El Agua y sus generalidades

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EL AGUA

El termino agua viene de latin agua), la misma es una sustancia cuya molécula está compuesta por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno (H2O). Sin lugar a dudas es esencial para la supervivencia de la totalidad de las formas conocidas de vida.

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El  agua es una sustancia abiótica, se podría decir que la más importante de la tierra y uno de los más principales constituyentes de todo el medio en que vivimos y de la materia viva que conforma nuestro planeta.

Formas en que se presenta el agua

En nuestro planeta el agua en la naturaleza se muestra en tres estados físicos que son: sólido líquido y gaseoso.

  1. Estado sólido. Este estado se presenta como nieve en algunas partes, hielo granizo en otras etc. Forma los llamados nevados y los glaciares de las cordillerae, un ejemplo de esto son las zonas más frías de la tierra, un muestra clara de esto son las cordilleras blancas del departamento de Ancash, el nevado de Coropuna en la región de arequipa.
  2. Estado liquido. Este estado se encuentra formando los diversos océanos, lagos, mares, ríos y en forma dé lluvia en todo nuestro planeta, etc.
  3. Estado gaseoso. Este estado se encuentra en toda la atmósfera como forma de vapores del agua, en unas proporciones variables formando las nieblas v todo tipo de nubes.

Sin lugar a dudas es de suma importancia tener encuentra que todas las aguas naturales, sean de río, de pozo, de mar, de manantiales, etc., todas ellas son impuras ya que contienen diversas sustancias disueltas como especialmente sales y gases y también arrastran diversas sustancias en suspensión.

TIPOS DE AGUA

Ciclo Hidrologico

 

Es bien sabido que el agua tiene una interacción de forma constante con todo el ecosistema ya que los diversos seres vivos de nuestro planeta dependen de este elemento para poder sobrevivir. Estos a su vez ayudan de forma determinante al funcionamiento del mismo. Por otra parte, el ciclo hidrológico presenta una cierta dependencia de una atmósfera un poco contaminada y de un grado de pureza del agua para todo su desarrollo convencional, y de otra manera todo el ciclo se entorpecería por el cambio en los tiempos de evaporación y condensación.

Procesos del Ciclo Hidrológico

Los principales procesos que tienen que ver con el ciclo del agua son:

