SUBTERRÁNEA 
 
 
 
22 
I.4.2. Piezómetro abierto tipo Casagrande (PZA). 
 
Para poder medir la presión de poro en suelos cohesivos, para los cuales los 
piezómetros abiertos comunes y corrientes no son lo suficientemente sensibles, 
Casagrande (fig. 12) desarrolló un piezómetro simple y barato que combina el 
principio de medición del abierto con los siguientes requisitos: 
 Usar un bulbo poroso y tubería de P.V.C. 
 Que el bulbo ranurado tenga un área de contacto con el suelo suficiente 
para garantizar una respuesta rápida del nivel del agua dentro del tubo a los 
cambios de presión de poro. 
 Usar un tubo abierto que tenga el menor diámetro posible pero que aún 
permita la medición precisa del nivel del agua. 
 Usar un sello efectivo entre el tubo vertical de plástico y el ademe dentro del 
cual se coloca el piezómetro (se recomienda el sello de bentonita). 
 
La finalidad del elemento filtrante en la punta del piezómetro es separar la presión 
de poro de la presión total. Debe ser lo suficientemente resistente para soportar la 
presión máxima por sobrecarga del relleno y lo suficientemente poroso para 
permitir el paso del fluido que llena los poros hacia el interior del bulbo sin permitir 
el arrastre de partículas del suelo (fotografía 2) (JOHNSON, 1975). 
 
 
Fotografía 2. Sonda Piezométrica (Estudio de Ingeniería Básica del Túnel Emisor Oriente, CFE, 
2008).
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
 
GENERALIDADES 
MOVIMIENTO Y MEDICIÓN DEL NIVEL DEL AGUA SUBTERRÁNEA 
 
 
 
