APLICADA VII C U R S O D E Rio* H I D R O G E O L O G I A A P L I C A D A R o s a s . 11. Madrid-.! EMPRESA NACIONAL m INVESTIGACIONES T R A B A D O R E S Y D A T A C I O N DK P r o f . T r i n i d a d J o s é de T o r r e s Ingeniero de Minas ADARO MINERAS, S.A. AGUAS ABRIL, 1.974 \ \ \ T R A Z A D O R E S Y D A T A C I Ó N DE A G U A S El e m p l e o d e t r a z a d o r e s r a d i a c t i v o s y la d a t a c i ó n de agua,, h a b i d a cuenta que este ú l t i m o sistema no es sino el estu d i o d e los t r a z a d o r e s n a t u r a l e s d e l a g u a f es relativamente re c i e n t e , sobre todo en E s p a ñ a , si se hace e x c e p c i ó n d e l u s o li. m i t a d o que se ha hecho d e s d e hace m u c h o s años d e los t r a z a d o - res no radiactivos. A u n q u e a lo largo de este tema p o d r e m o s apreciar los - campos de a p l i c a c i ó n y a l c a n c e de estos m é t o d o s y sus v a r i a n ¬ t e s , p o d e m o s afirmar en primer t é r m i n o , q u e el empleo d e t é c n i c a s d e t r a z a d o r e s no c o n s t i t u y e la p a n a c e a u n i v e r s a l q u e re suelve los p r o b l e m a s h i d r o g e o l ó g i c o s de u n a zona, por el c o n t r a r i o se trata d e un s i s t e m a de c o m p r o b a c i ó n y a f i n a m i e n t o - en la r e s o l u c i ó n de a l g u n o s p r o b l e m a s c o n c r e t o s . Los m é t o d o s de t r a z a d o r e s p o s e e n u n a s a p l i c a c i o n e s m u y d e t e r m i n a d a s , por lo tanto r e s u l t a un p o c o a v e n t u r a d o h a b l a r d e la a p l i c a c i ó n - de estos m é t o d o s en las p r i m e r a s f a s e s d e un plan de estudios hidrogeológicos, hacerse, la a p l i c a c i ó n de estos m é t o d o s d e b e t r a s e l c o n o c i m i e n t o g e o l ó g i c o d e t a l l a d o d e la zona, y e l t u d i o h i d r o g e o l ó g i c o g e n e r a l . U n a vez r e a l i z a d o s estos proce- sos,, c o n el fin de a d q u i r i r una i n f o r m a c i ó n m á s d e t a l l a d a p a r a resolver a l g u n o s p r o b l e m a s p a r t i c u l a r e s se d e e s t a b l e c e r una c a m p a ñ a con el empleo d e si puede es o hablar- trazadores. O c a s i o n a l m e n t e y para resolver p r o b l e m a s d e f i n i d o s , se e m p l e a n c o m o ú n i c o m é t o d o , tal és el c a s o d e a f o r e s d e r í o s , embalses, etc. Hay que p l a n t e a r s e a n t e s de planificar el empleo d e e s - tos métodos,- el alcance d e la campaña y cual £s el problema resolver,, y a q u e a la hora d e realizar a la p l a n i f i c a c i ó n econó- m i c a h a y que d e c i r que se tratan d e m é t o d o s q u e e m p l e a n técni c a s a l t a m e n t e sofisticadas», q u e precisan personal altamente especializado la u t i l i z a c i ó n d e y q u e por lo tanto Por o t r o l a d o , hay que pensar que t o d o s los un son c a r o s . trazadores son a g e n t e s c o n t a m i n a n t e s del m e d i o ambiente, y que si bien los t r a z a d o r e s c o l o r e a d o s no p l a n t e a n p r o b l e m a s g r a v e s , los linos si lo hacen y és todavía m á s g r a v e si se emplean sa trazado res radiactivos,, e x p r e s a m e n t e a d i c i o n a d o s , los c u a l e s a u n q u e son a u t o d e g r a d a b l e s r por d e s i n t e g r a c i ó n , d e n plantear p r o b l e m a s en a l g u n o s c a s o s sobre todo de c a r á c t e r s o c i a l . De pue aquí q u e se p r e c i s e n u n o s e s t u d i o s p r e v i o s s o l v e n t e s con el fin garantizar de la e v a c u a c i ó n y d i l u c i ó n d e los m i s m o s , a s í c o m o una utilidad v e r d a d e r a t r a z a d o r e s on forma en su e m p l e o f ya que si se adicionan inadecuada, e s t o s p e r m a n e c e n un t i e m p o va r i a b l e en el m e d i o , y a v e c e s p u e d e n llegar a interferir o a complicar p o s i b l e s e s t u d i o s p o s t e r i o r e s con t r a z a d o r e s , lo cual o b l i g a r í a a un r e p l a n t e o d e los isótopos a u t i l i z a r . E l e s t u d i o de t r a z a d o r e s en h i d r o g e o l o g í a se puede sepa_ rar en d o s p e r í o d o s bien d i f e r e n t e s ; E l e m p l e o d e t r a z a d o r e s no r a d i a c t i v o s c o l o r e a d o s ; do a c t u a l m e n t e p r á c t i c a m e n t e moto en d e s u s o , b a s a d o en líneas g e n e - r a l e s en la a d i c i ó n do u n c o m p u e s t o d e f u e r t e c o l o r a c i ó n al agua q u e se q u i a r e i n v e s t i g a r . Este m é t o d o e s en g e n e r a l poco ú t i l ya q u e r e q u i e r e una cantidad e x a g e r a d a de c o l o r a n t e , el cual en m a y o r í a d e los c a s o s es d e n a t u r a l e z a o r g á n i c a por lo tanto poco s o l u b l e en agua fría le que h a c e n e c e s a r i o preparar nés en c a l i e n t e .> lo cual es f u e n t e d e p r o b l e m a s C o m o colorantes h a b i t ú a l a s la muy solucio considerables. se e m p l e a n ; f l u o r e s c e i n a , dicro m a t o p o t á s i c o , eoxina y a n i l i n a s . Todos e l l o s p r e s e n t e n p r o b l e m a s d e a p l i c a c i ó n , ya q u e c i l m e n t e pueden quedar r e t e n i d o s en las a r c i l l a s , y p r o b l e m a s d e c o n t a m i n a c i ó n , lio o b s t a n t e puede ser d e t e r m i n a d a con facilidad Todavía presentan su p r e s e n c i a en el por m é t o d o s se emplea con cierta a b u n d a n c i a ya que por sus p e c u l i a r e s c a r a c t e r í s t i c a s fá agua colorimétricos. la f l u o r e s c e i n a p u e d e quedar retenida en e s t a c i o n e s f i j a s d o t a d a s con sistemas f l u o c a p t o r e s , l o s c u a les no r e q u i e r e n la c o n t i n u a v i g i l a n c i a p r e c i s a al emplear c o l o r a n t e s . Un f l u o c a p t o r b a r a t o y de b u e n o s r e s u l t a d o s consiste en el c o l o r a n t e , t r a n s currido un p e r í o d o d e t i e m p o v a r i a b l e so r e c o g e el c a r b ó n do y si h a n c i r c u l a d o a g u a s con t r a z a s d e f l u o r e s c e i n a estci' ra u l t r a v i o l e t a ) se podrá ver con un f l u o r o s c o p i o - activa ha brá quedado a b s o r b i d a por el c a r b ó n a c t i v a d o . Una v e z liberada por solución a l c o h ó l i c a , - otros en una m a l l a d e c o b r e r e l l e n a con c a r b ó n a c t i v a d o , sumergida la c o r r i e n t e en la que se supone a p a r e c e r á - - (lampa si r e a l m e n t e hay o nó indicios d e l c o l o r a n t e . - Por supuesto este m é t o d o es p u r a m e n t e Como dato anecdótico; cualitativo. la p r i m e r a g r a n c o m p r o b a c i ó n p r o b l e m a h i d r o g e o l ó g i c o por c o l o r a c i ó n con f l u o r e s c e i n a , de un tuvo lu g a r en el A g u j e r o d e l T o r o , en los P i r i n e o s e s p a ñ o l e s , g r a n sumi d e r o que luego y~ en la v e r t i e n t e francesa so t r a n s f o r m a en las F u e n t e s d e l G a r o n a , a l i m e n t a n d o al r í o d e este n o m b r e en t o d o -• su c u r s o s u p e r i o r , este e s t u d i o fue r e a l i z a d o por Norbert rét u n o da los p i o n e r o s d e la h i d r o g e o l o g í n Gaste karstica f r a n c e s a y mund i a 1 . T a m b i é n pueden emplearse como t r a z a d o r e s sustancias m i c a s comunes tal es el caso d e los c l o r u r o s , loe c u a l e s tados en c a n t i d a d e s s u f i c i e n t e s m o d i f i c a n no es tan fácil sencillo ya q u e los clo^- te incurrir en e r r o r e s i n t e r p r e t a t i v o s d e a q u í q u e su sea muy - determinar r u r o s son muy f r e c u e n t e s en todas les aguas y se p u e d e tampoco inyec­ la r e s i s t i v i d a d d e l a g u a , la d i s m i n u y e n , r e s u l t a p u e s t e ó r i c a m e n t e su p r e s e n c i a . E n la práctica qu_í fácilmen empleo frecuente. La falta v.e iones c l o r u r o , o lina d i s m i n u c i ó n del contení^ d o , p u e d e ser por el c o n t r a r i o u n indicio r e a l m e n t e cuando se investigan s a l i d a s d e agua importante s u b m a r i n a s , ya que e n t o n - ees a l e x i s t i r aguas con c o n t e n i d o s m e n o r e s de sales la resisti_ vidad a u m e n t a , y f á c i l m e n t e pueden d e t e r m i n a r s e r e s i s t i v i d a d m a y o r y por áreas con una - lo t a n t o con u n a s m a y o r e s p o s i b i l i d a - des para la b ú s q u e d a de a g u a . I g u a l m e n t e se altera el p H , lo cual unido al m é t o d o de r e s i s t i v i d a d d a dos b u e n o s m é t o d o s d e - m e d i d a p a r a estas a n o m a l í a s . P o d e m o s concluir p u e s que los t r a z a d o r e s no se emplean muy poce y d e b i d o a la fidelidad radiactivos y mayor precisión d e los m é t o d o s m o d e r n o s con t r a z a d o r e s r a d i a c t i v o s , v a n - quedan­ d o c a d a vez m á s p o s t e r g a d o s . TRAZADORES RADIACTIVOS P o d e m o s d i v i d i r en d o s g r a n d e s g r u p o s los t r a z a d o r e s diactivos z ra­ Trazadores radiactivos naturales. Trazadores radiactivos artificiales. Los t r a z a d o r e s r a d i a c t i v o s n a t u r a l e s , come su n o m b r e in d i c a se e n c u e n t r a n como tales en la n a t u r a l e z a por lo tanto la b a s