Memoria para optar al título de Ingeniera Civil / Ante la necesidad de explotar cuerpos mineralizados ubicados en profundidad, la industria minera ha implementado una serie de métodos masivos para la extracción subterránea. Entre éstos, el Block Caving supone uno de los más utilizados debido a su alta efectividad y bajo costo operacional. Sin embargo, debido a las condiciones que genera el método extractivo en el macizo rocoso, la ocurrencia de bombeos de barro al interior de las minas se constituye en un peligro inherente. Los bombeos de barro consisten en una entrada súbita de una mezcla de material fino y agua al nivel de producción proveniente desde el cuerpo mineralizado superior. Esto tiene como resultado la colmatación de túneles de producción junto a la pérdida de maquinaria e infraestructura, y el consecuente peligro para la vida de los trabajadores al interior de la mina. Por lo anterior y, en consideración de que el agua es el principal movilizador del material fino en estos sistemas extractivos, resulta de especial interés estudiar uno de los posibles mecanismos de flujo por los cuales se generarían los bombeos de barro. De esta forma, este trabajo de título contempla el desarrollo de un modelo hidrogeológico conceptual y numérico para evaluar la hipótesis de que los bombeos se generarían cuando una zona de mayor permeabilidad que se propaga de forma ascendente dentro de otra zona de roca fracturada relativamente impermeable, alcanza un acuífero superior originalmente aislado o bien sujeto a un drenaje gravitacional mínimo. Mientras el modelo conceptual plantea la hipótesis del mecanismo de generación de los bombeos, el modelo numérico busca evaluar qué combinación de propiedades hidráulicas y geométricas para las diferentes zonas de roca, deben coexistir para propiciar el drenaje súbito del acuífero y alcanzar un caudal representativo de estos eventos; este último fue estimado a partir de las condiciones resultantes en un evento real al interior de una mina. El modelo numérico se construyó mediante el software COMSOL Multiphysics. Las simulaciones mostraron que, si el mecanismo de generación es el planteado, se requeriría del desarrollo de vías de flujo preferencial en la zona de mayor permeabilidad, cuyas características difieren de las de un medio poroso clásico. Por su parte la zona fracturada original debe ser prácticamente impermeable para evitar su drenaje natural. Las simulaciones también indicaron que, frente al desarrollo de vías de flujo preferencial, la ecuación de Brinkman entrega caudales menores que la Ley de Darcy utilizada fuera de su rango de validez.

Memoria para optar al título de Geóloga / Chile es un país con una extensa área de costa la cual ha tenido un desarrollo urbanístico que no necesariamente considera la creciente demanda de recursos hídricos lo cual puede llevar a una sobrexplotación, induciendo problemas de contaminación como lo es la intrusión marina. Dado que las aguas subterráneas de las zonas costeras han sido poco estudiadas no existen muchas referencias con respecto a los procesos de intrusión marina y el posible deterioro de la calidad de las aguas. En este último punto es particularmente sensible el tema de la zona central de Chile, donde las zonas costeras son densamente habitadas y se ve el asentamiento de industrias. Con el propósito de analizar la influencia de contaminantes inorgánicos (agua marina) y orgánicos (grupo BTEX) en un acuífero costero detrítico se procesaron datos mediante diferentes escenarios de funcionamiento usando el código PHREEQC y, al incorporar el factor tiempo, se implementaron modelos de transporte reactivo usando el programa CrunchFlow. Al usar datos de agua de mar estándar y de un acuífero costero tipo con una configuración en parte confinada, donde existen pozos que bombean las dos capas acuíferas se evidencia que la intrusión marina se presenta en pozos cercanos a la costa y alcanza valores de hasta 1,7% del total de la composición del agua. Se identifica una relación entre el tipo de agua y la cercanía de la muestra a la costa. Además, se reconoce la existencia de procesos de intercambio iónico y precipitación/disolución de minerales. El modelo de transporte reactivo con ingreso de contaminantes orgánicos en un acuífero costero salinizado evidencia que el ingreso del agua contaminada por BTEX provoca un aumento en el volumen de yeso, disminuyendo la porosidad en aquellas zonas de precipitación y aumentando en zonas donde se ve disolución de este mineral. Existe un descenso de pH asociado a la entrada del contaminante orgánico (descendiendo en casi una unidad) y un aumento mínimo asociado a la entrada de la intrusión marina. El factor que afecta de mayor manera la propagación y concentraciones máximas alcanzadas por las especies primarias en el sistema es la temperatura. También tiene un efecto en el volumen de mineral precipitado/disuelto en el sistema. Otros parámetros que afectan el sistema son la porosidad inicial, el pH y la geología de la zona. Los resultados obtenidos confirman que los procesos de interacción agua-roca, además de la interacción con contaminantes orgánicos, son factores fundamentales en la composición del agua subterránea.