23 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 12.- Piezómetro abierto tipo Casagrande (Estudio de Ingeniería Básica del Túnel Emisor 
Oriente, CFE, 2008).
COSTRA SUPERFICIAL arcilla limosa café claro e
consistencia dura, con arena.
FORMACIÓN ARCILLOSA SUPERIOR compúesta
principalmente de arcilla de alta plasticidad, gris
verdosa de consistencia muy blanda a media. Dentro
de esta formación se encuentra estratos de suelos
granulares (arena y limos) o limos arcillosos con
compacidades variables.
Lente resisitente limo arenoso de consistenca firme.
FORMACIÓN ARCILLOSA SUPERIOR compúesta
principalmente de arcilla de alta plasticidad, gris
verdosa de consistencia muy blanda a media. Dentro
de esta formación se encuentra estratos de suelos
granulares (arena y limos) o limos arcillosos con
compacidades variables.
PRIMERA CAPA DURA Compuesta principalmente
limo arenoso gris verdoso altamente compactos.
Formación arcillosa inferior compuesta por arcilla,
de alta plasticidad gris verdosa y consistencia firme
a dura. Dentro de esta formación se encuentran
estratos de suelos granulares (arena- limos) o
limos arcillosos con compacidades variables.
Formación arcillosa inferior compuesta por arcilla,
de alta plasticidad gris verdosa y consistencia firme
a dura. Dentro de esta formación se encuentran
estratos de suelos granulares (arena- limos) o limos
arcillosos con compacidades variables.
Lente resisitente limo arenoso de consistenca firme.
SERIE ESTRATIFICADA SUPERIOR. Consiste
principalmente de suelos granulares (arenas o limos)
en estado compacto a muy compacto. En esta
formación se presentan diferentes profundidades,
algunas intercalaciones arcillosas de poco espesor
(menor de 1.5 m) de consistencia firme a dura y
poco compresible.
FORMACIÓNARCILLOSA PROFUNDA. Se forma
de arcilla de alta plasticidad de consistencia firme a
dura y poco compresible.
limo arenoso cementado color gris verdoso,
consistencia de muy firme a dura .Se presentan
algunas intercalaciones arcilosas de consistencia
firme poco compresibles.
Arcilla de alta plasticidad color gris de consistencia
firme a dura y poco compresible.
Limo arenoso (toba) cementado gris verdoso de
consistencia muy dura.
PERFIL LITÓLOGICO
VER DETALLE 2
VER DETALLE 1
3.00
Elev. 2,175.37 (Prof. 63.00 m) (INICIO DEL BULBO)
Elev. 2,212.92 (Prof. 25.45 m) (INICIO DEL BULBO)
Elev. 2,201.02 (Prof. 37.35 m) (INICIO DEL BULBO)
ELEVACIONES (msnm) 
BULBO
A 
ELEV. 
BOCA INFERIOR 
B
C 
D
T A B L A 1 
ELEV. TRAMO 
PARTE 
RANURADO
DE LA
ELEV. 
BULBO
DEL
E
2,166.37
2,175.37
2,190.07
2,201.02
2,212.92
PIEZÓMETRO ABIERTO TIPO CASAGRANDE
RELLENO (ARENA, CEMENTO, BENTONITA, AGUA) PROPORCIÓN (25%, 21%, 17%, 38%)
RELLENO (ARENA, CEMENTO, BENTONITA, AGUA) PROPORCIÓN (25%, 21%, 17%, 38%)
(tramo liso)
Tubería de PVC
1" Hid. Ced. 40
Ø=32 cm x e= 1/4"
Tapa de fierro negro
Tubo de pvc Ø 1"
Concreto fc'= 200 kg/cm2
Banderola
Ademe de Ø 12"
N.T.N
Piezómetro abierto
Relleno
cemento, arena, 
bentonita
DETALLE 2
Tubo de fierro
negro Ø 2", cédula 40
Brocal de Ø 8"
0.216 m [8 1/2"]
1.0
1" Hid. Ced. 40
(tramo ranurado)
Tubería de PVC
(tramo liso como
depósito de asolve)
Tubería de PVC
Tubería de Protección
B
U
L
B
O
Grava 1/4"
(tramo liso)
Tubería de PVC
Tapón capa de 1"
1.0
1.0
1.0
1.0
1" Hid. Ced. 40
DETALLE 1 
act. m
Poliflex de 1 1/2"
Arena gruesa
con orificio de 3/8" 
DETALLE 3
act. cm
Concreto fc'= 200 kg/cm2
Ademe de Ø 12"
14.0
12.0
7.03.0
Ø=32 cm x e= 1/4"
Tapa de fierro negro
B
C
D
E
1.72
0.45
0.30
0.99
