RecursosRecursos

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RecursosRecursos

Cualquier material necesario o Cualquier material necesario o importante para la vida humana, importante para la vida humana, sociedad y civilizacionsociedad y civilizacion

Sociedad se desarrolla alrededor de Sociedad se desarrolla alrededor de la idea de que hay un abastecimiento la idea de que hay un abastecimiento ilimitado de ciertos recursosilimitado de ciertos recursos

Con el tiempo las necesidades Con el tiempo las necesidades pueden cambiar lo que se piensa es pueden cambiar lo que se piensa es un recurso de valorun recurso de valor

Cont. RecursosCont. Recursos Recursos renovables (renewable) vs. Recursos renovables (renewable) vs.

no-renovables (non-renewable)no-renovables (non-renewable)– RenovablesRenovables: se rellenan o sustituyen : se rellenan o sustituyen

(replenished) en un periodo corto de (replenished) en un periodo corto de tiempotiempoEj. plantas, animales para comida, Ej. plantas, animales para comida,

arboles para maderaarboles para madera

– No-renovablesNo-renovables: depositos significativos : depositos significativos toman millones de años en formarsetoman millones de años en formarseEj. combustibles (fuels; carbon, Ej. combustibles (fuels; carbon,

petroleo, gas natural) y metales (hierro, petroleo, gas natural) y metales (hierro, cobre, uranio, oro)cobre, uranio, oro)

Consumo de energia: uso per capita de recursos esta aumentando

rapido

Btu = British thermal unit (1055.05585 joules)

Consumo de energia en E.U. en 2001Consumo de energia en E.U. en 2001

Categorias de recursosCategorias de recursos ReservasReservas

– Cantidad de material encontrado y que Cantidad de material encontrado y que puede ser recuperado economicamente, puede ser recuperado economicamente, no consumido o usado aunno consumido o usado aun

Subeconomicos o condicionalesSubeconomicos o condicionales– No viable economicamente (profitable) No viable economicamente (profitable)

ahoraahora

No descubiertos (undiscovered)No descubiertos (undiscovered)– HipoteticosHipoteticos: se espera que se encuentren: se espera que se encuentren

– EspeculativosEspeculativos: quizas se encuentran: quizas se encuentran

Categorias de recursosCategorias de recursos

Agua fresca/dulce es limitada en la Agua fresca/dulce es limitada en la Tierra (~2.8%)Tierra (~2.8%)– Mayormente hielo polar (74%) y agua Mayormente hielo polar (74%) y agua

subterranea (26%)subterranea (26%) Agua es regionalmente un Agua es regionalmente un recurso recurso

renovablerenovable (renewable) (renewable)– Localmente el agua puede no ser Localmente el agua puede no ser

renovablerenovable Condiciones geologicas afectan la Condiciones geologicas afectan la

cantidad y calidad del agua en una cantidad y calidad del agua en una regionregion

Cap. 11.Cap. 11. Agua como recurso: Agua como recurso: Distribucion de agua en la TierraDistribucion de agua en la Tierra

PorosidadPorosidad

– % del volumen total de una roca o % del volumen total de una roca o

sedimento (material) que consiste de sedimento (material) que consiste de

espacio vacio y donde se puede almacenar espacio vacio y donde se puede almacenar

fluido/aguafluido/agua

– Se expresa como un % (2.2%) o un decimal Se expresa como un % (2.2%) o un decimal

(0.022)(0.022)

– Poros pueden ser ocupados por fluido o Poros pueden ser ocupados por fluido o

gasgas

Almacenamiento y circulacion del Almacenamiento y circulacion del aguaagua

PermeabilidadPermeabilidad – mide como un – mide como un fluido pasa a traves de un fluido pasa a traves de un materialmaterial– Mide el grado de interconeccion Mide el grado de interconeccion

entre los poros y grietas en las rocas entre los poros y grietas en las rocas o el sueloo el suelo

– Afectada por el tamano y forma de Afectada por el tamano y forma de los granos, ademas de como los los granos, ademas de como los granos estan unidos (fit together)granos estan unidos (fit together)

Cont. Almacenamiento y circulacion Cont. Almacenamiento y circulacion del aguadel agua

