En la presente se expone sobre una red de monitoreo eficiente que incluye los siguientes puntos: Modelamiento conceptual, Diseno de monitoreo, Recoleccion de datos de campo, Analisis de laboratorio, Transferencia, almacenamiento y diseminacion de datos, Interpretacion y reporte.

1. Diseño de Redes de
Monitoreo

2. Desafíos técnicos actuales
En el presente, las redes de monitoreo de aguas subterráneas
pertenecientes a entidades gubernamentales o privadas,
debido a falta de un sistema de referencia (requerimientos,
tipos de datos esenciales, etc.), tienen diversos métodos de
recolectar información.
Esto se deriva en un desorden tanto en toma de datos,
almacenamiento y difusión originando que la información sufra
problemas de inconsistencia o incompatibilidad.
Por último, la información muchas veces no puede ser
compartida efectivamente o es incluso borrada por no cumplir
requisitos mínimos de confiabilidad.

3. Desafíos técnicos actuales
Para esto es necesario seguir un procedimiento estándar que
guíe y dé las pautas correctas para conformar una red de
monitoreo eficiente que incluya los siguientes puntos:
• Modelamiento conceptual
• Diseño de monitoreo
• Recolección de datos de campo
• Análisis de laboratorio
• Transferencia, almacenamiento y diseminación de datos
• Interpretación y reporte

4. Desafíos técnicos actuales
El diseño de red de
monitoreo y la simulación
del modelo están unidos Sistema de
mediante un sistema Monitoreo
iterativo en constante
retroalimentación.
El modelamiento conceptual
y numérico depende mucho
de la cantidad de datos Modelo Modelo
disponibles, y el re-diseño Conceptual Numérico
de la red de monitoreo es
mutuamente dependiente
del análisis de la actual
simulación del modelo.

5. Desafíos técnicos actuales
Por otro lado, para empezar con el diseño inicial de una red de
monitoreo de agua subterránea lo óptimo sería tener una línea
base de información recolectada de distintos proveedores de,
por lo menos, cinco años anteriores al proyecto. (ACWI, 2009)
Resumen de Información Piezométrica
para un pozo en Indiana – USA
Fuente: USGS

6. Objetivos de Redes de Monitoreo
Básicamente, se busca implementar redes de monitoreo que
logren los siguientes puntos esenciales:
• Almacenar mediciones temporales y espaciales de niveles y
calidad del agua subterránea y sus cambios relacionados
con la actividad humana
• Analizar las respuestas de dichas mediciones a las
variaciones del clima, y
• Predecir los efectos en la disponibilidad del recurso y los
cambios en la calidad del agua para las actividades
humanas o ecosistemas.

7. Clasificación de Redes
Ciertos sitios o puntos de monitoreo tendrán mayor relevancia
respecto de otros con relación al propósito de la política de gestión
del agua adoptada o de algún estudio en específico. Dadas estas
condiciones, se clasifican en:
Redes de monitoreo no estresadas:
Se caracterizan por juntar puntos que no están bajo presión
constante como por ejm. cuando no hay bombeo a la superficie. En
estos puntos no hay mucha probabilidad de variación en las
características a medir.
Redes de monitoreo focalizadas:
Son aquellas que están perturbadas de manera más frecuente,
debido normalmente a la manipulación humana. Sus fluctuaciones
podrían influir en un cambio en el paisaje o afectar a algún
ecosistema existente.
.

8. Clasificación de Redes
Redes de monitoreo Redes de monitoreo
no estresadas: focalizadas:
Redes de monitoreo
aplicadas para el
cono de depresión
de un tajo abierto

9. Categorías de Monitoreo
No se medirán todos los puntos de una red de monitoreo (sea
no estresada o focalizada) con la misma frecuencia. Esto es
debido a que hay sitios que representan mejor la muestra a
estudiar; por lo que según el uso que se les dé dentro de la
red de monitoreo se clasifican en:
Monitoreo de vigilancia:
Es aplicado a puntos de menor importancia para la red, por lo
que su frecuencia de monitoreo será menor, y solo se hará
para verificar que no haya cambios bruscos en los parámetros
medidos que evidencien que algún agente está influyendo de
manera importante en el acuífero.

