Curso-Taller de capacitación y asistencia técnica
ESTRATEGIAS PARA EL MANEJO,
MONITOREO Y GESTIÓN DE ACUÍFEROS
Liberia (Guanacaste, Costa Rica)
21 al 25 de abril de 2014
DISEÑO DEL MONITOREO DEL
AGUA SUBTERRÁNEA
Monitoreo del agua subterránea
•
Para evaluar aspectos importantes del agua subterránea y poder gestionarla se
requieren datos hidrogeológicos, tanto de la condición básica inicial como de las
variaciones en el tiempo
•
La recolección de los datos que registran las variaciones en el tiempo es lo que
generalmente se considera como el MONITOREO DEL AGUA SUBTERRÁNEA
•
El monitoreo comprende la recolección, análisis y almacenamiento de un número
determinado de datos en forma regular, conforme a circunstancias y objetivos
específicos
•
El tipo y volumen de datos requeridos varía en función la gestión que se desea
realizar, pero inevitablemente dependerá también de los recursos financieros
disponibles
Tomado de Tuinhof et al., 2006
Datos que requieren ser monitoreados
Clasificación de los sistemas de monitoreo según su tamaño
Redes de monitoreo
Regionales
Locales
Diseñados normalmente para caracterizar y
controlar los sistemas acuíferos de extensión
regional
Diseñados para observar la situación del agua
subterránea con mayor detalle.
Por ejemplo: entorno de un campo de bombeo,
áreas donde existan fuentes puntuales de
contaminación
Clasificación de los sistemas de monitoreo según su función
Tomado de Tuinhof et al., 2006
Eficiencia del monitoreo de agua subterránea
 perseguir un objetivo específico, ya que monitorear por monitorear
frecuentemente lleva a un uso ineficiente de recursos humanos y económicos
 almacenar los datos y utilizarlos inmediatamente después, ya que muchas veces
los datos de monitoreo se pueden perder
Además se debería:
 utilizar los datos obtenidos en actividades previas al monitoreo de la mejor
manera posible
 seleccionar los sitios de monitoreo para que sean de fácil acceso
 utilizar los mejores indicadores para reducir el costo de los análisis
 promover que los usuarios realicen un auto-monitoreo complementario
 incorporar procedimientos de control
Tomado de Tuinhof et al., 2006
Eficiencia del monitoreo de agua subterránea
Tomado de Tuinhof et al., 2006
Costos del monitoreo de agua subterránea
Frecuentemente se considera que el monitoreo del agua subterránea es caro
Principales componentes de costos de monitoreo:
 inversión  instalación de la red
 muestreo  personal, instrumentación y logística
 análisis  de laboratorio, de procesamiento y de almacenamiento de datos
A pesar de que los beneficios de la inversión inicial no resulten evidentes de
inmediato, a la larga el beneficio puede ser sustancial si el monitoreo forma parte
integral de un proceso de gestión ya que evitaría que:
 se pierdan fuentes valiosas de agua subterránea,
 tengan que introducirse tratamientos costosos o
 se requiera de un proceso costoso de remediación del acuífero
Las ventajas del monitoreo son más fáciles de apreciar si durante la fase del diseño
se incluye un análisis de costo/beneficio.