Por Wilson Ramirez

Tipo de rocaTipo de roca afecta la porosidad y afecta la porosidad y permeabilidadpermeabilidad– Rocas igneas, metamorficas y sedimentarias Rocas igneas, metamorficas y sedimentarias

quimicas tienen cristales que estan bien quimicas tienen cristales que estan bien entrelazados (interlocked) --- entrelazados (interlocked) --- bajabaja porosidad porosidad y permeabilidady permeabilidad

– Meteorizacion, disolucion y fracturacion Meteorizacion, disolucion y fracturacion aumentan poros. y perm. en rocas cristalinasaumentan poros. y perm. en rocas cristalinas

Sedimentos clasticos tienen mas poros. y Sedimentos clasticos tienen mas poros. y perm.perm. – Arenizcas son generalmente bien porosasArenizcas son generalmente bien porosas– Rocas ricas en arcilla y limo no son porosas Rocas ricas en arcilla y limo no son porosas

ni permeablesni permeables

Cont. Almacenamiento y circulacion Cont. Almacenamiento y circulacion del aguadel agua

roca ignea roca sedimentaria clastica: arenizca

Fig. 10.1

arenizca (pobre seleccion/sorting)

roca sed clastica: lutita (shale, arcillas/clays)

Zona de saturacion o freaticaZona de saturacion o freatica (phreatic) (phreatic) esta llena de agua – agua subterraneaesta llena de agua – agua subterranea

Zona no saturada o vadosaZona no saturada o vadosa (vadose, (vadose, zona de aireacion) – encima de la zona zona de aireacion) – encima de la zona de saturacion. Poros llenos de agua y de saturacion. Poros llenos de agua y aire.aire.– Cinturon de humedad del sueloCinturon de humedad del suelo (soil (soil

moisture) en la parte superiormoisture) en la parte superior Nivel freaticoNivel freatico (water table) separa las 2 (water table) separa las 2

zonas, limite superior de zona de zonas, limite superior de zona de saturacion, no esta siempre bajo la saturacion, no esta siempre bajo la superficie (lago, rio, manantial, etc.)superficie (lago, rio, manantial, etc.)

Aguas subterraneas (subsurface)Aguas subterraneas (subsurface)

Distribucion Distribucion de agua de agua

subterraneasubterranea

*Zona de aireacion: poros del suelo, el

sedimento y la roca no estan saturados de

H2O, sino llenos de aire

Fig. 10.3 Rio drena agua no solo de superficie sino agua subterranea de rocas y

suelo adyacente (descarga/discharge).

Suelos permeables permiten que Suelos permeables permiten que precipitacion precipitacion infiltreinfiltre– Gravedad lleva agua hacia abajo hasta alcanzar Gravedad lleva agua hacia abajo hasta alcanzar

una capa impermeable (ej. arcilla) que la detiene: una capa impermeable (ej. arcilla) que la detiene: acuitardo (aquitard)acuitardo (aquitard)

– Encima se acumula agua subterranea, llenando Encima se acumula agua subterranea, llenando porosporos

AcuiferoAcuifero (aquifer) - (aquifer) - estratos de roca o estratos de roca o sedimento permeable que transmiten agua sedimento permeable que transmiten agua subterránea libremente (ej. arena y grava)subterránea libremente (ej. arena y grava) – RecargaRecarga (recharge) – agua que se mueve al (recharge) – agua que se mueve al

acuifero, por infiltracion, migracion, percolacion, acuifero, por infiltracion, migracion, percolacion, etc.etc.

Cont. Aguas subterraneasCont. Aguas subterraneas

Geologia y geometria de rocas y Geologia y geometria de rocas y

sedimentos controlara el sedimentos controlara el

comportamiento del aguacomportamiento del agua

– Acuifero no confinadoAcuifero no confinado (unconfined (unconfined

aquifer): no tiene un acuitardo encima, aquifer): no tiene un acuitardo encima,

sino rocas y sedimentos permeablessino rocas y sedimentos permeables

– Acuifero confinadoAcuifero confinado (confined aquifer): (confined aquifer):

tiene un acuitardo encima y debajotiene un acuitardo encima y debajo

Geometria del acuifero y Geometria del acuifero y circulacion de agua subterraneacirculacion de agua subterranea

