ACUÍFEROS POROSOS

Movimientos del agua subterránea son posibles solamente cuando existen vacíos conectados entre sí en el suelo o la roca. Si no existen vacíos de cualquier tipo, o si los vacíos existentes están aislados (como burbujas de gas en un basalto, por ejemplo) no se producen movimientos del agua.

La clasificación de los acuíferos tiene en cuenta su génesis, y se puede realizar en base a sus propiedades físicas o en base a criterios de rentabilidad (económicos).

Criterios de porosidad

En la clasificación de los acuíferos según al proceso de formación de la porosidad, se distingue:

Ø Acuíferos porosos.- Donde la porosidad es primaria y resulta de los huecos que quedan al sedimentar las rocas detríticas. Los poros representan el único tipo de vacíos que poseen las rocas no-consolidadas (suelos y sedimentos sueltos como arena, grava etc.). Como poros se entiende los espacios libres entre las partículas del suelo o de rocas sedimentarías clásticas. 

Ø Acuíferos de fisura o grietas.- Donde la porosidad es secundaria y resulta de procesos de fracturación y meteorización de rocas impermeables. Las grietas, fracturas y diaclasas son los tipos de vacíos principales e importantes en todas las rocas consolidadas (rocas sedimentarias como arenisca; rocas magmáticas o metamórficas como granito, andesita, pizarra etc.) No obstante, las rocas sedimentarías (como conglomerados y areniscas, por ejemplo) cuentan a veces con una porosidad muy elevada. Algunas rocas volcánicas también pueden tener un espacio poroso notable.

Ø Acuíferos kársticos.- Donde la porosidad es secundaria y resulta de procesos de disolución de rocas solubles (en especial las calizas). Los vacíos tipos "karst" son una forma especial de los vacíos de grietas en rocas solubles como caliza (incluyendo espacios muy grandes como las cuevas).

En la tabla se presentan las propiedades hidrogeológicas básicas de diferentes rocas, donde rocas sólidas consolidadas (caliza, arenisca, granito, etc.) y rocas no-consolidadas como suelos y depósitos cuaternarios).

Tabla Propiedades hidrogeológicas de la rocas

(Los datos para el caudal máximo de manantiales son datos aproximados que indican el rango del caudal posible. Estos datos no son aplicables a todos los casos particulares en forma generalizada, pero dan una impresión de la cantidad de agua disponible teóricamente en un terreno formado por la roca correspondiente).

Criterios físicos

Los criterios físicos tienen en cuenta fundamentalmente dos parámetros: la transmisividad del subsuelo (que tiene en cuenta la permeabilidad y el espesor saturado del acuífero) y la presión del agua en el seno del acuífero, o el grado de dependencia del agua subterránea con el ciclo superficial.

Clasificación en función de la transmisividad (T)

Definida como el producto de la permeabilidad (k) por el espesor saturado del acuífero (b), lleva a una subdivisión arbitraria en:

Ø Acuíferos.- Formación geológica capaz de almacenar y transmitir agua a los pozos que la atraviesan, gracias a los espacios porosos que existen en su interior.

Ø Acuitardos.- Unidades geológicas que almacenan agua subterránea pero la dejan pasar o ceden con dificultad (limos arenosos, limos, arenas arcillosas, etc.).

Ø Acuícludos.- Formaciones geológicas que solamente almacenan agua pero que no la transmiten en cantidades significativas o no la dejan pasar (lutitas).

Ø Acuífugos.- Unidades geológicas que ni almacenan ni dejan pasar agua subterránea (rocas ígneas o metamórficas inalteradas ni fracturadas) (ver fig.).

Hay que tomar en cuenta, que un acuífugo no necesariamente es una roca "impermeable".

Por ejemplo: Habitualmente una arcilla es considerada como un acuífugo, aunque no es una roca absolutamente impermeable. También a través de la arcilla puede producirse un flujo de agua subterránea pero un flujo extremadamente lento. En cambio, una formación de sal de roca puede ser considerada como totalmente impermeable.

Si volvemos a pensar en los criterios económicos de clasificación, una unidad geológica podrá ser considerada un acuífero para un usuario y podrá ser clasificada como un acuitardo para otro. Dependerá en los caudales exigidos o simplemente en la conformación geológica de la zona.

En formaciones sedimentarías muchas veces se observa que hay alternaciones de varios estratos "permeables" y "impermeables", o sea, una alternación de diferentes acuíferos y acuífugos. Cada uno de los acuíferos puede ser permanentemente o temporalmente lleno o parcialmente lleno con agua subterránea.