Tomado de Tuinhof et al., 2006
Monitoreo del uso del agua
 El aprovechamiento de agua subterránea debería obedecer a un esquema de
bombeo que garantice el mantenimiento de las reservas de agua
 Como el flujo de agua subterránea se relaciona con los niveles de agua del
acuífero, se debería contar con una red de monitoreo que detecte los cambios de
nivel ocasionados por la extracción
 El aprovechamiento de agua subterránea se realiza a través de pozos de
explotación frecuentemente en campos de pozos, que se diseñan sobre la base de
una respuesta (cambio en los niveles y flujo del agua subterránea) pronosticada y
aceptable del acuífero para un cierto nivel de extracción
 Esos pronósticos generalmente se hacen con modelos numéricos que simulan la
respuesta del acuífero bajo diferentes escenarios de extracción y los permisos de
perforación y extracción para estos campos de pozos son otorgados teniendo en
cuenta tales pronósticos
Tomado de Tuinhof et al., 2006
Monitoreo del uso del agua
Dentro de este contexto, el monitoreo del acuífero juega un papel importante porque:
 los datos históricos son fundamentales para calibrar los modelos numéricos de
acuíferos y por lo tanto constituyen la base de simulaciones confiables bajo
escenarios futuros de extracción
 la medición y el archivo de la situación de referencia cuando se perforan nuevos
pozos de extracción es importante con objeto de proporcionar información básica
a partir de la cual evaluar cambios futuros
 las observaciones sobre los niveles del agua subterránea durante la operación del
campo de pozos proporcionan información para verificar la respuesta pronosticada
del acuífero y, si es necesario, para tomar acciones oportunas con objeto de
reducir la extracción
 la información recolectada puede también jugar un papel importante para crear
conciencia en los usuarios, con objeto de facilitar la introducción de las medidas
de gestión de la demanda que se requieran
Tomado de Tuinhof et al., 2006
Técnicas para medir y monitorear el uso del agua subterránea
Monitoreo directo en cada pozo de producción:
 usuario de agua, quien las presenta a la autoridad reguladora
 autoridad también lleva a cabo inspecciones periódicas
Monitoreo indirecto de la extracción de agua subterránea mediante:
 la recolección de datos indicadores – por ejemplo el uso en riego agrícola número de horas de bombeo (a partir del consumo de energía) multiplicado por el
caudal promedio de bombeo
 el uso de sensores remotos –áreas regadas
 estimaciones de cambio –cambios demográficos - uso de agua per cápita
Tomado de Tuinhof et al., 2006
IMPORTANTE!!
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Monitoreo de las fluctuaciones de nivel de agua subterránea
Dispositivos de medición
Manuales
Monitoreo de las fluctuaciones de nivel de agua subterránea
Dispositivos de medición
Automáticos
Freatígrafos por flotadores
Freatígrafos por transductores de presión
Monitoreo de la calidad del agua subterránea
MONITOREO DE LA CALIDAD DEL AGUA SUBTERRÁNEA
La representatividad y confiabilidad del monitoreo de la calidad el agua
subterránea están relacionadas con el tipo y número de instalaciones de
monitoreo
El costo de la perforación de un pozo a veces condiciona el número de
instalaciones de monitoreo
Los pozos de monitoreo (o piezómetros) perforados con este fin son los
medios más seguros de obtención de muestras de agua subterránea
representativas de las condiciones in-situ en un sistema acuífero y deben
estar:
ubicados inteligentemente
cuidadosamente construidos
MSc. Mónica D´Elia
IMPORTANTE!!
MSc. Ing. Mónica D´Elia
Mediciones in situ
• Temperatura del agua
• pH
• Conductividad eléctrica
• Oxígeno disuelto
• Potencial redox
Dispositivos de medición portátiles
Toma de muestras
Purgado del pozo
Criterios:
• Extracción de 3 veces el volumen de agua almacenada en el pozo
• Estabilización de parámetros
Parámetro a medir
Temperatura
pH
Conductividad eléctrica
OD
Potencial redox
Criterio de finalización de purga
±0.1°C
±0.1° unidad de pH
± 5.0 µS/cm si los valores son < 1000 µS/cm
± 10.0 µS/cm si los valores son > 1000 µS/cm
±0.2 mg/l
±30mV
Dispositivos de extracción de agua
Volumen
Requerido
(ml)
Recipiente
(*)
Conservante
Tiempo
máximo hasta
análisis
PH
100
PoV
Frío (debajo 4º C )
24 horas
Conductividad
100
PoV
Alcalinidad o
acidez
Fósforo
250
PoV
200
VB o V
Mercurio
300
P (lavado
previamente en
solución ácida)
Ácido nítrico ppa hasta PH <
2
28 días
Cationes mayores
500
P (lavado
previamente en
solución ácida)
Frío (debajo ) /Ácido nítrico
ppa hasta PH < 2
24 horas / 1
mes **
Metales Traza
1000
P (lavado
previamente en
solución ácida)
Frío (debajo ) /Ácido nítrico
ppa hasta PH < 2
24 horas / 1
mes **
Dureza
250
PoV
1 mes **
Aniones mayores
250
P
Ácido nítrico ppa hasta PH <
2
Frío (debajo 4º C )
Nitritos
Cianuros
100
1000
PoV
P
Frío (debajo 4º C )
Frío (debajo 4º C ) + NaOH
hasta PH < 2
24 horas
14 días
Microbiológico
600
P o V (estéril)
Frío (debajo 4º C )
24 horas
Plaguicidas,
herbicidas y
halógenos
orgánicos totales
4000
V o PC (conectado
en la línea de
extracción)
Frío (debajo 4º C )
7 días
Radioactividad
alfa, beta y radio
4000
P (lavado
previamente en
solución ácida)
Ácido nítrico ppa hasta PH <
2
1 mes **
Deuterio y 18O
100
P
-
1 mes **
-
1 mes **
Especie a medir
Muestreo de agua
subterránea
(*) P-polietileno , V-vidrio, VB- vidrio borosilicatado,
T-teflón, FC- resina de fluorocarbono
(**) 1 mes indica que la muestra no presenta
Tritio
100 (estándar)
a 1000Ing. Msc.