  1. Evaporación: Diariamente gran cantidad de agua se evapora en toda la superficie oceánica, sobre la superficie terrestre y además del aporte de diversos organismos, en el fenómeno de la transpiración en las plantas y en la sudoración en animales. Todos los seres vivos, en especialmente las plantas, contribuyen con un 10% a toda el agua que se incorpora a la atmósfera. En este mismo punto podemos situar la sublimación, cuantitativamente muy poco importante, la misma ocurre en la superficie helada de los diversos glaciares o en la banquisa.
  2. Condensación: Toda el agua en forma de vapor se eleva y se condensa formando las nubes, estas están constituidas por agua en pequeñas gotas.
  3. Precipitación: Esta se produce cuando las diversas gotas de agua que forman todas las nubes se enfrían acelerándose la llamada condensación y uniéndose las gotitas de agua para formar mayores gotas que terminan por precipitarse a la superficie terrestre en razón de forma clara a su mayor peso. La precipitación puede ser tanto sólida (nieve o granizo) como líquida (lluvia).
  4. Infiltración: Esta ocurre cuando el agua que alcanza el suelo, penetra de forma mediática a través de susporos y pasa a ser subterránea de forma casi instantánea. Se podría decir que la proporción de agua que se infiltra y la que circula en la superficie depende  básicamente de la llamada permeabilidad del sustrato además de la pendiente y claro de la cobertura vegetal. Parte del toda el agua infiltrada vuelve a la atmósfera por evaporación y más aún, por la transpiración de todas las plantas, que la extraen con sus raíces más o menos extensas y profundas enclavadas en la tierra. Otra parte se incorpora a los diversos acuíferos, niveles que contienen agua estancada o circulante. Parte del esa agua subterránea alcanza la superficie allí donde los acuíferos, por las circunstancias topográficas, intersecan (es decir, cortan) gran parte de la superficie del terreno.
  5. Escorrentía: El término se refiere a los diversos medios por los que toda el agua líquida se desliza por la superficie del terreno cuesta abajo terreno. En los climas que no son excepcionalmente secos, incluidos la mayoría de los que son llamados desérticos, la escorrentía es sin lugar a dudas el principal agente geológico de erosión y de transporte de sedimentos en la zona.
  6. Circulación subterránea: Esta se produce a favor de la gravedad, como lo es la escorrentía superficial, de la que se puede considerar como una versión de ella. Esta se presenta en dos modalidades:
  • Primero, es la que se da en la zona vadosa, en especial en las rocas llamadas karstificadas, como a menudo son lascalizas, y  la misma siempre es una circulación pendiente abajo.
  • Segundo,es lo que ocurre en los diversos acuíferos en forma de agua intersticial que llena gran parte de los poros de una rocapermeable, de la cual se puede incluso remontar por fenómenos en los que intervienen la presión y la capilaridad.
  • Fusión: Este cambio de estado se produce cuando la nieve pasa a estado líquido al producirse el deshielo.
  • Solidificación: Al disminuir la temperatura  en el interior de una nube por debajo de 0° C, el vapor de agua o el agua misma se congelan, precipitándose en forma de nieve o granizo, siendo la principal diferencia entre los dos conceptos que en el caso de la nieve se trata de una solidificación del agua de la nube que se presenta por lo general a baja altura. Al irse congelando la humedad y las pequeñas gotas de agua de la nube, se forman copos de nieve, cristales de hielo polimórficos (es decir, que adoptan numerosas formas visibles al microscopio), mientras que en el caso del granizo, es el ascenso rápido de las gotas de agua que forman una nube lo que da origen a la formación de hielo, el cual va formando el granizo y aumentando de tamaño con ese ascenso. Y cuando sobre la superficie del mar se produce una  manga de agua (especie de tornado que se produce sobre la superficie del mar cuando está muy caldeada por el sol) este hielo se origina en el ascenso de agua por adherencia del vapor y agua al núcleo congelado de las grandes gotas de agua. El proceso se repite desde el inicio, consecutivamente por lo que nunca se termina, ni se agota el agua

AGUAS SUBTERRÁNEAS.

El agua subterránea se encuentra debajo del suelo entre grietas y espacios que hay en la tierra, incluyendo arena y piedras. El área donde se acumula el agua en las grietas se llama la zona saturada. La parte de arriba de esta área se le conoce como el nivel freático. El nivel freático puede encontrarse a un pie del suelo como a cientos de pies debajo de la superficie.

El agua subterránea se acumula en capas de tierra, arena y rocas conocidas como acuíferos. La velocidad a la que el agua se mueve depende del tamaño de los espacios en las capas y de la conexión entre éstos. Los acuíferos consisten típicamente de gravilla, arena, arenilla y piedra caliza. Estos materiales son permeables porque tienen poros grandes que permiten que el agua fluya con mayor rapidez.

En condiciones normales, la distribución de agua en el subsuelo ha sido dividida en dos zonas: la de aeración, saturación.

Zona de saturación y de aeración.

Zona de aeración:

La zona de aereación comprende a su vez tres franjas: la del agua del suelo, la intermedia y la capilar.

En la franja del agua del suelo se encuentran tres tipos de agua:

Agua higroscópica. Es la que el suelo absorbe y pasa a formar películas muy delgadas alrededor de las partículas que lo forman.

Agua capilar. Es la que existe en los intersticios del suelo debido a fenómenos de capilaridad. Esta es el aguaque aprovechan muchas plantas para satisfacer sus necesidades.

Agua libre o de gravedad. Es la que se mueve bajo la influencia de la gravedad, una vez satisfecha la humedad del suelo.