Fig. 10.4Fig. 10.4 Acuifero no confinado Acuifero no confinado

Cont. Geometria del acuifero y Cont. Geometria del acuifero y circulacion de agua subterraneacirculacion de agua subterranea

Acuifero confinado puede estar bajo Acuifero confinado puede estar bajo mucha presion, “presion hidrostatica mucha presion, “presion hidrostatica (fluida)” (hydrostatic pressure). Si (fluida)” (hydrostatic pressure). Si aumenta forma un aumenta forma un sistema artesianosistema artesiano..– Si se drena un acuifero bajo P el agua Si se drena un acuifero bajo P el agua

subira sobre el nivel del acuiferosubira sobre el nivel del acuifero

– Superficie potenciometricaSuperficie potenciometrica (potentiometric surface) – altura a la que (potentiometric surface) – altura a la que el agua subirael agua subira

P interna natural crea sistema P interna natural crea sistema artesianoartesiano

Lutita (shale)

Arenizca (sandstone)

1.1. Geometria de las unidades de roca Geometria de las unidades de roca presentes (host rock)presentes (host rock)

2.2. Distribucion de lentes (lenses) de Distribucion de lentes (lenses) de acuitardo pueden formar un acuitardo pueden formar un nivel nivel freatico colgadofreatico colgado (perched water table) (perched water table)

Patrones y fluctuaciones de Patrones y fluctuaciones de precipitacion localprecipitacion local

Minerales en las rocasMinerales en las rocas Localizacion de pozos relativo a zonas Localizacion de pozos relativo a zonas

de recarga y puntos de descargade recarga y puntos de descarga

Otros factores en la Otros factores en la disponibilidad del aguadisponibilidad del agua

Acuitardo encima del nivel freatico Acuitardo encima del nivel freatico principal – zona de saturacion local:principal – zona de saturacion local:

En interseccion de En interseccion de nivel freatico colgadonivel freatico colgado y y ladera de valle, fluye un manantialladera de valle, fluye un manantial

Acuifero

Bombeo (pumping) excesivo bajara el Bombeo (pumping) excesivo bajara el nivel freatico y formara un nivel freatico y formara un cono de cono de depresiondepresion alrededor del pozo – afecta alrededor del pozo – afecta disponibilidad de agua local y disponibilidad de agua local y regionalmenteregionalmente

Contaminación por intrusión salinaContaminación por intrusión salina (saltwater intrusion)(saltwater intrusion)– Bombeo excesivo de agua subterránea Bombeo excesivo de agua subterránea

causa que agua salina sea atraída a los causa que agua salina sea atraída a los pozos, contaminando así el agua dulce pozos, contaminando así el agua dulce (menos densa)(menos densa)

– Problema en areas costerasProblema en areas costeras

Consecuencias de remocion de Consecuencias de remocion de aguas subterraneasaguas subterraneas

Cono de depresionCono de depresion alrededor de pozo de alrededor de pozo de bombeo: si el bombeo reduce nivel bombeo: si el bombeo reduce nivel freatico, pueden secarse los pozos freatico, pueden secarse los pozos

somerossomeros

Contaminacion por intrusion salina Contaminacion por intrusion salina

Cono de depresion

Salt groundwater

Compactacion y subsidenciaCompactacion y subsidencia– Superficie se hunde cuando el agua es Superficie se hunde cuando el agua es

bombeada mas rapido que los procesos bombeada mas rapido que los procesos naturales de recarga pueden naturales de recarga pueden reemplazarlareemplazarla

– Permite contacto grano-grano y conduce Permite contacto grano-grano y conduce a a compactacion de sedimentos y compactacion de sedimentos y subsidencia de superficiesubsidencia de superficie

– Ejs. (1) area de elevacion baja, relativo al Ejs. (1) area de elevacion baja, relativo al nivel del mar, puede ser inundada por el nivel del mar, puede ser inundada por el mar; (2) sumideros tambien mar; (2) sumideros tambien se pueden formar dependiendo de la rocase pueden formar dependiendo de la roca

Cont. Consecuencias de remocion Cont. Consecuencias de remocion de aguas subterraneasde aguas subterraneas

