Técnicas Isotópicas en Hidrogeología

TECNICAS ISOTOPICAS EN HIDROGEOLOGÍA Ing. Ruben Rojas Molina

INSTITUTO PERUANO DE ENERGÍA NUCLEAR - IPEN

IPEN : Ciencia y tecnología para la competitividad

INTRODUCCIÓN

IPEN

MISION

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INSTITUTO PERUANO DE ENERGÍA NUCLEAR

MISIÓN Desarrollar aplicaciones pacíficas de la energía nuclear y la tecnología de radiaciones en todos los campos de la actividad productiva y de servicios del país, mejorando su competitividad e inclusión social

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ENERGIA AGRICULTURA INDUSTRIA HIDROLOGIA GEOLOGIA MEDICINA CONSERVACION DE ALIMENTOS MATERIALES PALEOCLIMAS ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

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CONTENIDO

FUNDAMENTOS CAMPOS DE APLICACIÓN CAPACIDAD DEL IPEN/LIMITACIONES COOPERACION TECNICA DEL OIEA ESTUDIOS EFECTUADOS PROYECTOS

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HIDROLOGÍA ISOTÒPICA

La hidrología isotópica es una herramienta de la hidrología que usa los isótopos del Oxígeno, Hidrógeno, Carbono y de otros elementos como trazadores para monitorear la dinámica del agua a escala regional y local.

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TABLA PERIODICA

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ISOTOPOS. ISÓTOPOS AMBIENTALES 16O 17O 18O

Z (número de protones)

14N 15N 12C 13C 14C 10B 11B 9Be 10Be

6Li

7Li

3He 4He 1H

2H

3H

n

N (número de neutrones) IPEN : Ciencia y tecnología para la competitividad

ISOTOPOS DEL HIDROGENO Protium

Deuterio

Tritio

1P

1P 1N

1P 2N

H1

H2

H3

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ISOTOPOS DEL OXIGENO

8P 8N

O16

8P 9N

8P 10N

O17

O18

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ORIGEN DEL TRITIO

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ORIGEN ANTROPICO DEL TRITIO

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ORIGEN DEL CARBONO 14

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ORIGEN ANTROPICO DEL CARBONO 14

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CICLO HIDROLOGICO

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RED DE MUESTREO DEL GNIP

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RED MUNDIAL DE MUESTREO

• GNIP – Global Network of Isotopes in Precipitation • VSMOW • Desde los años 60 el OIEA auspicia la toma de • •

muestras y análisis isotópicos en mas de 100 puntos del planeta El Perú no forma parte permanente de la red.

Solo se tienen datos aislados en diversas estaciones

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PROPIEDADES DE LOS ISOTOPOS

FRACCIONAMIENTO ISOTOPICO LAS CONCENTRACIONES ISOTOPICAS DE AGUAS DE LLUVIA SON SENSIBLES A LOS CAMBIOS DE FASE DEL AGUA EXISTE UNA CORRELACION H2 – O18 EFECTO DE ALTITUD/TEMPERATURA VIDA IPEN :MEDIA Ciencia y tecnología para la competitividad

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ISOTOPOS CUENCA DEL TITICACA

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GRADIENTE DE ALTITUD

Oxigeno 18 (o/oo vsmow)

GRADIENTE DE ALTITUD Precipitaciones marzo 1995 0 -5

Rimac-Chillon

-10

Mantaro

-15

T.Graton

y = -0.0072x + 11.578 R2 = 0.8751

-20 -25

Rimac-Chillon Mantaro

-30 0

1000

2000

3000

Altitud (m snm ) IPEN : Ciencia y tecnologĂ­a para la competitividad

4000

5000

TRAZADORES Entrada

Detección

Inyección del trazador

SISTEMA Trazador Detección Sistema : acuífero, reservorio, etc.

Salida IPEN : Ciencia y tecnología para la competitividad

TRAZADORES •Trazadores artificiales •químicos: rodamina, uranina, sal •Trazadores radiactivos: I 131, Tc 99, Ir 192, H3 Au 199 • Trazadores ambientales: •Isótopos estables: O18, H2, C13 •Isotopos radioactivos: H3, C14 IPEN : Ciencia y tecnología para la competitividad

APLICACIÓNES DE TÉCNICAS ISOTÓPICAS • CON TRAZADORES ARTIFICIALES: • Velocidad y dirección del flujo de aguas subterráneas .

• Calculo de caudales en ríos, canales, tuberías.

• Origen de filtraciones en embalse y galerías

• CON TRAZADORES AMBIENTALES: • Hidrodinámica de aguas subterráneas (origen, edad, recarga).

