Estudio Geoeléctrico Para Investigación De Aguas Subterráneas.docx

ESTUDIO GEOELÉCTRICO PARA INVESTIGACIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEAS

ESTUDIO REALIZADO POR SOLICITUD DE LA EMPRESA SEGUROS COMPENSAR

INGENIERO QUE REALIZA EL TRABAJO: INGENIERO GEÓLOGO ANDRÉS MARTÍNEZ SÁNCHEZ

SEDE COMPENSAR Av. 68 No.49A - 47 CBOGOTA DC, COLOMBIA. FEBRERO 20 DE 2008

Introducción

Debido a que el pozo que en la actualidad abastece la Sede de Compensar se encuentra colapsado, se pretende con este trabajo presentar una alternativa de solución al problema de suministro del líquido, a través de un nuevo pozo profundo. En Junio de 2.006 fueron realizados 3 sondeos eléctricos verticales, pero estos quedaron ubicados en la “franja de sesión” donde quedará la nueva avenida que atravesará el predio de Compensar, por lo que en este trabajo se realizó un sondeo eléctrico adicional, con el fin de localizar un nuevo sitio para perforar. Esta exploración tiene por objeto investigar la posibilidad de construcción de un pozo profundo en los predios del proyecto SEDE COMPENSAR en Bogotá D.C.. En primera instancia se determina la ubicación del terreno sobre un mapa topográfico, posteriormente se lleva a cabo un reconocimiento de las características geológicas, geomorfológicas y estructurales de la zona; estas apreciaciones son complementarias de estudios geológicos regionales y pozos preexistentes. Con los datos obtenidos, se orienta el dispositivo y se procede a realizar el trabajo de prospección geoeléctrica.

Metodología. A continuación se enlista la metodología empleada durante el trabajo de manera general.

1. Prospección geofísica 2. Interpretación de la curva de sondeo 3. Localización y clima 4. Análisis de la geología del terreno 5. Interpretación geoelectrica 6. Ubicación del sondeo eléctrico 7. Inventario de pozos 8. Interpretación hidrogeológica

Objetivos.

Determinar las características hidrogeológicas del subsuelo del área donde se encuentra "SEDE COMPENSAR", mediante la realización de un sondeo eléctrico vertical (SEV) y mediante el análisis de las características de los pozos vecinos. Estudiar la factibilidad de encontrar un acuífero con posibilidades de ser explotado. Como la geología regional indica la presencia del relleno Cuaternario de la Sabana de Bogotá y bajo este rocas de las formaciones Bogotá, Guaduas y Guadalupe, se decidió investigar las características hidrogeológicas de estas rocas y el espesor aproximado que presentan sus capas, para así tratar de obtener una información de los niveles permeables saturados que se puedan encontrar a una profundidad menor de 300 m. Identificar los espesores y las resistividades de las diferentes capas que conforman el subsuelo de la zona.

Marco Teórico.

Método de prospección geoelectrica. Los métodos geoeléctricos de prospección estudian, por medio de mediciones efectuadas en la superficie, la distribución en profundidad de alguna magnitud electromagnética. Existen tres magnitudes electromagnéticas principales o constantes materiales que en principio podrían utilizarse para identificar los cuerpos situados en el subsuelo. Estas magnitudes son la permeabilidad magnética , la permitividad " y la resistividad eléctrica . Entre ellas, y hasta ahora, es casi exclusivamente la distribución de resistividad del subsuelo la magnitud que se estudia. Esto, dado que la amplitud de variación de esta magnitud es de 25 órdenes de magnitud, en cambio la permitividad y permeabilidad poseen sólo dos y 4 órdenes de magnitud. Por otra parte, la cuantificación de la permeabilidad magnética y la permitividad requieren de mediciones de laboratorio de la muestra, en cambio la resistividad se mide indirectamente desde la superficie. Además, la existencia de rápidos ordenadores permite el análisis numérico del problema inverso en solo minutos. El dispositivo de medida utilizado en el predio Sede Compensar, es el llamado Schlumberger, que consiste en una línea de emisión que permite entre dos electrodos A - B hacer pasar una corriente eléctrica continua de intensidad I. Se mide la diferencia de potencial (∆ V) entre los electrodos M - N que constituyen la línea de recepción. Los electrodos A - B y M - N están dispuestos simétricamente con relación al centro "O" del dispositivo.

