El cultivo de arroz es una de las actividades económicas más importantes en el distrito de San Pedro de Lloc, en la región de La Libertad Perú. En consecuencia, el uso intensivo de fertilizantes nitrogenados y el riego por inundación ocasiona contaminación de aguas subterráneas impactando negativamente en las reservas naturales y en la salud humana. Los nitratos presentes en estas aguas se reducen a nitritos al formar metahemoglobina y disminuye así la capacidad de oxigenación en la sangre, lo que se manifiesta por la coloración azulada de la piel y llegando al coma o la muerte de los niños expuestos. En este proyecto se diseñó y ejecutó un protocolo de monitoreo de agua subterráneas para esta zona. En los pozos seleccionados se tomó muestras para análisis de parámetros físicoquímicos y, en particular, contenido de nitratos, bajo metodologías estándar EPA o SM-AWWA. Las estaciones de muestreo fueron elegidas en zonas agrícolas, ganaderas y urbanas. El primer muestreo, abril 2007, se desarrolló durante la campaña principal de cultivo y el segundo muestreo, junio 2007, a mediados de las campañas complementaria y chica en el año 2007. Los análisis revelaron una concentración de nitratos inferior a los límites de calidad válidos en el país a la fecha de estudio, lo cual es una respuesta tranquilizadora pero puntual. El pH se encuentra en el rango establecido para su categoría. En cuanto a la conductividad, sólo un pozo da un valor de conductividad mayor al límite. En ningún caso, los cloruros sobrepasan los límites legales y, observándose concentraciones más altas en los pozos abandonados o cercanos al mar. Más del 90% de las estaciones de muestreo se encuentran en categoría de aguas muy duras, es decir, concentraciones superiores a 300 mg CaCO3/L. Un pozo en un área de actividad agrícola intensa presenta niveles de ortofosfato mayores durante el segundo muestreo, lo que muestra la relación directa actividad agrícola-calidad de agua. En cambio, en los pozos abandonados el contenido de este analito baja lo que podría ser por desuso de fertilizante o actividades agrícolas cercanas. En el caso de los metales, las concentraciones obtenidas de plomo, cadmio, hierro y cobre están por debajo de los límites establecidos. / Tesis

En el presente Trabajo de Título se ha revisado la información bibliográfica existente y se ha estudiado la existencia del flujo no lineal en el Sistema Tuyajto, ubicado en la II Región de Antofagasta, aproximadamente 70 km. al sureste del poblado de Socaire. Esta cuenca presenta en algunas zonas valores de gradientes hidráulicos muy superiores a lo acostumbrado en flujos subterráneos, razón por la cual se pone en discusión la existencia del flujo laminar lineal. De esta manera, se pretende establecer las consideraciones especiales sobre el tratamiento habitual de evaluación de disponibilidad de recursos subterráneos. El estudio del comportamiento de los flujos en medios porosos ha sido estudiado por un gran número de investigadores, entre ellos Darcy, quien estableció empíricamente una relación lineal entre la velocidad del fluido y el gradiente de energía. En medios en los que en que se presentan altos gradientes hidráulicos, la ley de resistencia es proporcional a una combinación de la velocidad del flujo y el cuadrado de ésta, ya que se suman las fuerzas de inercia a los trabajos realizados por las fuerzas viscosas. Este fenómeno, ha sido motivo de muchos experimentos e investigaciones teóricas, centrándose en dos aspectos principales: establecer un límite superior a la ley de Darcy y proveer adecuadas relaciones para la ley de flujo. En este aspecto, los estudios realizados por Forchheimer, Ward, y Pérez Franco han sentado las bases conceptuales para poder definir de manera correcta el comportamiento del flujo y los parámetros propios que lo caracterizan. De esta forma, basándose en las investigaciones mencionadas y mediante el análisis de pruebas de bombeo, se determinó los parámetros intrínsecos del acuífero, asociados a los trabajos viscosos por medio de la metodología clásica, y los asociados a los trabajos inerciales mediante una viable metodología no convencional. De esta manera, fue posible establecer los límites de flujo de Darcy, y así identificar las zonas con flujo no lineal en el sistema. Luego, se concluye que el flujo no lineal puede aparecer en acuíferos de alta como baja conductividad, siempre qu la relación entre la conductividad hidráulica turbulenta y de Darcy sea pequeña. Finalmente, la evaluación de la recarga aportante en el traspaso de cuencas, resultó menor al utilizar la metodología no lineal, en comparación con el enfoque clásico de Darcy. De esta manera, cuando no se conocen las propiedades del acuífero, se recomienda partir de la suposición de que el flujo es no lineal.