Mónica Patricia D´Elia
(enriquecido)
P
Observaciones
Preferiblemente en
sitio
Frío (debajo 4º C )
en sitio o 24
Preferiblemente en
horas
sitio
Frío (debajo 4º C )
en sitio o 24
Preferiblemente en
horas
sitio
Filtrado y frío (debajo 4º C)/ 24 horas /1 mes Se recomienda el uso
Filtrado y ácido sulfúrico
**
de botellas yodizadas
ppa hasta PH < 2
1 mes **
El método de
conservación depende
de la técnica de
análisis empleada
Preferentemente en
frasco color ámbar
Tipos de contaminantes a monitorear
FUENTE DE CONTAMINACION
Actividad Agrícola
Saneamiento in situ
Gasolineras y Talleres
Automotrices
Depósito Final de Residuos
Sólidos
Industrias Metalúrgicas
Talleres de Pintura y Esmaltes
Industria Maderera
Tintorerías
Manufactura de Pesticidas
Depósito Final de Lodos
Residuales Domésticos
Curtidurías
Exploración y Extracción de
Petróleo/ Gas
Minas de Carbón y de Metales
TIPO DE CONTAMINANTE
Nitratos; amonio; pesticidas; microorganismos fecales
Nitratos; microorganismos fecales; trazas de hidrocarburos
sintéticos.
Benceno; otros hidrocarburos aromáticos; fenoles; algunos
hidrocarburos halogenados.
Amonio; salinidad; algunos hidrocarburos halogenados;
metales pesados
Tricloroetileno; tetracloroetileno; otros hidrocarburos
halogenados; metales pesados; fenoles; cianuro
Alcalobencenos; tetracloroetileno; otros hidrocarburos
halogenado; metales; algunos hidrocarburos aromáticos.
Pentaclorofenol; algunos hidrocarburos aromáticos
Tricloroetileno, tetracloroetileno
Algunos hidrocarburos halogenados; fenoles arsénico
metales pesados
Nitratos; varios hidrocarburos halogenados; plomo; cinc
Cromo; salinidad; algunos hidrocarburos halogenados;
fenoles
Salinidad (cloruro de sodio); Hidrocarburos aromáticos
Acidez; diversos metales pesados; hierro; sulfatos
Redes de Monitoreo
MSc. Mónica D´Elia
Toma de muestras de agua subterránea
Monitoreo Ofensivo de Fuentes de Contaminación Potencial
Objetivo: detección temprana de la contaminación del acuífero producida por fuentes potenciales
de contaminación conocidas
Localización: monitoreo inmediatamente gradiente abajo de la fuente de contaminación
Parámetros analíticos: específicos con respecto
a esa fuente de contaminación
MSc. Mónica D´Elia
Monitoreo Ofensivo de Fuentes de Contaminación Potencial
MSc. Mónica D´Elia
Monitoreo defensivo de detección para la protección de la fuente
de abastecimiento de agua
Objetivo: alertar sobre las plumas de contaminación que amenazan los campos de bombeo de
agua potable o pozos y manantiales individuales para que sean tomadas acciones de
investigación adicionales y medidas de remediación
Localización: monitoreo gradiente arriba de las fuentes de abastecimiento
MSc. Mónica D´Elia
Monitoreo de evaluación de sitios con
contaminación de acuíferos conocida
Objetivos:
confirmar la efectividad de los procesos naturales de atenuación de contaminantes
confirmar la efectividad de las medidas ingenieriles de remediación
MSc. Mónica D´Elia
Monitoreo de evaluación de sitios con
contaminación de acuíferos conocida
MSc. Mónica D´Elia
Redes de Monitoreo
En un Programa de Monitoreo se deben responder seis preguntas
fundamentales
¿Para que se va a medir?
¿Quién va a medir?
¿Qué se va a medir?
¿Dónde se va a medir?
¿Cuándo y con qué frecuencia se va medir?
¿Con qué tecnología se va a medir?
MSc. Mónica D´Elia