Locos por la Geología

Entradas con la etiqueta ‘Agua’

Hoy debo interrumpir la secuencia de posts programados, porque otra vez irrumpe la naturaleza con toda su fuerza para cambiar nuestros planes.

Vemos con tristeza que muchos de nuestros hermanos cordobeses se han visto afectados por un fenómeno meteorológico de gran magnitud, que además se ha cobrado al menos 5 vidas humanas.

¿Qué es lo que ha sucedido, cuándo y dónde?

¿Qué explicaciones caben?

En tan amplia variedad de situaciones particulares (área urbana, zona de piedemonte, valles y localidades serranas) no cabe una explicación única, salvo la mención del propio disparador que fue la precipitación misma.

Por ese motivo, y para que quepan en este post la mayor cantidad de variables posibles, me voy a limitar a mencionar los factores generales en juego. En cada situación específica, esos factores se habrán combinado de maneras diferentes, interviniendo a veces unos u otros, y con distinto grado de importancia en cada caso.

Por eso es importante que recuerden lo que ya les he explicado en otro post, relativo a la ley de la convergencia de causas.

Hecha esta salvedad, veamos las causas que confluyen, de diversas maneras en esta situación general:

• La precipitación intensa, que alcanzó, en algunos puntos a sumar 300 mm en 15 horas. Esto es parte de un ciclo natural, que se relaciona con el fenómeno de «El Niño», que ya les he explicado en otro momento. Les recomiendo seguir los links para entender todo mejor.
• Las pendientes topográficas, que son elevadas en algunos de los lugares afectados, y que favorecieron el escurrimiento por sobre los otros destinos posibles (infiltración y evapotranspiración) para el agua precipitada. En algunos sitios, los volúmenes que se desplazaban ladera abajo, aumentaron el caudal de los ríos, ya fuera de cauce.
• El emplazamiento de algunas construcciones en zonas de alto riesgo, y que deberían dejarse libradas a la dinámica natural de la cuenca. Ése fue el caso de la Plaza de Río Ceballos que ocupaba un paleocauce, y que fue arrasada.
• Las consecuencias de los incendios forestales de los últimos años, tema que traté  (y  sobre cuyas repercusiones posibles alerté) en septiembre de 2013.
• Falta de alerta meteorológica. Si bien se pronosticaban lluvias, no hubo ningún indicio relativo a la intensidad que podían llegar a alcanzar. Sólo dentro de unos pocos días se inaugurará el radar meteorológico Doppler que puede ser de gran utilidad en situaciones como ésta. Lamentablemente, el fenómeno se produjo antes que la inauguración del sistema.
• Momento en que ocurrió el fenómeno, en medio de un fin de semana largo, que encontró las zonas serranas llenas de turistas, lo que complicó la evacuación, y ahora complica su asistencia, y el retorno a sus hogares, por las rutas cortadas.
• La notable insuficiencia de mantenimiento en los diques. Cualquiera debería saber que los diques, lagos y lagunas son formas geológicamente efímeras, porque, salvo que se reactiven tectónicamente, o se los someta a dragados periódicos, tienden a colmatarse por la sedimentación en el fondo. Esto significa que se requiere menores volúmenes de agua para desbordarse, o para requerir la apertura de válvulas que generan las crecientes en los ríos aguas abajo.

¿Qué puede esperarse ahora?

No quiero ser alarmista, pero pueden esperarse deslizamientos, derrumbes y desplomes en zonas de topografía abrupta, por la sobrecarga que en los materiales provoca la sobresaturación.

Por otra parte, es importante el control de los pilotes de los puentes que pueden ser socavados por el ímpetu de la correntada.

Desde aquí hago mi modesto llamado a los funcionarios responsables de la seguridad.

Una recomendación extra, sería evitar el tránsito en las zonas en que las rutas están o estuvieron inundadas, hasta tanto se constate cuál es el estado de las mismas, que pueden haber padecido sofusión, y podrían hundirse repentinamente.

A los responsables y trabajadores de medios de comunicación los invito a visitar el post que escribí sobre Geología para periodistas y comunicadores.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.
P.S.: La imagen que ilustra el post es de este sitio.

Cuando hablamos del ciclo del agua en la naturaleza, aprendimos algunas cosas relativas a la evaporación pero habrán notado que allí no se mencionó nunca a la ebullición.

Y fue intencional, porque si bien ocurre en algunos entornos particulares de la naturaleza, para evitar confusiones, es mejor que separemos ese proceso específico y lo tratemos aquí, comparándolo con la evaporación y distinguiéndolo claramente de ella.

¿Qué tienen en común la evaporación y la ebullición?