e d e l e s t u d i o de a g u a s r a d i c a en las v a r i a c i o n e s de los t e n i d o s de estos con radioelementos. De interés h i d r o g e o l ó g i c o son f u n d a m e n t a l m e n t e les si - guientes: Carbono don, -- 14 f T r i t i o 6 Hidrógeno - 3, O x í g e n o - 18 f Ra­ etc. Los m á s importantes C a r b o n o - 14 y T r i t i o , se p r o d u c e n o m e j o r d i c h o se han p r o d u c i d o en las e x p l o s i o n e s n u c l e a r e s la a t m ó s f e r a las cuales p r o d u j e r o n c o n c e n t r a c i o n e s en anormales - en la a t m ó s f e r a d e C a r b o n o - 14 y d e l T r i t i o , el C a r b o n o - 1 4 , también se produce en forma g r a d u a l en la alta a t m o s f e r a a la acción d e les rayos c ó s m i c o s sobre e l n i t r ó g e n o combina debido - 14 se - i n s t a n t á n e a m e n t e con el o x í g e n o para dar d i o x i d o de carbono y finalmente es a b s o r b i d o por las p l a n t a s e n la fotcsín t e s i s , p a s a n d o de esta forma a formar parte d e t e j i d o s cos en el ciclo d e la vida,, también forma p a r t e d e l orgáni­ anhídrido c a r b ó n i c o r e s p o n s a b l e d e l n e c a n i sitio f o r m a d o r d e b i c a r b o n a t o s solubles a partir de c a r b o n a t e s en i n s o l u b l e s , de aguí su - interés hidrogeología. El T r i t i o f que forma m o l é c u l a s d e agua T H O , presenta p o r t a n t o g r a n interés en c u a n t o a d a t a c i ó n d e a g u a s a u n q u e p r e s e n c i a en la n a t u r a l e z a se d e b e f u n d a m e n t a l m e n t e su a la acci5n de las explosiono;? n u c l e a r e s a la acción de n e u t r o n e s en la n t n ó s f e r * sobre o x í g e n o y Los t r a z a d o r e s r a d i a c t i v o s f y en m e n o r grado nitrógeno„ artificiales., se o b t i e n e n las c e n t r a l e s n u c l e a r e s , por los c o s t o s o s p r o b l e m a s d e en refino son muy cares y d i f í c i l e s d e c o n s e g u i r . Se a d i c i o n a n al agua en forma d e c o m p u e s t o s - solubles. V e a m o s a c o n t i n u a c i ó n a l g u n a s d e f i n i c i o n e s sobre radiac tividad; Denominamos iso'topos a a q u e l l o s n u c l i d o s que tienen el m i s m o n ú m e r o de p r o t o n e s y d i s t i n t o el d e n e u t r o n e s . Isótopo estable? e s aquel q u e p e r m a n e c e i n a l t e r a d o d e s i n t e g r a r s e y por t a n t o r í o d o muy largo de sin sin emitir r a d i a c i o n e s d u r a n t e un pe tiempo„ En h i d r o g e o l o g í a se estudian d o s iso'topos e s t a b l e s ; o x í g e n o -- 18 y e l Deuterio o a g u a el pesada. Los isótopos r a d i a c t i v o s por el c o n t r a r i o no son e s t a b l e s y se transforman en otros e l e m e n t o s por e m i s i ó n d e radia­ ciones „ Ya s a b e m o s p u e s que ios e l e m e n t o s r a d i a c t i v o s con tiempo nó se d e s i n t e g r a n d a n d o lugar a o t r o s n u c l i d o s (desintegración en s e r i e ) . E s t a d e s i n t e g r a c i ó n el estables obedece fenómeno d e carácter p r o b a b i l í s t i c o y por lo tanto no e s t á f l u e n c i a d a por los a t m o s v e c i n o s o por e f e c t o s d e orden ni o a un in­ físico químico. Por t a n t o p o d e m o s e x p r e s a r diactividad T : =No, e"**". la ley fundamental de la r a ­ A se la d e n o m i n a c o n s t a n t e d e d e s i n t e g r a c i ó n y es un factor nos indica de que la cantidad de átomos q u e se d e s i n t e g r a n por unidad - tiempo. D e n o m i n a m o s p e r í o d o de d e s i n t e g r a c i ó n al t i e m p o necesario para q u e la actividad (dí"/dt d e s i n t e g r a c i o n e s / segundo) sea mitad de la actividad inicial. Igualmente puede expresarse la como el t i e m p o n e c e s a r i o p a r a q u e el número d e átomos r a d i a c t i v o s la m i t a d d e los q u e había, i n i c i a l m e n t e ya q u e la actividad sea es - p r o p o r c i o n a l al n ú m e r o d e átomos r a d i a c t i v o s . C o m o unidad d e a c t i v i d a d mo la a c t i v i d a d d e u n a m u e s t r a átomos por segundo e m p l e á n d o s e se emplea el C U R I O , d e f i n i d a en la q u e se d e n i n t e g r a n co 10 3,7x10 los s u b m ú l t i p l o s m i l i c u r í o s y mi crocurios» F o r m a s de desintegración? Los n u c l i d o s r a d i a c t i v o s p u e d e n d e s i n t e g r a r s e p o r t r e s ti_ p o s da e m i s i o n e s ; E m i s i ó n de particular alfa; núcleos de átomos d e helio? sobre todo en n u c l i d o s p e s a d o s , No se suelen emplear en logia d e b i d o al e s c a s o p o d e r d e p e n e t r a c i ó n que E m i s i ó n de p a r t í c u l a s beta^ (negatrón) o p o s i t i v a Los negatrones hidrogeo poseen. se tratan de p a r t í c u l a s de m a sa idéntica a la d e l electrón a u n q u e su carga e l é c t r i c a ser n e g a t i v a - puede (positrón) „ se emiten en a q u e l l o s n u c l i d o s con m a y o r - n ú m e r o d e n e u t r o n o s q u e el o l ^ m e n t p establo y por e l c o n t r a r i o - los p o s i t r o n e s se emiten en n u c l i d o s con m e n o r número de neu- trones que el elemento estable,, aunque en ambos c a s o s la c i ó n beta se emite según un e s p e c t r o continuo de En otras o c a s i o n e s captura electrónica,sobre la d e s i n t e g r a c i ó n radia energías. tiene lugar por todo en n ú c l e o s con d é f i c i t de n e u - 1 trones ^ un e l e c t r ó n , g e n e r a l m e n t e d e la capa m á s interna, c a p t a d o por el núcleo p + e — ^ n ; de esta forma se es compensa el d é f i c i t d e n e u t r o n e s y al l l e n a r s e el h u e c o de la c a p a interna con u n electrón p r o c e d e n t e d e o t r a m á s e x t e r n a , emite el rayo X c a r a c t e r í s t i c o d e l elemento en se cuestión. E m i s i ó n d e r a y o s gamma; La e m i s i ó n de r a y o s gamma ne lugar como c o n s e c u e n c i a d e la e m i s i ó n d e rayos alfa, o por la d e s i n t e g r a c i ó n mas de desintegración, normal, tiebeta, por c a p t u r a e l e c t r ó n i c a . En e s t a s o c u r r e nue el n u c l i d o r e s u l t a n t e c u e n t r a e x c i t a d o con ur= nivel de energía corresponde m£s superior for se en al orue le en e s t a d o n o r m a l , el paso d e l e s t a d o excitado al lo r e a l i z a m e d i a n t e una e m i s i ó n de r a y o s gamma, los c u a l e s no pon sino c u a n t o s de e n e r g í a , del m i s m o tipo a u e RX o los u l t r a v i o l e t a los etc.» La e m i s i ó n de p a r t í c u l a s cramma sólo altera el e s t a d o e n e r g é t i c o del n u e l i d e y no su La radiación - constitución. electromagnética, p o n s a b l e d e una serie de i n t e r e s a n t e s puede ser a su v e z res- fenómenos al incidir so b r e una serie d e átomos v e c i n o s ; Efectos fotoeléctricos: El e f e c t o fotoeléctrico c o n s i s t e en la interacción fotón con u n electrón d e una capa cercana al n ú c l e o , si del la e n e r g í a d e l fotón es superior a Ir-, de ligazón d e l e l e c t r ó n con el n ú c l e o , óste sale e x p u l s a d o d e l á t o m o . A c o n t i n u a c i ó n hueco d e j a d o por el f o t o e l e c t r ó n e l e c t r ó n d e c a p a s más te rayo X el s a l i e n t e se llena con u n e x t e r n a s e m i t i é n d o s e el correspondien- característico. La posibilidad de producción en r e l a c i ó n d i r e c t a ccn el numero de un f o t o e l e c t r ó n está atómico del átomo y en r e - lación inversa con la e n e r g í a d e l fotón a b s o r b i d o fotoelóctri camente. Efecto Conpton» C u a n d o la i n t e r a c c i ó n e l e c t r ó n de u n á t o m o - f o t ó n nn p r o d u c e en las capas de e l e c t r o n e s se internas sino en las exter ñ a s , al incidir el fotón p i e r d e parte d e su e n e r g í a , la cual emplea el e l e c t r ó n para salir e x p u l s a d o de la órbita,' por otra p a r t e el fotón se d e s v í a . El efecto C o m p t c n p r e d o m i n a c o n fotones de e n e r g í a s i n t e r m e d i a s y por tener lugar con e l e c t r o n e s situados d e l n ú c l e o , es un fenómeno i n d e p e n d i e n t e d e l número d e l e l e m e n t o en el que se p r o d u c e la - lejos atómico interacción. P r o d u c c i ó n de: p a r e s - La p r o d u c c i ó n d e pares de p a r t í c u l a s , se b a s a en el fenómeno d e inalteración d e l f^tón con u n n ú c l e o se el p r i m e r o en u n e l e c t r ó n y un positrón; desdoblando se trata p u e s d e una c o n v e r s i ó n d e e n e r g í a en materia,, p r o d u c i é n d o s e ambas par t í c u l a s , no a p a r t i r d e las capas de e l e c t r o n e s donde no hay p o s i t r o n e s , ni d e l núcleo d o n d e no existe n i n g u n a d e las d o s p a r t í c u l a s , sino d e l fotón. La p r o d u c c i ó n de p a r e s , r e q u i e r e f o t o n e s d e g r a n ener g í a y n ú c l e c s d s g r a n t a m a ñ o ¡. ya que este fenóm.eno sólo pue d e tener lugar d e n t r o del campo e l e c t r o e s t á t i c o d e l núcleo. T é c n i c a s d e medidas La d e t e c c i ó n de r a d i a c i o n e s con se basa en sü interacción la m a t e r i a y la c o n s i g u i e n t e p r o d u c c i ó n d e f e n ó m e n o s ionización y