0.50
0.40
17.0
A
2,238.99 2,167.37
2,239.02 2,176.37
2,239.04 2,191.07
2,239.09 2,202.02
2,239.13 2,213.92
Elev. N.T.N. 2,238.37 msnm
6.00
0.44
0.49
2.85
0.49
1.22
3.60
0.50
0.39
0.46
0.25
1.27
8.55
3.02
0.60
0.52
0.20
0.97
3.83
4.58
0.52
0.52
0.63
3.31
AB
C
D
VER TABLA 1
0.19
0.44
0.20
0.93
5.34
0.94
0.56
0.27
19.59
1.04
0.29
Elev. 2,167.37 (Prof. 71.00 m) (INICIA TRAMO RANURADO)
Elev. 2,170.30 (Prof. 68.07 m) ARENA MEDIA (Pasa malla N° 8 y retiene malla N° 30)
Elev. 2,168.37 (Prof. 70.00 m) (TERMINA TRAMO RANURADO)
Elev. 2,166.37 (Prof. 72.00 m) INICIO DE LA CÁMARA PIEZOMÉTRICA E INICIO DEL BULBO
Elev. 2,169.81 (Prof. 68.56 m) ARENA GRUESA (Pasa malla N° 4 y retiene malla N° 8)
Elev. 2,170.98 (Prof. 67.39 m) PELETS
Elev. 2,170.79 (Prof. 67.58 m) ARENA FINA (Pasa malla N° 30 y retiene malla N° 100)
Elev. 2,205.27 (Prof. 33.10 m) ARENA MEDIA (Pasa malla N° 8 y retiene malla N° 30)
Elev. 2,172.20 (Prof. 66.17 m) SELLO DE LECHADA (AGUA-CEMENTO) 
Elev. 2,176.37 (Prof. 62.00 m) (INICIA TRAMO RANURADO)
Elev. 2,177.37 (Prof. 61.00 m) (TERMINA TRAMO RANURADO)
Elev. 2,175.05 (Prof. 63.32 m) INICIO DE LA CÁMARA PIEZOMÉTRICA
Elev. 2,179.15 (Prof. 59.22 m) ARENA GRUESA (Pasa malla N° 4 y retiene malla N° 8)
Elev. 2,179.54 (Prof. 58.83 m) ARENA MEDIA (Pasa malla N° 8 y retiene malla N° 30)
Elev. 2,180.00 (Prof. 58.37 m) ARENA FINA (Pasa malla N° 30 y retiene malla N° 100)
Elev. 2,180.25 (Prof. 58.12 m) PELETS
Elev. 2,181.52 (Prof. 56.85 m) SELLO DE LECHADA (AGUA-CEMENTO)
Elev. 2,191.07 (Prof. 47.30 m) (INICIA TRAMO RANURADO)
Elev. 2,192.07 (Prof. 46.30 m) (TERMINA TRAMO RANURADO)
Elev. 2,190.07 (Prof. 48.30 m) INICIO DE LA CÁMARA PIEZOMÉTRICA E INICIO DEL BULBO 
Elev. 2,193.69 (Prof. 44.68 m) ARENA GRUESA (Pasa malla N° 4 y retiene malla N° 8)
Elev. 2,194.13 (Prof. 44.24 m) ARENA MEDIA (Pasa malla N° 8 y retiene malla N° 30)
Elev. 2,194.65 (Prof. 43.72 m) ARENA FINA (Pasa malla N° 30 y retiene malla N° 100)
Elev. 2,194.85 (Prof. 43.52 m) PELETS
Elev. 2,195.82 (Prof. 42.55 m) SELLO DE LECHADA (AGUA-CEMENTO)
Elev. 2,202.02 (Prof. 36.35 m) (INICIA TRAMO RANURADO)
Elev. 2,203.02 (Prof. 35.35 m) (TERMINA TRAMO RANURADO)
Elev. 2,199.65 (Prof. 38.72 m) INICIO DE LA CÁMARA PIEZOMÉTRICA 
Elev. 2,204.75 (Prof. 33.62 m) ARENA GRUESA (Pasa malla N° 4 y retiene malla N° 8)
Elev. 2,205.90 (Prof. 32.47 m) ARENA FINA (Pasa malla N° 30 y retiene malla N° 100)
Elev. 2,206.10 (Prof. 32.27 m) PELETS
Elev. 2,207.03 (Prof. 31.34 m) SELLO DE LECHADA (AGUA-CEMENTO)
Elev. 2,213.92 (Prof. 24.45 m) (INICIA TRAMO RANURADO)
Elev. 2,214.92 (Prof. 23.45 m) (TERMINA TRAMO RANURADO)
Elev. 2,212.37 (Prof. 26.00 m) INICIO DE LA CÁMARA PIEZOMÉTRICA 
Elev. 2,216.24 (Prof. 22.13 m) ARENA GRUESA (Pasa malla N° 4 y retiene malla N° 8)
Elev. 2,217.18 (Prof. 21.19 m) ARENA MEDIA (Pasa malla N° 8 y retiene malla N° 30)
Elev. 2,217.47 (Prof. 20.90 m) ARENA FINA (Pasa malla N° 30 y retiene malla N° 100)
Elev. 2,217.74 (Prof. 20.63 m) PELETS
Elev. 2,218.78 (Prof. 19.59 m) SELLO DE LECHADA (AGUA-CEMENTO)
Elev. 2,178.65 (Prof. 59.72 m) GRAVA 1/4" TERMINA EL BULBO 
Elev. 2,169.37 (Prof. 69.00 m) GRAVA 1/4" TERMINA EL BULBO 
Elev. 2,193.09 (Prof. 45.28 m) GRAVAS 1/4" TERMINA EL BULBO 
Elev. 2,204.23 (Prof. 34.14 m) GRAVA 1/4" TERMINA EL BULBO 
Elev. 2,215.68 (Prof. 22.69 m) GRAVA 1/4" TERMINA EL BULBO 
E
Elev. 2,160.37 (Prof. 78.00 m) FONDO DEL BARRENO 
GRAVA
DE
1/4"Ø
GRAVA
DE
1/4"Ø
GRAVA
DE
1/4"Ø
GRAVA
DE
1/4"Ø
GRAVA
DE
1/4"Ø
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
 