Geóloga / El presente documento corresponde a la caracterización hidrogeológica ejecutada en la subcuenca de Rungue emplazada en la hoya del estero Tiltil. Dicho estudio forma parte de la línea base constitutiva de la Evaluación de Impacto Ambiental asociado a un proyecto de disposición de residuos tóxicos y peligrosos, que monitorea la empresa Ciclo S.A. La subcuenca de Rungue se ubica a 51 km al norte de la ciudad de Santiago y cubre un área de 37,9 km2.Presenta un clima semi-árido, con un promedio de precipitación anual de 371,2 mm y una recarga del acuífero que fluctúa entre los10 y los17 l/s. En la zona, se reconocieron 3 unidades hidrogeológicas. La primera de ellas está compuesta de rocas volcánicas y sedimentarias de la Formación Las Chilcas, que se encuentran fracturadas en sus 20 m superiores. Esta unidad corresponde al único acuífero del área y, de acuerdo a los antecedentes de 3 ensayos de bombeo realizados, tiene una permeabilidad muy baja. Las unidades hidrogeológicas 2 y 3 corresponden a depósitos coluviales y aluviales, respectivamente. Éstos son de poco espesor, modesta expresión areal y no se presentan saturados. En las captaciones presentes en la subcuenca, se realizaron mediciones periódicas de niveles freáticos con lo cual se pudo estructurar un mapa de la superficie equipotencial. Según éste, la dirección de escurrimiento del flujo subterráneo, en la zona del predio, es nor-noreste. Luego, hacia aguas abajo, adopta un sentido nor-noroeste en la zona cercana al embalse Rungue. Con los gradientes hidráulicos definidos y la transmisividad determinada se calculó una velocidad de escurrimiento de 13,46 m/año. Asumiendo dicha velocidad media, el tiempo requerido para que el agua subterránea se desplace desde el predio hasta el área del tranque Rungue sería de unos 300 años aproximadamente. Considerando que el coeficiente de almacenamiento se ubica en un rango entre 1 y 3% se obtienen valores para el volumen de agua subterránea embalsada entre 3.300.000 y 9.900.000 m3. Éstas, expresadas como caudal continuo para 50 años, corresponden a 2 y 6 l/s, respectivamente. Por último, se realizaron 4 campañas de muestreo químico con los cuales se concluye que las aguas subterráneas son de tipo cálcicas bicarbonatadas con leve incremento del anión sulfato en sectores que presentan cierto grado de alteración. Si los resultados se comparan con las normas chilenas de Riego y de Agua Potable, se puede asegurar que éstas no cumplen con dichas normativas. Conforme a lo señalado, se puede aseverar que, desde la perspectiva hidrogeológica, el área es apropiada para construir un vertedero de residuos tóxicos y peligrosos.

Geóloga / El presente trabajo resume el análisis de las características geológicas e hidrogeológicas de la cuenca de Santiago, tales como el tipo de relleno sedimentario, la profundidad del nivel estático, la permeabilidad del relleno y la red hidrográfica, con el fin de determinar los sectores idóneos para la infiltración artificial de agua en el acuífero, junto con el mejor método de infiltración según las características hidrogeológicas del sector elegido. Los criterios usados para discriminar si un sector es apropiado para infiltrar son un nivel estático superior a 45m de profundidad y una permeabilidad del relleno superior a 7,5x10-5 m/s. Estos valores garantizan una capacidad de almacenamiento suficiente del acuífero en el sector. Además de los criterios anteriores, también se incluye la factibilidad de transportar agua hasta el sector elegido por medio de la red de drenaje. Una vez preseleccionados los terrenos, se revisa la estratigrafía en pozos y perfiles cercanos para determinar la presencia de capas impermeables en profundidad lo que, junto con la profundidad del nivel estático y la extensión del terreno disponible, son los criterios para seleccionar la obra de infiltración más adecuada. Los terrenos más apropiados para realizar la infiltración artificial se ubican al norte del río Maipo, en la comuna de la Pintana. En este sector la permeabilidad es de 1x10-3 m/s y la profundidad del nivel estático es en promedio 120m. La presencia de canales de regadío en el sector hace posible el transporte de los excedentes de verano del río Maipo al lugar seleccionado. No es necesario un mayor tratamiento del agua a infiltrar dado que el origen del agua de los canales y de la napa es la misma, el río Maipo. Sin embargo, sí se requiere un filtrado previo para eliminar sólidos en suspensión. Se propone la realización de 70 pozos de inyección de 130m de profundidad, que en total infiltrarían 26,1 millones de m3 por año. La infiltración se realizaría durante el verano, cuando el caudal es mayor debido a los deshielos, cuando éste supere una probabilidad de excedencia del 20%, lo que sucedería con un periodo de retorno de 5 años. Se propone comenzar con un proyecto piloto, evaluar el comportamiento del agua en profundidad y luego seguir con proyectos de mayor envergadura. Se estima un aumento del nivel freático de unos 20m por cada evento de infiltración, lo que da un margen de capacidad de almacenamiento para al menos 5 eventos de infiltración. El cálculo del VAN del proyecto indica que éste es rentable a corto y mediano plazo.