• Interconección de cuencas • Procesos de erosión/sedimentación de suelos • Paleoclimas

• EVALUACION DE SISTEMAS GEOTERMICOS IPEN : Ciencia y tecnología para la competitividad

EQUIPAMIENTO Estudios con trazadores radiactivos Sistema de adquisición de datos en línea

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EQUIPAMIENTO Análisis de Isótopos Ambientales Espectrómetro Láser para análisis de isótopos estables H-2 y O-18

Contador de centelleo líquido . Análisis de H-3 y C-14

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EQUIPAMIENTO

Espectr贸metro alfa para an谩lisis de is贸topos del Uranio en aguas

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DETERMINACION DE CAUDALES EN RIOS X

Y

Q D Co =

Cf =

Q = M/CT = A/CT

Conce ntra cion (uCi/m 3)

D IS PE R S ION D E TR AZAD OR E S E N R IOS en 250 m, Q=2,8 m3/s, Ai=21,3 mC i 200 150 100 50 0 0.02

0.03

0.04

0.05 Tie m po (hora s)

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0.06

0.07

0.08

VELOCIDAD Y DIRECCION DE AGUAS SUBTERRANEAS PARED DE POZO FORRADO CON MALLA METALICA

Trazador

Geometría de la dispersión del trazador IPEN : Ciencia y tecnología para la competitividad

INYECCION DE TRAZADOR

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APLICACIÓN DE RADIOTRAZADORES Evaluación de las unidades de tratamiento de agua

• Determinación del comportamiento hidráulico de las unidades.

• Ahorro en el uso de reactivos e insumos para el tratamiento de potabilización del agua.

• Se utiliza: I-131 y Tc-99m.

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APLICACIÓN DE RADIOTRAZADORES Estudios de dispersión de contaminantes en el mar • Determinación del comportamiento de descargas de aguas residuales en grandes masas de agua.

• Mejoramiento de la conservación del medio ambiente • Se utiliza: I-131, Tc-99m y Rodamina.

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APLICACIÓN DE RADIOTRAZADORES Estudios de dispersión de contaminantes en el mar

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APLICACIÓNES DE TÉCNICAS ISOTÓPICAS • CON TRAZADORES ARTIFICIALES: • Velocidad y dirección del flujo de aguas subterráneas .

• Calculo de caudales en ríos, canales, tuberías.

• Origen de filtraciones en embalse y galerías

• CON TRAZADORES AMBIENTALES: • Hidrodinámica de aguas subterráneas (origen, edad, recarga).

• Interconección de cuencas • Procesos de erosión/sedimentación de suelos • Paleoclimas

• EVALUACION DE SISTEMAS GEOTERMICOS IPEN : Ciencia y tecnología para la competitividad

TRAZADORES AMBIENTALES Evaluación de filtraciones en labores mineras • Estudio de la hidrodinámica de las aguas

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TRAZADORES AMBIENTALES

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LAGO TITICACA

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EMPRESAS MINERAS A LAS QUE SE HAN EFECTUADO SERVICIOS

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MINERIA Evaluación de filtraciones en labores mineras • Estudio de la subterráneas

hidrodinámica

de

guas

• Se utiliza la medición de O-18, H-2 , H-3 y C-14

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TRABAJOS DE CAMPO

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OTRAS EMPRESAS

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INSTITUCIONES CON LAS QUE EFECTUARON PROYECTOS DEL OIEA INADE Proyectos Especiales (Tacna, Moquegua, PELT, Puyango Tumbes) SEDAPAL Autoridad Aut贸noma Binacional del Lago Titicaca ELECTROLIMA Universidad de Piura

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PROYECTOS EN EJECUCION IPENIPEN-OIEA

•PER 7004 “Mejoramiento del conocimiento de la hidrología de los acuíferos costeros de los ríos Rímac y Chillón” •RLA 5/051 “Uso de radionúclidos ambientales como indicadores de la degradación de suelos en ecosistemas de América Latina, El Caribe y la Antártida”

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PROYECTOS FUTUROS IPENIPEN-OIEA

INT 0087/9009/01 “Climate change and its impact on glacier retreat and land-water-ecosystem quality in polar and mountain regions across the world: From assessment to action” OBJETIVO Mejorar la conservación y el manejo de los ecosistemas polares y de regiones montañosas asi como de sistemas agropecuarios afectados por el cambio climático, mediante la aplicación de técnicas de trazadores ambientales, como los isótopos estables y radioactivos.

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Centro Nuclear de Huarangal MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN Web: ipen.gob.pe

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