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26 diciembre 2010

Tutorial de Aquachem 4.0 (hidroquímica de agua subterránea)

AquaChem, al igual que el Aquifer Test es otros programa diseñado por de la Waterloo Hydrogeologic. Es utilizado para realizar análisis numéricos y gráficos que sirven para interpretar los resultados de los análisis fisicoquímicos de laboratorio, especialmente y en mi caso agua subterránea.

El análisis de datos con Aquachem abarca una amplia gama de funcionalidades y cálculos incluyendo conversiones de unidades, balances de carga, la comparación de las muestras, estadísticas, análisis de tendencias, y mucho más. Aquachem también comprende una base de datos personalizable de normas de calidad de agua con hasta tres diferentes niveles de acción para cada parámetro. Todas las muestras que superan el estándar  seleccionado se resalta automáticamente con el color rojo para identificar fácilmente y calificar problemas potenciales.

Las capacidades de análisis se complementan con una amplia selección de gráficos comúnmente usados para representar las características químicas de los datos de calidad del agua subterránea. Los tipos de gráficos disponibles en Aquachem incluyen:

  • X-Y Scatter, Ludwig-Langelier, and Wilcox, Depth Profile
  • Box and Whisker (Multiple Parameters, Multiple Stations, Time), Frequency Histogram, Quantile, Detection summary, Meteoric Water Line
  • Piper, Durov, Ternary, Schoeller
  • Time-Series plots
  • Geothermometer y Giggenbach plot
  • Detection summary plot
  • Radial, Stiff, and Pie
  • Thematic Map plots: mapa de distribución especial de los diagramas  Bubble, Pie, Radial y Stiff
A continuación se verá el uso el software con datos de análisis físico-químicos tomados en el acuífero del golfo de Urabá. El tutorial se divide en dos partes: la primera, que indica como de introducen los datos importándolos desde un archivo existente y la segunda, trata de el manejo de algunas opciones del programa incluyendo la realización de gráficos
  
A.   Arreglo de datos según plantilla de Aquachem

Hay dos formas de ingresar los datos en el AquaChem. La primera corresponde a la forma manual, entrando uno a uno todos los datos en el programa. El segundo procedimiento utiliza una base de datos preestablecida en formato texto, pudiendo ingresar los datos directamente en una planilla Excel.

Debemos organizar los datos de acuerdo a un archivo de Excel que se agrega en el directorio donde se instala el programa con el nombre “Import_Template”, mi directorio por defecto es: C:\Aquachem40.

Los campos que contiene el archivo son los siguientes:

Paso 1. Organizar los datos en la plantilla

Abrir el archivo “Import_Template.xls”, localizado en el directorio C:\Aquachem40 (o en el que hayan instalado el Aqucahem) e incluir los datos de los análisis realizados en el mismo orden como aparecen los campos que contiene la plantilla. El resultado será algo como lo que se muestra en la siguiente tabla.


Nota: No se muestran todos los campos porque el archivo es muy extenso. Como pueden ver quedan algunos campos sin información; no importa, solo debemos llenar los correspondientes a nuestros datos.
Poso 2. Guardar el archivo “Import_Template.xls” como texto

En la planilla donde hemos guardados los datos en Excel, seleccionamos la opción guardar como. Se despliega la siguiente ventana.


En Nombre de archivo: colocamos datos_Aqucahem, también puedes utilizar otro de acuerdo al sitio o acuífero donde fueron analizadas las muestras.

En Tipo: en la pestaña de la derecha se selecciona la opción texto (MS-DOS) como se muestra en la gráfica y das clic en el botón Guardar, te aparece la siguiente ventana de advertencia, le das clic en aceptar.

Finalmente se crea un archivo de texto que contiene los datos y el que luego importaremos desde el aqucahem.
Paso 3. Iniciar Aquachem y crear el archivo de trabajo

Se inicia aquchem desde el menú inicio o dando doble clic en el icono que se creó en el escritorio una vez se instaló el programa. Te aparece la siguiente ventana, que te solicita abrir un archivo existente. Como se trata de crear uno nuevo, le damos clic en Cancelar

Luego de la barra de herramientas o del menú File selecciona la opción New


Te aparece la siguiente ventana donde se te pregunta por el nombre con que quieres guardar el archivo. En este caso lo aguardaré con el nombre Acuífero_Urabá.

Damos clic en el botón Guardar, con lo que se crea nuestra archivo de trabajo, seguidamente se importan los datos del el archivo “datos_Aqucahem.txt” creado anteriormente.
 
Paso 4. Importar el archivo “datos_Aqucahem.txt”
Del menú File se selecciona la opción Import


Se despliega la siguiente ventana

Damos clic en el botón de los tres puntos, localizado en la parte superior derecha de la ventana anterior para buscar el archivo “datos_Aqucahem.txt” que contiene los datos de los análisis físico-químicos.

Al dar clic se despliega la siguiente ventana. En donde localizamos el archivo y damos clic en el botón Abrir.


