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Eduardo A. Garrido Schneider1
Celestino García de la Noceda2
1 Área de Infraestructura Hidrogeológica2 Área de Investigación en Recursos Minerales
IMPLICACIONES HIDROGEOLÓGICAS DE LA UTILIZACIÓN DE LOS ACUÍFEROS POR LOS
POZOS DE CLIMATIZACIÓN
EL CASO DE LA CIUDAD DE ZARAGOZA
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2I Congreso de Energía Geotérmica en la Edificación y la Industria. Madrid, 15-16 de octubre de 2008
Introducción
Zaragoza:
• Punto de confluencia de 3 ríos
• Principal explotación del acuífero para satisfacer demanda industrial
• Reciente proliferación pozos de climatización. Motivos:
- Salubridad e higiene: Prevención Legionella pneumofilla
- Menor coste económico y mejor rendimiento
- Fácil acceso a las aguas subterráneas
• Gran expectativa de crecimiento
• Demanda superior al 65% del total de agua subterránea en la ciudad
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3I Congreso de Energía Geotérmica en la Edificación y la Industria. Madrid, 15-16 de octubre de 2008
Características hidrogeológicasdel acuífero urbano de Zaragoza
• Un solo acuífero pero 2 m.a.s.
• 5 niveles de terraza y glacis conectados con el río. 5-190 m sobre el cauce actual
• 10 km de anchura en la ciudad
• Sustrato acuífero y espesor irregulares:• Umbrales: < 30 m• Surcos: 30-80 m
• Sustrato terciario impermeable (yesos, sales, margas y arcillas)
• Naturaleza soluble: genera morfologías kársticas de subsidencia y colapso
• Dinámica del agua subterránea asociada al río Ebro. Freático a 188-196 m.s.n.m.
• Margen izquierda N-S• Margen Derecha ESE-ONO
• Aguas duras y alto contenido en sales (1500-3000 µS/cm)
• Explotación limitada prácticamente para usos industriales y riego (400 pozos)
Espesor del acuífero cuaternario (Garrido et al. 2008)
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4I Congreso de Energía Geotérmica en la Edificación y la Industria. Madrid, 15-16 de octubre de 2008
• Zaragoza, ciudad pionera en España en aprovechamiento de energía geotérmica de muy baja temperatura• Pozos anteriores a 1990• Instalaciones:
– Industrias– Comunidades de vecinos– Locales de ocio– Zonas comerciales– Hoteles– Centros hospitalarios– Dependencias universitarias
• 90 pozos (captación e inyección)• 80% solicitudes en 10 años
– Prevención Legionella– Buena acogida. Efecto llamada– Impulso lema Expo-08. Desarrollo
sostenible• Sistemas abiertos. Al menos 1 pozo captación y 1 inyección aguas abajo• Captaciones antiguas: 1 único sondeo (restitución agua por caída libre)
Aprovechamiento de las aguas subterráneas para climatización
Expedientes de solicitud de explotación de aguas subterráneas (captación e inyección) para uso industrial (climatización). Fuente CHE
POZOS DE CLIMATIZACIÓN
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6
8
10
12
14
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2001
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2004
2005
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2008
Año
Nº
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5I Congreso de Energía Geotérmica en la Edificación y la Industria. Madrid, 15-16 de octubre de 2008
• Volumen bombeado:– Según datos de expedientes
de explotación A.S.
Aprovechamiento de las aguas subterráneas para climatización
Caudal máximo autorizado (L/s) Inyección / sin datos 0-5 5-10 10-15 15-20 20-25
Total
45 21 4 4 13 2 89
– Máximo volumen anual de explotación concedido (L/s)
– Necesidad de dotar contadores y controlar el régimen de funcionamiento y bombeo
• Demanda de agua urbana:– Total: 20 hm3/año– Consuntiva: 7-8 hm3/año– No consuntiva: 13 hm3/año
• Recursos urbanos subterráneos renovables: 42 hm3/año (dependientes de 2 m.a.s. de mayor entidad)
Localización de captaciones de agua subterránea en Zaragoza. En rojo las destinadas a procesos de climatización. Fuente IGME-CHE.
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6I Congreso de Energía Geotérmica en la Edificación y la Industria. Madrid, 15-16 de octubre de 2008
• RIESGOS– Contaminación
• T.R.L.A. (art. 93): introducción directa o indirecta en el agua de formas de energía
• DMA (art. 2): introducción de calor como consecuencia de la actividad humana
– Proliferación desordenada de pozos. Vacío legal
– Autointerferencia entre pozos de bombeo e inyección
• IMPACTOS– Hidrogeoquímico: inyección aguas con características fisicoquímicas modificadas
– Hidrodinámico: incremento de bombeos, inyección de caudales, alteración red de flujo y posición nivel piezométrico
– Térmico: saltos térmicos entre 5-6 ºC y 15 ºC. Modificación características extrínsecas permeabilidad, equilibrio y solubilidad especies minerales, sostenibilidad captaciones y aprovechamientos de A.S.