Hay ocasiones en que esta primera franja no existe.

En la franja intermedia el espesor varía desde cero hasta varios metros; es la que comunica a la franja del  agua del suelo con la capilar. El agua aquí existente se debe a fuerzas higroscópicas, capilares y de gravedad.

La franja capilar es una capa humedecida por el agua que asciende de la zona de saturación debido a fenómenos capilares.

Al agua contenida en la zona de aereación se le conoce con el nombre de agua suspendida, ésta es el agua vadosa, es decir, agua infiltrada que se dirige hacia el manto freático.

Zona de saturación

En la zona de saturación se encuentra el agua subterránea propiamente dicha. En esta región el movimiento del agua es más lento debido a que todos los poros e intersticios se encuentran ocupados por ella, y es de aquí de donde se extrae el agua para los diversos usos que le da el hombre.

La capa saturada es el manto freático, y la parte superior de ésta, es decir, el límite de la zona libre de las agua que ocupa esta región, es la superficie freática que, por lo general, sigue débilmente las ondulación es del terreno. Al agua que llega a esta zona se le llama agua freática.

La parte inferior de la zona de saturación está compuesta por una capa impermeable, la cual impide que el agua siga descendiendo.

Puede suceder que haya otras zonas de saturación de menor extensión sobre la principal, en cuyo caso se les llama zonas de saturación colgadas.

El agua se mueve hacia el manto freático por filtración, una vez en él, el movimiento lento que adquiere al llegar a la zona de saturación se llama percolación.

El movimiento del agua subterránea está controlado por tres fuerzas principales, la de gravedad, la de atracción molecular y la de diferencias de densidad, producto de variaciones importantes de temperatura que existen al interior del subsuelo, interviniendo de manera especial la estructura de las formaciones geológicas.

Las formaciones geológicas según su aptitud para contener y dejar pasar el agua a través de su masa reciben distintos nombres:

Acuíferos. Son formaciones, partes de una formación o conjunto de formaciones geológicas, que permiten al agua moverse a través de ellas bajo condiciones ordinarias y son capaces de suministrarla por gravedad, o por bombeo en la calidad requerida.

Acuicierres o acuitardos. Son formaciones capaces de contener agua, pero incapaces de transmitirla en cantidades suficientes como para su captación o formación de manantiales importantes.

Acuífugos. Son formaciones impermeables que no absorben ni transmiten agua

Los acuíferos pueden ser libres y confinados. Los primeros se conocen también como acuíferos nconfinados, abiertos, freáticos o no artesianos y son los que se presentan cuando el manto freático no está limitado, en la parte superior, por un estrato impermeable. Los acuíferos confinados, también conocidos como artesianos, ocluidos o de presión, se tienen cuando el agua subterránea está limitada en su parte superior por un estrato impermeable. El agua que alimenta a este tipo de acuíferos proviene de un manto en el que el estrato limitante superior o ambos estratos ascienden hasta la superficie o terminan bajo ella.

El agua confinada o artesiana tiene una presión que la hace subir a un cierto nivel cuando alguna fractura o perforación llega hasta el acuífero confinado. La presión causante de este ascenso es la presión hidrostática y el nivel al cual llega esta agua sin ser bombeada se llama superficie piezo métrica o superficie de presión. El nivel de un punto cualquiera de las superficies freáticas y piezométrica sin haber bombeado el agua, da el nivel estático. Cuando la superficie piezométrica queda debajo del terreno se dice que el agua es ascendente y cuando queda arriba de la superficie, el agua es brotante.

Movimiento del agua subterránea

Un sistema hidrológico en el que se considera que el agua subterránea fluye en forma horizontal, y en el cual normalmente la información hidrológica se utiliza para describir un sistema estático en un medio geológico considerado equivalente a un medio granular con propiedades (porosidad y permeabilidad), cuyo valor es igual en todas direcciones; rara vez se presenta en el medio natural.

