Edición especial en geociencias

Edición especial en geociencias

Hidroclimatología local e impactos en el lago Sochagota, Paipa, Boyacá

El lago Sochagota es un sistema construido que actúa como una laguna de oxidación. Su nivel está regulado, posee afloramiento de agua termomineral y recibe escorrentía de suelos sulfatados ácidos y una porción de agua dulce del río Chicamocha; y descarga en el distrito de riego de Usochicamocha. Al incrementar la concentración de sales termominerales, el sistema entra en tensión, pues la alta salinidad amenaza la biodiversidad y se convierte en fuente de conflictos por el uso del agua en la cuenca. Este trabajo recopiló datos de conductividad, precipitación de treinta años y batimetría, procesados, analizados y modelados, para presentar la variabilidad temporal (periodos contrastantes secos y húmedos) y espacial. De igual forma se realizaron ensayos de ecotoxicidad para evidenciar los posibles efectos de la salinización sobre el ecosistema, la biota y los riesgos asociados con cambios en la hidroclimatología de la zona. Los resultados señalan que el lago es altamente sensible a las disminuciones de precipitaciones que favorecen la acumulación de las sales hidrotermales provenientes de su cuenca y afloramientos, lo que acentúa la eutrofización cultural, lo que puede conducir a fenómenos que afecten el ecosistema y el potencial agropecuario de la zona de influencia.

Paleoenvironmental Interpretation of Last Millennium Sediments in the Marriaga Swamp, Atrato Delta, Colombia

This paper presents the first paleoenvironmental reconstruction of the last 1,130 a of the Marriaga Swamp in the Atrato River delta in northwestern Colombia. The geochemical analyses of a 220 cm sediment core retrieved from the swamp reveal interesting climatic episodes and sedimentary changes in the last millennium. We split the core into three segments, according to sediment features, organic carbon content (OC), and geological ages. Records show different alternations of humid and dry periods, biological productivity, carbonate precipitation, weathering grade, and high heavy metal concentrations. The segments also concur with the geochemical differences determined by (Zr+Rb)/Sr, Ca/Ti Mn/Fe, OC/Ti, Mg/Ca Ba/Al, Sr/Al, and Ca/Al ratios. The older sequence (between 1,130 ± 90 a and 870 ± 70 a) shows a dry period with intermittent flooding events and high OC production in subareal conditions, followed by a more humid environment between 870 ± 70 a and 530 ± 40 a, with depletion of trace element ratios and OC. The more recent period (530 ± 40 a to present) evinces an environment dominated by the fluvial regime, based on a lower Ca/Al ratio and a rise of OC. The statistical correlations display three main clusters that distinguish among organic-biological productivity, bedrock source components, and heavy metal inputs.

Análisis de tendencia de temperatura y precipitación para el departamento de Caldas (Colombia), mediante wavelets

El cambio climático, entendido como una alteración del clima, debida o no a la actividad humana, sumada a la variabilidad climática, es un área de estudio primordial en estos momentos. Este estudio se hizo con el objetivo de generar información de tendencias de las variables temperatura y precipitación para el departamento de Caldas, Colombia, mediante la técnica de análisis wavelets. Para tal fin, se seleccionaron las estaciones del Ideam, ubicadas en el territorio, para los periodos 1971-2010, en el caso de precipitación; y para el periodo 1981-2010, en temperatura. Las estaciones registran datos diariamente, los cuales fueron transformados en datos mensuales, cuya tendencia se calculó mediante el análisis multirresolución (MRA), seleccionando la wavelet Daubechies (dB5) con seis niveles de descomposición. Los análisis evidencian tendencias lentas y crecientes en precipitación para las quince estaciones analizadas. Resultado similar se obtuvo para temperatura mínima. Mientras que, para temperatura máxima, se registraron tendencias lentas decrecientes, en una estación. Para los planes integrales de gestión de cambio climático, se recomienda el seguimiento a estas tendencias, en lo posible con series históricas de mayor longitud, para identificar señales de cambio y posibles efectos en el clima regional.