Dispositivo Schlumberger

Origen de los métodos geoelectricos. Aunque el desarrollo de los métodos geoeléctricos es relativamente reciente, su origen se remonta al siglo XVIII con los trabajos de Gray y Wheeler (1720) sobre la resistividad de las rocas y el descubrimiento, realizado en 1746 por Watson, de que el suelo es conductor. El inglés Robert Fox descubrió en 1815 el fenómeno de la polarización espontánea, auto potencial o potencial espontáneo, que consiste en que los yacimientos de ciertos minerales producen débiles corrientes eléctricas apreciables desde la super…cie. Fox sugirió el uso de este fenómeno para la prospección de yacimientos, por lo que se le ha considerado como el abuelo de los geofísicos. En 1882, el doctor Carl Barus aplica esta idea al estudio del Comstock Lode (Nevada). Entre 1880 y 1914, Barnes, Brown y Wells, miembros del Geological Survey de Estados Unidos, utilizan sucesivamente este método en las minas del mismo estado de Nevada, y construyen los primeros electrodos impolarizables. Sin embargo, el primer éxito corresponde al ingeniero de minas alsaciano Conrad Schlumberger, padre de la prospección eléctrica y sin discusión, la …gura más importante de la misma. Este investigador descubrió en 1913 el yacimiento de súlfuros de Bor (Servia) por medio del potencial espontáneo, primer hallazgo geofísico de mineral no magnético. Otros investigadores dirigieron su atención a campos eléctricos producidos arti…cialmente y entre ellos fue el primero Brown, quien patentó, en 1883, un sistema de prospección eléctrica con dos electrodos. Unos veinte años más tarde, Daft y Williams obtuvieron otra patente (1902) basada en el empleo de corrientes de baja frecuencia. Un año después, el ruso E. S. Ragozin publica su monografía aplicación de la electricidad en la búsqueda de yacimientos mineros, donde anticipa muchas de las ideas que habrían de aplicarse más tarde. En 1913 Schilowsky realizó ensayos de un método electromagnético. Los métodos eléctricos de campo arti…cial entran en su mayoría de edad con el estudio tectónico de la cuenca silúrica de Calvados (Francia) realizado en 1913 por el ya mencionado Conrad Schlumberger, quien en el mismo año había obtenido el primer éxito de los métodos eléctricos de campo natural. Alrededor de 1915, Schlumberger, y el americano Frank Wenner, independientemente, idean el dispositivo tetraelectródico que será la base del progreso ulterior

Interpretación de la curva de sondeo. Los valores de intensidad y diferencia de potencial eléctrico medido en el terreno, se procesan utilizando la siguiente ecuación: Resistividad aparente =

∆𝑣 1

∗𝐾

K = Constante definida por la separación entre electrodos.

De tal manera que se obtienen valores sucesivos de resistividad aparente a medida que los electrodos se van alejando del centro del dispositivo. Posteriormente se elabora un diagrama logarítmico de resistividades aparentes contra distancia medida en el terreno (AB/2), obteniéndose así una curva llamada "Sondeo eléctrico". De esta manera se genera una gráfica que permite en el punto central reconocer las características geofísicas de las diferentes capas geológicas y su posible mérito como acuífero; además permite calcular las resistividades y espesores de los diferentes niveles. El conocimiento de los parámetros anteriores, permite dar una orientación sobre las características estratigráficas del subsuelo y su posibilidad como acuífero potencial.

