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ConferencePaper·September2012

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IAHR CIC XXV CONGRESO LATINOAMERICANO DE HIDRÁULICA SAN JOSÉ, COSTA RICA, 9 AL 12 DE SETIEMBRE DE 2012

APLICACIONES DE TRAZADORES FLUORESCENTES AL ESTUDIO DEL ACUIFERO KARSTICO DE LA SIERRA DE SAN LUIS

Jégat H.1, Hernández S.2, Rangel G.3, Mora L.1, Toro R.3 y E. Sanchez3 1 CIDIAT-Universidad de Los Andes, Merida, Venezuela, hjegat@ula.ve, lemorarmora@ula.ve. 2CORPOELEC, San

Cristobal, Venezuela, samh@gmail.com. 3HIDROGEO CONSULTA, Merida, Venezuela, hidogeoconsulta@gmail.com

RESUMEN

En el año 2009 se realizaron dos campañas de muestreo isotópico (oxígeno 18 y deuterio) en el acuífero kárstico de la Serranía de San Luís en el estado Falcón, los cuales permitieron evidenciar posibles conexiones entre los punto de recarga en la parte superior de la Sierra, y las descargas en los manantiales ubicados tanto en la vertiente sur como en la norte. A finales del año 2010, se realizó una primera campaña de inyección de trazadores fluorescentes para confirmar las interconexiones evidenciadas anteriormente. Para tal fin se utilizó la Rodamina WT la cual fue inyectada en un sitio conocido como el “consumidero”. En siete sitio aguas abajo se colocaron fluorocaptores de carbón activado los cuales fueron recolectados a intervalos determinados y posteriormente analizados para determinar la cantidad de trazador recuperada. De estos siete sitios, cuatro evidenciaron interconexión con el punto de inyección con tiempos al pico que varían entre 1 y 8 días. RESUMÉ En 2009 on avait réalisées deux campagnes de mesure des isotopes naturels de l´eau (oxygène 18 et deuterium) à partir d´échantillons de la nappe karstique de la Serranía de San Luis dans l´état de Falcón. Cette campagne avait permis de mettre en évidence des possibles liaisons entre les lieux de recharge de la nappe dans la partie supérieure de la Sierra y les sources situées en aval tant sur le versant sud que le versant nord. A la fin de l´année 2010 on a effectuée une première campagne d´injection de traceurs fluorescents pour confirmer les liaisons déterminées l´année précédente. Le traceur utilisé est la rhodamine WT que l´on a injecté en un lieu connu comme le « consumidero ». En aval, on a placés des fluocapteurs en sept endroits distincts, que l´on a remplacé a intervalles réguliers et ensuite analysé pour mesurer la quantité de traceur récupéré. De ces sept sites, quatre ont clairement montré leurs interconnections avec le site d´injection Les temps de passage de la concentration maximum varie entre 1 et 6 jours. PALABRAS CLAVES: acuífero kárstico, trazador, Serranía de San Luis, ensayos de interconexión.

Antecedentes

La Serranía de San Luis está ubicada en la parte noroccidental de Venezuela, específicamente en el estado Falcón. Debido a su complejidad estructural y a su estratigrafía, el territorio falconiano presenta diferentes clases litológicas constituidas fundamentalmente por calizas, areniscas y lutitas. En la Serranía de San Luís se han realizado diferentes estudios geológicos, hidrológicos, hidrogeológicos. Todos con el fin de entender la dinámica del agua subterránea. La Serranía de San Luís (Figura 1) esta conformada por rocas de ambientes bien diferenciados que se pueden definir de la siguiente manera:

• Facies frontal del arrecife, que sigue una línea aproximadamente oeste-este situada ligeramente al norte de Pecaya y al sur de Cabure.

• Núcleo central del arrecife, que ocupa las mayores elevaciones centrales de la Sierra de San Luís. Esta facies está representada por la Formación San Luís.

• Facies detrás del arrecife, que se observa de preferencia en el flanco norte de la Sierra de San Luís y está representada por las Formaciones Patiecitos y Guarabal.

• Facies marginales este y oeste, presentes en los correspondientes declives de la Sierra, que están representadas por la Formación Pedregoso.

Figura 1. – Ubicación de la Serranía de San Luis

La Formación San Luis consiste predominantemente de caliza arrecifal maciza, densa, gris azulosa, finamente cristalina, con foraminíferos grandes, algas, corales y en menor cantidad pelecípodos, intercalada con areniscas de grano fino, arcillosas, calcáreas, lutitas físiles con nódulos ferruginosos. Las calizas han desarrollado una morfología tipo kárstica y forman prominentes cerros limitados por acantilados casi verticales en las partes más altas de la Serranía de San Luís. El espesor estimado de la formación es de unos 1000 m.