Determinación de presiones críticas de la ventana de lodo, aplicando modelos analíticos y caracterizaciones geomecánicas

En Colombia, las cuencas sedimentarias son estructuralmente complejas y presentan un alto tectonismo, por lo que la tendencia es que las operaciones de perforación en yacimientos de hidrocarburos sean complejas y, en consecuencia, causen pérdidas de tiempo y dinero a la industria de hidrocarburos. La aplicación de áreas del conocimiento como la geomecánica es una solución viable al desafío de estabilizar pozos. Este estudio propone algoritmos para evaluar los modelos preexistentes, con modelos nuevos que describen la concentración de los esfuerzos alrededor del pozo y el criterio de falla, estableciendo la relación de falla entre la resistencia de la roca y los esfuerzos que concentra. Ello permite describir el estado de esfuerzos de la pared del pozo, al combinar los criterios de fallas tensionales y compresionales, para obtener las presiones críticas de fractura y colapso, respectivamente. Junto con la presión de poro, aquellas presiones son los componentes de la ventana de lodo, con la que puede mejorarse la estabilidad del pozo, a partir del peso del lodo y la dirección del pozo. Se encontró que, en modelos tensionales, con respecto a la presión crítica tensional, las regiones se encuentran para Azpozo entre 150-330° y 180-360° e Incpozo entre 60° y 90°; también, que valores menores del overbalanced concuerdan con la dirección más estable, que se encuentra para Incpozo en 0-20°, aproximadamente, lo que hace que los pozos de poca inclinación tengan distribución más uniforme de esfuerzos, en comparación con los pozos altamente desviados.

Determinación del comportamiento hidráulico de los acuíferos del norte de la Orinoquia, Colombia

La “sequía del Casanare” (2014-2015) prendió las alarmas sobre el desequilibrio en algunas zonas de la Orinoquia, debido al inadecuado uso del suelo, la tala indiscriminada y la ausencia de las entidades reguladoras. Como consecuencia, se presenta creciente estrés hídrico, cuyo resultado es la muerte masiva de animales, la pérdida de cultivos, etc. Por tanto, se hacen necesarios estudios adicionales para entender la dinámica hídrica en el norte del Casanare, las veredas de Caño Chiquito y Centro Gaitán, donde se presentaron los mayores estragos ambientales. Se investigaron los aspectos geológicos y geofísicos de la zona y se realizó la caracterización hidráulica, a partir de pruebas de bombeo, con las que se determinaron parámetros como la transmisividad, la capacidad específica, la conductividad hidráulica y el coeficiente de almacenamiento; con la finalidad de dar a conocer aproximaciones de las condiciones hidrogeológicas de la zona. La geología está determinada por el ambiente de depositación de abanico aluvial influenciado por corrientes fluviales en la sección media y depósitos eólicos en la zona más alejada del piedemonte, información corroborada por las secciones de tomografías. De acuerdo con las pruebas de bombeo, se estableció que se encuentran acuíferos de productividad que va de muy pobre a buena, de acuerdo con los valores de transmisividad, con permeabilidades que oscilan de muy bajas a bajas, en relación con los valores de conductividad hidráulica; además, según su capacidad específica, los acuíferos varían en su extensión y continuidad, cuando se trata de acuíferos locales (depósitos cuaternarios) a regionales (Formación Guayabo).

Estimation of Water Loss Due to Evaporation in the El Cazadero Dam, Mexico, during a Drought

In Mexico, large dams have been a critical component of the water supply. However, the places where they can be built are scarcer every day, a situation that adds to the high costs and social conflicts that they cause. Much of the water stored in dams is lost due to evaporation, so technological alternatives are currently being investigated to reduce it. Regarding the determination of evaporated volumes, data obtained with evaporimeters do not represent actual evaporation, being necessary to apply theoretical models in combination with field measurements to reach better approximations. The main objective of this research is to calculate the water evaporation in the El Cazadero dam located in the State of Zacatecas, Mexico, through Penman’s semi-empirical equation using data from the El Cazadero or 32006 weather station. The study area was selected due to its aridity and recurring drought problems that affect water availability. Evaporation results obtained from applying the theoretical model are compared with those reported by the weather station, showing a good correlation. In addition, results of the average daily evaporation are used to determine the approximate volume of water evaporated in the hydrological year between November 2010 and October 2011, when a severe drought occurred, whose magnitude and economic value indicates the necessity to carry out more research on this subject and propose public policies to develop and implement technological alternatives that mitigate this phenomenon.