• OTROS PROBLEMAS– Similares a recarga artificial de acuíferos
• Colmatación pozos de inyección
• Inyección partículas y burbujas de aire
• Disminución porosidad efectiva
• Acortamiento vida útil del pozo
• Mantenimiento y limpieza de pozos
• Nuevas perforaciones
– Pozos deficientemente construidos
• Conexión entre niveles productivos de diferente calidad
• Parámetros hidráulicos del acuífero
• Control del impacto (piezómetros de control)
Implicaciones hidrogeológicas:Riesgos e Impactos
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7I Congreso de Energía Geotérmica en la Edificación y la Industria. Madrid, 15-16 de octubre de 2008
• Modificación equilibrios minerales en procesos disolución-precipitación sales
• Precipitados e incrustaciones minerales: afección al rendimiento captaciones
- Colmatación (pozos, conducciones)- Reducción porosidad (acuífero)
• Disolución: oquedades, conductos, colapsos por subsidencia, dolinas
• Deterioro calidad química agua subterránea:
- Total de sales disueltas- Conductividad eléctrica- pH- Eh- Oxígeno disuelto- Materia orgánica- Crecimiento bacteriano
• Movilización metales pesados en zona no saturada y de oscilación nivel piezométrico
• Afección térmica e hidrodinámica a terceros en sectores con gran densidad de captaciones
Implicaciones hidrogeológicas:Riesgos e Impactos
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Superficie piezométrica y dirección del flujo subterráneo en relación a la ubicación de captaciones de A.S
IMPACTOS en el acuífero de Zaragoza
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8I Congreso de Energía Geotérmica en la Edificación y la Industria. Madrid, 15-16 de octubre de 2008
• Modificación equilibrios minerales en procesos disolución-precipitación sales
• Precipitados e incrustaciones minerales: afección al rendimiento captaciones
- Colmatación (pozos, conducciones)- Reducción porosidad (acuífero)
• Disolución: oquedades, conductos, colapsos por subsidencia, dolinas
• Deterioro calidad química agua subterránea:
- Total de sales disueltas- Conductividad eléctrica- pH- Eh- Oxígeno disuelto- Materia orgánica- Crecimiento bacteriano
• Movilización metales pesados en zona no saturada y de oscilación nivel piezométrico
• Afección térmica e hidrodinámica a terceros en sectores con gran densidad de captaciones
Implicaciones hidrogeológicas:Riesgos e Impactos
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Superficie piezométrica y dirección del flujo subterráneo en relación a la ubicación de captaciones de A.S
PREVENCIÓN DE IMPACTOS, ORDENACIÓN DE CAPTACIONES Y GESTIÓN DEL ACUÍFERO
URBANO
• Conocer:• Geometría acuífero• Piezometría• Dirección del flujo subterráneo• Parámetros hidráulicos
• Apoyo en modelos matemáticos:• Flujo subterráneo• Transporte de calor
IMPACTOS en el acuífero de Zaragoza
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9I Congreso de Energía Geotérmica en la Edificación y la Industria. Madrid, 15-16 de octubre de 2008
• La ausencia de criterios implica dificultad en planificación y gestión captaciones. Implica a la autoridad hidráulica
• Principales dificultades:– Distancia entre sondeos– Caudal extracción-inyección– Salto térmico
• Tramitación solicitud autorización de vertido directo
• Otras:– Profundidad y penetración pozos– Ubicación pozos extracción-inyección (flujo, límite propiedad, otros abastecimientos)– Requerimientos técnicos de captaciones (perforación, materiales según calidad del agua,
equipo bombeo, abandono de pozos...)– Limitación o criterios de potencia térmica utilizada.– Uso reversible verano/invierno– Temperatura max/min de inyección– Exigencia de piezómetros de control (en propia instalación, en puntos de observación)– Control de afecciones a fauna y flora en zonas húmedas y cursos fluviales conectados
Criterios de buenas prácticas parael aprovechamiento de los acuíferos. Normativas existentes
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10I Congreso de Energía Geotérmica en la Edificación y la Industria. Madrid, 15-16 de octubre de 2008
• Asimilación de criterios aplicados en sistemas parecidos (captadores geotérmicos verticales)– Distancia entre sondeos:
- A otros pozos: >20 m- Controles y estudios si existen otros pozos a menos de 100 m- Límite de propiedad: >10m
- Caudales extracción-inyección: - No establecen criterios. Límite dependiente de la productividad del acuífero- Posibles problemas por precipitados dependiendo de calidad del agua- No se plantean problemas de disolución de materiales (mayor caudal y mayor temperatura
incrementa la posibilidad de disolución)
- Salto térmico y temperatura inyección:- Tª máxima inyección: 20 ºC (latitudes altas); 30 ºC (latitudes bajas)- Saltos térmicos (positivo o negativo) 6-11 ºC
• Requisitos y criterios de buenas prácticas. Aplicación en Zaragoza:- Inyección en propio acuífero, sondeos totalmente penetrantes- Distancias entre pozos 25 m (100-150 m a terceros)- Salto térmico: 10 ºC y Tª máxima de inyección: 30 ºC- Caudal inyección por pozo: < 50 m3/h- Control periódico: Tª y nivel en pozos y piezómetros- Uso reversible con intercambio de funciones de los pozos
Criterios de buenas prácticas parael aprovechamiento de los acuíferos. Normativas existentes
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11I Congreso de Energía Geotérmica en la Edificación y la Industria. Madrid, 15-16 de octubre de 2008
Conclusiones
• Zaragoza ciudad pionera en la explotación geotérmica de las A.S.
– Gran nº de pozos– Concentración de captaciones– Elevada explotación
• Gran expectativa crecimiento
– Clima extremo– Prevención Legionella– Fácil acceso a las aguas subterráneas en casi toda la ciudad
• Impactos previsibles
– Hidrodinámico (interferencias hidráulicas y térmicas), hidroquímico y térmico– Incrementa el riesgo de subsidencia y colapso del terreno por solubilidad del
sustrato y de los materiales del acuífero
• La ausencia de criterios de gestión de estas captaciones con los que prevenir posibles afecciones requiere
– Profundizar en el conocimiento del funcionamiento del acuífero urbano– Utilizar herramientas de modelación geoquímica y modelación matemática del
flujo y transporte de calor– Establecer criterios de buenos usos o normativas
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