En el año 2009 se realizaron dos campañas de muestreo isotópico de las aguas superficiales y subterráneas de la Serranía. La interpretación de los resultados de los análisis isotópicos permitió identificar los puntos posibles de entrada y descarga de las aguas en la Sierra. Así mismo permitió la elaboración del modelo conceptual de la figura 2. Sin embargo este muestreo isotópico no fue suficiente para asociar plenamente los puntos de recarga y de descarga quedando ambigüedades en varios sitio.

Figura 2. - Modelo conceptual

Por lo tanto en el año 2011 se realizó una primera campaña de inyección de trazadores fluorescentes. La experiencia mundial indica que sólo mediante el uso de esta metodología científica de técnicas de trazadores aplicada a la Hidrogeología, se puede alcanzar el objetivo de elaborar un modelo conceptual que represente correctamente el funcionamiento y facilite la compresión del comportamiento hidrogeológico del acuífero

METODOLOGÍA UTILIZADA

El trazador utilizado fue la Rodamina WT la cual se inyectó en un sitio ubicado en la parte alta de la Sierra. La Rodamina WT, es un trazador de amplio rango, tanto en pH como salinidad, pudiendo ser utilizado en aguas continentales, marinas y aguas cloradas (potable y residuales tratadas), además posee una baja adsorción por los sólidos suspendidos por lo que puede ser utilizada en cuerpos de agua con un alto contenido de éstos. Otra característica importante de la Rodamina WT es su baja toxicidad para los organismos a concentraciones mayores de 10 ppm, por lo que organizaciones reguladoras como la USEPA y la Comunidad Europea (a través de la AESA) han establecido que este trazador no es tóxico para el ambiente. El punto seleccionado para la inyección se encuentra ubicado entre las coordenadas 1.234.722 N y 428.876 E, con cota de 961 m.s.n.m., en el sector El Tinajero, próximo al poblado de Curimagua; allí se hallan varios sumideros denominados por los pobladores como “Consumideros”, los cuales funcionan como desagües naturales para el agua de lluvia o para corrientes superficiales como ríos

o arroyos. Están presentes en la roca caliza de la zona, la cual es erosionada por el agua ligeramente ácida que se filtra y provoca el colapso en los techos de las cuevas. Estos sumideros o “Consumideros” (Figura 3) mantienen el caudal del río subterráneo, que a su vez suelen alimentar al acuífero en estudio, por lo que se hacen de suma importancia para la investigación.

Figura 3. Quebrada La Vega, sector el Tinajero. Las flechas indican la ubicación de los “Consumideros” En la tabla 1 se presentan los datos de la campaña de inyección del trazador.-

Tabla 1. Datos de la campaña de inyección.

En la figura 4 se puede apreciar como la quebrada desaparece bajo tierra en el sitio de inyección de la Rodamina WT.

Datos de la Inyección

Día Inyección Miércoles, 17 Noviembre del 2010

Hora 12:00 PM

Sitio de Inyección Sumidero de la Quebrada La Vega Sector “ El Tinajero" (Consumidero)

Coordenadas REGVEN WGS 84

1.234.722 N 428.876 E 961 m.s.n.m.

Volumen de Inyección 1 litro de Rodamina WT

Conductividad 260 µS/cm Temperatura 20,2 ºC

Figura 4. Sitio de inyección del trazador

Para este primer ensayo se destinaron siete posibles salidas del trazador, basados en los estudios previos al acuífero, donde se instalaron fluorocaptores de carbón activado en diferentes sitios aguas abajo en función de los resultados de la campaña isotópica. La ubicación de estos 7 sitios se presenta en la figura 5.

Figura 5. Sitios de muestreo

La técnica de muestreo utilizada es la de muestra acumulada de trazador mediante el uso de carbón activado (figura 6). La misma fue aplicada en los diferentes puntos de control señalados anteriormente y fue necesario elaborar una ficha que indicara hora, el día, la fecha y el lugar de

extracción y renovación de cada uno de los fluorocaptores de carbón activado con la finalidad de obtener un registro de los sitios de evaluación de descargas de agua en la Sierra de San Luis. Las concentraciones del trazador fueron leídas en un fluorómetro G GUN modelo FL 30 con resolución de ± 0,02 ppb. Previamente a la lectura en el equipo, durante 24 horas se colocó el carbón activado de los fluorocaptores, en recipientes y sumergidos en una solución efluente preparada con Dimetil Formamide y agua destilada (80/20), la cual tiene como finalidad extraer todo el trazador fluorescente acumulado en el carbón activado durante el periodo de colocación y retiro del fluorocaptor en cada sitio de muestreo.

Figura 6. Fluorocaptor de carbón activado.

RESULTADOS Los resultados de los análisis se presentan en las figuras siguientes en los cuatro sitios de muestreo donde salieron cantidades significativas de trazador.

