abril 2014 - repositorio digital de recursos hídricos
TRANSCRIPT
. . . .... - .....
.... h ..
Cl.Ei,.;o '""C t1(0
Abril 2014
(
(
(
(
1.
TABLA DE CONTENIDO
- - ~- FOLIO-Nº
QA·.~T .·028
CAPITULO 1: INTRODUCCION ........... ....... .... ....... ............................ 5
1.1 . Diagnostico Situacional .... ....... .... .. .. .. ................................................. 5
1.1.1. Aspectos Generales ........ .... ..... .. ......... .. .... ............ .. ................ 5
1.1.2. Resultados de estudios realizados .......... .. ............................ 1 O
1.1.3. Veda en el Acuífero Caplina ............ .. .. .. .. ............................. 15
1.1.4. Identificación de causas de deterioro del acuífero .. .. .. ........... 15
1.2. Planteamiento del Problema ....... .. .. .... .... ... ... .. .. .. .... .. .............. .......... 17
1.3. Hipótesis ... ...... .. .... .. ........... .......... ... ... ... .. .... ... .. .................... ....... .. ... 17
1.4. Objetivo de la lnvestigación ........ .. .. ..... .. .... ..... ... .......... ... ... ............. .. 17
1.4.1. Objetivo General .. .. .. ...... ... ... .... .. ................. .. ...... .... ..... ......... 17
1.4.2. Objetivos Específicos ..... ... .. ... ...................................... ......... 18
1.5. Justificación ... .... ...... ......... ... ....... ......... ............... .......... .. ... ............... 18
2. REVISION BIBLIOGRAFICA .......................................................... 19
2.1. Aspectos Generales ........ ... ........ ..... .... .. .... ... ... ... ...... .. .. ... .... .... .. ... .... 19
2.2. Proyectos y Estudios Realizados ... ...... .. ... ....... ....... .. ..... .. ... ... .......... . 20
2.3. Estado del Arte ... .... .... ... ... .. ...... .... ... ................ .. .... ... .. ... ..... ... .. ........ . 20
3. METODOLOGIA EMPLEADA ........ ...... ............................... .. ....... ... 26
3.1 . Aspectos Teóricos ..... ....... ... ...... .. ....... ... ... ......... ... .... ........ ........ ........ 26
3.2. Situación Actual.. ... ..... .. ... .... .. .. .. ... ...... ... .. .... ... ... .. ..... ................. ... .. .. 30
3.3. Técnicas para Recuperación del Acuífero .... .. ... .. .. .... ............. .. ... ..... 31
3.3.1. Convencionales .. .. ..... ... ...... ... ....... .. .. ... .. .. ... .... .................. .. .. 31
3.3.2. No Convencionales ...... .... ... .. ... .......... .... ... ... ... .. .. .. ...... ... .. .. ... 32
3.3.3. Especiales o Alternativas ....... .. ..... ....... .... ... .. .. ...... .. .. .. .. ... ..... 32
3.4. Lineamientos de la Propuesta para Recuperación del Acuífero ........ 33
4. ALTERNATIVA PROPUESTA ........................................................ 34
. . Análisis del Problema ........... ... ....... .... ....... .... .......... .... ......... ........ .... 34
4 ... Barrera Hidráulica contra la Intrusión Marina ...... .. ......... .. ... .. ........... . 37
2
íi<W\"~I FCfüb N" 1 QA-UT, - Ü029
4.3. Zona favorable para la Barrera Hidráulica .. ...... .. ................... ......... .. 39
4.4. Plan de Gestión del Acuífero .. ... ..... .. ... .. ... .. .. .. .. ...... ... .. ...... ......... ... .. .41
4.5. Estudios Básicos Existentes ............ ... ... ...... .. ........ .. .. ... ......... ....... .... 42
4.6. Programa Piloto de Barrera Hidráulica Negativa .. ....... ... ............ ..... .44
( 4.6.1. Aspectos Generales ..... ... ... .............. ....... ...... ....... .......... ....... 44
4.6.2. Caracterización Hidrogeológica .................... .......... ........ ...... 44
4.6.3. Ubicación de la Barrera Hidráulica .. ..... ................ ......... .... .... 46
4.6.4. Esquema de Barrera ....... .. ...... ...... ... .. ....... ..... .... ....... .... .... .. .. 51
4 .6.5. Consideraciones Especiales .... ..... .. ...... .... ... .. ....... ........ .. ...... 52
5. PROGRAMA DE ACTIVIDADES ............................................. ....... 53
5.1. Exploración Geofísica .. .. .. ........ ... .. ... ....... .... ..... ... ....... ... ..... ... ... ......... 53
5.2. Caracterización Hidrogeoquímica ... ............................ ... ....... .... .. .... .. 55
5.3. Perforación .. ......... ..... ..... ................... ........... ............... ............. ... ..... 56
( 5.3.1. Organización del Proyecto ......... .... .. .. .... .......... .......... .. ........ . 56
5.3.2. Construcciones y Adecuaciones ..... ..... .. ........ .. .. .. ...... ....... ... . 56
5.3.3. Proceso de Perforación .. ......... ...... .... ...... ....... ... ......... ...... ... .. 57