GENERALIDADES 
MOVIMIENTO Y MEDICIÓN DEL NIVEL DEL AGUA SUBTERRÁNEA 
 
 
 
24 
1.4.3. Piezómetro eléctrico de cuerda vibrante (PZE). 
 
Permiten conocer la presión de poro en la arcilla, en el punto donde queda 
instalado el sensor eléctrico. Está integrado por una celda porosa contenida en un 
tubo metálico sellado herméticamente y dentro del cual existe un transductor de 
presión de cuerda vibrante que transforma la presión de agua detectada por la 
celda porosa en una señal eléctrica, misma que será leída a distancia en una 
unidad de registro manual. Ver figura 13. 
 
Principio de funcionamiento del sensor: Está constituido por un cuerpo de acero 
inoxidable de 19 mm de diámetro por 195 mm de largo, equipado con filtro de 
acero sintetizado de 50 micrones con baja entrada de aire con un termistor 
integrado (fotografía 3). 
 
 
Fotografía 3. Sensor eléctrico 
 
Su funcionamiento consiste en convertir la presión hidrostática a una señal de 
frecuencia (Hz), vía un diafragma y un alambre de acero a tensión. Este 
instrumento está diseñado para que un cambio en la presión del diafragma 
provoque un cambio en la tensión del alambre. Cuando es excitado por una 
bobina magnética el alambre vibra con una frecuencia natural, la vibración del 
alambre en la proximidad de la bobina genera una señal de frecuencia que se 
transmite a un dispositivo de lectura. 
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
 
GENERALIDADES 
MOVIMIENTO Y MEDICIÓN DEL NIVEL DEL AGUA SUBTERRÁNEA 
 
 
 
25 
 
 
Figura 13.- Piezómetro Eléctrico de Cuerda Vibrante (Estudio de Ingeniería Básica del Túnel 
Emisor Oriente, CFE, 2008).
 