Aparece la siguiente ventana. Damos clic en Next>

En la ventana que aparece chequeamos que coincida el contenido de los campos “Source File” que es lo que contiene el archivo de texto importado y el campo “Aquachem”.  Los campos con nombres Source Unit y Aquachem, son las unidades que por defecto AquaChem le asigna a los parámetros y el nombre que toman éstos en AquaChem respectivamente. Hay que tener especial cuidado con el campo Aquachem ya que por ciertas razones el programa no reconoce algunos parámetros importados. Si pasa esto no aparecerá nada en los campos Source Unit y Aquachem y habrá que repasar los pasos que se hicieron para crear la planilla con los datos en Excel.

Si todo está bien, damos clic en Next>

En la ventana siguiente que aparece damos clic en Next>

Finalmente se nos muestra la siguiente ventana donde se nos pregunta si queremos crear un símbolo para totas las estaciones importadas. Damos clic en No.

Aparece la siguiente ventana indicándonos el número de muestras importadas (68) y el número de parámetros tenidos en cuenta (45)

Damos clic en Close. Finalmente (figura siguiente), aparecerán los datos importados con algunos de sus parámetros. AquaChem asignará a cada muestra un número de identificación (ID) y una clasificación del tipo de agua de acuerdo a su composición (WATERTYPE).  

Con esto hemos creado una base de datos en Aquachem a partir de la importación de datos contenido en un archivo de texto. En adelante se pueden hacer gráficos para análisis de datos, ver el balance iónico, calidad del agua de acuerdo al estándar contenido en el programa, entre otras cosas.

Parte B. Manejo de algunos menús y realización de gráficos con AquaChem
Se muestran a continuación el uso de algunos menus de aquachem

New:  Crea una nueva base de datos. Para crear una nueva base de datos primero se debe cerrar la actual
1. Menú File

Open:  Abre una base de datos existente. Para abrir una nueva base de datos primero se debe cerrar la actual

Close: cierra la base de datos donde estamos trabajando
Import:  Importa la base de datos guardada como archivo Txt

Preferences:  Con la subcarpeta Startup Defaults, puedes elegir las columnas de la presentación de la base de datos con su respectivo número de caracteres.


New:  Crea un nuevo registro, al cual puedes digitarle los datos

Edit:  Corrige manualmente los datos de un registro y a la vez en esta ventana observarás algunos cálculos.

Delete:  Borra uno o los registros que selecciones.

Assing Symbol: Asigna a los registros símbolos que permiten agruparlos según características comunes.


3. Menú Filter
Show All:  Muestra todos los registros.

Show only selecte: Muestra únicamente los registros seleccionados

Invert Selection:  Selecciona los registros no señalados.





4. Menú Reports
Permite obtener resultados estadísticos de tus datos, tales como coeficientes de correlación, relación entre parámetros.

Compare Sample :  Permite comparar el coeficiente de correlación de un registro con el de los demás.  El resultado de esta comparación se presenta en una tabla en forma descendente y selecciona a aquellos que tengan un r>0.9

Correlation Matriz:  A través de una matriz se determina la relación existente entre los parámetros seleccionados, con el análisis de los coeficientes de correlación

Mix Samples: Calcula en una mezcla de dos tipos de agua, la proporción de cada elemento, teniendo en cuenta su concentración inicial,

Statistics:  Calcula para parámetros elegidos, los principales variables estadísticas

5. Menú plot
Este menú permite realizar diferentes gráficos para la interpretación de los datos que hemos introducido en el programa tal como se muestra a continuación.
New:  Con esta opción se puede elegir el tipo de graficas que desees para presentar tus datos (Durov, Histogramas, Langelier-Ludwin, Map, Piper, Radial, Scholler, Stiff, Ternary y Time Series).
Durov: Permite agrupar aguas geoquímicamente similares en áreas bien definidas. En un triángulo se agrupan los cationes y en el otro los aniones. El área de proyección es cuadrada. Las unidades usadas son meq/L.
Histogram: Permite observar a través de barras, cual es la distribución de los datos para cada elemento.
Map:  Se puede representar en un mapa gráficas como las de Stiff, pie, etc, para observar como es el tipo de agua en un área determinada.

Pie: Es una gráfica en forma de torta, para lo cual se debe seleccionar el o los registros a graficar (máximo 10) y mirar la proporción de cada elemento en una muestra de agua.
Piper: Es una de las gráficas más utilizadas. Permite agrupar aguas geoquímicamente similares en áreas bien definidas. Es útil porque permite:

q  Visualizar la evolución geoquímica de las aguas subterráneas
q  Detectar procesos como intercambio catiónico,
q  Detectar mezclas entre dos tipos de agua
q  Detectar procesos de dilución o precipitación de especies iónicas
Scatter: Es un tipo de gráfica en el que se diagraman relaciones entre dos elementos (Na–Cl, Ca-Mg, Ca-SO4)


Schoeller: Presenta en columnas que están usualmente en escala logarítmica, las concentraciones de los iones de cada muestra, las cuales se unen por una línea.