10. Clasificación de Redes
Fuente: DCNR
Variaciones naturales en el nivel piezométrico y su relación con el flujo base.
Relación de fluctuación con profundidad?

11. Categorías de Monitoreo
Monitoreo de tendencia:
Se aplica para puntos que tienen una mayor relevancia para la
red y que representan mejor sus características generales. Se
toman para predecir los cambios futuros que tendrá el
acuífero, es decir, estos puntos son los que marcan la
tendencia en la evolución en el tiempo del cuerpo de agua.
Monitoreo para estudios especiales:
Prácticamente sólo se aplica a redes de monitoreo focalizadas,
y, como se puede inferir del nombre, sirve para fines
especializados en los que se requiere una mayor densidad de
puntos en base al objetivo. Este tipo de redes se aplica para la
evaluación de filtraciones.

12. Clasificación de Redes
Monitoreo de Monitoreo de
Vigilancia Tendencia
Redes de monitoreo
aplicadas para el
cono de depresión
de un tajo abierto

13. Categorías de Monitoreo
Monitoreo de Monitoreo para
Vigilancia Estudios Espaciales
Sección de Corte de un
sistema de monitoreo
de aguas de un
botadero
(GAO, 1995)

14. Recolección de Datos
Un buen muestreo de datos es la mejor plataforma para poder
obtener una buena base con la cual modelar y predecir los
cambios presentes y futuros a corto y largo plazo de acuíferos
o sistemas de acuíferos.
Cualquier método utilizado para la toma de datos es válido
siempre y cuando tenga el respaldo de una institución
reconocida que avale el procedimiento a utilizar, y que se
tomen las precauciones para una recolección de datos
adecuada.
Existen tres aspectos importantes a considerar en la fase de
recolección de datos: Cantidad de datos, Distribución de
puntos, Frecuencia de monitoreo

15. Recolección de Datos
Cantidad de datos:
La cantidad de datos estará determinada por factores que
dependen del parámetro a tomar. Estos referentes son:
Calidad del agua:
Algunos especialistas apuntan hacia la cantidad mínima
exigida para lograr una distribución NORMAL estadística, es
decir, tener un mínimo de 30 datos independientemente del
área analizada (muchos puntos para áreas pequeñas).
Sin embargo, otros plantean un ratio de un pozo medido por
cada 100 km2 (pocos puntos para áreas grandes).

16. Recolección de Datos
Medición de niveles:
No hay un dato exacto, pero algunos expertos consideran que
debe de estar en un rango entre 2 a 100 pozos medidos cada
1000 km2.
Para cualquiera de los dos tipos, se considera una distribución
bidimensional de los puntos (puntos por m2). Sin embargo,
ciertos cuerpos de agua pueden variar considerablemente sus
características según su profundidad, por lo que se puede
ajustar el monitoreo a una toma de datos que incluya esta
tercera dimensión.

17. Recolección de Datos
Distribución de puntos:
Según el análisis de variabilidad de Alley (1993), se
recomienda usar una distribución estratificada y con
separación por bloques en mallas, es decir, los tipos (b) y (d)
de la imagen mostrada.
La primera distribución asegura que se tomen puntos en todos
los estratos de la región analizada, ya que cada uno posee
propiedades diferentes.
La segunda distribución asegura que el muestreo sea mucho
más uniforme, logrando que los puntos tomados tengan la
separación suficiente que garantice dicha cualidad,
lógicamente siempre aplicando una óptica realista donde se
tome en cuenta todas las limitaciones que ocasionan que no
se logre equidistancia entre los puntos estudiados.

18. Recolección de Datos
Distribución
de puntos:

19. Recolección de Datos
Frecuencia de monitoreo:
La frecuencia de monitoreo está íntimamente ligada a la
importancia que tiene el punto en cuestión para la red de
monitoreo.
Una red de monitoreo focalizada tendrá mucha más
recurrencia de mediciones que una no estresada
Una red de monitoreo de tendencia tendrá una mayor
frecuencia de monitoreo que una de vigilancia.
Por supuesto, una de estudios especiales, tendrá mayor
recurrencia todavía que las dos anteriores.
.

20. Recolección de Datos
Frecuencia de monitoreo:
Para determinar la frecuencia de muestreo de un punto en
particular no se puede solo ver a ciegas la relevancia que
tiene para la red independientemente del análisis de las
características que definen su naturaleza.
También se tienen que ver otros parámetros como su nivel de
confinamiento, su conductividad hidráulica, las características
del flujo (si fluye por un medio poroso o roca fracturada) o su
profundidad.
.

21. Recolección de Datos
Frecuencia de monitoreo:
Por ejemplo:
Entre dos pozos de igual importancia en la red, si uno de ellos
está confinado por arcilla, su conductividad hidráulica es baja
y está ubicado en un nivel profundo, entonces la probabilidad
de que sus características varíen es muy baja, por lo que si el
otro punto posee características opuestas (mayor
conductividad hidráulica y somero), se puede deducir de
forma muy lógica que el primero merece una menor
frecuencia de monitoreo comparándolo con su par.
.

22. Recolección de Datos
Frecuencia
de
monitoreo:
Calidad de
Agua:

23. Recolección de Datos
Medición de Niveles

24. Niveles de Evaluación
Para tener un mejor orden sobre las prioridades de la red de
monitoreo de agua subterránea y en aras de generar una
mejor versatilidad en las respuestas al momento de atender
las diversas inquietudes o problemas propuestos, nace la
necesidad de fijar una escala en las evaluaciones que se
podrían plantear.
Los tipos de evaluaciones de las aguas subterráneas son
clasificados en:
• Evaluaciones de nivel I
• Evaluaciones de nivel II

25. Niveles de Evaluación
Evaluaciones de nivel I
La información esencial y necesaria para llegar a la respuesta recae
en la recolectada por la red de monitoreo. Se subdivide en:
Evaluaciones de nivel IA:
Son aquellas que se pueden responder teniendo como única
información todos los datos recolectados en la red de monitoreo de
aguas subterráneas. Ejm: ¿Cómo variarán los niveles de agua en el
tiempo?
Evaluaciones de nivel 1B:
Necesitan cierta información adicional para ser respondidas tal como
información de bombeo, uso de la tierra, climatología, etc. que sirven
como complemento a los datos obtenidos del monitoreo realizado.
Ejm: ¿Cómo afecta la variabilidad del clima a los recursos de aguas
subterráneas?

26. Niveles de Evaluación
Evaluaciones de nivel II
Van más allá del alcance directo del programa de monitoreo y
necesitan de información suplementaria para responder preguntas
más complejas. Normalmente se conectan con otras redes de
monitoreo como las de agua superficial e incluso necesitan
información de otros campos como economía, derecho, etc.
Ejm: ¿Cuál es el valor económico de los recursos de aguas
subterráneas hoy y en el futuro?

27. Intercambio de Información
Para que el sistema de monitoreo de aguas subterráneas sea
eficiente, se debe diseñar un portal web que entre sus funciones
primordiales pueda:
• Permitir a los usuarios bajar información libremente para el
propósito que crean conveniente
• Facilitar, básicamente debido a que recolectar una buena base de
datos de información hidrológica demanda bastante tiempo e
inversión, que los propietarios o proveedores poseedores de estos
tipos de datos puedan compartirlos con el servidor, logrando una
especie de recuperación de información antes perdida.
Así, el portal sería un medio dinámico por el cual se podría
intercambiar información rápidamente y en el cual se reunirían
esfuerzos para mejorar la calidad y cantidad de la información
proporcionada por las redes de monitoreo.

28. Análisis costo-beneficio para
determinar la profundidad
media del nivel freático
www.gidahatari.com

29. Análisis Costo-Beneficio
Métodología:
Siete estrategias fueron utilizadas: Semanales, mensuales,
bimestrales, cuatrimestrales, anuales, bianuales y trianuales.
Los criterios utilizados para evaluar la efectividad del
monitoreo fueron: el criterio de la media (Mean criterion) y el
de la desviación estándar (Standard deviation criterion).