Memoria para optar al título de Geólogo / 17/06/2022

Geólogo / En este trabajo se presenta un estudio hidrogeoquímico del sector poniente de la Cuenca de Santiago, Región Metropolitana, que corresponde al área de abastecimiento del Servicio de Agua Potable y Alcantarillado de Maipú (SMAPA). En esta zona, se ha reconocido un acuífero libre formado por depósitos aluviales y fluviales de los Ríos Maipo y Mapocho. Este mismo acuífero pasa a ser localmente semiconfinado por la presencia de depósitos piroclásticos. Morales (2002) ha definido 3 unidades hidrogeológicas que llegan hasta el basamento (480 m). Iriarte (2003) y Araneda et al. (2010) interpretan que la recarga natural del acuífero, estaría asociada principalmente a la infiltración de los cauces superficiales del Río Maipo y Mapocho en la Cordillera Principal y a la percolación de aguas lluvias en los depósitos de piedemonte de la misma cordillera. Se recopilaron los antecedentes de los pozos SMAPA y, se realizó un muestreo de agua en cuarenta pozos que captan agua a distinta profundidad (70 a 300 m). Se analizaron elementos mayores, menores y trazas, y se trataron los datos obtenidos mediante diagramas de clasificación, gráficos binarios, análisis estadísticos y geoestadísticos. Los datos fueron comparados con las Normas Chilenas de calidad de agua potable y riego. Las muestras analizadas tienen un pH entre 7,1 a 8,5, una temperatura (T°) de 16,7°C a 23,1°C. La conductividad eléctrica (C.E.) varía entre 393,8 y 1501 µS/cm, y, en el área de estudio, tiende a aumentar en la dirección preferencial de flujo, es decir hacia el SW. A partir de la clasificación de elementos mayores, se determinó que el agua subterránea es de tipo SO42--Ca2+ y, de acuerdo a las correlaciones encontradas, estas composiciones químicas parecen influenciadas por la disolución de carbonatos y yeso, lo que se relaciona con una importante recarga proveniente de la cuenca del Maipo. No obstante, 4 muestras ubicadas en la parte norte, presentan menor C.E. y una proporción de HCO3- similar a SO42-, indicando un menor tiempo de residencia o un agua de recarga más reciente. Adicionalmente, se pudo detectar una variación hidrogeoquímica relacionada con la profundidad en algunos sondajes, lo que permitió identificar zonas en que se desarrolla un segundo nivel de acuífero a partir de 200 m de profundidad, caracterizado por tener menores valores de C.E. y NO3-. No obstante, esta diferenciación no es observable en toda el área de estudio, indicando que no hay de una separación física continua entre los niveles. Es probable que exista mezcla de aguas de diferente profundidad favorecida, en algunos casos, por el deficiente diseño de los pozos. La información de los pozos (estratigrafía, habilitación y producción), ha permitido reconocer un acuífero, en explotación, cuya profundidad llega hasta 300 m de profundidad, que no refleja exactamente las unidades hidrogeológicas descritas por Morales (2002). Respecto a la calidad de agua para consumo humano, con excepción del NO3-, no se han detectado problemas, pues todas las muestras cumplen con la normativa vigente (NCh N°409) en todos los demás parámetros. En el caso del NO3-, 57% de las muestras presentan concentraciones mayores 20 mg/l. Además, en seis muestras se han medido valores superiores a 50 mg/l, límite permitido por la NCh. N°409, lo que se ha asociado a actividad antrópica. En consideración de esto, se reconoce que las muestras que incumplen la normativa, se ubican en las zonas de mayor demografía y con las instalaciones sanitarias más antiguas, indicando que una posible fuente de contaminación podrían ser las filtraciones de la red de alcantarillado, aunque también, se reconocen fuentes puntuales como cementerios, sectores industriales y zonas con actividad agrícola.