PIEZÓMETRO ELÉCTRICO 
 
 
Ø=32 cm x e= 1/4"
Tapa de fierro negro
Tubo de pvc Ø 1"
Dren
Concreto fc'= 200 kg/cm2
Banderola
Ademe de Ø 12"
N.T.N
Piezómetro eléctrico
Relleno
cemento, arena, 
bentonita
DETALLE 2
0,40
0,50 1.79
0.86
0.216 m [8 1/2"]
Sensor 
Arena silica
Grava 1/4"
Cable de piezómetro 
Inicio de cámara 
1.01.0
DETALLE 1 
act. m
Arena gruesa
piezómetrica 
0,45
0,3
Tubo de fierro
negro Ø 2", cédula 40
Brocal de Ø 8"
PZE-L1A
ELEVACIONES (msnm) 
SENSOR
A 
NUMERO 
PIEZÓMETRICA
94709 2,189.73 2,189.23
B 94712 2,196.23 2,195.73
C 94705 2,202.23 2,201.73
D 94704 2,207.73 2,207.21
T A B L A 1ELEV.
CÁMARA
INICIO 
DE SERIE
ELEV. 
SENSOR
DEL
E 94711 2,213.15 2,213.65
PIEZÓMETRO ELÉTRICO PZE-L1A
act. m
ELEV. 2,188.13 (43.60 m) PROFUNDIDA DEL BARRENO 
ELEV. 2,189.23 (42.50 m) INICIO DE CÁMARA PIEZÓMETRICA 
ELEV. 2,189.73 (42.00 m) SENSOR 
ELEV. 2,190.25 (41.48 m) GRAVA DE 1/4"
ELEV. 2,190.75 (40.98 m) ARENAS GRUESAS 
ELEV. 2,191.60 (40.13 m) ARENAS SILICAS TERMINO DE CÁMARA PIEZÓMETRICA
ELEV. 2,191.80 (39.93 m) PELETS 
ELEV. 2,192.85 (38.88 m) TAPÓN DE LECHADA AGUA-CEMENTO 
ELEV. 2,207.21 (24.52 m) INICIO DE CÁMARA PIEZÓMETRICA 
ELEV. 2,207.73 (24.00 m) SENSOR 
ELEV. 2,208.21 (23.52 m) GRAVA DE 1/4"
ELEV. 2,208.71 (23.02 m) ARENAS GRUESAS 
ELEV. 2,209.71 (22.02 m) ARENAS SILICAS TERMINO DE CÁMARA PIEZÓMETRICA
ELEV. 2,209.91 (21.82 m) PELETS 
ELEV. 2,210.91 (20.82 m) TAPÓN DE LECHADA AGUA-CEMENTO 
ELEV. 2,213.65 (18.08 m) INICIO DE CÁMARA PIEZÓMETRICA 
ELEV. 2,213.15 (18.58 m) SENSOR 
ELEV. 2,214.65 (17.08 m) GRAVA DE 1/4"
ELEV. 2,215.15 (16.58 m) ARENAS GRUESAS 
ELEV. 2,215.65 (16.08 m) ARENAS SILICAS TERMINO DE CÁMARA PIEZÓMETRICA
ELEV. 2,215.85 (15.88 m) PELETS 
ELEV. 2,216.85 (14.88 m) TAPÓN DE LECHADA AGUA-CEMENTO 
ADE
NTN= 2,231.73 msnm
DETALLE 1 
DETALLE 2
T A B L A 1 
ELEV. 2,195.73 (36.00 m) INICIO DE CÁMARA PIEZÓMETRICA 
PROFUNDIDA DEL BARRENO
ELEV. 2,196.23 (35.50 m) SENSOR 
ELEV. 2,196.73 (35.00 m) GRAVA DE 1/4"
ELEV. 2,197.31 (34.42 m) ARENAS GRUESAS 
ELEV. 2,197.91 (33.82 m) ARENAS SILICAS TERMINO DE CÁMARA PIEZÓMETRICA
ELEV. 2,198.11 (33.62 m) PELETS 
ELEV. 2,199.21 (32.52 m) TAPÓN DE LECHADA AGUA-CEMENTO 
ELEV. 2,201.73 (30.00 m) INICIO DE CÁMARA PIEZÓMETRICA 
ELEV. 2,202.23 (29.50 m) SENSOR 
ELEV. 2,202.98 (28.75m) GRAVA DE 1/4"
ELEV. 2,203.63 (28.10 m) ARENAS GRUESAS 
ELEV. 2,204.48 (27.25m) ARENAS SILICAS TERMINO DE CÁMARA PIEZÓMETRICA
ELEV. 2,204.70 (27.03 m) PELETS 
ELEV. 2,205.85 (25.88 m) TAPÓN DE LECHADA AGUA-CEMENTO 
BC NTN= 2,231.73 msnm
DETALLE 1 
DETALLE 2
T A B L A 1 
BC
PIEZÓMETRO ELÉCTRICO PZE-L1AB Y PZE-L1AC 
PIEZÓMETRO ELÉCTRICO PZE-L1AB Y PZE-L1AC 
 
PIEZÓMETRO ELÉCTRICO DE CUERDA VIBRANTE 
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
 
GENERALIDADES 
MOVIMIENTO Y MEDICIÓN DEL NIVEL DEL AGUA SUBTERRÁNEA 
 
 
 
26 
El dispositivo de lectura procesa la señal y despliega una lectura misma que se 
convierte a unidades de ingeniería, en este caso a kg/cm². La medición es a través 
de una terminal digital portátil, VW Data Recorder, con la cual también se puede 
obtener la temperatura registrada con el termistor, ver tabla 7. 
 
Tabla 7. Características técnicas de la terminal portátil VW Data Recorder. 
Marca: SlopeIndicator. 
Alcance de medición: 0 a 7,14 kg/cm². 
Exactitud: 0.3% de la escala total. 
Resolución: 0,025 % de la escala total 
Presión máxima: 10,71 kg/cm². 
Temperatura de operación: -45 ° C a 100 °C. 
Intervalo de medición de temperatura -10 a50 °C 
 Manual del Sistema VW Data Recorder, 2008. 
 