30. Análisis Costo-Beneficio
Costo de las mediciones:
Para evaluar el costo-beneficio de las diferentes estrategias de
monitoreo, se estimo un costo para cada toma de información
que incluye el costo de la construcción de los pozos, del
equipo de monitoreo y de las operaciones asociadas al
procesamiento de datos).

31. Resultados
Comparación las siete estrategias de monitoreo presentando
la media (Mean) y la desviación estándar (Estándar deviation
criterion) para diferentes grupos de datos graficados en
percentiles 0, percentil 50, percentil 95 (círculo negro),
percentil 99, percentil 100 y el percentil 10-90 (rectángulo).

32. Resultados
Análisis de las
combinaciones
alternativas
mensuales.

33. Estrategias costo-beneficio
Se estudia el incremento del costo asociado a la reducción o
error en la estimación del nivel freático. La siguiente tabla
muestra la información recolectada durante 5 años para cada
estrategia de monitoreo, el error máximo asociado a la
mediana y la desviación estándar para el percentil 95 y el
costo marginal e incremental (en dólares por cm) de mejorar
la exactitud al aumentar la frecuencia del muestreo.

34. Conclusiones
El nivel medio freático y su variabilidad pueden ser estimados
usando mediciones del nivel freático infrecuentes.
Se encontró que el monitoreo mensual, bimestral,
cuatrimestral e inclusive trianual arrojó buenos resultados en
la estimación de la media y la desviación estándar del nivel
medio freático.
Los medios electrónicos de monitoreo mostraron un mayor
costo-beneficio que los medios manuales de monitoreo para
las mediciones realizadas con una frecuencia mayor a la
mensual.
Los resultados de este estudio, de amplia aplicación,
envuelven acuíferos superficiales de muchas regiones del
mundo donde el nivel de lluvia anual exceda los 50 cm.
.

35. Selección de elementos de datos para
investigaciones de agua subterránea
ASTM D 5474
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36. Selección de Elementos de Datos
La selección de elementos de datos depende del objetivo de
estudio, la complejidad esperada del sistema y los recursos
disponibles para la investigación.
Cuatro casos más comunes de las evaluaciones de aguas
subterráneas :
• Evaluación general
• Evaluación de instalaciones de eliminación de desechos
• Evaluación y remediación de contaminación
• Evaluación de almacenamiento de aguas subterráneas

37. Selección de Elementos de Datos
Según el objetivo del estudio, se requiere diversa información,
sin embargo, para cualquier propósito de evaluación los
elementos de datos se deben incluir:
• Localización geográfica (latitud, longitud)
• Datos políticos (estado, país)
• Identificadores de la fuente (propietario)
• Características individuales del sitio (unidad hidrológica,
tipo, uso, razón de recolección de datos).

38. Selección de Elementos de Datos
Según la finalidad se puede pedir diversos parámetros,
algunos burocráticos como registros de nombres de
propietarios o visitantes, y algunos científicos como registros
hidráulicos, geofísicos, etc.
Siempre pidiendo la profundidad de la parte más alta y más
baja del pozo, manantial, etc.; y algunos otros datos como
cuerpos de agua tributarios y receptores.
También se requerirán datos de la construcción de la
perforación o bombeo, y de las capas de confinamiento; que
ayuden a entender mejor el proceso hidrológico.

39. Evaluaciones más comunes
Evaluación general
• La cantidad de información disponible de agencias del
estado o de empresas de desarrollo de recursos hídricos, y,
por último,
• El objetivo total del proyecto.
Entre la información adicional para esta evaluación se tiene:
localización geográfica, registros de propietarios y de visitas,
observaciones, registros de construcción y confinamiento del
pozo, equipo empleado para extraer el agua y su potencia,
registros geofísicos, hidrogeológicos e hidráulicos, parámetros
del acuífero y sus posibles agrupamientos, etc.