d e excitación. C u a n d o la r a d i a c i ó n incide de sobre e l d e t e c t o r , éste lo registra c a s i siempre como un impulso de t e n s i ó n , el cual una vez a m p l i f i c a d o y c l a s i f i c a d o va a un e q u i p o e l e c t r ó n i c o d o n d e se t r a n s f o r m a n se - lie en c u e n t a s - por m i n u t o , A través de esta v e l o c i d a d d e r e c u e n t o , se p u e d e conocer la a c t i v i d a d d e la m u e s t r a c la actividad del determinado tinguir específica isótopo r a d i a c t i v o en el m e d i o . Se puedoidis_ los s i g u i e n t e s t i p o s d e d e t e c t o r e s i D e t e c t o r e s Geiger aullars B á s i c a m e n t e es una c á m a r a de forma c i l i n d r i c a con un filamento c e n t r a l aislado de las p a r e d e s , la cámara está re llena con un d e t e r m i n a d o gón s neón, n i t r ó g e n o , g a s ; casi siempre un gas i n e r t e , ar_ etc. Entre pared y d e t e c t o r se aplica un. n a d o para cada aparato c u a n d o penetra potencialdeterrni la. p a r t í c u l a ionizante d e n t r o d e l d e t e c t o r , p r o d u c e en su t r a y e c t o r i a un elevado m e r o de p a r e s , d i r i g i é n d o s e p a r e d e s de la c á m a r a filamento nú los de carácter p o s i t i v o a las (cátodo) y los de c a r á c t e r n e g a t i v o ( á n o d o ) . Los n e g a t i v o s al f i l a m e n t o puede a d q u i r i r al (electrones) antes de llegar tanta v e l o c i d a d que d a n lugar nuevos pares a partir d e los átomos d e l gas de l l e n a d o , a con lo cual el g a s se hace c o n d u c t o r . La c o r r i e n t e que c i r c u l a entre ¿modo y c á t o d o p r o d u c e en la r e s i s t e n c i a d e carga» c a í d a d e t e n s i ó n iíí. El impulso - e l é c t r i c o tiene la f o r m a - ura de la figura (Figura d e l impulso = t e n s i ó n ) . Los c o n t a d o r e s p r o p o r c i o n a l e s f tienen u n a p a r e c i d a , y se b a s a n en idéntico fenómenos g a s e s , p e r o sus v e n t a j a s f u n d a m e n t a l e s r e l a c i ó n con el c o n t a d o r la ionización son las s i g u i e n t e s de en Geiger-Muller„ En los c o n t a d o r e s p r o p o r c i o n a l e s , pulsos disposición la altura d e los im (volts) es d i f e r e n t e en r e l a c i ó n con la e n e r g í a d e las partículas? por t a n t o , l a s p a r t í c u l a s alfa p r o d u c e n mayores impulsos q u e las b e t a y éstas que las gamma. A d e m a s , p a r a ra d i a c i o n e s d e l m i s m c tipc les impulsos son m a y o r e s con laener gía. Por el c o n t r a r i o , en los c o n t a d o r e s Geiger M u l l e r , la altura d e los impulsos es m á s o m e n o s la m i s m a . Los d e t e c t o r e s G e i g e r M u l l e r poseen un p r o l o n g a d o tiem po m u e r t o , en el c u a l , p e s e a la llegada de nuevos é s t o s no son r e g i s t r a d o s , e s t o se d e b e a que cada impulsos, impulso tie ne una d u r a c i ó n de 30/150 m i c r o s e g s , y el impulso sólo terrrvi na c u a n d o han sido r e c o l e c t a d o s t o d o s los iones pcsitivosjde aquí q u e con g r a n d e s v e l o c i d a d e s de r e c u e n t o funcionen m a l . Por el c o n t r a r i o , en lns c o n t a d o r e s p r o p o r c i o n a l e s , al tarse los e l e c t r o n e s , la d u r a c i ó n del colee impulso es m e n o r a l mi_ c r o s e g , per tanto se trata de un sistema d e n o m i n a d o no para- lizable. La única d e s v e n t a j a del c o n t a d o r p r o p o r c i o n a l , es p e q u e ñ o t a m a ñ o d e los i m p u l s e s , lo cual h a c e p r e c i s a el la coló cación d e u n a m p l i f i c a d o r d e salida con el fin d e q u e temen una a l t u r a suficiente para el r e g i s t r o . En los c o n t a d o r e s p r o p o r c i o n a l e s que se d e d i c a n a d i c i o n e s de a c t i v i d a d e s muy b a j a s con r a d i a c i o n e s beta me muy blandas, se ha c o m e n z a d o a usar un contador p r o p o r c i o n a l e l q u e se introduce la m u e s t r a con el r a d i o e l e m e n t o p a r t e de una m o l é c u l a g a s e o s a m e z c l a d a cm L l e v a n d o además de los c o n t a d o r e s el anillo p r o t e c t o r que evitan atravesaron formando el gas de llenado. interiores, detectores las r a d i a c i o n e s e x t e r n a s la p r o t e c c i ó n d e p l o m o o a c e r o , ya q u e van t a d o s juntos a l-.>s i n t e r i o r e s anticoincidencia que rechaza ? a u n a unidad en en que conec electrónica los impulsos g e n e r a d o s de simultá­ n e a m e n t e en les d e t e c t o r e s d e l a n i l l a d e p r o t e c c i ó n y en los de medida. A pesar del baje fondo de los c o n t a d o r e s proporciona­ les l-2cpm a v e c e s , sobre todo al m e d i r m u e s t r a s de m u y actividad, se p r e c i s a enriquecerla se logra por e l e c t r ó l i s i s tación gravitacional Detectores de isotópicamente; baja lo cual en el caso d e l t r i t i o o per - decan­ o c e n t r i f u g a en el caso d e l c a r b o n o - 1 4 . centelleos Los d e t e c t r r e s de c e n t e l l e o se emplean con m u c h a más f r e c u e n c i a que el d e t e c t o r G e i g e r - M u l l e r , d e b i d o n que p r e ­ sentan u n a m a y o r sensibilidad para la r a d i a c i ó n gamma. E s e n c i a l m e n t e c o n r t a n de u n c r i s t a l , n o r m a l m e n t e IWa i n a c t i v a d o con t a l i o , en el que al incidir un rayo se p r o d u c e una liberación de l u z . Este d e s t e l l o de gamma luminoso es c a p t a d o por el foto-cátodo d e l tubo- foto-multiplicador, q u e res ponde al estímulo determinadoÍ l u m i n o s o liberando un n u m e r o d e éstos e l e c t r o n e s , d e b i d o a la acción d e l eléctrico,inciden con alta v e l o c i d a d sobre el p r i m e r liberando un haz de e l e c t r o n e s d e m a y o r to similar electrones intensidad» campo dínodo, Un efec­ se p r o d u c e an los r e s t a n t e s d í n o d o s p r e s e n t e s , has_ ta q u e el haz electrónico e s c a p t a d o por el ánodo c o l e c t o r , éste flujo de e l e c t r o n e s de g r a n intensidad f pasa por la s i s t e n c i a R de c a r g a , p r o d u c i e n d o u n a caída de t e n s i ó n re IR. , d a n d o un impulso eléctrico, r e g i s t r a b l e en el aparato d e medi^ da. M e d i a n t e el emplea de d i s c r i m i n a d o r e s den adecuados, pue- l i m i t a r s e una serie óe v e n t a n a s q u e p e r m i t e n m e d i r rios emisores a la v e z , el d i s c r i m i n a d o r registre d e impulsos i n f e r i e r e s al valor minador superior cia el registre impide m e d i a n t e de los v a l a r e s Desplazando infericr impide va el fijado y el d i s c r i - la unidad d e anticeinciden- superiores. la v e n t a n a se o b t i e n e el e s p e c t r o comple- to con e l fotópico indicativo de a b s o r c i o n e s c o m p l e t a s d e ra yes gamma. El c e n t e l l e o con fósforo l í q u i d o , e s el m é t o d o d e cen t e l l e o algo similor a lo c-ue los c o n t a d o r e s p r o p o r c i o n a l e s - con m e z c l a de g a s e s al m é t o d o de c a n t a d o r e s p r o p o r c i o n a l e s - convencionalr En este c a s o , en vez de tener un c r i s t a l a c t i v a d o , el q u e al incidir la radiación n o s a , las m o l é c u l a s con y las m o l é c u l a s en se p r o d u c e u n a r e s p u e s t a lurrri p a r t í c u l a s e m i s o r a s de radiaciones e m i s o r a s de luz están í n t i m a m e n t e mezcladas de tal forma que la d i s p e r s i ó n de la r a d i a c i ó n es m u c h o ¡ríe ñ o r . E s t e m o t a d o resulta p a r t i c u l a r m e n t e eficaz p a r a los emi_ sores de r a d i a c i o n e s beta muy b l a n d a s y cen a c t i v i d a d e s muy b a j a s , el C-14 y el H - 3 . Una de las d i f i c u l t a d e s de este sistema es que los cen telleadores sólo son solubles en substancias o r g á n i c a s , m i e n tras q u e las m u e s t r a s no lo sen, con el fin de crear una mis_ cibilidiad t'^tal, q u e f a v o r e z c a el contacto íntimo e n t r e las m o l é c u l a s r a d i a c t i v a s y las m o l é c u l a s de, c e n t e l l e a d o r , se ha d e sintetizar a partir d e la m a t e r i a soluble n o r m a l m e n t e en tolueno. inorgánica u n producto P a r a el carbono guíente- 14 el p r o c e s o de síntesis es el reducción de la m u e s t r a por combustión ácido a CÜ2= Combustión s:i o atague en vacío de litio reactivo con fundido con el CC>2 g e n e r a d o para o b t e n e r a c e t i l e n o y síntesis del m i s m o de benceno en c a t a l i z a d o r de alumina-vanadio^ mente el b e n c e n o es total_ soluble en benceno,, Para el t r i t i o el proceso es s e m e j a n t e , de agua n o r m a l , se adiciona agua Como p u e d e v e r s e , q u e a d e m á s se emplean e l e v a d o y no siempre salvo q u e en vez tritiada. se trata de un proceso e n g o r r o s o en el e l e m e n t o s caros? el litio e s de fácil de o b t e n e r d e b i d o precio a e s t a r considera^ do como m e t a l e s t r a t é g i c o ; por otra p a r t e , la reacción de tesis-acetileno-benceno, es m u c h a s v e c e s c a p r i c h o s a con sin unos r e n d i m i e n t o s en b e n c e n o a n o r m a l m e n t e h a l o s