Subsidencia - Galveston Bay, TexasSubsidencia - Galveston Bay, Texas

Valle de San Joaquin, CAValle de San Joaquin, CAsubsidencia de 9 m en 52 añossubsidencia de 9 m en 52 años

Aumentos de usoAumentos de uso pueden causar pueden causar que los abastecimientos que los abastecimientos disminuyan o se pierda la recargadisminuyan o se pierda la recarga– Pavimento, estacionamientos y otras Pavimento, estacionamientos y otras

construcciones reducen efectividad construcciones reducen efectividad de infiltracion del aguade infiltracion del agua

– Construccion en wetlands/pantanos Construccion en wetlands/pantanos reduce la recarga, el almacenamiento reduce la recarga, el almacenamiento de agua y la calidad del aguade agua y la calidad del agua

Impactos de la urbanizacion: Impactos de la urbanizacion: recargarecarga

Fig. 10.13Fig. 10.13 Acuifero confinado. Acuifero confinado. Area de recarga es restringida y al Area de recarga es restringida y al

construir se reduce la recargaconstruir se reduce la recarga

Recarga de aguas subterraneas Recarga de aguas subterraneas puede aumentar si incorporamos puede aumentar si incorporamos estrategias de recarga artificialestrategias de recarga artificial– Construir Construir cuencas (basins) de recarga cuencas (basins) de recarga

artificialesartificiales – atrapar agua de lluvia, – atrapar agua de lluvia, nieve, etc.nieve, etc.

– Emplear cualquier metodo para hacer Emplear cualquier metodo para hacer mas despacio la escorrentia (runoff) y mas despacio la escorrentia (runoff) y aumentar la infiltracion de aguas aumentar la infiltracion de aguas superficialessuperficiales

Cont. Impactos de la Cont. Impactos de la urbanizacion: recargaurbanizacion: recarga

Aguas subterraneas disuelven Aguas subterraneas disuelven

rocas - a menudo ligeramente rocas - a menudo ligeramente

ácidaácida– Colapsos o disolucion de la roca Colapsos o disolucion de la roca

superficial puede formar superficial puede formar

sumiderossumideros (sinkholes) (sinkholes)

– CavernasCavernas se pueden agrandar se pueden agrandar

Otros aspectos de las aguas Otros aspectos de las aguas subterraneassubterraneas

Fig. 10.16Fig. 10.16 Sumideros de colapso Sumideros de colapso

Florida (1981): $2 millones

Florida: sumideros causados por pozos de

irrigacion

Sumideros o dolinas de colapso,Sumideros o dolinas de colapso,Manati, PRManati, PR

Cont. Otros aspectos de las aguas Cont. Otros aspectos de las aguas subterraneassubterraneas

Topografía kársticaTopografía kárstica (karst) - (karst) - generada por generada por el poder de disolución del agua el poder de disolución del agua subterráneasubterránea – Asociada con sumideros en roca soluble: Asociada con sumideros en roca soluble:

calizas (limestone), dolomita (dolomite), o yeso calizas (limestone), dolomita (dolomite), o yeso (gypsum)(gypsum)

– Agua remueve los minerales de la roca y se Agua remueve los minerales de la roca y se lleva los iones en solucionlleva los iones en solucion

– Velocidad de flujo de las aguas subterraneas Velocidad de flujo de las aguas subterraneas aumenta en areas karsticasaumenta en areas karsticas

Fluye mas rapido sin sedimentos y roca en el caminoFluye mas rapido sin sedimentos y roca en el caminoContaminantes fluyen mas rapido a traves de Contaminantes fluyen mas rapido a traves de

sistemas de aguas subterraneas en el carsosistemas de aguas subterraneas en el carso

Fig. 10.15Fig. 10.15 Rocas solubles que producen Rocas solubles que producen karstkarst

Karst desarrollado en dolomita (VA)

Karst en Florida (false color

image)

Carso tropicalCarso tropical

Topografia dominada por colinas Topografia dominada por colinas residuales (no sumideros) en forma de residuales (no sumideros) en forma de cono, con lados empinados a verticales y cono, con lados empinados a verticales y separadas por depresiones: separadas por depresiones: cone karst y cone karst y tower karsttower karst

Cockpit karstCockpit karst: topografia dominada por : topografia dominada por cockpits – sumideros grandes en forma de cockpits – sumideros grandes en forma de envase de hasta 1 km de diametro que envase de hasta 1 km de diametro que ocurren en calizas gruesas.ocurren en calizas gruesas.