40. Evaluaciones más comunes
Evaluación general
Se centra básicamente en obtener información sobre la
cantidad de agua disponible para su extracción, su calidad
según sus usos específicos y su potencial de recarga o
renovabilidad.
El tiempo de estudio varía desde algunos meses hasta varios
años dependiendo de los siguientes parámetros:
• El tamaño del área de estudio
• El grado de desarrollo
• La urgencia de la necesidad de la investigación
• La complejidad del sistema de acuíferos

41. Evaluaciones más comunes
Evaluación de instalaciones de eliminación de desechos
Debido a la instalación de capas impermeables para detener
filtraciones de deshechos, se instalan pozos de monitoreo para
verificar que residuos o lixiviaciones no lleguen a otros
estratos.
Algunos elementos de datos se repiten con relación a la
evaluación anterior, sin embargo, se presentan algunos
elementos nuevos como ensayos consolidados y no
consolidados, registro de redes de monitoreo, registro de
desmantelamiento de equipos de monitoreo, etc.

42. Evaluaciones más comunes
Evaluación y remediación de contaminación
El área de contaminación es altamente variable por lo que se
necesita información sobre sedimentos geológicos y
características hidrológicas para estimar la magnitud de la
contaminación.
No hay elementos de datos nuevos que no hayan sido
mencionados en los dos ejemplos anteriores.

43. Evaluaciones más comunes
Evaluación de aguas subterráneas cerca de tanques
enterrados de almacenamiento
La contaminación por fugas o derrames de las tuberías que
abastecen tanques de almacenamiento subterráneo
(normalmente de petróleo) puede llegar a afectar gravemente
el suministro de aguas tanto subterráneas como superficiales.
Se trata de monitorear a los pozos de extracción cercanos al
tanque, también a los pozos del acuífero que esté contiguo y,
por último, a pozos de prueba para investigar zonas no
saturadas.
No hay elementos de datos nuevos que no hayan sido
mencionados en los ejemplos anteriores.

44. Caso de Estudio:
Diseño e instalación de redes de pozos
de monitoreo de aguas subterráneas en
el acuífero altiplánico, Colorado
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45. Diseño de Redes
Se orienta para el uso en la agricultura.
Se diseñan para proveer representación estadística de las
condiciones de la calidad del agua usando técnicas
computarizadas para generar aleatoriamente distribuidos,
potenciales sitios de muestreo de aguas subterráneas,
basados en:
• La extensión del acuífero
• La extensión de la tierra irrigada de agricultura
• La profundidad del agua medido desde la superficie, y
• El espesor saturado (del acuífero)

46. Diseño de Redes
Se tomaron pozos con profundidad de la napa freática de
menos de 200 (70m) pies y con espesor saturado mayor a 50
(17m) pies.
Los pozos de las áreas de tierras irrigadas eran escogidas si
estaban separados por lo menos 2 km uno del otro.
Con ayuda de mapas digitales, se eligieron como puntos de
monitoreo a aquellos que hacían coincidir las áreas de
agricultura importantes con las áreas del acuífero que
cumplían con las condiciones anteriormente explicadas.

47. Diseño de Redes
Ubicación
del
Acuífero

48. Diseño de Redes
Extensión de las
Áreas Agrícolas

49. Diseño de Redes
Profundidad a las
Aguas
Subterráneas

50. Diseño de Redes
Espesor Saturado
del Acuífero

51. Diseño de Redes
Áreas que cumple con el
criterio para la instalación
de Pozos de Observación

52. Diseño de Redes
Puntos posibles para la
instalación de Pozos de
Observación

53. Diseño de Redes
Puntos posibles para la
instalación de Pozos de
Observación

54. Diseño de Redes
Ubicación de los 20 Pozos
de Observación

55. Diseño de Redes
Se plantearon 2 o 3 puntos por cada área y la ubicación
geográfica final del punto elegido era determinada
contemplando la restricción impuesta por los permisos dados
por el propietario del terreno.
Los pozos fueron desarrollados después de la perforación
removiendo todo el lodo y otros materiales extraños al pozo
para así establecer una buena conexión hidráulica entre este y
el acuífero.
El desarrollo del pozo fue completado usando una combinación
de bombeo y surgimiento mecánico hasta que el agua del
pozo fue limpiada y parámetros como turbidez, conductancia
específica y PH fueron estabilizados; o por máximo 8 horas.

56. Gracias por su interés en este
tema

57. Para mayor información sobre nuestra empresa puede
revisar los siguientes vínculos:
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Filtración de Centrales Hidrogeología en
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