CONCENTRACION DE TRAZADORES. MUESTRA - RIO HUEQUE

0.36

0.64 0.69

0.430.5 0.52

1.15

0.77

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

11/16/2010 11/18/2010 11/20/2010 11/22/2010 11/24/2010 11/26/2010FECHA DE LAS TOMA DE MUESTRAS

ppb

CONCENTRACION DE TRAZADORES. MUESTRA - SAN ANTONIO

0.01 0.01

0.12

0.18

0.35

0.47

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

11/16/2010

11/17/2010

11/18/2010

11/19/2010

11/20/2010

11/21/2010

11/22/2010

11/23/2010

11/24/2010

11/25/2010

11/26/2010FECHA DE LAS TOMA DE MUESTRAS

ppb

Figura 7a y 7b. Concentración del trazador en el río Hueque y San Antonio

CONCENTRACION DE TRAZADORES. MUESTRA - RIO LA CARIDAD

0.50.53 0.510.50.5 0.50.49

0.68

0.91 0.89

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

11/16/2010 11/17/2010 11/18/2010 11/19/2010 11/20/2010 11/21/2010 11/22/2010 11/23/2010 11/24/2010 11/25/2010 11/26/2010

FECHA DE LAS TOMA DE MUESTRAS

ppb

CONCENTRACION DE TRAZADORES. MUESTRA - RIO MEACHICHE

0.310.340.25

0.12

1.11

0.34

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

11/16/2010 11/17/2010 11/18/2010 11/19/2010 11/20/2010 11/21/2010 11/22/2010 11/23/2010 11/24/2010 11/25/2010 11/26/2010FECHA DE LAS TOMA DE MUESTRAS

ppb

Figura 7c y 7d. Concentración del trazador en el río La Caridad y el río Meachiche

Se puede apreciar que en el sitio del río Hueque, el trazador tiene su pico a los 6 días. En San Antonio el tiempo al pico es superior a los 8 días, en el río La Caridad es de 3 días y finalmente en el río Meachiche es de 6 días. Debido a la pequeña cantidad de Rodamina WT utilizada las concentraciones alcanzadas en la salida son bajas pero significativamente mayores que los valores iniciales. En los otros tres sitios, las cantidades de trazador no fueron significativamente superiores a los valores iniciales. En la figura 8 se puede ver el recorrido del agua entre el sitio de inyección y el sitio de muestreo en La Caridad con una distancia de casi 20 Km. En el caso del río Meachiche la distancia es de 19 Km.

Figura 8. Recorrido del trazador desde el punto de entrada o sumidero hasta la salida ubicada en el Rio

la Caridad. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

� Se cumplió exitosamente la primera experiencia de ensayo de interconexión utilizando

Rodamina WT. Obteniéndose salida de trazador en cuatro sitios de muestreo de los ocho seleccionados.

� Con base a estos primeros resultados se evidencia que existe interconexión hidráulica entre el quebrada La Vega Sector Consumidero Hoya de Curimagua con: Rio La Caridad, Cataratas del Hueque en la vertiente sur y en los Río San Antonio y Río Meachiche en la vertiente norte

� Esta primera información sobre la hipótesis de interconexión propuesta por el equipo

investigador entre la zona de recarga: Quebrada la Vega Sector “Consumidero” en la Hoya de Curimagua y los afloramientos de agua en los manantiales y ríos de las vertientes norte y sur, debe ser válidada y ampliada mediante un segundo ensayo de interconexión que incorpore toda la nueva información obtenida durante este primera experiencia de interconexión.

� La cantidad de trazador para la segunda inyección debe ser triplicada y la metodología

ajustada para cada sitio de muestreo, incorporando ahora la nueva información de tiempos de llegada y de transito del trazador obtenidos en este primer ensayo de interconexión.

� Se recomienda incorporar un segundo trazador fluorescente para evaluar simultáneamente

durante el segundo ensayo de interconexión la contribución o no del sumidero llamado Pozo del Hueque también ubicado en la Hoya de Curimagua, según información suministrada por el personal técnico de MPPAmbiente. Es decir el segundo ensayo se diseñaría bajo el esquema de multitrazador.

� En los lugares donde se evidenció una interconexión se recomienda triplicar la cantidad de

trazador inyectado y validar esta conexión hidráulica con muestras directas de agua y fluorocaptores colocados cada 24 horas durante la experiencia de ensayo.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Hervé Jégat, Gustavo Rangel y Luis Mora (2010). Aplicación de técnicas isotópicas para la evaluación del acuífero kárstico de la Sierra de Sn Luis. XX Congreso Latinoamericano de Hidráulica. Punta del Este, Uruguay. González de Juana, C.; J. Iturralde de Arozena y X. Picard. (1980). Geología de Venezuela y de sus Cuencas Petrolíferas. Caracas, Ed. FONINVES, 2 tomos. Ministerio de Minas e Hidrocarburos. (1970). Léxico estratigráfico de Venezuela. 2da edición. Dirección de Geología. Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA). (2009). Gestión de los recursos hídricos mediante la hidrogeología isotópica. AGRADECIMIENTOS El presente trabajo ha sido realizado gracias al financiamiento de la Fundación para el Desarrollo de la Ciencia y la Tecnología del estado Falcón. Los autores desean expresar sus agradecimientos a esta institución.