Geología. La geología a continuación descrita, es tomada del Instituto de Investigaciones en Geociencias, Minería y Química (INGEOMINAS). El mapa geológico que a continuación se expone, se tomó de la plancha elaborada por el Instituto. El subsuelo inmediato del Parque está constituido por sedimentos fluviolacustres correspondientes al relleno Cuaternario de la Sabana de Bogotá. Geomorfologia En el área de influencia del estudio se presenta una topografía plana y bien definida, correspondiente a sedimentos Cuaternarios erodados de las formaciones rocosas consolidadas que circundan la sabana y a la depositación fluvio lacustre típica de este depósito. Estratigrafía. Las formaciones geológicas que a continuación se exponen corresponden a la geología regional. Estas formaciones están constituidas únicamente por rocas sedimentarias con edades comprendidas entre el Terciario y el Cuaternario. La mayor parte de la secuencia lito-estratigráfica se encuentra en sentido norestesureste. Formación Bogotá (Tb): Está compuesta en la base por un nivel de arenisca cuarzosa presentándose en bancos con la siguientes características: Color blanco, friable, de grano más o menos grueso, con frecuencia estratificación cruzada. Siguen arcillollitas de color amarillo y verde claro estratificadas en capas y areniscas.

Mapa Geológico de la Sabana de Bogotá.

La secuencia continúa con lodolitas y arcillolitas limosas rojo grisáceas en parte púrpuras y gris verdosas, en general pobremente estratificadas. Localmente se encuentran lentejones de areniscas de grano fino a medio, friable y abigarradas.

Al norte de Bogotá se observa material carbonoso formando mantos delgados de carbón arcilloso de bajo grado, la Formación Bogotá que es incompetente presenta una topografía suave caracterizada por muchos derrumbes, deslizamientos e inversiones por gravedad. Depósitos Cuaternarios (Qt): Los sedimentos que conforman el relleno fluviolacustre de la Sabana acumulado durante el período Cuaternario dentro del proceso geológico de depositación fluvio glaciar y posteriormente lacustre, no se han compactado y forman una masa blanda y horizontal que suprayace a los estratos de las formaciones más antiguas, de edades Terciaria y Cretácea. El espesor de este relleno aumenta hacia la zona central de la Sabana de Bogotá y se adelgaza hacia sus bordes. La composición de los sedimentos recientes es principalmente de arcilla, pero también se encuentran acumulaciones de arenas y gravas con distribución lenticular muy variable dentro de todo el conjunto del relleno. La posición del relleno fluviolacustre contrasta con la de los estratos infrayacentes más antiguos, los cuales fueron sometidos a plegamientos antes de la depositación de los sedimentos del relleno, produciéndose extensos pliegues y fracturas que se aprecian en las montañas circundantes y que se extienden bajo la Sabana de Bogotá. Bajo la zona de estudio tenemos el Cuaternario de la Sabana de Bogotá y no fueron detectadas rocas consolidadas de las formaciones terciarias.

Interpretación geoelectrica. La gráfica resultante del sondeo geoeléctrico se interpretó por el método gráfico tradicional y por simulación en computadora. La superposición de las curvas medidas en campo y las curvas calculadas por el simulador presenta un excelente ajuste con un error inferior al 4%. Las gráficas de las curvas de resistividad eléctrica contra profundidad, lo mismo que las columnas estratigráficas resultantes de los sondeos, se presentan a continuación de cada sondeo.

Ubicación de los sondeos geolectricos La localización fue realizada con “Global Position System - GPS”, utilizando 8 satélites. Sondeo Eléctrico vertical No.1 El "punto" de medida o centro del sondeo se localizó hacia el costado Suroccidental del predio cerca de la Calle 40 a 62 m de la cancha de fútbol.

Las coordenadas de este punto son: X = 1’007.074 mN Y = 997.423 mE

Resultados de la interpretación geoelectrica.

Inventario de pozos.

La información sobre pozos cercanos al predio es abundante, se cuenta con información de los Pozos perforados en años anteriores en los predios de Hilacol, también información del pozo perforado en Corpacero. La localización de los pozos vecinos se encuentra dentro de la plancha IGAC 227-IV-D-2 escala 1:10.000 y sus características se describen a continuación. Se describen en las páginas siguientes los datos mecánicos de los pozos vecinos. El inventario de pozos muestra los principales pozos perforados en la zona vecina a la Sede COMPENSAR. Fueron localizados 3 pozos profundos perforados en los alrededores, encontrándose la zona de estudio, en un sector favorable para el agua subterránea. Se adjuntan los diseños de algunos pozos, con el fin de tener una idea clara de la profundidad a la cual se encuentran las arenas de interés.