Memoria (licenciado en ciencias jurídicas y sociales) / “la circunstancia que el marco legal existente en el país no necesariamente asegura que todos los aspectos técnicos estén cautelados, hacen surgir diferencias de apreciación entre los distintos actores que intervienen en la problemática de la explotación sustentable de las aguas subterráneas”. (Informe sobre Aguas Subterráneas. Conclusiones del Directorio. Comisión Especial de la Sociedad Chilena de Ingeniería Hidráulica, citado por Pablo Jaeger Cousiño en “Situación legal de la explotación de las aguas subterráneas” en ALHSUD) Desde un tiempo a esta fecha, a raíz de cambios culturales y sociales, por decisiones políticas, y, entre otras razones, por las características de la industria y la actividad económica chilena en general, la importancia de realizar una utilización racional, extensiva, planificada, y sustentable, de los recursos naturales ha sido tema de discusión y no pocos conflictos

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Evalúa la calidad microbiológica de aguas subterráneas (pozos), utilizadas para el consumo humano ubicadas en el Centro Poblado de Santa María de Huachipa - Distrito de Lurigancho, Lima. Se recolectaron treinta y cuatro muestras de aguas subterráneas (pozos). Para la determinación de Coliformes Totales, Escherichia coli, y Enterococcus sp., el análisis es realizado con la técnica del Número Más Probable (NMP), para bacterias heterotróficas y Pseudomonas aeruginosa, se emplean los métodos de recuento en placa y filtración de membrana respectivamente. En los resultados se observan valores superiores a los límites establecidos por el MINAM-2008, DIGESA y Código Alimentario Argentino, encontrándose que el 74% (25) de las muestras de agua supera el parámetro de bacterias heterotróficas (máximo 500 UFC/mL), el 100% (34) de las muestras de agua no cumple con el parámetro para coliformes totales (< 1,8 NMP/100mL o ausencia), y el 53% (18) de las muestras de agua supera los límites establecidos para Escherichia coli (< 1,8 NMP/100mL o ausencia). En el caso de Enterococcus sp. (< 1,8 NMP/100mL o ausencia) el 85% (29) de las muestras de agua supera el límite permisible; y el 53% (18) de las muestras presentó Pseudomonas aeruginosa (< 1 UFC/100mL o ausencia). Se concluye que ninguna muestra de agua cumple con los requisitos microbiológicos para ser aceptable como aguas de consumo humano, constituyendo un riesgo potencial para la salud de los consumidores debido a los elevados niveles de contaminación microbiana. / Tesis

Ingeniero Civil / El trabajo de título se centró en la aplicación de la herramienta FEFLOW para la modelación y evaluación numérica de flujos de aguas subterráneas, en base a elementos finitos, en la zona saturada y no saturada del suelo. Se presenta un caso de estudio que fue analizado por la consultora de ingeniería ambiental Knight Piésold mediante la utilización, en conjunto, de otras herramientas de modelación como Visual Modflow y SEEP/W. Estos programas se complementan para analizar los flujos involucrados en la zona saturada y no saturada respectivamente, consignándose como una metodología a comparar frente a FEFLOW. Es así que se presenta como objetivo principal analizar la aplicabilidad, manejo y resultados numéricos de FEFLOW frente a lo realizado con Visual Modflow y SEEP/W. El desarrollo del trabajo consideró un análisis a las metodologías implementadas en la modelación de cada programa. De acuerdo a esto se presentan los resultados y pasos a seguir en la definición de la zona de modelación y sus condiciones de borde, interpolación topográfica y ajustes en la calibración de la zona saturada como de la no saturada de acuerdo a cada herramienta utilizada. Para complementar el estudio se realizó un análisis de sensibilidad del programa FEFLOW en función del número de elementos utilizados en la generación de la grilla de modelación y así conocer la influencia de esta variable en el modelo. Los resultados de ambas metodologías enfrentadas resultaron ser consistentes entre ellas y en línea a las consideraciones en la modelación. A su vez se analizaron las diferentes complejidades a enfrentar en la generación de un modelo con estas herramientas, por lo que la comparación no solo radica en elementos numéricos, si no también en las dificultades que el usuario debe hacer frente. Se concluye con un análisis a los objetivos y consideraciones más importantes observadas durante el estudio, tales como la utilización de programas basados en diferencias finitas y elementos finitos, la metodología en la caracterización de la zona no saturada, la modelación de una geometría compleja y la aplicabilidad del programa FEFLOW.