5.4. Electrificación y Equipamiento ..... ... .... ...... ... .. .... ........ .... ... .... ...... ...... 59
5.4.1 . Electrificación .... ................ .... ........ .... ............. .. ..... .. .. .......... .. 59
( 5.4.2. Equipamiento .. .. .. ...... ... .. .... .... .......... ... ........ ....... ... .. ..... .... ..... 60
5.5. Operación y Mantenimiento ...... ........................ .... ... .......... ....... .... .... 64
5.6. Monitoreo y Evaluación del Sistema Acuífero .. .... .. ..... .. ..... ...... .... ..... 64
5. 7. Personal Ejecutor ......... ........ ..... .. ................................ ....... .... ... ....... 65
(
3
ANA FOLIO Nº
OA-UT • .,Q-D,3Q
LISTA DE FIGURAS
Figura No. 1 Evolución histórica de la superficie irrigada ........................................................ 5
( Figura No. 2 Evolución de la superficie cultivada ...................................................................... 8
Figura No. 3 Evolución histórica de los estudios en La Yarada .............................................. 9
( Figura No. 4 Perfil del sistema acuífero .................................................................................... 11
Figura No. 5 Hidroisohipsas año 2002 ...................................................................................... 12
Figura No. 6 Hidroisohipsas año 2009 ...................................................................................... 13
Figura No. 7 Zona de degradación de la calidad del agua subterránea .................. ............ 14 (
Figura No. 8 Pozos de explotación ............................................................................................ 16
Figura No. 9 Evolución histórica de los volúmenes de explotación ...................................... 16
Figura No. 1 O Variación de niveles freáticos ............................................................................ 17
Figura No. 11 Interfase agua dulce-agua de mar teoría estática .......................................... 27
Figura No. 12 Interfase agua dulce-agua de mar teorla hidrodinámica ............................... 29
( Figura No. 13 Niveles de Desarrollo de un Sistema Acuífero ............................................... 33
Figura No. 14 Zonas representativas del acuífero .................................................................. 36
Figura No. 15 Mapa de hidroisohipsas año 2009 (ANA) ........................................................ 37
( Figura No. 16 Tipos de barreras hidráulicas (Pool M. y Carrera J., 2009) .......................... 39
Figura No. 17 Modelo Numérico del Acuífero La Yarada (H. Cruz, ANA 2009) ................. 40
Figura No. 18 Problema central, causas y efectos .................................................................. 41
Figura No. 19 Zona de degradación de la calidad del agua subterránea (ANA 2010) ...... 43·
( Figura No. 20 Barrera hidráulica negativa o de depresión ..................................................... 44
Figura No. 21 Parámetros hidráulicos del acuífero (Rojas 1998) ......................................... 46
Figura No. 22 Ubicación de la barrera hidráulica negativa piloto ................ .......................... 50
Figura No. 23 Disposición de batería de pozos alternativa "A" ............................................. 52
Figura No. 24 Disposición de batería de pozos alternativa "B" ............................................. 52
Figura No. 25 TDEM Adquisición de datos .............................................................................. 54
Figura No. 26 - Curvas del sistema y puntos de operación de la bomba para un sistema
de aguas subterráneas ....................................................................................................... 62
4
(
(
ANA FOUONº
9A·.UT_ 0031
1. CAPITULO 1: INTRODUCCION
1.1. Diagnostico Situacional
1.1.1. Aspectos Generales
La región Tacna, está ubicada en la zona más árida de la costa peruana, y en la
cabecera del desierto de Atacama, caracterizándose por la escasez de recursos
hídricos, lo cual, dio lugar que desde hace varias décadas se utilicen las aguas
subterráneas existentes en el subsuelo del valle de Caplina y en especial de las
pampas de La Yarada para el desarrollo de la agricultura. Sin embargo; el
acuífero, debido a la falta de un programa de explotación viene siendo
sobreexplotado lo que ha traído como consecuencia un gradual y permanente
descenso del nivel freático, comprometiendo sus reservas no renovables, lo que
ha causado el fenómeno de la intrusión marina debido a la alta concentración de
pozos de explotación de aguas subterráneas.