Esencialmente, ambos procesos significan lo mismo, es decir el pasaje de una sustancia, desde su estado líquido a su estado gaseoso.

Hoy hablaremos en particular del agua, ya que se trata de un compuesto tan protagónico en la naturaleza y en gran parte de los procesos geológicos.

¿En qué se diferencian la evaporación y la ebullición?

Las más importantes diferencias pasan por el entorno de temperatura en que ambos procesos ocurren, la cantidad de agua involucrada, y la velocidad del cambio.

Efectivamente, la evaporación puede ocurrir prácticamente en cualquier intervalo de temperatura, dependiendo de las condiciones del aire circundante; mientras que la ebullición ocurre en un rango muy estrecho y bastante bien definido que se conoce como punto de ebullición.

Por otra parte, la evaporación ocurre gota a gota, lentamente y sólo a nivel superficial. En cambio, la ebullición involucra a todo el cuerpo líquido, es mucho más rápida y se puede describir como turbulenta.

¿Qué explicación tiene cada uno de esos procesos físicos?

Como dije en algún momento al referirme a la diferencia entre calor y temperatura, cuando por efecto de aquél, ésta aumenta, el estado de agitación de las moléculas que componen el material calentado aumenta también.

Cuando la energía adquirida es lo suficientemente elevada, puede llegar a vencer la tensión superficial, en este caso, del agua. Eso permite el paso de una parte de las moléculas desde la fase líquida a la gaseosa, constituyéndose así la evaporación.

Cuando, en cambio, la energía aumenta hasta el punto en que la presión de vapor saturado del líquido iguala la presión atmosférica de su entorno, el volumen entero entra en ebullición; y el rango térmico en el cual se produce ese cambio, se conoce como punto de ebullición, aunque diste de ser un punto único, en realidad.

¿Qué es la presión de vapor saturado?

Primero debemos recordar que el agua se mueve en un ciclo cerrado, donde a la evaporación le sucede la condensación, cuando el vapor de agua se enfría lo suficiente como para que ya no pueda mantenerse en estado gaseoso.

Supongamos ahora que la evaporación tiene lugar en un contenedor cerrado: algunas moléculas pasan al estado gaseoso, pero otras- encerradas de modo de no poder escapar a distancias mayores- vuelven a su previo estado líquido. En algún momento habrá tantas moléculas regresando al estado líquido, como pasando al gaseoso. Ése es el punto en que el vapor está saturado, y su correspondiente presión en ese punto es la que se llama presión de vapor saturado.

Es obvio que cuanto mayor es la temperatura, más agitadas están las moléculas, y más de ellas pueden escapar de la superficie, haciendo que la presión de vapor saturado crezca.

En otras palabras, la presión de vapor saturado es directamente proporcional a la temperatura.

¿Hay algún rango de variabilidad en el punto de ebullición?

Si ustedes han leído atentamente el párrafo anterior, podrán contestar por sí mismos, y lo harán de manera afirmativa, ya que el punto de ebullición es dependiente del momento en que la presión de vapor saturado iguala a la del medio.

Ese punto varía entonces, según algunas condiciones físicas del medio que definen el valor de saturación de vapor local.

Para el agua, la presión de vapor saturado se iguala con la presión atmosférica al nivel del mar (760 mm Hg) a los 100°C.

A distintas altitudes, la presión atmosférica es menor y el punto de ebullición del agua desciende. A la inversa, en el interior de una olla a presión, el punto de ebullición está por encima de los 100°C. Esto incide de manera notable en muchos fenómenos geológicos que iremos viendo en otros posts.

¿En qué situaciones y entornos naturales ocurre la evaporación?

En el ciclo del agua superficial, obviamente, y en los poros del suelo, pero también en procesos y fenómenos no geológicos, como ocurre en los organismos vivos, cuya transpiración se evapora también (evapotranspiración). Para más detalles, vayan a ver el post del ciclo del agua.

¿En qué situaciones y entornos naturales ocurre la ebullición?

Básicamente en algunos de los fenómenos postvolcánicos o hidrotermales, de los que ya muy pronto llegaremos a hablar.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S: la foto que ilustra el post es tomada de este sitio.

Como pueden deducir del título, si no visitaron el post la semana pasada, les conviene empezar por allí, antes de entrar en el post de hoy, en que sólo voy a contarles de uno de los grandes grupos de acuíferos: los confinados.

En el post de la semana pasada contesté las siguientes preguntas:

¿Cuántos tipos de acuíferos existen?

¿Cómo se forman los acuíferos libres?

¿De qué depende la posición del límite entre la zona vadosiana y la saturada?

¿Qué son las corrientes efluentes?

¿Qué son las corrientes influentes?

¿Qué importancia tiene la posición del nivel hidrostático?