en ocasiones,. aquí q u e en m u c h a s o c a s i o n e s de se intente p r e s c i n d i r de este sis_ tema. Se han intentado o t r o s m u c h o s sistemas de p r e p a r a c i ó n m u e s t r a s entre los crue c a b e citar los A b s o r c i ó n del C.0? por hiamina peso molecular)- Empleo (amina t e r c i a r i a de alto de suspensión de la m u e s t r a (para agua tritiada) y el Tixcin para en se haría como a g e n t e s g e l i f i c a d o r e s el y el Cab-o-Sil - estable. finamente d i v i d i d a si se trata de agua t r i t i a d a , una e m u l s i ó n . Se emplean de C - 1 4 . siguientes* tiene el i n c o n v e n i e n t e de ser p o c o un agente gelificante de Tritón muestras - Uso de muestras impregnadas en p a p e l , a v e c e s en d e p a p e l n o r m a l , papel e l e c t r o f e r e - i c e , el panel se ce p r e v i a m e n t e impregnado vez introdu­ en KOH en un r e c i p i e n t e en el q u e se ha liberado e l C C ^ . TambiÉn suspensiónr se ha sugerido el emplee d e c e n t e l l e a d o r e s así se han e m p l e a d o en con c i e r t o éxito, c r i s t a l e s p l a n o s de v i o l e t a de a n t r a c e n o . O t r a s v e c e s se han p e r l a s de c e n t e l l e a d o r d i s p e r s a s en p o l i e s t i r e n o - empleado en el q u e - se h a c e p a s a r u n a solución acuosa con los e m i s o r e s d e r a d i a ­ ciones b e t a . En estos s i s t e m a s , e l p r i n c i p a l p r o b l e m a a) el fondos radica: e s d e c i r , el c e n t a j e o b t e n i d o empleando substancias no r a d i a c t i v a s , p a r a evitar el fondo se emplea la t é c n i c a d e c o i n c i d e n c i a , es d e c i r , se emplean d o s t u b o s - fctcmultiplica^ores - descartándose t o d a m e d i d a no s i m u l t á n e a , que p r o v e n d r í a d e e m i s i ó n t e r m e i ó n i c a de a l g u n o s de los o por ruídc eléctrico. b) el a p a g a d o (quenching) A v e c e s o c u r r e q u e la e m i s i ó n dor tubos se p i e r d e , luminosa d e l centellea­ sin llegar a los tubos f o t e m u l t i p l i c a d o r e s . C o m o no puede e v i t a r s e este f e n ó m e n o , se ha de c o r r e g u i r d i a n t e el empleo d e m u e s t r a s patrón d e actividad idéntica composición Igualmente se u t i l i z a n me conocida,de a la solución m u e s t r a y en las q u e e f i c i e n c i a E = C F . M . / D . P . í ! . se d e t e r m i n a n - la automáticamente. s o l u c i o n e s p a t r ó n para la d e t e r m i n a ­ ción d e l fondo de la m u e s t r a . E x i s t e y a una m e c á n i c a o p e r a t i v a con c a r á c t e r rio' q u e p e r m i t e evitar rutina­ los p o s i b l e s e r r o r e s d e b i d o s a los fac teres ya citados, obteniéndose 15 c.pm, fondos q u e o s c i l a n entre 10 - p u d i é n d o s e m e d i r a c t i v i d a d e s d e una o d o s d e s i n t e - g r a c i o n e s por m i n u t o . V a m o s a ver r e a l i z a r a l g u n a s c o n s i d e r a c i o n e s sobre t r a z a d o r e s n a t u r a l e s . El T r i t i o , ya sabemos que es el único r a d i o i s ó t o p o d e l h i d r ó g e n o , a u n q u e en p á r r a f o s a n t e r i o r e s m o s hecho ya m e n c i ó n de q u e su p r o d u c c i ó n s i v a m e n t e a las e x p l o s i o n e s termonucleares se d e b e c a s i (bomba de n o ) , al igual que el C-14 también a l t a s d e la a t m ó s f e r a por interacción d e p r o t o n e s de he exclu hidróge se g e n e r a en las c a p a s m á s elevada e n e r g í a con el o x í g e n o y el n i t r ó g e n o , llegando a dar t r a c i o n e s de hasta 10 U T los concen (una U T es una c o n c e n t r a c i ó n d e átomo d e T r i t i o por 1 0 " " d e h i d r ó g e n o n o r m a l ) , v a r i a n d o un su c o n c e n t r a c i ó n con la situación g e o g r á f i c a y la época d e l año. E s t a p r o d u c c i ó n es p e r m a n e n t e . Las e x p l o s i o n e s termonucleares llevadas a cabe a p a r - tir de 1952 en la a t m ó s f e r a han p r o d u c i d o un n o t a b l e incremen to en las c o n d i c i o n e s de c o n c e n t r a c i ó n de T r i t i o en el metsórica, agua llegándose a a l c a n z a r v a l e r e s d e hasta 1 0 . 0 0 0 U T , La p r e s e n c i a de T r i t i o en las p r e c i p i t a c i o n e s , produ- ce un m a r c a d o "natural" d e l a g u a . Como el Tritio g e n e r a l es pontáneamente en la a t m ó s f e r a os muy p o c o en r e l a c i ó n con el g e n e r a d o en las e x p l o s i o n e s de d e s i n t e g r a c i ó n t e r m o n u c l e a r e s y cerno su periodo es muy c o r t o , puede a f i r m a r s e sin lugar d u d a s q u e t o d a s las aguas d e fecha a n t e r i o r a 1952 a tienen u n a c o n c e n t r a c i ó n muy b a j a de T r i t i o , p u d i é n d o s e a f i r m a r , se trata d e a g u a s c^n una actividad d e t e c t a b l e de T r i t i o si cue a l m e n o s p a r c i a l m e n t e poseen aguas p o s t e r i o r e s a 1 9 5 2 . E v i d e n t e m e n t e , para poder datar un agua c o n exactitud se ha d e tener una r e l a c i ó n b a s t a n t e precisa sobre las p r e c i - pitac'iones lóenles en los años p r e c e d e n t e s . Esta es f a c i l i t a d a per Ir. O r g a n i z a c i ó n información i n t e r n a c i o n a l para la E n e r gía A t ó m i c a . Las c o n c e n t r a c i o n e s de Tritif en las aguas han sufri- do g r a n d e s o s c i l a c i o n e s d e b i d o a m u m e r o s a s c a u s a s entre que cabe las citars Frecuencia e importancia de las e x p l o s i o n e s termonuclea res en la a t m ó s f e r a . F u e r t e s v a r i a c i o n e s e s t a c i o n a l e s p r i n c i p a l m e n t e al m a y o r p e s e d e la m o l é c u l a d e agua el m á x i m o se suele p r e s e n t a r hacia También varía mucho Se h a p o d i d o la debido tritiada, primavera-verano. las c o n c e n t r a c i o n e s con la latituds observar; C o n c e n t r a c i o n e s m u c h o m á s e l e v a d a s en el Hemisferio N o r t e que en el S u r . Un c r e c i m i e n t o d e la c o n c e n t r a c i ó n la l a t i t u d . U n m a y o r c o n t e n i d o de t r i t i o en los i n t e r i o r e s de los c o n t i n e n t e s , ya que hay e n el mar un r á p i d o en - intercam- b i o p a s a n d o e l tritio al agua m a r i n a . Las condiciones meteorológicas locales t a m b i é n m u c h o a la c o n c e n t r a c i ó n de T r i t i o ya q u e las n u b e s tes de e v a p o r a c i ó n c o n t i n e n t a l afectan proceden llevan c o n c e n t r a c i o n e s d e tr_i tic m u c h o m a y o r e s . E l c a r b o n o - 14° Ya h e m o s h a b l a d o anteriormente:. Este isótopo se g e n e ra en la alta atmósfera a partir del nitrógeno entrando formar parte del cicle d e la v i d a con g r a n Se supone su c o n c e n t r a c i ó n a rapidez. atmosférica c o n s t a n t e en - los ú l t i m o s 1 0 . 0 0 0 a ñ o s , a d m i t i é n d o s e que las v a r i a c i o n e s épocas a n t e r i o r e s , si las h u b i e r e n , d e b i d a s a una en el fl' jo d e rayos c ó s m i c o s o a s i t u a c i o n e s g i c a s , g l a c i a c i o n e s , no i n f l u e n c i a r o n en variacion paleoclimatoló su c o n t e n i d o en m á s - de un 1 0 % . D e b i d o a q u e este r a d i o i s ó t o p o se intercambia rápida m e n t e con los seres v i v o s , se admite con f u n d a m e n t o q u e actividad específica, se m a n t i e n e c o n s t a n t e p a r a su cualquier lugar d e la T i e r r a , sin que la influencien n i n g u n o de los factores q u e a n t e r i o r m e n t e v i m o s , a f e c t a s e n los contenidos en T r i t i o . Se e m p l e a el C-14 p a r a la d a t a c i ó n de a g u a s , en f u n ción d e los c a r b o n a t o s d i s u e l t o s , y para d a t a c i o n e s en macienes for~ recientes. N o o b s t a n t e , h a y que advertir se ha alterado- c o n s i d e r a b l e m e n t e que la relación CO^/CO^ en los ú l t i m o s a ñ o s . Por - una parte d e b i d o a la a c c i ó n de la c o m b u s t i ó n de g r a n d e s can tidades de combustibles fera a n t i g u o s q u e h a n v e r t i d o a la atmós_ ingentes v o l ú m e n e s de C O j y por otra las e x p l o s i o n e s n u c l e a r e s a t m o s f é r i c a s , que han p r o d u c i d o , en su de n e u t r o n e s , g r a n d e s c a n t i d a d e s de C - 1 4 . E s t a también - liberación contaminación se puede e m p l e a r , c o m o el t r i t i o , p a r a la d a t a c i ó n de a g u a s r e c i e n t e s . Citaremos finalmente d r ó g e n o y d e l rxígeno? los isótopos n a t u r a l e s d e l hi D e u t e r i o y O x í g e n o 1 8 , los c u a l e s ha_ b i t u a l m e n t e se e n c u e n t r a n en c a n t i d a d e s a p r e c i a b l e s en composición del la agua. L a s m o l é c u l a s de acjua que p o s e e n uno d e estos dos i s ó t o p o s , son m u c h o s m á s p e s a d o s que las d e l agua n o r m a l por ello se p r o d u c e a lo largo d e l ciclo un f ~ fraccionamiento. La causa de este f r a c c i o n a m i e n t o , radica en sus tes p r e s i o n e s d e vapor,concentraciones diferen siendo m e n o r en la fase de v a p o r las de m o l é c u l a s de agua con c u a l q u i e r a d e d o s isó topos. E x i s t e n n u m e r o s o s c o n d i c i o n a n t e