Un sistema hidrológico subterráneo dinámico es más representativo de la realidad y las investigaciones en este campo toman en cuenta el movimiento vertical del agua subterránea. En acuíferos de gran espesor (1 000 m o más), el flujo vertical controla el movimiento del agua subterránea, control que marca un comportamiento particular en las zonas de extracción por pozos, en especial en las zonas de recarga (hacia abajo) y en las de descarga (hacia arriba).

Si se detiene por un instante el flujo de agua subterránea, se puede estimar la forma de su movimiento en el plano horizontal y en el plano vertical, lo que resultará en la definición de áreas de recarga y áreas de descarga (Figura VI.2).

Existen tres sistemas principales de flujo de agua subterránea que se establecen de acuerdo con la topografía y al marco geológico presente: local, intermedio y regional. Una topografía abrupta producirá varios sistemas locales, en cada topografía el agua entra y sale en el mismo valle. En algunos casos parte del agua de recarga podrá descargar en otro valle localizado a un nivel topográfico menor, esto definirá un sistema intermedio.

Los sistemas regionales se desarrollan a mayor profundidad y van de las partes más altas a las zonas de descarga más bajas de la cuenca.

Propiedades de las aguas subterráneas

Composición: La naturaleza geológica del suelo determina la composición química de las aguas subterráneas. El agua está en constante movimiento con el suelo donde se estanca y recircula, y así se desarrolla un equilibrio entre la composición del suelo y la del agua: por ejemplo, el agua que circula en substrato arenoso o granítico es acidad y tiene menos minerales. Agua que circula en suelos limosos y arcillosos son alcalinas y contienen bicarbonatos. La siguiente tabla compara las características de las aguas superficiales y las aguas subterráneas basados en los parámetros de análisis del agua más importantes.

 


Características
Agua superficial Agua subterránea
Temperatura variacionesestacionales relativamenteconstante
Turbidez, SS Nivel variable, a veces alto bajo o nulo (excepto en suelos cársticos)
Color Debido principalmente a los SS (arcillosos, algas) excepto en aguas poco duras o acidicas (ácidos humicos) Dependiendo de los sólidos disueltos presentes
Contenido mineral Variante con el suelo, las lluvias, los efluentes, etc. Normalmente constante, generalmente apreciablemente mas alto que en el agua superficial del mismo área
Fe y Mn divalentes en la solución Normalmente ninguna, excepto en el fondo de lagos o aguas embalsadas en proceso de eutrofización Presenciafrecuente
CO2 agresivo Normalmenteninguno Presenciafrecuente
Odisuelto Frecuentemente cerca de niveles de saturación, ausente en aguas muy contaminadas Normalmenteninguno
H2S Normalmenteninguno Presenciafrecuente
NH4 Se encuentra solo en aguas contaminadas Presenciafrecuente
Nitratos Nivelesgeneralmentebajos Niveles en ocasiones altos
Silica Normalmente en proporcionesmoderadas Nivelfrecuente alto
Minerales y micro contaminantes orgánicos Puede estar presente pero tiende a desaparecer rápidamente una vez que es eliminado de la fuente Normalmente ninguno pero en caso de contaminación accidental dura largo tiempo
Organismosvivos Bacteria, virus, plankton Bacterias del hierrofrecuentes
Solventesclorinados Normalmenteninguno Presenciafrecuente
Naturaleza de eutrofización Frecuente. Aumenta con las altas temperaturas Ninguno

Algunas de las características típicas de las aguas subterráneas son turbidez débil, temperatura constante y composición química constante y generalmente ausencia de oxigeno. El agua subterránea en circulación puede ser de gran variación en la composición con la apariencia de contaminantes y varios contaminantes. Adicionalmente, las aguas subterráneas son bastante puras desde un punto microbiológico.

Marco conceptual.

Agua Potable: Agua que puede ser consumida por personas y animales sin riesgo de contraer enfermedades.