Geóloga / 03/07/2020

Memoria para optar al título de Geólogo / Aluvial Consultores / 11/04/2020

Geóloga / En este trabajo de título se analiza la influencia de la incertidumbre en los parámetros hidráulicos conductividad hidráulica y rendimiento específico en un modelo hidrogeológico sobre las simulaciones predictivas. El trabajo incluye el desarrollo de un marco teórico en el cual se abarcan los conceptos básicos de la modelación hidrogeológica y de la incertidumbre existente en ella. Junto con la aplicación y análisis en un modelo numérico existente en el sector del río Rapel en la región de Coquimbo. El marco teórico entrega la definición de diferentes conceptos asociados a la modelación hidrogeológica, así como las consideraciones mínimas para el desarrollo de un modelo conceptual y numérico. Además, entrega información respecto de las diferentes fuentes de incertidumbre y, específicamente, enfatiza la incertidumbre paramétrica y las metodologías para evaluarla y reducirla. Se presenta una aplicación práctica del análisis de incertidumbre en un modelo numérico, utilizando un modelo creado por Véliz (2018) en la subcuenca del río Rapel, IV Región. Este modelo fue calibrado considerando 15 tasas de recarga diferentes, con lo cual se obtuvo 15 sets de parámetros de conductividad hidráulica y rendimiento específico consistentes en la zona. En primer lugar, se realiza un análisis de incertidumbre a los parámetros calibrados en el modelo, con el fin de apreciar los efectos de la calibración sobre los rangos paramétricos posibles en el modelo, con la intención de reducir estos rangos. En segundo lugar, se realiza una simulación predictiva a cada una de las 15 series calibradas, utilizando dos escenarios futuros; uno en el cual se mantiene la condición natural del sistema sin aplicar estrés adicional al acuífero y únicamente se evalúan los diferentes resultados de cota hidráulica simulados; y, otro, en donde se utiliza una serie de recarga única para los |5 set de parámetros y se aplica estrés al acuífero en forma de pozos de bombeo ubicados en una zona específica del modelo, con el fin de comparar los diferentes caudales que cada escenario es capaz de extraer. Se analiza del primer escenario de simulación, una amplia variación de cota hidráulica simulada en cada una de las 15 series, al igual que en el segundo escenario se observan variaciones importantes de capacidad de bombeo entre cada una de las series. Se concluye que dependiendo del set de parámetros a utilizar y del uso que se requiera del acuífero, se puede obtener una gama de resultados amplia. Se observa una dependencia importante entre los parámetros utilizados y los resultados simulados, con amplias variaciones en estos últimos al cambiar los parámetros, a pesar de que todos estos se encuentren dentro del rango posterior admisible. Se demuestra que la manera correcta de realizar un modelo hidrogeológico corresponderá a la metodología de modelo estocástico, con la realización de un análisis de incertidumbre asociado, del cual se obtiene una distribución de resultados, cada uno con un porcentaje de probabilidad de ocurrencia, con lo que se pueden evaluar las diferentes acciones a tomar sobre el acuífero.