s de la v a r i a c i ó n d e l con t e n i d o en el a g u a d e lluvia, p o d r í a n s i n t e t i z a r s e en la forma siguientes D i s t a n c i a al o c é a n o ; a m e d i d a que se adentra el v a p o r d e agua hacia el interior de los c o n t i n e n t e s , se h a c e m á s l i g e r o , por la p r e c i p i t a c i ó n di f e r e n c i a l d e las m o l é c u l a s m á s p e s a d a s . Temperaturas es m a y o r el f r a c c i o n a m i e n t o c u a n t o m e n o r es la t e m p e r a t u r a d e e v a p o r a c i ó n , por ello rían las c o n c e n t r a c i o n e s con la va situación geográfica, t Intercambio con el v a p o r de agua a t m o s f é r i c a , q u e es p o b r e moléculas en en los i s ó t o p o s , h a b i e n d o un in t e r c a m b i o h a s t a alcanzar c o n c e n t r a c i ó n de equilibrio. DETERMINACIÓN PE LA RECARG7. PARA EL CASO DE A C U I F E R O (MEDIO TIPO DE PISTÓN) Si se trata d e a c u í f e r o s c o n f i n a d o s las m u e s t r a s en la d i r e c c i ó n de m á x i m a c o n c e n t r a c i ó n Si los a c u í f u r o s se han d e recoger supuesta para el f l u j o , la indicará las aguas c o r r e s p o n d i e n t e s LIBRE a 1963 la situación a p r o x i m a d a zona de (fig. 1 ) . son l i b r e s , será m á s fácil resolver el p r o b l e m a , ya q u e habrá una c i e r t a e s t r a t i f i c a c i ó n d e l agua, la tonta d e m u e s t r a s d e b e r á también d e comprender no la zrna s a t u r a d a . I d e n t i f i c a n d o un pico d e m á x i m a actividad p . e j . el de 1963 la zona c o m p r e n d i d a e n t r e el pico y i a superficie e s sin d u d a la r e c a r g a d e s d e 1963 a la Spcca d e la m e d i c i ó n , obteniéndose así la r e c a r g a a n u a l m e d i a . E s t o p u e d e indicar se cen las i n t e g r a l e s ; d o n d e C(t) os la función q u e rige la c o n c e n t r a c i ó n d e desde W{t) es la función que r i g e la Conocidas 1952 infiltración. las i n f i l t r a c i o n e s m e d i a s anuales (W) función c o r r e s p o n d i e n t e a la C C(t) W(t) dt = UT x m e t r o 1 (fig. 2) recarga w = (metros C 1952 tritio añ>) 2 supuesta la r e c a r g a integral d e (1) C ( t ) d t = UT x añ^s c o n s t a n t e da la recar ga m e d i a a n u a l . Modelo de mezcla Este modelo tetáis implica t i c a l e s de isocronía d e l E s t e modele la no existencia resulta especialmente i n d i c a d o para el C - en el agua que alimenta se p u e d e c o n s i d e r a r c o m o c o n s t a n t e , por lo podremos decir,que ver aoua. 1 4 , ya que é s t e , en su concentracion al acuífero de g r a d i e n t e s las d i f e r e n c i a s e n t r e en las zonas de a l i m e n t a c i ó n d e l acuífero deben, única y exclusivamente,a las tanto concentraciones y las d r e n a n t e s , la d e s i n t e g r a c i ó n se radiactiva, d a n d o pué's el tiempo* d e r e n o v a c i ó n d e l a c u í f e r o . C o n este d a to y con el v o l u m e n e s t i m a d o de agua a l m a c e n a d a , se c a l c u l a - la r e c a r g a . En el c a s o d e l t r i t i o , el p r o b l e m a ya es algo m á s p l e j o , ya que sus c o n c e n t r a c i o n e s p e s e a a d m i t i r un m e z c l a d o se u n o s d e los com- si h a n sido m u y v a r i a b l e s t o t a l , p u e d e llegar a "picos c o r r e s p o n d i e n t e s , identificar- a 1958 y 1963 en la zo n a de d e s c a r g a . M o d e l o d e mezclarlo p a r c i a l t E s t e es u n o d e los casos m á s c o m p l e j o s q u e p u e d e n aar a p r e s e n t a r s e , ya que entonces p r e v i a m e n t e t a c i ó n , se han d e realizar a cualquier experimentas con trazadores s á m e n t e a d i c i o n a d o s con el fin d e intentar a v e r i g u a r da expre£§ el c í e n t e de d i s p e r s i ó n d e l a c u í f e r o . C o n este p a r á m e t r o se den reajustar lle- coefi pue los tiempos d e t r á n s i t o b a s a d o s en los g r a d i e n - tes d e c o n c e n t r a c i ó n d e l isótopo. M o d e l o de Vogels V o g e l supone para su m o d e l o la e x i s t e n c i a de u n acuífe_ ro libre, con recarga W ( m / a ñ o ) u n i f o r m e y un espesor b c o n s tante. En e s t a s c o n d i c i o n e s , la edad t del agua a una altura h d e l zócalo i m p e r m e a b l e , v i e n e d a d a por la . t expresión; rb = V b i l n h — I — i h siendo p la í porosidad b espesor del acuíferc h altura d e la toma de m u e s t r a s . V a r i a n d o p u e s la antigüedad d e l agua en forma cial r e s p e c t o la profundidad. La edad m e d i a t siendo p u e s t = De forma ro será t ^ c o r r e s p o n d e r á a una a l t u r a h = b / e - pb/W. idéntica la edad en el punto m e d i o d e l = p - b / W ln2 = 0,693 Conociendo acuíferc exponen­ acuífe- p-b/W. n ú e s la edad a una altura, h c u a l q u i e r a d e l la r e c a r g a p u e d e c a l c u l a r s e con las e c u a c i o n e s - anterio res. Si per el c o n t r a r i o el a c u í f e m e s t á formado por rocas c o m p a c t a d a s , la situación es d i f e r e n t e , en este tipo d e acuífe r o s , la p o r o s i d a d d i s m i n u y e con la p r o f u n d i d a d en forma exponen cial v a r i a n d o la edad en f o r m a lineal según expresión: t = p ^ . d/W la siendo d la p r o f u n d i d a d d e s d e la zona y piezométrica la p o r o s i d a d en la zona m i e z e m é t r i c a . Por o t r o l a d o , si s i g u i e n d o este m o d e l o , d a t a m o s agua de una el surgencia e v i d e n t e m e n t e hay una m e z c l a de a g u a s , - p e r o t e n i e n d o en cuenta desintegración la h o m o g e n e i d a d d e l acuífero y la exponencial del isótopo, Vogel propone una reía ción entre la salida y la edad de salida y Isr edad el a c u í f e acuífero des m e d i a en - 1 T = — ln 1 = — ln (1 + t ) m pb (1 + — ) p u d i é n d o s e c a l c u l a r así la recarga. P r o b l e m a s q u e presenta el cálculo de a n t i g ü e d a d e s ini- c i a l e s C O p a r a el C-14 en a n t i g ü e d a d e s de a g u a . Hay que admitir que no t o d o s los iones b i c a r b o n a t o s u e l t o s , provienen de la a t m ó s f e r a , lo h a c e n de r o c a s de edad tanto d i l u y e n sino que parte de ellos - superior a los 50.000 años y q u e por la c o n c e n t r a c i ó n inicial de C - 1 4 . T a m e r s indica q u e t o d o el C O ^ d i s u e l t o m á s la m i t a d d e los c a r b e n a t o s , de origen di son biogénico. Calculando la edad por la 1 4 i C muestra) t = 8035 Irijj { ' C patrón) X 1 í - 8035 ln 4 expresión? 3 + - 8035 ln 4 (C total) •- V ( C 0 H ~ ) • I (C total) 2 3 (C total) - ~ (CO,H~) (C t o t a l ) 8038 es la e x p r e s i ó n t . / l n 2 p a r a el C-14 14 14 (C m u e s t r a ) y (C p a t r ó n ) a c t i v i d a d e s para / 9 a g u a y p a r a el la m u e s t r a de patrón V e g e l emplea un c r i t e r i o b a s a d o en r e s u l t a d o s tales, admitiendo exper±ren_ que e n t r e el 80 y el 9 0 % está el factor real d e d i l u c i ó n d e l C - 1 4 , quedando' la e x p r e s i ó n de la edad definJL d a por la ecuación; t = 8035 ln ,14 C C muestra) (0?83 t 9,05) Pearson 13 n c /c . ("^C patrón) se b a s a e n la r e l a c i ó n entre isótopos estables Si se c o n s i d e r a que casi todo el c a r b ó n i c o d i s u e l t o el agua e s d e e r i g e n b i o g é n i c c , tendrá una d e s v i a c i ó n nido de b & por su c o n t é respecto al p a t r ó n des Rm • F. Suelo — r x I D = -(25±2)% P p 7 - R R_ y P IEl p son las r e l a c i o n e s C 13 / C suelo p a t r ó n . Con u n a a c t i v i d a d 12 en el Co_ b i o g é n i c c d e l 2 específica igual a la d e l c a r ­ b o n o m o d e r n o , los c a r b o n a t e s d e l m e d i o t e n d r á n u n a c e r o y una actividad e s p e c í f i c a - desviación cero. 13 Por t a n t o , si el agua d i s u e l v e c a r b o n a t e s ye en idéntica p r o p o r c i ó n que a u m e n t a n t r a c i ó n , y con C disminu­ las c a n t i d a d e s de n a t o s en agua. Por t a n t o , si d e s i g n a m o s c o m o concentración-debida S carbo (C inicial) 1.a - a l c a r b o n o b í o g é n i c o d i s u e l t o en la infil^ (C final) la e x i s t e n t e en la m u e s t r a en el a c u í f e r o S^^C m u e s t r a - ( 2 5 í 2) El v a l o r corregidr se o b t i e n e m u l t i p l i c a n d o extraída - inicial - e s p e c í f i c a del c a r b o n o - (C inicial) _ ^ (C final) de la a c t i v i d a d la actividad específica m o d e r n o por F, V i n i e n d o , dada la a n t i g ü e d a d , por la expresión; {^"c t = - 3035 In muestra) X-T F(C patrón) El estudie d e los c o n t e n i d o s en o x í g e n o rio, es muy interesante,sobre 1C y en d e u t e - todo si se intentan r e c o n o c e r c u a l e s sen los o r í g e n e s ."Le las aguas que a p a r e c e n en a l g ú n po de ti surgencia. A s í P„ e j . se p u e d e n i d e n t i f i c a r aguas que han e s t a d o s o m e t i d a s a un t e r m a l i s m o aunque su t e m p e r a t u r a q u e a p a r e c e n es s u p e r f i c i e sea n o r m a l . en el zona e n Esto se debe a que en la zona de fuerte c a l e n t a m i e n t o , se p r o ­ duce un n o t a b l e e n r i q u e c i m i e n t o en el c o n t e n i d o de o x í g e n o el d e u t e r i o p r á c t i c a m e n t e no se a l t e r a , d e