Las aguas subterráneas son una parte fundamental del ciclo hidrológico, cuyo aprovechamiento, gestión eficiente y buen entendimiento, garantizan la permanencia del recurso hídrico a través del tiempo.

Hoy en día, deficientes prácticas industriales, agrícolas y ambientales, han ocasionado que múltiples acuíferos y acuitardos estén siendo impactados antrópicamente por compuestos orgánicos e inorgánicos, cuya consecuencia inmediata, conlleva una degradación progresiva del agua subterránea y con ello del medio ambiente.

La caracterización y gestión de los recursos hídricos subterráneos, involucra un análisis integral de un conjunto de herramientas para determinar las características de un acuífero (tipo y geometría; piezometría, cuantificación de parámetros hidráulicos y de transporte, balance hídrico, grado de calidad y explotación, etc.). En la última década, parte fundamental de todo estudio hidrogeológico, debe estar sustentado por una modelación numérica de flujo de agua subterránea y transporte de contaminantes, cuyas aplicaciones son múltiples, pero por nombrar sólo algunas, un modelo sirve para:

Un modelo se define como la representación parcial o total de un sistema natural. Existen diferentes tipos de modelos; específicamente los numéricos son aquellos, donde la representación de un acuífero (o parte de él), se lleva a cabo a través de ecuaciones diferenciales (ecuación general de flujo, ecuación general de transporte y Ley de Darcy), las cuales se resuelven por métodos numéricos (aproximados) para cada elemento del dominio.

CAM utiliza un método de solución denominado diferencias finitas, por medio del cual, el dominio se divide en rectángulos (modelo en 2-D), o paralelepípedos (modelo en 3-D), y el objetivo consiste en resolver las ecuaciones diferenciales, obteniendo la carga hidráulica ("h" en metros o bien msnm) y la concentración final (Cf en mg/L) para el centro de cada celda de la malla, en función del tiempo.

Para ello, se aplica el software Visual MODFLOW, desarrollado por Waterloo Hydrogeologic Inc. (WHI), el cual es un código ampliamente aceptado por organismos nacionales (CNA, IMTA) e internacionales (USGS, EPA).

Principio GI-GO (Garbage In-Garbage Out).
La principal limitación radica en que un modelo numérico, requiere un gran número de datos, por lo que es necesario, tener un extenso conocimiento del sitio. Por ende es necesario desarrollar un modelo conceptual previo, coherente con la realidad, que esté sustentado con datos de niveles piezométricos, concentraciones del soluto, determinaciones de los parámetros hidráulicos por medio de ensayos slug y/o de bombeo, parámetros físicos y mecánica de suelos, parámetros químicos del suelo, hidro-geoquímica y balance hídrico. Es muy importante destacar que un modelo numérico no es la panacea y si no se tiene un grado de conocimiento importante del sitio, se puede caer en el error establecido por el principio GI-GO: Garbage In- Garbage Out, es decir, si se introducen datos incoherentes, se obtendrán resultados incoherentes.

Modelación de LNAPL's
Pese a que el código MODFLOW es un software con múltiples aplicaciones, tiene algunas limitaciones, ya que no puede simular todos los aspectos de un sistema acuífero y su utilización (de carácter avanzado) se acota en función de los alcances de cada proyecto en particular. En acuíferos porosos que han sido impactados por derrames de hidrocarburos menos densos que el agua, es muy común que el acuífero se vea contaminado por una pluma en fase libre, denominado LNAPL.

Los compuestos menos densos que el agua, no miscibles en ella (LNAPL's por sus siglas en inglés Light Non-Aqueous Phase Liquids), tienden a formar una capa que se sitúa en la parte superior de la superficie freática, fluyendo a una velocidad menor que la velocidad real de flujo. Los LNAPL's significan un gran reto en el ámbito ambiental, debido a que representan la fracción de mayor riesgo en un acuífero contaminado.

Para evaluar y gestionar sitios contaminados por LNAPL's, CAM aplica un modelo desarrollado por el American Petroleum Institute (API) basado en las ecuaciones de Van Genuchten, Richards y Ley de Darcy, llamado LNAPL's Calculation Tools, por medio del cual se complementa la caracterización de fases libres, determinando la velocidad real del LNAPL, el volumen y grado de saturación del hidrocarburo en suelo, concentraciones finales a distancias y receptores específicos de la fase disuelta, el cambio de composición de la zona fuente vs tiempo, así como, la tasa de recuperación del hidrocarbtomando en cuenta diversas técnicas de remediación, principalmente por trincheras, pozos con skimmers y sistemas Dual Phase Extraction.

Aplicación de modelos de la EPA
En función del alcance y complejidad del tipo de proyecto, CAM evalúa la aplicación de diversos modelos que no requieren el detalle de una modelación avanzada, sin embargo, requieren la simulación del compuesto tóxico para determinar tiempos de llegada y concentraciones esperadas para receptores potenciales externos, en diferentes intervalos de tiempo. Para ello CAM aplica dos modelos elaborados por la Environmental Protection Agency (EPA) con diversas aplicaciones: