Geóloga / En este trabajo se modela la recarga promedio de la quebrada de Tarapacá en su sector de cabeceras. El propósito es brindar información sobre la disponibilidad del recurso hídrico de la zona. El análisis parte con un estudio geológico de la zona, donde se realiza una caracterización hidrogeológica, basada en un mapeo geomorfológico del material no consolidado de la cuenca. Esta caracterización separa la cuenca en tres clases o categorías, que van desde alta a nula importancia hidrogeológica, de acuerdo a su potencial hidrogeológico. Los depósitos fluviales, aluviales y coluviales presentes se agrupan en la unidad de alta a moderada importancia hidrogeológica. La unidad de media a baja importancia hidrogeológica comprende depósitos piroclásticos parcialmente soldados. Mientras que el basamento rocoso corresponde a la unidad de baja a nula importancia hidrogeológica. Con esta información se procede a realizar el análisis hidrológico mediante dos métodos: Método de la Curva Número y Modelo de simulación hidrológica (Nivopluvial). El método de la Curva Número entrega valores de escorrentía superficial, infiltración y recarga tomando datos de precipitaciones máximas en 48 horas para un periodo determinado de tiempo, en este caso 5 y 10 años, mientras que el modelo hidrológico Nivopluvial sintetiza una serie de datos de escorrentía total mensual a partir de diversas variables meteorológicas y parámetros propios del programa, obtenidos mediante iteraciones durante la calibración. La calibración de los modelos se realizó a partir de la estación fluviométrica de Quebrada de Tarapacá en Sibaya, representativa del régimen natural de escurrimiento, ya que no existen extracciones aguas arriba de este punto de aforo. Los caudales medios anuales obtenidos por ambos métodos dan sustento hidrológico a la cuenca, dada su similitud con el caudal medio anual medido en la estación fluviométrica de Tarapacá en Sibaya. Mientras que, las recargas obtenidas corresponden a aproximadamente el 70% del caudal medio anual. Dada la demanda de agua en la zona, se concluye que no hay disponibilidad de recursos de tipo permanente, pero si recursos superficiales eventuales continuos. Los antecedentes geológicos aquí utilizados son suficientes sólo para estructurar una caracterización hidrogeología preliminar, ya que se basan en estudios a escalas regionales, debido a la falta de estudios con un detalle mayor y se carece de antecedentes tan importantes como estratigrafías de sondajes y pruebas de bombeo para la definición de las constantes elásticas de los medios permeables existentes.

Magíster en Ciencias, Mención Geología / La existencia de un sistema geotermal requiere, aparte de una fuente de calor, que existan unidades geológicas permeables que constituyan acuíferos o reservorios y una recarga de agua adecuada al sistema. En ese sentido es fundamental conocer y estudiar los aspectos hidrogeológicos en los sistemas geotermales, en particular la interacción entre las aguas subterráneas y el gradiente térmico, de forma de anticipar el comportamiento de un sistema geotermal ante posibles escenarios de explotación y recarga. La motivación del presente trabajo de investigación radica en caracterizar la dinámica de las aguas subterráneas y modelar numéricamente los flujos y el transporte de calor en un sistema geotermal andino de alta entalpía. Esto, con el objetivo de contribuir al desarrollo creciente de la energía geotérmica en el país y por el potencial que esta representa. En particular, el trabajo se enfoca en el sistema geotérmico de El Tatio, ubicado en la Región de Antofagasta. Como hipótesis de trabajo se planteó que dicho sistema geotérmico es modelable numéricamente a través de un enfoque de flujo multifase no isotermal asumiendo un medio poroso equivalente, con permeabilidades consistentes con el tipo de roca y discontinuidades que conforman los acuíferos, permitiendo reproducir los datos registrados de temperatura y presión en el sistema. A partir de la recopilación y análisis de antecedentes hidrológicos, hidrogeológicos, topográficos y de estudios de exploración geológica y geoquímica, se elaboró el modelo conceptual del sistema, el cual constituyó la base para el desarrollo de la modelación numérica. Para la construcción del modelo numérico se utilizó: el software GMS (Groundwater Modeling System) como herramienta de creación de la grilla numérica, Microsoft Excel para el procesamiento de datos, y TOUGH2 para la resolución numérica del problema. El modelo fue posteriormente calibrado tanto en régimen permanente como en régimen transiente y luego fue sometido a un análisis de sensibilidad de los principales parámetros que condicionan el comportamiento del sistema. Los resultados indican que el modelo calibrado en régimen permanente reproduce en forma razonable los datos de temperatura y presión observados en los pozos existentes del sistema geotermal El Tatio. Esto indica que el enfoque basado en medios porosos equivalentes permite representar adecuadamente el comportamiento de un sistema cuya dinámica de las aguas subterráneas está dominada fundamentalmente por permeabilidades de tipo secundaria. El modelo calibrado permite además estudiar las respuestas del sistema ante potenciales escenarios de explotación, aunque la validez de estos resultados queda sujeta a las posibles mejoras en la calibración del régimen transiente del sistema.

La gran minería del cobre a rajo abierto en Chile, involucra la movilización de enormes cantidades de materiales estériles. Estos materiales son acarreados desde el rajo y depositados en áreas específicamente preparadas para este fin, configurando depósitos de estériles o botaderos de grandes dimensiones. En este trabajo se busca identificar las bases conceptuales para establecer un análisis cuantitativo de estos sistemas hidrogeológicos artificiales, para desarrollar una metodología de modelación hidrogeológica de depósitos de estériles que permita evaluar, en términos de cantidad, los flujos de agua en este medio de características no saturadas. Se desarrolla un modelo conceptual que incluye las principales características físicas e hidráulicas del depósito y los desechos rocosos, y donde se describen los principales procesos que intervienen en el flujo a través de un depósito de estériles. Luego, se propone una metodología de modelación numérica que permita determinar la cantidad de agua que percola en la base del botadero, sin considerar los temas de calidad del recurso hídrico. Los procesos de flujo que pueden ocurrir al interior de un botadero se dividen principalmente en flujo mátrico y flujo preferencial, donde el primero ocurre en suelos finos gracias a las fuerzas de succión mátrica y el segundo ocurre por la presencia de zonas de fracturas o macroporos interconectados. La ocurrencia de los diversos procesos de flujo depende de las características hidrogeológicas y la estructura interna del depósito de estériles. Estas características y el comportamiento hidrogeológico del botadero en general, son determinadas por la geología original de la zona en explotación, la operación minera, las técnicas de construcción del depósito de estériles, los procesos de erosión y las condiciones climáticas. Para la modelación numérica se realiza una revisión de diferentes métodos de simulación, así como de las herramientas computacionales disponibles, con el objetivo de entregar recomendaciones para su utilización. A partir de esta revisión, se propone utilizar el programa VisualHELP para determinar la tasa neta de infiltración y el programa HYDRUS-2D para evaluar el almacenamiento de humedad al interior del depósito y la percolación en la base. El modelo desarrollado es aplicado a un caso específico de la minería chile, Minera El Morro en la III región, cuya información característica se encuentra disponible en organismos públicos, específicamente en las bases de datos del Sistema de Evaluación de Impacto Ambiental (SEIA – CONAMA). Con esto se evalúa la aplicabilidad y eficiencia de la metodología de modelación propuesta. Los resultados de una modelación hidrogeológica de depósitos de estériles, serán de mucha utilidad en estudios futuros que se orienten a evaluar potenciales problemas ambientales, tanto por la alteración de los flujos naturales de aguas subterráneas y superficiales, como por contaminación de las mismas.