b i d o al 18, intercambio i s o t ó p i c o entre el o x í g e n o '^el agua y del m e d i o . También pueden fundamentalmente identificarse aguas muy antiguas a aue en las g l a c i a c i o n e s c u a t e r n a r i a s las - aguas i n f i l t r a d a s dieron c o n c e n t r a c i o n e s estos dos debido a n o r m a l m e n t e a l t a s de isótopos. T a m b i é n p u e d e n e s t u d i a r s e los o r í g e n e s de agua con v a d o s c o n t e n i d o s en cloruros° Si p r o c e d e n a una intrusión m a r i n a tienen un alto t e n i d o en ambos ele con­ isótopos. Si son aguas p r o c e d e n t e s de i n f i l t r a c i o n e s , entran e m p o ­ b r e c i d a s en los dos isótopos. Si se trata de agua p r o c e d e n t e de lagos h a v una m a y o r abundancia al relativa de o x í g e n o 18 r e s p e c t o al d e u t e r i o , debido fraccionamiento. T a m b i é n p o d e m o s identificar p l e n a m e n t e c u a l e s el gep de la recarga, o r i. si el agua p r o v i e n e de un lago embalse o río en los aue fácilmente hay un f r a c c i o n a m i e n t o por - evapora­ c i ó n , p o d r e m o s m e d i r un m a y o r c o n t e n i d o de los dos isótopos , q u e si se tratase da aguas p r o c e d e n t e s de p r e c i p i t a c i o n e s at_ mosfericas. I g u a l m e n t e p u e d e v e r s e la influencia en la recarga de la fusión de hielos y n i e v e s , ya que con la altitud, de g e n e r a l m e n t e se c o n c e n t r a la nieve., se produce una ción del c o n t e n i d o isotópico. lugar don disminu­ Por otra parte también se puede estudiar la influencia e s t a c i o n a l en ln i n f i l t r a c i ó n . Ya sabemos que el c o n t e n i d o iso t ó p i c o v a r i a estacio.nalmente, c o m p a r a n d o las los r e s u l t a d o s de m e d i c i o n e s d e aguas s u b t e r r á n e a s en c u a n t o a sus c o n t e n i d o s isotópicos y las d e las aguas superficiales. - ZOm. NO R e s u l t a de m a r c a d o SATURADA ínteres poder m e d i r la m i g r a c i ó n de la h u m e d a d en la zona no s a t u r a d a , ya q u e el c o n o c i m i e n t o de este d a t o n o s p e r m i t e c o n o c e r la ir¡fíltración y la r e c a r g a . B a s á n d o n o s e n el empleo de f u e n t e s d e r a y o s g a m m a , y es tudiando la a t e n u a c i ó n de la radiación p o d e m o s llegar a r e s u l - tados p o s i t i v o s en las m e d i d a s . No o b s t a n t e también se emplean t r a z a d o r e s radiactivos. D e b i d o a las p e c u l i a r i d a d e s d e l flujo en esta zona, hace n e c e s a r i o u t i l i z a r solamente trazadores incorporados r e c t a m e n t e a la m o l é c u l a d e agua, es d e c i r , isótopos d e l no y d e l d_i exige hidrógeno. De todos los isótopos ufcilizables, el el t r i t i o , y a que puede m e d i r s e quiriendo se el oxígeno HSS adecuado es f a c i l m e n t e por c e n t e l l e o , r e - 18 y el d e u t e r i o c o s t o s a s m e d i d a s e n e s ~ p e c t r ó g r a f o s de m a s a s . Por t a n t o , se emplea c a s i e x c l u s i v a m e n t e el t r i t i o . El agua t r i t i a d a se inyecta en la zona no saturada una cierta p r o f u n d i d a d y b a s t a n t e s puntos s e p a r a d o s entre A l c a b o de cierto tiempo solapamiento sí. se p r o d u c e , d e b i d o a la d i f u s i ó n , un entre las zonas i n y e c t a d a s de forma q u e q u e d a el trazador d i s t r i b u i d o m a s o m e n o s La inyección segün u n se ha de realizar plano. siempre por d e b a j o de la zona de suelo v e g e t a l y de tal m a n e r a que la e v a p o r a c i ó n prácticamente a nula. sea - Posteriormente se r e a l i z a n p e r f o r a c i o n e s por d e b a j o de la capa m a r c a d a d e forma tal que e x t r a y é n d o s e el agua de las m u e s t r a s , se d e t e r m i n e el p i c o d e m á x i m a a c t i v i d a d con el des_ plaza iento del agua y la d i s p e r s i ó n d e la zona m a r c a d a (fig.3). Por supuesto q u e las c o n s i d e r a c i o n e s h a s t a ahora reali_ z a d a s son sobre un plano p u r a m e n t e t e ó r i c o , ya que en e l plan teamiento inicial se ha supuesto u n proceso p e r f e c t a m e n t e t r a t i f i c a d o y d o n d e no h a y m e z c l a d e l agua t r i t i a d a c o n es otras aguas ascendentes o d e s c e n d e n t e s . Por tanto con el fin de d i s m i n u i r los m á r g e n e s de e r r o r e s , se ha de a u m e n t a r en lo p o s i b l e e l área m a r c a d a c^n el fin d e que p u e d e c o n s i d e r a r s e repre s e n t a t i v a de la zona a e s t u d i a r . I g u a l m e n t e se ha de c o n t r o l a r el p r o c e s o d u r a n t e un tiempo bastante prolongado se p u e d e o b t e n e r e r r o r e s — inferiores al 1 0 % . De t o d a s f o r m a s , se ha de admitir q u e se p r o d u c e u n a ¿ d i s p e r s i ó n de la zona m a r c a d a , d i s p e r s i ó n q u e se puede a t r i buir a las causas siguientes: Intercambio m o l e c u l a r entre el agua estática y d i n á m i - ca, p u e d e n r e t r a s a r s e las m o l é c u l a s d e agua tritiada. D i f e r e n c i a de c o n d u c t i v i d a d d e los p o r c s . Difusión molecular. Hoy día se t i e n d e a estudiar t e r m o n u c l e a r , cem^ ya se v i o . la d i s p e r s i ó n d e l tritio ZONA SATURADA Donde r e a l m e n t e se alcanzan r e s u l t a d o s v e r d a d e r a m e n t e l l a m a t i v o s y e x a c t o s con el empleo d e t r a z a d o r e s , es e n el tudio d e la zona es saturada. A s í pueden o b t e n e r s e d a t o s r e s p e c t o a los siguientes problemas ° D e t e r m i n a c i ó n de p a r á m e t r o s ! P o r o s i d a d e f i c a z , lidad, t r a n s m i s i b i l i d a d permeabi y dispersi- vidad„ Estudio del comportamiento hidrodinámico: Velocidad ho- r i z o n t a l , sentido de d e s p l a z a m i e n t o , m e d i d a d e flujos v e r t i c a l e s en pie zómetros. Medida de la p o r o s i d a d eficaz; Se bombea en el pozr d u r a n t e cierto tiempo agua a caudal c o n s t a n t e , se inyecta el trazador por el p i e z ó m e t r o la d i s t a n c i a r del p o z o situado a (fig. 3 ) . Para r u é la m e d i c i ó n sea correcta se ha d e e l i m i n a r toda eficaz d e un c i l i n d r o de e l agua no ligada al m e d i o . Obtendremos así la p o r o s i d a d radio r y altura b , siendo b la p o t e n c i a del a c u í f e r o . Este v o lumen e q u i v a l e al p r o d u c t o d e l v o l u m e n del c i l i n d r o m u l t i p l i 2 cade por la p o r o s i d a d eficaz s V = Tr b s . Si f¿l t r a z a d o r t a r d a un tiempo t en llegar al pozo d e bombeo m e d i d o d e s d e el tiempo d e inyección ífig. 4 ) , se tendrás Las c o n d i c i o n e s o p e r a c i o n a l e s e x i g i d a s son las siguien- L í n e a s de flujo p i e z ó m é t r o - p o z o d e bombeo han d e ser ra d i a l e s , p a r a ello la v e l o c i d a d p r o d u c i d a por el b o m b e o ha d e - ser m a y o r que la d e l flujo n a t u r a l d e l a g u a , por tanto la dis_ tancia r habrá d e ser lo b a s t a n t e p e q u e ñ a c o m o p a r a que se cum p í a esta condición. El v o l u m e n d e l c o n o d e d e p r e s i ó n c r e a d o por la de ser pequeño bomba,ha en r e l a c i ó n con el v o l u m e n d e l c i l i n d r o d e radio r y altura b , lo que exige q u e la p o t e n c i a d e l a c u í f e r o sea m e ñor que la d i s t a n c i a Lógicamente r. se c o n s i d e r a r á un m e d i o isótropo en lo q u e a p o r o s i d a d y permeabilidad se r e f i e r a . E l pozo de bombeo d e b e r á d e alcanzar el zócalo impermea b l e y su diámetro despreciable en relación con la d i s t a n c i a pe zo-piezómetro. A pesar d e las c o n s i d e r a c i o n e s anteriormente apuntadas, p u e d e n p r o d u c i r s e e r r o r e s , f u n d a m e n t a l m e n t e d e b i d o a la falta d e i s o t r o p í a d e l m e d i o . E s t a s i s o t r o p í a s se p o n d r á n fácilmente d e r e l i e v e r e a l i z a n d o e s t a m e d i d a en o t r o s p u n t o s y observando si se d e s v í a n m u c h o entre sí los v a l o r e s h a l l a d o s ? e n d e que así sea no se puede tomar t i v o , la porosidad m e d i a o b t e n i d a cienes. s i g u i e r a cerno d a t o el caso - representa a p a r t i r d e v a r i a s determina^ T, v e c e s u n a porosidad eficaz a n o r m a l m e n t e g r a n d e orien­ t a d a en u n a m i s m a d i r e c c i ó n , trar> v a r i a s m e d i c i o n e s en v a r i o s p i e z ó m e t r o s a l i n e a d o s debe i n t e r p r e t a r s e una d i s c o n t i n u i d a d importante tipo C o m o m e d i d a de seguridad como la p r e s e n c i a falla. y con el fin d e evitar la a b ­ sorción d e l m a t e r i a l m a r c a d o per p a r t í c u l a s d e l m e d i o , es interés r e a l i z a r inyecciones de simultáneas con trazadores de diferen tes. Si se trata d e m e d i o s muy heterogéneos, c o n d u c t i v i d a d m a s a c por fisuras importantes,- el agua llegará al pozo de bom b e o por una serie de v í a s d i f e r e n t e s y en el r e g i s t r o aparece­ rán v a r i o s p i c o s d e s f a s a d o s entre s í , i n d i c a d o r e s d e las llega­ das de aguas m a r c a d a s en d i f e r e n t e s tiempos a causa d e las ferentes en di_ l o n g i t u d e s r e c o r r i d a s , por supuesto q u e en estos casos no se p o d r á d e t e r m i n a r la porosidad. P E R M E A B I L I D A D Y TR A N S M I S I B I L I D A D A c u í f e r c h o m o g é n e o no c o n f i n a d o (método W i e w e n g a ) ( f i g . 