¿Qué son los acuíferos colgados?

Hasta aquí, lo ya tratado. Les recuerdo una vez más que todo lo que les presenté en la primera parte hace referencia al acuífero más superficial, pero existen también otros acuíferos más profundos, con una dinámica algo diferente, que se conocen como confinados.

¿Qué son los acuíferos confinados?

Son aquéllos cuya recarga es menos dependiente de las precipitaciones locales, porque están aislados de la superficie puesto que el material poroso y permeable (acuífero) saturado con agua, se halla dentro de un paquete de estratos impermeables, (acuícludos o acuífugos) que lo limitan por arriba y por abajo.

En esos casos, el agua no ha podido percolar en forma directa, y normalmente la recarga ocurre a distancia, aguas arriba, en algún punto en que el material permeable aflora,

Desde el lugar de ingreso, el agua fluye subsuperficialmente hacia abajo por la topografía, constituyendo lo que se conoce como flujo artesiano.

¿Qué es un flujo artesiano?

Es una movilización subsuperficial de agua que fluye (poro a poro) entre estratos impermeables. Obviamente, en esas situaciones, el agua está sometida a una presión que corresponde al peso total del acuífero por encima del punto de medición.

Dicha presión puede llegar a ser muy importante, y varí entre la zona de alimentación o carga, y el punto en que ocurre la extracción o liberación natural- sea en forma de manantiales, cursos surgentes u oasis- siguiendo una curva ligeramente descendente que se conoce como nivel piezométrico.

Lamentablemente hay una cierta confusión entre los términos «artesiano» y «surgente», cuando se aplican a los pozos. No obstante existen diferencias conceptuales que paso a intentar esclarecer.

¿Cuándo un pozo artesiano es surgente?

Cuando se perfora un pozo hasta el nivel de un acuífero confinado, el agua asciende espontáneamente hasta alcanzar el nivel piezométrico. Si dicho nivel está por debajo de la superficie topográfica, el pozo será artesiano, por estar sometido a presión. Sin embargo, no será surgente, y habrá que completar la extracción hasta la superficie, mediante bombeo.

En cambio, si el nivel piezométrico es más alto que la superficie del terreno, el agua, en su tendencia a alcanzarlo, surge de manera espontánea, constituyendo un pozo artesiano surgente.

La diferencia está muy clara en la figura que ilustra el post.

Bibliografía:

ARGÜELLO, Graciela L. 2002. LOS RECURSOS SUELO Y AGUA. Libro de Texto para el Trayecto Ciencias de la Tierra, del PROGRAMA DE POSTITULACIÓN EN CIENCIAS NATURALES, de la F.C.E.F. y Naturales de la U.N.Cba. 86 págs. ISBN Nº987-9406.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

Vengo hablándoles del agua desde hace muchos posts, y para seguir la ilación del tema, deberían ir por lo menos a ver los relativos al ciclo del agua. Y les recomiendo que una vez en ese post sigan todos los enlaces que vayan encontrando, porque es un tópico importante.

Sobre todo, deben leer el post en el que está la definición de los acuíferos, porque éste es su directa continuación.

Dicho todo lo cual, pasemos al tema específico de hoy.

¿Cuántos tipos de acuíferos existen?

Primero aclaremos que hoy nos estamos refiriendo al término en su sentido estricto (ss), según fue definido en el post que les sugerí repasar, un poco más arriba.

Y ahora sí, digamos que en principio, la primera gran división que se plantea es entre los acuíferos libres, de los que hablaremos hoy, y los confinados, que serán tema de la segunda parte del post, el próximo lunes.

Los acuíferos libres son los primeros que se encuentran si se desciende desde la superficie del terreno. Es decir que su posición es la más somera, y se los conoce también como capas freáticas.

La capa freática de cada región reconoce un piso impermeable, pero no un techo, ya que sobre él no hay materiales que no permitan el paso del agua. Esa circunstancia es precisamente la que permite su recarga más o menos constante.

¿Cómo se forman los acuíferos libres?

Dados los requisitos de porosidad y permeabilidad, el agua que resulta infiltrada en el terreno, desciende por percolación, y en parte también lateralmente por circulación subsuperficial, hasta encontrar una capa impermeable, (acuícludo) que le impide continuar el descenso, con lo cual, los sedimentos sobre ese límite se saturan con agua.

Esta parte de los materiales subterráneos que están conteniendo agua hasta la saturación, son los que se conocen como acuíferos ( acua= agua; feros= portador), o capas o napas de aguas subterráneas.