Para realizar la toma de lectura en forma manual de los sensores eléctricos es 
necesario contar con la unidad Portátil “VW Data Recorder” (fotografía 4). Este 
equipo es un lector que graba los datos obtenidos con los sensores para 
posteriormente transferirlos a una computadora. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fotografía 4. Lector para instrumentos de cuerda vibrante (Estudio de Ingeniería Túnel Emisor 
Oriente, CFE, 2008). 
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
 
GENERALIDADES 
MOVIMIENTO Y MEDICIÓN DEL NIVEL DEL AGUA SUBTERRÁNEA 
 
 
 
27 
Las terminales del sensor son conectadas en la parte interior de la unidad de 
lectura, donde se muestra la configuración de la conexión del instrumento. Una 
vez conectado el sensor se toma la medición y se almacena en la memoria del VW 
Data Recorder. 
 
Una parte integral del sistema VW Data Recorder es el programa Recorder 
Manager, el cual se integra a una base de datos del proyecto. De acuerdo con la 
ficha de calibración se crea una lista de sensores con sus características técnicas 
como son; nomenclatura, tipo de sensor y unidad de medida; misma que se 
transfiere al VW Data Recorder, para posteriormente en campo realizar las 
mediciones de los instrumentos. Las lecturas obtenidas se almacenan y finalmente 
se transfieren a la base de datos del proyecto. 
 
 
I.4.4. Piezometría. 
Intuitivamente, pensamos que el agua circula de los puntos donde está más alta 
hacia los puntos en los que está más baja, ya que así lo vemos en las aguas 
superficiales y muchas veces esta aproximación intuitiva es cierta (figura 14). Por 
el contrario, es frecuente que el agua subterránea circule hacia arriba, como en la 
figura 14a, o incluso verticalmente hace arría, como en la figura 14b. 
 
Figura 14.- Agua circulando de zonas más altas a zonas más bajas.
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
 
GENERALIDADES 
MOVIMIENTO Y MEDICIÓN DEL NIVEL DEL AGUA SUBTERRÁNEA 
 
 
 
28 
 
Figura 14a.- Agua circulando inclinado (hacia arriba). 
 
Figura 14b.- Agua circulando verticalmente (hacia arriba). 
Si realizamos unas perforaciones en el corte de la figura 14a veremos que la 
columna de agua a la izquierda es más alta que a la derecha (figura 15), y 
análogamente, si disponemos de dos sondeos (abiertos solamente en sus 
extremos) arriba y abajo del acuitardo de la figura 14b, observamos que en el 
acuífero inferior el nivel del agua es más alto que en el acuífero superior, figura 16. 
En ambos casos, el agua circula de los puntos en los que la columna de agua 
es más alta hacia aquellos en los que es más baja. 
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
 
GENERALIDADES 
MOVIMIENTO Y MEDICIÓN DEL NIVEL DEL AGUA SUBTERRÁNEA 
 
 
 
29 
 
Figura 15.- El agua circula de los puntos en que la columna de agua es más alta, hacia los que la 
columna es más baja. 
 
Figura 16.- Observamos que en el acuífero inferior el nivel del agua es más alto que en el acuífero 
superior. 
Consideremos dos piezómetros abiertos en dos superficies piezométricas 
distintas, figura 17. El nivel del tubo A sube más arriba que el nivel del tubo B: A 
está abierto en una superficie de mayor potencial que el tubo B. La altura a la que 
subiría en cada uno de ellos puede deducirse gráficamente (ver líneas de puntos).
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
 
GENERALIDADES 
MOVIMIENTO Y MEDICIÓN DEL NIVEL DEL AGUA SUBTERRÁNEA 
 
 
 
30 
 
Figura 17.- Área de recarga y descarga. 
En el caso real, lo normal es que no dispongamos del esquema de la red de flujo 
que existe bajo nuestros pies. Para saber si nos encontramos en una zona de 
recarga, figura 18a (flujo con componente vertical descendente), de descarga, 
figura 18b (flujo ascendente) o bien si el flujo subterráneo es horizontal, figura 18c, 
hay que medir el nivel en dos sondeos próximos abiertos a diferente profundidad. 
 