No autorizada por el autor a ser publicada a texto completo / En los últimos años se ha visto un explosivo crecimiento de la actividad minera en nuestro país, que si bien ha permitido avances en el tema económico, por otro lado ha causado graves externalidades al medio ambiente. En particular, faenas mineras como depósitos de relaves, pilas de lixiviación y botaderos han afectado los recursos hídricos subterráneos mediante la introducción de compuestos contaminantes ajenos a su calidad natural. El presente trabajo tiene como principal objetivo estudiar el uso de la alternativa de remediación de acuíferos llamada Barreras Reactivas Permeables, y evaluar su aplicabilidad en eventos de contaminación de aguas subterráneas por efluentes mineros. En una primera etapa de este trabajo se realizó una caracterización físico-química de la calidad de las aguas residuales de los procesos mineros de cobre y oro y de las aguas subterráneas impactadas por estos efluentes líquidos. También se abordaron dos casos internacionales en que se observaron sustanciales mejoras en términos de la calidad de los acuíferos contaminados, sin embargo todavía falta estudiar su efectividad en el largo plazo. En el caso de nuestro país, aunque se han llevado a cabo algunos avances, todavía no se ha implementado esta alternativa. Para estudiar la aplicabilidad de este método de tratamiento se emplea el programa computacional Visual MODFLOW para desarrollar un modelo conceptual y numérico que reproduzca el transporte y los mecanismos de remoción de contaminantes dentro de una Barrera Reactiva Permeable. Específicamente, se considera un escenario donde existe contaminación del medio saturado, debido a una infiltración continua de lixiviados con una alta carga de sulfatos y metales como fierro y cadmio, los cuales provienen principalmente de un depósito de relaves mineros afectado por drenaje ácido minero. Para determinar los procesos de remoción de estos contaminantes se revisó una serie de estudios recogidos de la literatura internacional para identificar los mecanismos de reducción de sulfatos y la precipitación química de los metales. Además, se simularon dos tipos de barreras reactivas, una a base de materiales orgánicos y otra con hierro cero-valente, donde esta última demostró ser más efectiva en la remoción de sulfatos con una eficiencia superior al 90%. Dentro de las modelaciones planteadas, se efectuó un análisis de sensibilidad de algunos parámetros hidrogeológicos y cinéticos para precisar la incidencia de éstos, sobre la eficiencia de remoción del tratamiento. Lo anterior, dio como resultado una gran variabilidad de algunos de ellos, siendo reconocidos como claves en el proceso de remediación. Por último, se validaron y compararon los resultados obtenidos en la simulación de una Barrera Reactiva que emplea como medio reactivo el uso de compuestos orgánicos, con un caso de contaminación ocurrido en Canadá, en el cual se emplea esta misma clase de barrera para la limpieza del acuífero. Al comparar ambos casos, los resultados en cuanto a eficiencias de remociones alcanzadas fueron muy similares. Por otra parte, los tiempos de residencia de los contaminantes dentro de la barrera presentan una diferencia de apenas un 6%. De acuerdo a estos resultados, el empleo de este software computacional es adecuado para modelar numéricamente el desempeño de una Barrera Reactiva Permeable.