5) Se bambea, agua d e s d e el pozo se inyecta trazador el p i e z ó m e t r e 1 y se m i d e en los p i e z ó m e t r o s riódica, desplazando verticalmente por 2 y 3, en forma pe el d e t e c t o r para d e t e c t a r - la n u b e de trazador que se d e s p l a z a p a r a l e l a a la superficie - piezométrica obteniéndose las curvas d e la (fíg. 6) p a r a distin tos t i e m p o s . Los m á x i m o s c c i n c i d e n t e s en la v e r t i c a l , nos d a n la p r o f u n d i d a d d e l c e n t r o d e la nube del trazador en c a d a uno d e los p i e z ó m e t r o s . La r e l a c i ó n (h 2 - h^/tr^-r-j), nos d a el d i e n t e h i d r á u l i c o entre los p i e z ó m e t r o s . Por otro lado, c u r v a s de la figura 1, nos dan las c o n c e n t r a c i o n e s del trazador y por tanto p o d e m o s obtener en la d i s t a n c i a gra las integradas la v e l o c i d a d m e d i a V^j r^-r^. La permeabilidad P se o b t i e n e a p a r t i r d e la fórmula de Darcy. La porosidad s se puede o b t e n e r en forma análoga a c o m o la o b t u v i m o s en el caso anterior. Las únicas c o n d i c i o n e s e x i g i d a s por este m é t o d o son: lí_ n e a s Oe flujo d e l trazador p a r a l e l a s a las líneas de flujo y gue el trazador c e b e d e inyectarse ni muy cerca del sustrato p e r m e a b l e , ni muy cerca de la superficie impermeable. im ACUÍFERO ESTRATIFICADO S u p o n g a m o s un a c u í f e r o con c a p a s d e p e r m e a b i l i d a d e s di. ferentes,; si no e x i s t e una capa impermeable q u e las divida d o s zonas c l a r a m e n t e d i f e r e n c i a d a s , es muy d i f í c i l p e r m e a b i l i d a d e s m e d i a n t e ensayos de en obtenerlas bombeo, M E R C A D O y H A L E V Y han c r e a d o una t é c n i c a que p e r m i t e terminar las p e r m e a b i l i d a d e s de las d i f e r e n t e s c a p a s Para e l l o , en el p i e z ó m e t r o de (fig. 8 ) . 1 q u e sélo p e n e t r a en capa s u p e r i o r , se inyecta un t r a z a d o r y 3 e bombea a c a u d a l constan te Q, que estará formado por a p o r t a c i o n e s de las dos c a p a s . M e d i a n t e un c o n t r o l c o n t i n u o , se d e t e r m i n a el tiempo t^ h a s t a la llegada d e l t r a z a d o r . A d m i t i e n d o d r i c a en el bombeo = Qt, I : ya que b V = 2 Qt 2 y 2, * l l l r cilin- tendremos; V - volumen V simetría - S Q $1 en la 2^ 7ix -K -¡ ¡n^ 11 V 2 2 , 0 * 2 2 2& = r - b S inyección t. = i y como c a u d a l e s proporcionales son a transmisibilidades; V V l = 1 r r l b l s l T - 1 = T ( V l r l r h l S 2 2 b S l 2 + 1) T se o b t i e n e del e n s a y o d e bom- l beo , V 2 = « | b 2 s 2 - V T 2 = T (• V T = T- + T„ 1 /. 2 r l r l b 2 b l 5 2 S 1 + 1) 2 •=— se o b t i e n e de 2 los de testigos sondeo. VELOCIDAD HORIZONTAL E l caudal de agua quo c i r c u l a a t r a v é s S d e u n acuífero de porosidad V fc de una sección p,se relaciona con la v e l o c i d a d a la que se d e s p l a s a un trazador ideal 0 = V ^ - P ^ S , empleán­ dose la p o r o s i d a d total en v e z d e la e f i c a z , ya que el dor se m e z c l a con la totalidad d e l agua v t "P traza­ existente. se d e n o m i n a v e l o c i d a d d e filtración y se p o d r í a co nocer a partir del g r a d i e n t e h i d r á u l i c o y la p e r m e a b i l i d a d acuífero mediante la e c u a c i ó n d e Darcy, pero la d e t e r m i n a c i ó n exacta d e la p e r m e a b i l i d a d es c o s t o s a , De aquí q u e se p r e f i e r a se emplean del según t r e s m é t o d o s problemática. el empleo de t r a z a d o r e s , estos básicos. M é t o d o el tiempo de t r á n s i t o , b a s a d o e n e l t i e m p o t a r d a el trazador en llegar d e l pozo d e inyección a una de p i e z ó m e t r o s , que se d i s p o n e n a l r e d e d o r d e l p o z o d e que serie inyec­ ción y a q u e el sentido d e l flujo no se suele c o n o c e r con t o t a l precisión. M é t o d o de d i l u c i ó n . Se o b t i e n e la v e l o c i d a d ción h o r i z o n t a l con la d i s m i n u c i ó n de circula­ en función d e l tiempo d e c o n c e n t r a c i ó n d e t r a z a d o r c o l o c a d a en el la piezómetro. M é t o d o de b o m b e o . Se i n y e c t a el t r a z a d o r , se d e j a trans_ currir u n c i e r t o tiempo para que el t r a z a d o r se separe una t a n c i a d e l p i e z ó m e t r o y esta d i s t a n c i a se d e t e r m i n a por &is bombeo. Es un m é t o d o similar al e m p l e a d o para el c á l c u l o d e la d i s p e r sividad. El m é t o d o n á s e m p l e a d o te se empleó ruro sódico. es el d e d i l u c i ó n , que inicialmen por su autor G.J. O O C H E R I N , con s o l u c i o n e s d e cío M é t o d o de d i l u c i ó n : Principio básico Sea un tramo d e la columna de (fig„ agua 9) de d i á m e t r o d de altura h Se inyecta t r a z a d o r en una concen­ tración C Se supondrá que se cumplen guientes condiciones: 1) Flujo estacionario las si. TTd^ 2) El v o l u m e n =—^— h, c o n s t a n t e m e n t e con centración de permanece la m i s m a trazador 3) La salida d e l t r a z a d o r del men V con­ volu , sólo tiene lugar a c a u ­ sa deT flujo h o r i z o n t a l de velc_ cidad dV. La v a r i acción d e la c o n c e n t r a c i ó n C de trazador lumen f en funcic,n del tiempo 1 de dV at dt en el ve serás dV ahora b i e n , ^ - = Q; el Q que c i r c u l e por u n a caudal sección S = hd Por lo tanto dV siendo V = O = V dt s hd la v e l o c i d a d del agua que c i r c u l a por la sección S=hd De las dos e x p r e s i o n e s a n t e r i o r e s se d e d u c e ; de Va hd — = dt C Ve e V ln Ct = ~ integrando hd t + ln C e , c bien Vr Ct V hd ln — = _ _ü t Co Vo Ct V hd — = e" — t Ce Vo 6 La v e l o c i d a d V so r e l a c i o n a con la del a c u í f e r o m e d i a n s — V = «v . s t te un factor a Siendo este factor la r e l a c i ó n p i e z ó m e t r o y el caudal en una entre el c a u d a l en el sección - igaul a S en el acuífero, El p i e z ó m e t r o al instalarse p r o d u c e , i n d u d a b l e m e n t e , per t u r b a c i o n e s en el flujo. El c o e f i c i e n t e DROST. (fig. 1 0 ) , ha sido i n v e s t i g a d o por que da un v a l o r ; 2 r 2 1 r permeabilidad del í 2' 2 K ( 1 r 2 ^K7 2 ) ( _ r 2 3 tub^ permeabilidad del medio permeabilidad del Si no hay r e l l e n o r relleno = r_ y r l = K + ? "5" r 3 K„ 2 K' 1 r 1 2 r» ,r 2 2 " 2 r r 3 3 a = d F ó r m u l a de 7 1 + 2 r K .A 2 r + _1 ( i - _L 2 K 1 2 Si no hay tubo r . a = OGILVI T É C N I C A DE TRABAJO N o r m a l m e n t e , el v o l u m e n de m e d i d a V se acota d e n t r o del o p i e z ó m e t r o por d o s t o p e s a c c i o n a d o s por a i r e c o m p r i m i d o , el sis_ t e m a de m e d i d a , c o n t a d o r Geiger M u l l e r o de c e n t e l l e o , va d o en esta zona, el t r a z a d o r se inyecta a c c i o n a d o por una ampolla que se sitúa por u n m o t o r , rompe,etc. El f u n d a m e n t o d e la c o l o c a c i ó n de los c i e r r e s , e s t á en evitar flujos v e r t i c a l e s d e n t r o d e l p i e z ó m e t r o . A v e c e s se a c o pla un a g i t a d o r e l é c t r i c o , p a r a h o m e g e n e i z a r r á p i d a m e n t e la mez_ cía. Este sistema, posee el i n d u d a b l e p r o b l e m a d e que al e s tudiar a c u í f e r o s muy h o m o g é n e o s lecturas y por lo tanto do se han de hacer gran número marcados Los c i e r r e s sólo están..dimensionados d é o s d e un d e t e r m i n a d o de para actuar en son diámetro. En v i s t a d e estos p r o b l e m a s , ha sido d i s e ñ a d o por el G a b i n e t e de A p l i c a c i o n e s N u c l e a r e s a las O b r a s P ú b l i c a s un nioso inge- sistema que une la b a r a t u r a m a t e r i a l , a la simplicidad a p l i c a c i ó n y a la po-sibilidad de estudiar t o d a la c o l u m n a a g u a con u n solo trazado. En e s e n c i a , consta do un t u b o largo d e plástico lastrado por el que se inyecta lución r a d i a c t i v a continuación, la so llenándolo c o m p l e t a m e n t e . A se extrae lentamente el t u b o , - c o n ' l o cual se d i s t r i b u y e u n i f o r m e m e n t e zador por t o d a la c o l u m n a (fig. 1 1 ) . eltra de de Posteriormente saltes el d e t e c t o r , se v a subiendo a la amplitud de los saltos está c o n d i c i o n a d a al xr.ayn-r o m e ñor grado d e h e t e r o g e n e i d a d ponga al que se su acuífero. Se emplean dos r e g i s t r a d o r e s , U n o registra los d a t o s d e l d e t e c t o r otro una señal d e c o r r i e n t e v a r i a b l e con la y - profundidad. Si la v e l o c i d a d fuera tan eleva da q u e impidiese el r e g i s t r o por haber se e l i m i n a d o el trazador a n t e s de d u c i r el d e t e c t o r , introducir intro lo q u e se h a c e es - tubo cen t r a z a d o r y detector simultáneamente, llevando la subida del d e t e c t o r d e s f a s a d a en r e t r a s o de la su b i d a d e l tubo con el t r a z a d o r E s t a técnica