Optimización del monitoreo de la transparencia del agua, por medio de MOD09GA

El lago Guamués (LG) es considerado humedal Ramsar desde el 2000. Debido a su importancia, los ecosistemas lénticos como el LG requieren de programas de monitoreo que sobrepasen su cobertura espacial y temporal. En este estudio se demuestra que usar productos de reflectancia de superficie, generados por el sensor Modis, puede ser útil para verificar la dinámica espaciotemporal de la profundidad medida con el disco de Secchi (PDS), en el periodo 2001-2020. Para calibrar el modelo, se utilizó una imagen coincidente con los trabajos de campo realizados; se correlacionaron los datos de transparencia de la columna de agua medida con el disco de Secchi con los píxeles de la imagen captados en la banda centrada en los 858,5 nm. Para validar el modelo, se utilizó el método Leave out One Cross Validation (LOOCV). Así, se determinó que el modelo cuadrático presenta mejores resultados con un ajuste en su R2 = 0,74 y un error asociado a las observaciones inferior a los 0,013 m. El análisis espacial reveló que el LG presenta zonas localizadas en sus márgenes donde la PDS puede ser inferior a los 0,5 m. De la misma forma el promedio en su PDS para la imagen del 24 de abril es de 3,87 m. El análisis temporal del lago indica que en 2006-2008 y 2017-2020, se ha presentado mayor variabilidad para los puntos observados, con valores de 3,3 y 2,8 m, respectivamente.

Desarrollo de un producto cerámico para la construcción bajo principios de bioclimática y arquitectura sostenible

El papel de las fachadas es fundamental para determinar el rendimiento energético del edificio. De acuerdo con las propiedades de los elementos constructivos, la transferencia de energía hacia el interior puede controlarse estratégicamente para evitar aumentos en la demanda de energía por los sistemas de acondicionamiento de energía artificial. El desarrollo de productos aislantes puede resolver este problema en gran medida. En el caso de Norte de Santander, existe una industria de arcilla consolidada basada en la calidad de la materia prima. Este documento diseña y valida el comportamiento térmico de dos propuestas de ladrillo ventilado, llamado Diseño ECO. La validación térmica se realizó en el software ANSYS R16 para simular la transferencia y los flujos de calor según la forma y el material. El mejor rendimiento se desarrolló mediante un proceso extruido para determinar las propiedades mecánicas a escala de laboratorio en diferentes mezclas con aditivos tecnológicos de nutrientes. Los resultados muestran que la cámara de aire ventilado puede reducir hasta 7,5 ° C en la temperatura de la superficie interna. Sin embargo, la resistencia de estos nuevos productos se reduce considerablemente en comparación con el ladrillo tradicional multiperforado.

Mechanical Properties of Concrete Slabs Reinforced with Recycled Steel Fibers from Post-Consumer Tires in Bogotá, Colombia

Millions of post-consumer tires are not adequately disposed of each year, and thus, are producing an enormous environmental problem in the world. This environmental impact may be reduced when assessing this material as an alternative reinforcement for concrete. It is widely known that the toughness of steel fiber-reinforced concrete is suitably assessed by energy absorption tests on slabs. The purpose of this paper is to show and discuss the results of a research aimed at assessing the mechanical response of concrete slabs reinforced with recycled steel fibers from post-consumer tires in Bogotá, Colombia. The testing program of the study comprised 31 axial compression tests on cylinders, and 15 bending tests on concrete slabs reinforced with nominal dosages of 15, 30, and 60 kg/m3 of industrial steel fibers or recycled fibers obtained from post-consumer tires. Based on the measured response, preliminary design equations are proposed to estimate the mechanical properties of concrete reinforced with recycled steel fibers.