Agua salobre: Agua que contiene sal en una proporción significativamente menor que el agua marina. La concentración del total de sales disueltas está generalmente comprendida entre 1000 – 10 000 mg/l. Este tipo de agua no está contenida entre las categorías de agua salada y agua dulce.

Agua dulce: Agua natural con una baja concentración de sales, o generalmente considerada adecuada, previo tratamiento, para producir agua potable.

Agua dura: Agua que contiene un gran número de iones positivos. La dureza está determinada por el número de átomos de calcio y magnesio presentes. El jabón generalmente se disuelve malamente en las aguas duras.

Agua blanda: Agua sin dureza significativa.

Aguas negras: Agua de abastecimiento de una comunidad después de haber sido contaminada por diversos usos. Puede ser una combinación de residuos, líquidos o en suspensión, de tipo doméstico, municipal e industrial, junto con las aguas subterráneas, superficiales y de lluvia que puedan estar presentes.

Aguas grises: Aguas domésticas residuales compuestas por agua de lavar procedente de la cocina, cuarto de baño, aguas de los fregaderos, y lavaderos.

Aguas residuales: Fluidos residuales en un sistema de alcantarillado. El gasto o agua usada por una casa, una comunidad, una granja, o industria que contiene materia orgánica disuelta o suspendida.

Aguas residuales: municipales. Residuos líquidos, originados por una comunidad, formados posiblemente aguas residuales domésticas o descargas industriales.

Agua bruta: Agua que no ha recibido tratamiento de ningún tipo, o agua que entra en una planta para su ulterior tratamiento.

Aguas muertas: Aguas en estado de escasa o nula circulación, generalmente con déficit de oxígeno.

Agua alcalina.: Agua cuyo pH es superior a 7

Agua capilar: Agua que se mantiene en el suelo por encima del nivel freático debido a la capilaridad.

Agua de adhesión: Agua retenida en el suelo por atracción molecular, formando una película en las paredes de la roca o en las partículas del suelo.

Agua de desborde: Agua que se inyecta a través de una fisura en una capa de hielo.

Agua de formación: Agua retenida en los intersticios de una roca sedimentaria en la época en que ésta se formó.

Agua de gravedad: Agua en la zona no saturada que se mueve bajo la influencia de la fuerza de gravedad.

Agua de suelo: Agua que se encuentra en la zona superior del suelo o en la zona de aireación cerca de la superficie del terreno, de forma que puede ser cedida a la atmósfera por evapotranspiración.

Agua disfórica: Agua pobre en nutrientes y que contiene altas concentraciones de ácido húmico.

Agua estancada: Agua inmóvil en determinadas zonas de un río, lago, estanque o acuífero.

Agua fósil: Agua infiltrada en un acuífero durante una antigua época geológica bajo condiciones climáticas y morfológicas diferentes de las actuales y almacenada desde entonces.

Agua freática: Agua subterránea que se presenta en la zona de saturación y que  tiene una superficie libre.

Agua funicular: Agua presente en los mayores poros que rodea las partículas del suelo formando, en los puntos de contacto con dichas partículas, anillos que se fusionan entre ellos.

Agua primitiva:Agua proveniente del interior de la tierra, que no ha existido antes en forma de agua atmosférica o superficial.

Agua metamórfica: Agua expulsada de las rocas durante el proceso de metamorfismo.

Agua vadosa: Cualquier agua que aparece en la zona no saturada.

Agua subterránea: Agua que puede ser encontrada en la zona saturada del suelo, zona que consiste principalmente en agua. Se mueve lentamente desde lugares con alta elevación y presión hacia lugares de baja elevación y presión, como los ríos y lagos.

Agua superficial: Toda agua natural abierta a la atmósfera, concerniente a ríos, lagos, reservorios, charcas, corrientes, océanos, mares, estuarios y humedales.

Bibliografia

Centro del Agua del Trópico Húmedo para la América Latina y el Caribe (CATHALAC)

 

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