depender (fig. 1 2 ) . se h a r e v e l a d o ú t i l í s i m a , ya que no hace la i n s t a l a c i ó n d e l d i á m e t r o d e s o n d e o . Su m a n e j o simplísimo. Los resultados es se o b t i e n e n con gran r a p i d e z . C u a n d o se t r a t a de a c u í f e r o s e s t r a t i f i c a d o s o con rocas m u y c o m p a c t a s con flujos r á p i d o s l o c a l e s , a p a r e c e n b l a n c o s trazador en estos de lugares. C u a n d o existen flujos v e r t i c a l e s en el piezómetro,, e s t e m é t o d o no es v á l i d o a u n q u e podría v e r i f i c a r s e este s i s t e m a en tubando con t u b e r í a r a n u r a d o sólo en el n i v e l q u e se q u i e r e in vestigar. M É T O D O DE ACUÍFERO BOMBEO HOMOGÉNEO En un p o z o , s o m e t i d o a r e c a r g a a r t i f i c i a l con el fin d e e v i t a r flujos v e r t i c a l e s , se inyecta un t r a z a d o r . T r a s e s t a in y e c c i ó n de t r a z a d o r , se inyecta una cantidad d e a g u a d e t e r m i n a da, con el fin d e que p e n e t r e el trazador en el acuífero. Se d e j a a c o n t i n u a c i ó n en r e p o s o el sistema un tiempo t. T r a s e s t e t i e m p o , a c o n s e c u e n c i a d e l flujo n a t u r a l e l - traza dor h a b r á sido t r a n s p o r t a d o u n a cierta d i s t a n c i a rm d e l pozo . Se c o m i e n z a el b o m b e o a caudal c o n s t a n t e Q. Por m e d i a c i ó n con- tinua de a c t i v i d a d e s , se c a l c u l a la curva de r e c u p e r a c i ó n de t r a z a d o r . Si a c e r t a m o s u n a simetría c i l i n d r i c a del b o m b e o , el trazador h a b r á r e c o r r i d o la d i s t a n c i a s Qt rm ^bs t es el t i e m p o t r a n s c u r r i d o d e s d e el comienzo d e l bombeo s es la porosidad, eficaz b es la p o t e n c i a d e l acuífero r m s e r í a en n u e s t r o caso la velocidad d e d e s p l a z a m i e n t o T del agua A h o r a b i e n , ¿cual es el tiempo t q u e se ha de t o m a r ? . A l g u n o s a u t o r e s r e c o m i e n d a n tomar el tiempo h a s t a el m á x i m o d e la c u r v a de recuperación. A h o r a b i e n , este tiempo nc es el m á s a d e c u a d o , d e b i d o a que e l trazador sufre una d i s p e r s i ó n radial y las s u c e s i v a s por c i e n e s de a g u a e x t r a í d a s de cada zona al extraer un cierto lumen, llevaran el trazador cada vez m a s d i l u i d o . Se recomien­ da tomar el tiempo t r a n s c u r r i d o h a s t a la r e c u p e r a c i ó n del cuenta por cien del trazador ACUÍFEROS vo­ cin­ inyectado, ESTRATIFICADOS Si se trata de a c u í f e r o s estratificados;, la d e t e r m i n a ­ ción de la v e l o c i d a d h o r i z o n t a l no puede r e a l i z a r s e con las pre misas anteriores. La única c o n d i c i ó n que d e b e n de cumplir los d o s a c u í f e r o s , es que d e b e n de tener p e r m e a b i l i d a d e s muy d i f e r e n t e s , La interpretación d e los r e s u l t a d o s el m é t o d o de M . B O R O W C Z Y K ración del 50% de t r a z a d o r 2 . - Con estéis tiempos se h a r á de a c u e r d o a base de a p r o x i m a c i o n e s 1.- En cada una d e las e s t a c i o n e s se d e t e r m i n a y se c a l c u l e n k^,. con sucesivas. el tiempo de recupe . las d i s t a n c i a s a que se habría . d e s p l a z a d o el trazador s u p u e s t o el a c u í f e r o u n i f o r m e - obtendre­ m o s así r^ y r^ bs si t^ y t^ bombeo, son lo-s tiempos t r a n s c u r r i d o s entre la inyección y e l las v e l o c i d a d e s serán; V l r = l 3»- A partir d e l g r a d i e n t e h i d r á u l i c o se c a l c u l a n m e d i a n t e correspondientes 7 t I y V 2 = V*2 I y de la porosidad m e d i a la e c u a c i ó n de D a r c y las a cada v e l o c i d a d : p, permeabilidades v - 4 „ - De las V l ecuaciones? r = * l b l S T l / T r Be c a l c u l a n V 2 T 1 r = = * l T 4- 1 b 2 S T 2 Q t 2 = l T ' 2 r y x r ^ b S * l l 2 T 2 2 r 2 Qt = 2 T ,b s (l ^) 2 C o n los e s p e s o r e s cíe arabas c a p a s cuenta ques - T l l l b = l K l y 2 + y teniendo en - j ^2 = b 2 K 2 se c a l c u l a n n u e v e s v a l o r e s de r^ y r^. Con estos v a l o r e s se r e calculan 5.- Con y V,> (segunda los v a l o r e s de aproximación)„ y V^r se r e c a l c u l a n d e n u e v o se v u e l v e de nuevo a calcular r^ y r 2 p e n d i e n t e s a cada e s t r a t o corres y Este m é t o d o es sólo a p l i c a b l e , si en la curva d e aparecen d o s m á x i m o s , (operación 4) y e s t o s y T-J,- nos dan las v e l o c i d a d e s v a l o r e s d i v i d i d o s por ción y recupera i n d i c a t i v o s d e las r e c u p e r a c i o n e s su c e s i v a s d e l trazador de c a d a una de las d o s c a r g a s . De esto se d e r i v a la p r e m i s a inicial de dos n i v e l e s de p e r m e a b i l i d a d m u y distintas„ - F L U J O S V E R T I C A L E S DE LOS PIEZO?*FTROS F r e c u e n t e m e n t e se p r o d u c e n flujos v e r t i c a l e s en los pie zómetres? éstos flujos an g e n e r a l se d e b e n a q u e el c o m u n i c a v a r i o s a c u í f e r o s e n t r e sí o bien no e s piezómetro rigurosamente vertical. C o m o se pueden d e t e r m i n a r dioisótopos éstos f á c i l m e n t e con a d i c i ó n de r a ­ flujos,, el m é t o d o se emplea m u c h o , y a p e r m i t e n o b t e n e r las s i g u i e n t e s L o c a l i z a c i ó n d e zonas que informaciones; permeables D e t e r m i n a c i ó n d e c a u d a l e s de salida y e n t r a d a d e las d i ferantes zonas C a n t i d a d d e agua intercambiada entre ambas D e t e r m i n a c i ó n d e las d i f e r e n c i a s d e nivel e n los piezométrico acuíferos P e r f i l de Para zonas la P e r m e a b i l i d a d d e la zona en la o b t e n c i ó n de res de centellee^ c o n e c t a d o s conecta a un registrador los d a t o s f estudio. se colocan d o s d e t e c t o ­ a un sistema de m e d i d a el cual gráfico se (fig. 1 3 ) , se inyecta el tra zador por d e b a j o de los d.~s d e t e c t o r e s y o b s e r v a d o el tiempo t r a n s c u r r i d o entre los ^os p i c o s c i d a la d i s t a n c i a - d e l indicador g r á f i c o y cono entre los d e t e c t o r e s , se c o n o c e la v e l o c i d a d y c o n o c i d a la sección, se conoce el c a u d a l ; a u n q u e no se c o n o ­ ciera la s e c c i ó n se podría calcular el c a u d a l , simplemente c u l a n d o el n ú m e r o total d e c u e n t a s r e g i s t r a d a s por el i n y e c t a n d o u n a actividad Utilizando c o n o c i d a A. 0 = ™ otros dos d e t e c t o r e s cal contador . se puede d e t e r m i n a r la cantidad d e agua que p u e d e p e n e t r a r en el p i e z ó m e t r o en la z o , na c o m p r e n d i d a entre ambos. D I R E C C I Ó N Y SENTIDO DEL F L U J O E x i s t e n numerosos a c u í f e r o s donde nr se d i s p o n e d e l m a p a de i s o p i e z a s q u e nos d a la d i r e c c i ó n y sentido d e l flujo también p u e d e o c u r r i r q u e exista u n g r a d i e n t e h i d r á u l i c o extre m a d a m o n t e b a j o que nos impida d e t e r m i n a r l o , en estos c a s o s sultán de gran utilidad los t r a z a d o r e s Se han p r o p u e s t o n u m e r o s a s desde la superficie? re radiactivos. técnicas: Un d e t e c t o r c o l i m a d o , u n i d o r í g i d a m e n t e al v a r i l l a j e se va girando f la r e s p u e s t a m á s alta que nos indica la zona hacia d o n d e fluye el agua m a r c a d a . Una v a r i a n t e es i n c o r p o r a r un p e q u e ñ o m o t o r al con c o l i m a d o r , el m o t o r hace girar da, p e r m a n e c i e n d o fijo el tren d e detector a saltos el a p a r a t o de medi^ sondeo. O t r a s v e c e s , sobre todo en sondees d e g r a n d i á m e t r o , den d e e s fácil o b t e n e r d a t o s e r r ó n e o s , se coloca el d e t e c t o r en un r e s o r t e q u e le obliga a g i r a r p e g a d o a la pared d e l s o n d e o , o - . bien a v a r i o s d e t e c t o r e s f o r m a n d o un c i l i n d r o de d i á m e t r o r a m e n t e inferior al del lige- sende^. T P. W u r z e l y P. »íard han p r o p u e s t o un sistema ingenioso y simple- q u e c o n s i s t e en emplear u n trazador d e c r o m o , la i n y e c ción se r e a l i z a muy l e n t a m e n t e , d e forma que en las zonas den d e se acumula el trazador hay una m a y o r fijación del c r o m o por desplazamiento e l e t r ó l i t o en el c a b e z a l de i n y e c c i ó n , e s t e c a b e zal luego se corta en p o r c i o n e s tividad. l o n g i t u d i n a l e s y se m i d e la a c - Jo N I E M C Z Y H O W I C S , ha e m p l e a d o con éxito una película tcgráfica que se i n t r o d u c e d e s p u é s d e h a b e r inyectado el fo traza d o r , en un c i l i n d r o de p l o m o c o a x i a l al e j e del s o n d e o . Se o b ­ t i e n e n en g e n e r a l r e s u l t a d o s b a s t a n t e s i m i l a r e s a los de los otros métodos. C o n este sistema se o b t i e n e n e r r o r e s d e u n o s 10 g r a d o s , a c t u a l m e n t e su empleo está profundidades limitado- s o l a m e n t e a sondeos con i n f e r i o r e s a los c i n c u e n t a m e t r o s . U n p r o b l e m a r a d i c a r í a en los flujos v e r t i c a l e s q u e tendrían q u e con sistemas d e cierre. - eliminarse