Fig. Esquema de acuífero – acuífugo

Agua confinada es cuando en un acuífero el nivel freático no coincide con el nivel piezométrico.

En el pozo I el nivel freático y el nivel piezométrico coinciden. En el pozo II los niveles no coinciden; el nivel piezométrico se ubica en una altura más elevada que el nivel freático, el agua subterránea esta "confinada" y va a subir dentro del pozo hasta que alcanza el nivel piezométrico como se observa en la fig.

Sistema Artesiano, cuando el nivel piezométrico se ubica más alto que el superficie del terreno, el agua sale de un manantial natural o de una perforación / un pozo artificial hasta el superficie solamente por la presión (sin la necesidad de bombear el agua).

Fig. Esquema de agua confinada

Fig. Esquema de sistema artesiano

Clasificación en función de la presión del agua

En el seno del acuífero los distingue en:

Ø Acuíferos Libres.- Son los que carecen de una capa sellante o confinante. El nivel permeable está directamente en contacto con la atmósfera. La presión del agua en el acuífero se iguala a la atmosférica por debajo del techo del mismo.

Ø Acuíferos Confinados.- Son aquellos que se encuentran en el subsuelo sellados por una capa inferior y superior (el material sellante puede ser una arcilla). El techo del acuífero es un acuícludo (impermeable). La presión del agua en el seno del acuífero se estabiliza con la atmosférica por encima de su techo.

Ø Acuíferos Semiconfinados.- Es el caso más común. El techo del acuífero es un acuitardo (semipermeable), y la presión del agua se estabiliza por encima de su techo.

Fig. Clasificación de los acuíferos en función a la presión del agua

El acuífero A, en la figura, puede ser semiconfinado o libre según posea o no un techo semipermeable El pozo 2 y el pozo 3 interceptan y toman agua de ese acuífero. En el caso del pozo 3 el nivel piezométrico se estabiliza por debajo del techo del acuífero que es la superficie del terreno. En el pozo 2 el nivel piezométrico se estabiliza por encima del techo del acuífero y existe virtualmente dentro del acuitardo.

El pozo 1 toma agua subterránea del acuífero confinado B, con piso y techo impermeable formado por un acuicluído. La presión del agua en este acuífero está indicada por el nivel piezométrico del pozo 1. Véase que si la perforación se hubiese realizado más hacia el SE (en el bajo) hubiera sido surgente, ya que el nivel piezométrico se estabilizaría con la presión atmosférica por encima de la cota del terreno.

Recarga.- El agua subterránea es parte indivisible del ciclo hidrológico, y el proceso que suministra agua subterránea a los acuíferos a partir de la lluvia o cursos superficiales se denomina recarga.

La recarga de los acuíferos libre se realiza por infiltración directa desde su techo, la recarga de los acuíferos semiconfinados se realiza en aquellos lugares donde es libre (carece de techo semipermeable) o a través del acuitardo superior con flujo dominantemente vertical (ver fig.).

Fig. Proceso de recarga de los acuíferos

La porción del acuífero comprendida entre su techo y el nivel piezométrico se denomina zona vadosa. En esta zona los poros están ocupados preferentemente por aire y el movimiento del agua es vertical.

La zona del acuífero comprendida entre el nivel piezométrico y su piso se llama zona saturada; aquí los poros están ocupados por agua y el movimiento (si existe) es dominantemente horizontal según el gradiente hidráulico.

La relación entre los cursos de agua y los acuíferos puede variar según la estación del año o el régimen de lluvias. Se distinguen dos condiciones:

Ø Cursos efluentes, que son soportados o alimentados por los acuíferos.

Ø Cursos influentes, que ceden parte del agua que acarrean a las capas permeables del subsuelo.

El nivel piezométrico del acuífero refleja su relación con el curso superficial tal como puede verse en la fig.

Fig. Curso efluente – influente

Los conceptos volcados hasta el momento se han referido a acuíferos porosos o sedimentarios, esto obedece a que las estructuras sedimentarias son relativamente homogéneas en el momento de modelarlas e intentar representarlas matemáticamente, lo que ha permitido estudiarlas a mucho más detalle que los acuíferos fisurados.

Su disposición horizontal, con base y techo más o menos horizontales y sin discontinuidades importantes permite extrapolar resultados de estudios puntuales a toda su área de existencia.