COMPENSAR-1 Este pozo fue construido por ARTURO LIZARAZO Y CIA hasta una profundidad de 217 m, tiene las siguientes características: Predio: Carrera 57 No. 51-01 Bogotá Localización: Plancha IGAC 227-IV-D-2 Coordenadas: X = 1'007.136.8 mN Y = 997.326.2 mE Fecha inicial de perforación: 25/Ene/95 Fecha final de perforación: 20/Feb/95 Profundidad de Perforación: 217 m Longitud de revestimiento: 201.26 m. Filtros: Acero inoxidable ranura continua. Revestimiento: 0 - 111.42 m en 6” 111.42 - 201.26 m en 4” Nivel Estático (NE): 23.68 m (1995) Nivel Dinámico (ND): 34.81 m (con aforo de 8.08 l/s) Nivel de Bombeo (NB): 41.31 m Caudal (Q): 12 l/seg Litología de los niveles explotados: Arenas y gravas del depósito cuaternario Tipo de acuífero: Semiconfinado.

Transmisividad: T=63.65 m²/día Capacidad específica: Ce=0.73 l/s/m Nivel de Bombeo (NB): 41.31 m

HILACOL-1A Este pozo fue construido por ARTURO LIZARAZO Y CIA hasta una profundidad de 160 m, tiene las siguientes características: Predio: Calle 17 Carrera 70 Bogotá Localización: Plancha IGAC 227-IV-D-2 Coordenadas: X = 1'006.000 mN Y = 994.300 mE Fecha inicial de perforación: 3/Ago/88 Fecha final de perforación: 17/Ago/88 Profundidad de Perforación: 160 m Longitud de revestimiento: 157 m. Filtros: Acero inoxidable ranura continua. Uso: Industrial Revestimiento: 0 - 88.5 m en 6” 88.5 - 155.68 m en 4” Nivel Estático (NE): 9.35 m (1988) Nivel Dinámico (ND): 31.16 m (con aforo de 1.58 l/s) Nivel de Bombeo (NB): 70 m Caudal (Q): 5.04 l/seg Litología de los niveles explotados: Arenas y gravas del depósito cuaternario Tipo de acuífero: Semiconfinado. Transmisividad: T=2.5 m²/día Capacidad específica: Ce=0.072 l/s/m Nivel de Bombeo (NB): 54 m Capacidad específica del pozo: 1.75 LPS/m

HILACOL 2 Este pozo fue construido por ARTURO LIZARAZO Y CIA. en el año de 1988. Predio: Calle 17 No 70A-71 Localización: Plancha IGAC 227-IV-D-2 Coordenadas: X = 1'006.000 mN Y = 995.200 mE Profundidad de Perforación: 170 m Longitud de revestimiento: 161.17m. Fecha inicial de perforación: 25/Feb/88 Fecha final de perforación: 10/Mar/88 Profundidad de Perforación: 170 m

Longitud de revestimiento: 161.17 m Filtros: Acero inoxidable ranura continua No 10. Uso: Industrial Revestimiento: 0 - 88.14 m en 6” 88.14 - 161.17 m en 4” Nivel Estático (NE): 18.55 m (1988) Nivel Dinámico (ND): 30.62 m (con aforo de 4 l/s) Nivel de Bombeo (NB): 60 m Caudal (Q): 10 l/seg Litología de los niveles explotados: Arenas y gravas del depósito cuaternario Tipo de acuífero: Semiconfinado. Transmisividad: T=84.33 m²/día Capacidad específica: Ce=0.3314 l/s/m HILACOL 4 Este pozo fue construido por ARTURO LIZARAZO Y CIA. en el año de 1990. Predio: Cra 70A No 21-53 Localización: Plancha IGAC 227-IV-D-2 Profundidad de Perforación: 223 m Longitud de revestimiento: 213.23 m. Fecha inicial de perforación: 27/Abr/90 Fecha final de perforación: 16/May/90 Uso: Industrial Diámetro de perforación: 12 1/4” Revestimiento: 0 - 212.23 m en 8” Nivel Estático (NE): 19.50 m (1990) Nivel Dinámico (ND): 36.50 m (con aforo de 5.25 l/s) Nivel de Bombeo (NB): 72 m Caudal (Q): 13 l/seg Litología de los niveles explotados: Arenas y gravas del depósito cuaternario Tipo de acuífero: Semiconfinado. Transmisividad: T=84.33 m²/día Capacidad específica: Ce=0.3314 l/s/m