Geólogo / La unidad hidrogeológica de Balanegra (Campo de Dalias, SE España) tiene una geometría compleja. Este hecho, junto al aumento de la demanda de agua para abastecer la agricultura intensiva que se desarrolla en la zona ha creado problemas con respecto a la calidad y a la cantidad de agua disponible. En este trabajo se utilizan diferentes técnicas hidrogeoquímicas, como también el uso de SIG, simulaciones geoquímicas y geoestadística para identificar y localizar los posibles procesos fisicoquímicos que actúan en las aguas de este acuífero. A partir de esto se identificaron procesos de intrusión marina, de disolución/precipitación de carbonatos y evaporitas y, de contaminación antrópica. Los procesos identificados, presentan además una clara relación espacial que permite identificar las áreas donde ocurren. La intrusión marina se presenta en sondajes cercanos a la costa y en algunos puede alcanzar hasta el 5,1% del total de la composición de las aguas; la interacción agua/roca es un proceso común en el acuífero de Balanegra, aunque las muestras presentan diferentes intensidad del proceso; la contaminación antrópica, asociada al exceso de nitrato, se ha medido en sondajes ubicados en la zona costera donde se supone un acuífero más superficial, la escama de Balsa Nueva. Las simulaciones hidrogeoquímicas permitieron identificar que las altas concentraciones de salinidad en un grupo de muestras alejado de la costa y con altas temperaturas no pueden ser explicadas solo con la interacción agua/roca. La gran distancia a la costa (5 km), y la presencia de un acuífero superior (Balerma-Las Marinas), con agua de escasa calidad, sugiere que los datos reflejan una posible conexión hidráulica con este acuífero. Los resultados obtenidos permiten identificar y cuantificar cuatro procesos hidrogeoquímicos diferentes que, si bien pueden ser identificados, actúan, en general, al mismo tiempo y con diferentes intensidades complicando el análisis de detalle. No obstante, en las áreas costeras domina la intrusión marina y, en proximidad del área de recarga y en la parte central del acuífero, los procesos de disolución/precipitación.

Magíster en Minería / Las excavaciones mineras subterráneas, específicamente aquellas usadas para la entrada de personas y equipos, requieren de condiciones de diseño que garanticen su funcionalidad y seguridad. Para este fin, resulta indispensable el uso de sistemas de fortificación que además de garantizar sus dimensiones, brinden ambientes seguros que resguarden la operación. Es así como el diseño de fortificación en minería subterránea supone un problema de estabilidad complejo, ante la incertidumbre asociada con los parámetros ingenieriles y el comportamiento del macizo rocoso. Si bien en la literatura existen metodologías, teóricas y analíticas, que sugieren técnicas de diseño para diferentes etapas de ingeniería, no existe un método generalizado debido a que cada caso supone de un análisis específico de las variables de mayor impacto sobre la estabilidad. El objetivo de esta tesis, es desarrollar una herramienta de diseño para el análisis de estabilidad de excavaciones subterráneas, en etapas de pre factibilidad. Para este fin, se revisaran en detalle los métodos más representativos y aceptados dentro de la industria, identificando sus principales ventajas y desventajas. Posteriormente se plantea el uso de herramientas empíricas y de modelación numérica aplicadas en la evaluación de estabilidad. Entre las ventajas que ofrece este trabajo, se encuentra la aplicación del Método de Reducción de Resistencia al Corte, SSR por sus siglas en ingles. Si bien inicialmente fue desarrollado como una técnica de análisis de estabilidad en taludes mineros, cuenta con recientes investigaciones que lo plantean como una innovadora herramienta en minería subterránea (Konietzky and Le 2008). Es así como a lo largo de este trabajo, se plantea su uso junto a un criterio de estabilidad, que permite cuantificar la estabilidad que brindan sistemas de fortificación (compuestos de pernos y shotcrete) a macizos rocosos con diferentes características geotécnicas. Mediante el uso del software de elementos finitos en dos dimensiones Phase2, desarrollado por Rocscience. Se construyeron 162 casos representados mediante una galería estándar de 16 [m2], cuyos datos geomecánicos de entrada variaron en profundidad (desde 250 hasta 1000 [m]), relación de esfuerzos horizontales y verticales (de 1 a 2), calidad de roca (mala, regular y buena expresada en GSI), resistencia a la compresión uniaxial (desde 50 a 150 [MPa]) y tipos de pernos (adherencia y fricción). La metodología propuesta permitió establecer una relación entre el factor de seguridad (expresado como SSR) y la estabilidad de excavaciones subterráneas. Esto se llevó a cabo mediante una validación entre los resultados obtenidos y las categorías de estabilidad propuestas a partir casos históricos recolectados en la proposición del método de luz critica (Ouchi 2002). Como resultado final de este trabajo, se resaltan las limitaciones de los software actuales para el modelamiento numérico en el análisis de elementos de soporte y refuerzo. Además se presenta un gráfico actualizado del método empírico del índice Q (Barton et al. 1974), en el cual se definen fronteras de estabilidad e inestabilidad en función del método SSR, que a su vez establecen las zonas de calidades de roca que resulta adecuado o no el soporte diseñado mediante este método empírico. Finalmente, a modo de recomendación a trabajos futuros se plantea una metodología complementaria para la calibración de esta herramienta, que se espera sea de utilidad a la hora de evaluar su desempeño en casos de estudio.