Stiff:
Esta gráfica está compuesta por tres ejes horizontales, cada uno de ellos uniendo un catión y un anion. Todos los cationes se disponen al costado izquierdo del diagrama, y los aniones al derecho. Siempre el Na se confronta con el Cl, el Ca con el HCO3 y el Mg con el SO4 (a veces también se pueden mostrar otros dos iones , como el Fe contra el NO3).

Todos los ejes horizontales están a la misma escala (lineal) y las concentraciones están dadas en meq/L.

Dos características sobresalen en este tipo de diagrama: por un lado permite visualizar claramente diferentes tipos de agua (cada una con una configuración particular) y, en forma simultánea, permite dar idea del grado de mineralización (ancho de la gráfica), en la grafica siguiente se muestran algunas apreciaciones de este diagrama



En otra oportunidad, veremos mas a cerca de este programay su uso en la hidroquímica del agua subterránea...

No olvides dejar tu comentario, es importante
Pedro Villegas
 

21 comentarios :

  1. Hola pedro, de donde puedo bajar este programa de forma gratuita? o tu tienes algun link para bajar una licencia? o algo, soy estudiante...
    demiangide@hotmail.com

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  2. Hola, gracias por tu interés. Lamentablemente no manejo información de como bajar gratis este software, pues es pago. Pero en la web de la waterloohydrogeologic te inscribes y ellos te envian un demo que podrías utilizar.

    Por otra parte te presento la opción de utilizar Diagrammes, pues este es de uso gratuito y en el artículo de este blog "Tutorial de diagrammes (hidroquimica de aguas subterráneas)" encuentras como utilizarlo y la pagina de donde puedes descargar la ultima versión... Particularmente me gusta mucho, pues es fácil de utlizar.

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    1. Este comentario ha sido eliminado por el autor.

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    2. Lo he descargado y funciona muy bien, encima libre, muchas gracias Peter, me has dado la vida. laureano.

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  3. Hola Pedro, tenés una idea de cuanto cuesta la licencia del software?.
    Gracias. Emilce

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  4. Hola Como estas, El valor esta por el orden de los US$ 1300 directamente en la waterloohydrogeologic, visita el siguiente link. Si lo compras a un distribuidor de tu pais podría ser mas costoso

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  5. Hola Pedro..tengo ya el programa e intente varias veces plotear los datos para obtener un diagrama piper, pero de las 13 muestras q tengo solo son graficadas 7, es debido a la concentración de los mismos( ya que estan por debajo de 1). Gracias

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  6. Este comentario ha sido eliminado por el autor.

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  7. Hola! me gusataria saber si existe alguna manera de exportar los diagramas de aquachem a un formato .shp (para ArcGis) de forma que tengan coordenadas y se puedan representar sobre un mapa en ArcGis?

    gracias!

    Carlos

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    1. eso es posible, tu puedes dar exportar.. pero recuerda que al introducir los datos al aquachem también debes introducir las coordenadas a la hora de crear la base de datos

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  8. DE GRAN AYUDA ESTE TEMA MUCHAS GRACIAS

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    1. que buen que te haya servido. gracias por tu comenterio

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  9. Hola Peter mira que necesito hacer un trabajo de la Universidad entonces tengo que explicar las ventajas, desventajas,margen de error del programa y no se puedas facilitarme una base de datos para la operación del modelo gracias mi e-mail es greencamju@hotmail.com
    te agradezco

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  10. pueden subir los datos para poder practicarlo mejor?

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  11. Hola Pedro
    Tengo el programa y me parece muy bueno, en especial porque te deja hacer graficos que otros softwares no.
    Una consulta, que tipo de datos quimicos usa el aquachem, es decir usa METALES TOTALES O DISUELTOS? Y si usara de un tipo, porque no del otro??
    Gracias querido.

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  12. Hola Buenos días pienso adquirir el software, quiero saber que cantidad de datos puedo ingresar y si también tiene gráficas para análisis isotopico.

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  13. Hola que tal bueno estoy haciendo un proyecto acerca de la variabilidad espacial y temporal de la calidad de agua subterraneas de un acuifero... y una de mis dudas es que me gustaria analizar las pruebas estadisticas para este caso estoy analizando pruebas de tendencia como la prueba man kendall y sparman y para identificar que pozos poseen tendencia baja o alta ... me gustaria saber si existe algun software que pueda sacar estos resultados ... Muchas gracias

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  14. hola Pedro, me gustaría saber si sabes de algún software que sirva para modelar agua superficial (ríos, arroyos, etc) estoy envuelto en un proyecto para la universidad y pues no se si el programa que muestras aca sirve para ese tipo de modelación. Te lo agradezco.
    Juan Pablo

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    1. Hola Juan Pablo, ¿que tipo de modelación quiere hacer?

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  15. Hola Pedro, quisiera saber como se puede agregar/importar una normativa que no sea las que trae el software. Tengo entendido que se pueden agregar hasta tres, pero no se como se hace.
    Muchas gracias.
    Saludos. Natalia

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  16. hola Pedrito podrías explicarme con hago el enlace de Aquachem 4.0 al arcgis. Agradezco tu respuesta.

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