Figura 18a, 18b, 18c.- Flujo ascendente, flujo descendente y No hay flujo vertical. 
Respectivamente.
8 8 8 
Descendente 
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
 
GENERALIDADES 
MOVIMIENTO Y MEDICIÓN DEL NIVEL DEL AGUA SUBTERRÁNEA 
 
 
 
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En la figura 18a apreciamos que el potencial hidráulico en Z es mayor que en X, 
por lo que el flujo será ascendente,en alguna de las direcciones indicadas en las 
flechas. 
En la figura 18b sucede lo contrario: el pozo menos profundo tiene más potencial 
que el profundo, el flujo tendrá una componente vertical descendente. (Los dos 
piezómetros de la figura 12 serían un caso equivalente a éste). 
Finalmente, en la figura 18c, no existiría flujo vertical, ya que los potenciales en el 
pozo somero y en el profundo son similares. 
Estas parejas de piezómetros nos indican la componente vertical del flujo. Para 
conocer la componente horizontal lógicamente hay que comparar varios niveles 
en sondeos de profundidad similar y distante. 
I.4.5. Profundidad al nivel estático (P.N.E.). 
 
La profundidad al nivel estático es la distancia vertical desde la superficie del 
terreno hasta el nivel del agua subterránea. De manera más precisa, la distancia 
se mide desde la parte superior del brocal (obra que nos da acceso al pozo) hasta 
el espejo del agua subterránea. Sirve para determinar el nivel de la superficie 
piezométrica, (KEITH TODD, 1973). 
 
I.4.6. Profundidad al nivel dinámico (P.N.D.). 
 
Es el nivel al que se encuentra el agua dentro del pozo conforme el descenso que 
experimenta el nivel del agua cuando se está bombeando, recargando o cuando el 
pozo fluye naturalmente. Este representa la carga, en metros de agua, que 
produce el flujo desde el acuífero hacia el pozo y al caudal que se está extrayendo 
(KEITH TODD, 1973). 
“Comportamiento piezométrico de los sistemas acuíferos asociados al Túnel Emisor Oriente” 
 
 
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I.4.7. Radio de influencia (R). 
 
Es la distancia desde el centro del pozo hasta el límite del cono de depresión. Este 
radio es mayor en los conos de depresión que rodean a pozos artesianos que en 
aquéllos situados alrededor de pozos freáticos (GIBSON, 1989). 
 
I.4.8. Elevación del nivel estático (E.N.E.) y Dirección de flujo subterráneo. 
 
La elevación del nivel estático se refiere al nivel en que se encuentra el agua 
subterránea respecto a un cierto nivel, comúnmente el nivel del mar. Para 
establecer el nivel del agua subterránea con respecto al nivel del mar es necesario 
efectuar una nivelación de la obra (brocal) donde está asentado el pozo profundo. 
Por medio de aparatos topográficos (niveles) se mide el nivel del brocal con 
respecto al de otra obra que ya fue nivelada anteriormente. En los últimos años, se 
han aplicado otras tecnologías que utilizan las señales de satélite 
geoposicionadores GPS (Global Position System), el cual proporciona 
coordenadas (X y Y) y elevación (Z) en m.s.n.m., para definir la localización 
horizontal y vertical de las obras. 
 
La determinación de la dirección del flujo subterráneo es una de las tareas más 
importantes en toda evaluación hidrogeológica y nos permite identificar las zonas 
de recarga y descarga de los acuíferos, entre otras cosas. Para establecer la 
dirección de flujo del agua subterránea se requieren realizar una serie de 
actividades entre las que se pueden mencionar (GIBSON, 1989): 
 
 Nivelación del brocal del pozo con respecto al nivel del mar. 
 Determinación de la distancia entre los pozos (cuando menos tres). 
 Medición de la carga hidráulica en cada pozo. 
 
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I.4.9. Gradiente hidráulico. 
 