CORPACERO Este pozo fue terminado de construir en el mes de Junio de 1994 Predio: Corpacero Dirección: Av.68 en frente de EL ESPECTADOR, Bogotá D.C. Localización: Plancha 227-IV-D-2. Coordenadas: X = 1’005.150 mN Y = 996.200 mE

Profundidad de Perforación: 225 m Profundidad de Revestimiento: 202 m Diámetro de Revestimiento: 8" y 6" Filtros: Acero inoxidable N° 15. Revestimiento: Tubería de acero inoxidable ASTM SCH 40. Uso: Industrial. Caudal utilizado en la actualidad: 11 l/seg. Litología de los niveles explotados: Arenas gruesas y gravas dentro de Arcillas cuaternarias. Tipo de acuífero: Semiconfinado. Nivel estático (NE): 29.55 m (Dato de Jun/94) - Nivel dinámico (ND):: 42.5 m Capacidad específica del pozo: 0.84 LPS/m

Interpretación hidrogeológica Los resultados geoeléctricos se corroboran con los resultados del análisis de las secuencias geológicas en los pozos vecinos. Nos encontramos dentro de una zona de la Sabana de Bogotá donde el depósito cuaternario presenta buenas condiciones acuíferas. Según el inventario de pozos profundos de la zona se aprecia que a pesar del distanciamiento entre pozos las condiciones geológicas en toda la zona son más o menos uniformes. Bajo la SEDE COMPENSAR se encuentra el depósito fluviolacustre de la Sabana el cual va hasta una profundidad superior a los 300 m. Este depósito presenta niveles bastante interesantes de arenas y gravas, para la explotación de agua subterránea. Según los resultados del estudio geoeléctrico y los precedentes de pozos perforados en la zona, el recurso de agua subterránea empieza a manifestarse debajo de los 118 m de profundidad donde existen capas de arena fina, se presentan intercalaciones de arenas y gravas con excelente mérito acuífero hasta los 300 m de profundidad.

Conclusiones y Recomendaciones

Existe agua subterránea bajo los predios de la SEDE COMPENSAR. El agua se encuentra ubicada dentro los niveles de arenas y gravas del depósito cuaternario. Según los resultados geoeléctricos se presentan los mejores niveles acuíferos entre 118 m y 300 m de profundidad. Se recomienda perforar un pozo profundo hasta una profundidad de 230 m con el fin de explotar los niveles de arenas y gravas del depósito cuaternario, en los alrededores de donde fue realizado el Sondeo Eléctrico Vertical No.1, dentro de las siguientes coordenadas: X = 1’007.074 mN Y = 997.423 mE Una vez perforado el pozo se recomienda llevar a cabo un registro eléctrico o LOG de perforación que incluya curvas de resistividad (normal corta y larga), rayos gamma y SP o potencial espontaneo. La interpretación de los registros junto con el control de muestras de zanja obtenidas del pozo servirán para la ubicación exacta de filtros y la determinación del tipo de ranura a utilizar. Una vez instalada la tubería y el empaque de grava se necesita someter a limpieza y desarrollo cada uno de los tramos de filtros, empleando los respectivos métodos, hasta que el agua extraída salga completamente limpia y libre de sedimentos. Seguidamente se efectuará la respectiva prueba de bombeo para así determinar la naturaleza del equipo que será necesario instalar para una perfecta extracción del agua. Finalmente será necesario determinar la calidad y potabilidad del agua extraída mediante un análisis fisicoquímico.