PR, Cuba, Rep. Dom.: se caracteriza por PR, Cuba, Rep. Dom.: se caracteriza por colinas bajas y anchas (stubby) - colinas bajas y anchas (stubby) - mogotesmogotes

Cockpit karst, JamaicaCockpit karst, Jamaica

Topografia karstica en PRTopografia karstica en PR

Mogotes

Limite sur -carso

norteño

Medidas para expresarla:Medidas para expresarla:– partes por millon (ppm)partes por millon (ppm)– partes por billon (ppb) – soluciones mas partes por billon (ppb) – soluciones mas

diluidasdiluidas– Total de solidos disueltosTotal de solidos disueltos (Total Dissolved (Total Dissolved

Solids, TDS)Solids, TDS)Suma de concentraciones de quimicos Suma de concentraciones de quimicos

solidos disueltos en el agua, ej. 500 o 1000 solidos disueltos en el agua, ej. 500 o 1000 ppm TDS para agua de tomarppm TDS para agua de tomar

Importante saber que quimicos estan Importante saber que quimicos estan disueltos, ej. radio y radondisueltos, ej. radio y radon

– Agua duraAgua dura (hard water) contiene (hard water) contiene cantidades sustanciales de Ca y Mg: >cantidades sustanciales de Ca y Mg: >80-80-100 ppm100 ppm

Calidad del aguaCalidad del agua

Este de E.U. generalmente humedoEste de E.U. generalmente humedo– Dependencia mayor es en aguas Dependencia mayor es en aguas

superficialessuperficiales

Oeste de E.U. - condiciones mas aridasOeste de E.U. - condiciones mas aridas– Mas dependencia en aguas subterraneasMas dependencia en aguas subterraneas

Uso global de aguaUso global de agua– Demasiada genteDemasiada gente

– Demasiada demandaDemasiada demanda

– No muchos lugares para encontrar mas No muchos lugares para encontrar mas aguaagua

Uso y abastecimiento de aguaUso y abastecimiento de agua

Fig. 10.20Fig. 10.20 Variaciones en “withdrawal” de Variaciones en “withdrawal” de aguaagua

Fig. 10.20Fig. 10.20 Uso de agua para Uso de agua para irrigacionirrigacion

Fig. 10.25Fig. 10.25 Proyeccion de agua para Proyeccion de agua para 2025. Muchos tienen agua inadecuada: 2025. Muchos tienen agua inadecuada:

<1700 m<1700 m33/persona/yr./persona/yr.

Areas marcadas – cuencas de rios con mas de 10 millones de habitantes

Extendiendo elExtendiendo elabastecimiento de aguaabastecimiento de agua

ConservacionConservacion– Moderar la cantidad de agua para irrigacion, Moderar la cantidad de agua para irrigacion,

usar diferentes metodosusar diferentes metodos– Hacer cambios en el uso de agua en el hogarHacer cambios en el uso de agua en el hogar

Transferencia de agua superficial entre Transferencia de agua superficial entre cuencas de drenajecuencas de drenaje (drainage basin) (drainage basin)– Sistemas de acueductos - uso de tuneles y Sistemas de acueductos - uso de tuneles y

canalescanales DesalinizacionDesalinizacion de agua salada de agua salada

– 2 metodos: filtracion y destilacion2 metodos: filtracion y destilacion

Fig. 10.32Fig. 10.32 Desalinizacion Desalinizacion

Filtracion

Destilacion

Precipitacion en Puerto Rico – mas alta en el area del Yunque

Por: Wilson Ramirez

Contaminacion por intrusion salina

Regulacion de uso de aguaRegulacion de uso de agua

FederalFederal– USGS – cuantifica los recursos USGS – cuantifica los recursos

disponiblesdisponibles– EPA – control de contaminacionEPA – control de contaminacion

EstatalEstatal– DRNA – aplicacion y vigilanciaDRNA – aplicacion y vigilancia

Gobierno municipalGobierno municipal