Por definición, la diferencia de carga hidráulica (h1-h2) dividida entre la distancia L, 
a lo largo de la trayectoria del flujo, es el gradiente hidráulico o bien; es la pérdida 
de carga expresada en metros de agua por cada metro de longitud de trayectoria a 
través del material. La determinación del gradiente hidráulico permite establecer la 
dirección del flujo del agua subterránea. 
 
El gradiente hidráulico se define como el cambio en carga hidráulica por unidad de 
distancia en una dirección dada. Si la dirección no se especifica, se entenderá que 
la dirección es la de mayor reducción en la carga hidráulica (PRICE, 2003). 
 
I.4.10. Ley de Darcy. 
 
En 1860, Henry Darcy, un ingeniero francés, estableció de manera empírica que el 
gasto o volumen de agua por unidad de tiempo que circula a través de un medio 
poroso podría calcularse mediante la siguiente ecuación (Ley de Darcy, 2010): 
 
Q = K * A ∆h / L…………… (5) 
Donde: 
Q ; Gasto (m³ /día). 
A ; Sección transversal al flujo del agua (m²). 
∆h ; Diferencia de cargas hidráulicas entre puntos de entrada y salida de agua (m). 
K ;Constante que depende del medio, llamada conductividad hidráulica (m/día). 
L ; Espesor del medio poroso (m). 
 
Esta ecuación permite evaluar los volúmenes de agua subterránea que circulan a 
través del subsuelo. Además sirvió como base para desarrollar las ecuaciones de 
flujo del agua subterránea bajo diferentes condiciones. La conductividad hidráulica
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Involucrada en esta ecuación es variable y depende del tipo de material que se 
analice. 
 
I.4.11. Límites de la validez de la ley de Darcy. 
 
La Ley de Darcy es ampliamente aplicada y aceptada para la estimación de flujos 
del agua subterránea; sin embargo, se deberá notar que bajo ciertas 
circunstancias no es válida (Ley de Darcy, 2010). 
 
 Cuando los gradientes hidráulicos son muy pequeños. En arcillas 
compactas, la relación de la velocidad de Darcy y el gradiente hidráulico no 
es lineal. 
 Cuando el gradiente hidráulico es muy grande. Cuando el gradiente 
hidráulico se incrementa, se ha observado que la proporcionalidad entre la 
velocidad de infiltración y el gradiente ya no es lineal, invalidando la 
aplicación de la Ley de Darcy. 
 
De manera amplia, la Ley de Darcy es válida cuando se aplica a flujos laminares, 
mientras que no es válida para flujos turbulentos. 
 
La Ley de Darcy puede no cumplirse por las siguientes razones: 
1.- La constante de proporcionalidad K no es propia y característica del medio 
poroso, sino que también depende del fluido. 
 
El factor K puede descomponerse así: 
 
K = ĸ * (ال/µ)…………… (6) 
Donde: 
K ; conductividad hidráulica (m/día). 
ĸ; permeabilidad intrínseca (depende sólo del medio poroso). 
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 .peso específico del fluido (kg/m3) ;ال
µ; viscosidad dinámica del fluido ((kg*s)/m2). 
 
Esta cuestión es fundamental en geología del petróleo o en el flujo de 
contaminantes, donde se estudian fluidos de diferentes características. En el caso 
del agua, la salinidad apenas hace variar el peso específico y la viscosidad; habría 
que considerar su variación con la temperatura, que se duplica de 35ºC a 5ºC, con 
lo que la permeabilidad de Darcy (K) sería la mitad y también se reduciría en la 
misma proporción el caudal circulante por la sección considerada del medio 
poroso. Las aguas subterráneas presentan mínimas diferencias de temperatura a 
lo largo del año en un mismo acuífero, pero en otros entornos sí pueden 
producirse diferencias de temperatura notables. 
Por tanto, aunque sabemos que K depende tanto del medio como del propio fluido, 
como la parte que depende del fluido normalmente es despreciable, para las 
aguas subterráneas a efectos prácticos asumimos que la K de Darcy, o 
permeabilidad hidráulica es una característica del medio poroso. 
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