Memoria para optar al título de Geólogo / El presente estudio se centró en la realización de una caracterización hidrogeológica y estimación del potencial de litio del Salar de Las Parinas. Este salar se localiza en la cordillera Altiplánica, a 170 km hacia el Este de Diego de Almagro, próximo al límite fronterizo con Argentina al interior de la Región de Atacama. El salar de Las Parinas se emplaza en una cuenca endorreica, volcano-sedimentaria, de forma elipsoidal, con un eje mayor de 35 km de largo en dirección N-S y un eje menor de 18 km en dirección E-O. El objetivo propuesto fue alcanzado mediante la recopilación de antecedentes geológicos, hidrográficos, hidrológicos e hidroquímicos de la zona de estudio, en conjunto con una campaña de muestreo hidroquímico realizada en enero del 2018, en donde se tomaron 12 muestras de vertientes y lagunas, junto con 4 muestras de costra salina. La recopilación y análisis de la información hidrológica aportó un balance hídrico de la cuenca del Salar de las Parinas de 1,38 l/s, lo que indica un gran equilibrio entre la recarga y descarga del salar. Se destaca a la precipitación como único agente de recarga y a la evaporación como agente de descarga de la cuenca. Las principales unidades hidrogeológicas de la cuenca corresponden a los depósitos aluviales y coluviales los cuales son responsables de gran parte de la recarga de la cuenca producto de su gran extensión y de su alta permeabilidad que facilita los procesos de infiltración. La mayoría de las unidades volcánicas de la cuenca tienen bajos potenciales hidrológicos, no obstante, aquellas unidades afectadas por un sistema de fallas NNO al norte del salar posiblemente podrían tener mayores potenciales debido al fracturamiento secundario. Los resultados de los análisis hidroquímicos muestran que las aguas superficiales del salar son de composición clorurada sódica, con salinidades crecientes hacia el norte del salar. A partir de la identificación de la vía evolutiva de sus aportes, la mayoría de las muestras de agua salina pueden ser clasificadas como salmueras del tipo sulfatada, esto producto de la gran predominancia de rocas volcánicas en la cuenca de estudio. Las relaciones químicas de Na/Cl indican posible enriquecimiento por disolución de halita, por otro lado, se descarta el enriquecimiento por disolución de yeso por los bajos valores de la relación Ca/SO4 La evaluación del potencial de litio realizada en el Salar de Las Parinas corresponde a una serie de estimaciones de los parámetros de volumen, porosidad eficaz y concentración de litio, por lo tanto, los resultados obtenidos corresponden a la categoría de recursos inferidos. Los valores de las estimaciones obtenidas varían desde las 77.774 a 201.295 toneladas de litio, con un promedio de alrededor de las 120 mil toneladas. Los resultados de las estimaciones, en contraste con proyectos operativos vigentes (SQM en Salar de Atacama), le otorgan un potencial explotable de medio a bajo el que aumenta al considerar salares vecinos como los de La Isla y El Aguilar, u otros cercanos.

Memoria para optar al título de Geóloga / El drenaje ácido, sea natural o asociado a actividades mineras, se debe a la oxidación de sulfuros. Un proceso que genera pH ácidos y, elevadas concentraciones de metales en las aguas, creando un grave problema medioambiental. La presencia de sulfuros en Chile es común y, los procesos de interacción de las aguas con éstos puede ser el origen de fenómenos de drenaje ácido natural. En el sector de Campos de Ahumada, a unos 20 km al noreste de la ciudad de Los Andes, en el marco del proyecto FONDECYT 1170569, se ha estudiado una zona con alteración hidrotermal y, aguas con pH ácidos y una química distinta a la de los sectores aledaños. Para estudiar los procesos que afectan a las aguas de la zona, se recolectaron 12 muestras de agua y 26 muestras de roca. Las muestras de aguas fueron analizadas para aniones, cationes, elementos trazas e isótopos estables, además de medir sus parámetros fisicoquímicos in situ. 21 muestras de roca fueron analizadas mediante difracción de rayos X y 5 mediante disolución de muestras sólidas. En el área de estudio, las aguas son sulfatadas cálcicas, con pH entre 3,98 y 7,3, donde 10 de las 12 muestras tienen pH ácido inferior a 7. Además, presentan grandes cantidades de hierro y manganeso, con valores de hasta 7003 ppb y 1098 ppb respectivamente. Estas aguas son utilizadas por la población local, por lo cual se calculó el riesgo potencial asociado a su consumo, calculando el coeficiente de salud (THQ) definido por la Agencia de Protección Ambiental de los EE. UU. Las rocas alteradas constan principalmente de cuarzo, moscovita, caolinita e illita, con óxidos de hierro y manganeso. Estos datos, junto con los de las aguas, se han usado para realizar simulaciones geoquímicas (Phreeqc) para reproducir la composición química medida. Los resultados indican disolución de silicatos y oxidación de pirita. La oxidación de pirita es lo que causa el pH ácido y las elevadas concentraciones de hierro y sulfato, lo que genera ácido sulfúrico, acelerando la disolución de plagioclasas. Los resultados, resumidos en un modelo esquemático, indican que las precipitaciones (lluvia y/o nieve) se infiltran por fracturas, interactúan con las rocas frescas y alteradas por diferentes recorridos y, afloran asociadas a fracturas y a material no consolidado. Si bien no es recomendable el consumo constante de estas aguas, se destaca que este drenaje ácido es de carácter local. / FONDECYT Nº1170569 y FONDAP N°15090013