Toda la porción del terreno que queda por encima del nivel saturado, y por la cual drena el agua libremente hacia abajo, se denomina zona vadosiana o de aguas vadosas, y tiene con las napas subterráneas un límite fluctuante que se denomina nivel hidrostático, o water table, según la terminología inglesa de uso muy difundido en la bibliografía. Todo esto puede verse en la figura que ilustra el post.

¿De qué depende la posición del límite entre la zona vadosiana y la saturada?

El límite entre la zona saturada y la zona vadosiana, resulta del equilibrio entre la fuerza gravitacional que, junto con las extracciones y pérdidas conducen el agua hacia abajo; y las recargas, que la impulsan hacia arriba.

Además de las recargas, actúan otras dos fuerzas menores: la capilaridad y la tensión superficial, que pueden llevar algo de agua unos pocos centímetros más arriba del propio nivel hidrostático, pero esa agua estará fuertemente retenida por los poros que ocupa, y no resultará accesible al uso humano.

El hidrostático es en definitiva el nivel que el agua alcanza naturalmente en un pozo, y va variando con los cambios por aporte, que lo hacen ascender; o  que por extracción sea humana o por raíces de plantas, etc, le provocan el descenso. Todo lo cual depende de los factores que en su momento expliqué en otro post anterior.

Aquí cabe mencionar que los aportes comprenden tanto las precipitaciones, como el agua de fusión de los glaciares, la que procede de escurrimiento superficial y subsuperficial desde relieves más altos, o la que es eventualmente aportada por la infiltración desde los lechos de corrientes o reservorios superficiales. En este último caso, debemos referirnos a los conceptos de corrientes efluentes e influentes.

¿Qué son las corrientes efluentes?

Se denominan corrientes efluentes los cursos que son alimentados desde los acuíferos subterráneos, debido a que la topografía del cauce queda por debajo del nivel hidrostático, y desde allí el agua se transfiere al curso en cuestión.

Estas corrientes constituyen otro modo alternativo de extracción de agua. Tanto este concepto como el siguiente están ilustrados en la figura 1.

 Figura 1.

¿Qué son las corrientes influentes?

A la inversa del caso anterior, las corrientes que entregan agua al acuífero, se denominan influentes.

En un mismo emplazamiento topográfico, una corriente puede comportarse aternativamente como efluente o influente, en distintos períodos climáticos, según suba o baje el nivel hidrostático.

¿Qué importancia tiene la posición del nivel hidrostático?

Según hemos visto más arriba, esa posición es resultante de un balance entre lo que se extrae y lo que se repone, vale decir que una extracción que exceda el ritmo de recuperación natural del acuífero, puede llegar a agotarlo.

Un pozo que alcance la profundidad del nivel hidrostático propio de la estación seca, cuando hay menos carga en el acuífero, tendrá provisión de agua todo el año, no así el pozo que termine en el nivel hidrostático de la estación húmeda, que podrá secarse temporariamente. Otro tanto ocurre con los manantiales naturales, según estén por encima o por debajo de dicho nivel. (Figura 2). De lo dicho en este párrafo y el precedente puede deducirse también que aun sin agotar un acuífero, un descenso excesivo del nivel hidrostático puede secar pozos productivos y hacer desaparecer manantiales, de manera definitiva.

Figura 2

¿Qué son los acuíferos colgados?

Hay situaciones muy complejas, en las que los acuíferos resultan desconectados del nivel piezométrico regional, por quedar retenidos en lentes de materiales impermeables, por encima del nivel freático. Dichos acuíferos se denominan colgados. (Figura 3)

Figura 3

Recuerden que los acuíferos confinados y su dinámica quedan pendientes para la segunda parte de este post, que podrán leer el lunes próximo.

Bibliografía:

ARGÜELLO, Graciela L. 2002. LOS RECURSOS SUELO Y AGUA. Libro de Texto para el Trayecto Ciencias de la Tierra, del PROGRAMA DE POSTITULACIÓN EN CIENCIAS NATURALES, de la F.C.E.F. y Naturales de la U.N.Cba. 86 págs. ISBN Nº987-9406.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

Hoy me pregunto por qué tanta ineficacia a la hora de plantear medidas de precaución ante las inundaciones que eran previsibles, y no exclusivamente por el monto tan elevado de las precipitaciones, sino porque las condiciones de las cuencas habían cambiado muy recientemente de manera drástica.

¿Por qué nunca los funcionarios escuchan a los que les advierten con algún fundamento?

Esto viene a cuento porque yo misma lo puse por escrito en mi post del 20 de Septiembre, cuyo link les incluyo ahora otra vez.

Odio tener que decirles que ya se los advertí, pero nadie pareció tomar nota a tiempo.

Nos vemos el lunes, un abrazo Graciela.

P.S.: la foto que ilustra el post es de este sitio.

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