Según la Dirección Regional Subsectorial de Agricultura Tacna, el área agrícola,
asi como el número de pozos se fue incrementando hacia el sector de Los Palos,
asl en 1971 con 55 pozos irrigaban 2000 ha., cinco años más tarde
aumentaron a 2800 ha ya en el 2005 se incrementó a 13 000 ha. y en el 2011
ha llegado a 20250 ha .• para lo cual han utilizado 113 Hm3 de agua del subsuelo.
En la Figura No. 1, se muestra la evolución histórica del área irrigada en las
pampas de La Yarada .
.. ;.
i 15000
a ~10000 .¡.....;.-+--'--1--'-.;__-+--'---'-~-+-~-.C--l-~~--1
& ~
o~~~-+-~~-+--'L-'---'-~~....:.....i.-1-~----1
1965 1975 1985 1995 2005 2015
Tiempo (años)
a No. 1 Evolución histórica de la superficie irrigada
5
(
ANA FOLIO Nº
9A·.UT:. DD32
La explotación de las aguas subterráneas en las denominadas pampas de La
Yarada, Los Palos, Hospicio y otras aledañas en el departamento de Tacna, data
desde antes de la década de los 40', la misma que se realizaba a través de
pozos generalmente cercanos al litoral y con extracción manual o con motores
de combustión interna.
Con el funcionamiento de la hidroeléctrica de Aricota, que permite electrificar los
equipos de bombeo en el campo, se inicia la perforación de nuevos pozos de
mayor profundidad; encontrándose que ya en 1971 existían 55 pozos, con un
volumen de explotación del orden de los 27 Hm3, (para 2000 ha. en producción).
En el año 1976 se incrementa los pozos a 70, con explotaciones del orden de los
30 Hm3 para irrigar 2800 ha. En los siguientes años, con inversiones del estado,
se pone en operación los asentamientos Nº 3, 4, 5 y 6 de La Yarada Media, así
como nuevas áreas de privados, incrementándose el número de pozos hasta
127, con volúmenes de explotación de 63 Hm3, que irrigan 5640 ha. (INRENA, 2
003).
En el año 2006 se emite el Decreto Supremo Nº 065-2006-AG mediante el cual
se declara de necesidad pública y preferente interés nacional la conservación y
preservación del recurso hídrico del acuífero del valle del rio Caplina, ubicado en
el departamento de Tacna, encargándose al Gobierno Regional de Tacna, a
través del Proyecto Especial Tacna, la implementación del programa de trabajo
"Vigilancia y Control del Acuífero La Yarada", indicándose que el gobierno
regional realizará las modificaciones presupuestarias necesarias para su
realización durante los años 2006 y 2007.
En el año 2009, la Autoridad Nacional del Agua realiza el estudio
"Caracterización Hidrogeológica del Acuífero del valle Caplina y La Yarada",
identificando 250 pozos operativos que explotan 112 Hm3, de los cuales 105 Hm3
se utilizan en la agricultura y 5 Hm3 para el abastecimiento poblacional.
El mismo estudio fija la recarga en 45 Hm3, evidenciando una sobreexplotación
del acuífero de 67 Hm3, lo cual provoca descensos progresivos de los niveles de
entre 0,02 y 2,98 miaño, acompañado de un incremento
6
(
(
ANA FOLIO Nº
9A-.Ul.; 0033
progresivo de la salinidad de las aguas mediante la realización de una
modelación numérica realizada en el 2009, se proyecta la tendencia del
descenso hasta el 2030 encontrándose valores entre los 5 a 12 m en La Yarada
y en Los Palos del orden de los 7 m.; estos resultados conllevaron a recomendar
disminuir la explotación a un máximo de 54 Hm3, equivalente a la explotación
existente en el año 1999.
En el 201 O la Autoridad Nacional del Agua, realiza los estudios "Caracterización
Hidrogeoquímica del Acuífero Caplina" y "Evaluación de la Intrusión Salina en el
Acuífero Caplina", determinándose un área critica de degradación de la calidad
del agua subterránea en el acuífero Caplina, que comprende un área
aproximada de 131 km2 (60 km2 correspondiente a intrusión marina) donde se
ubican los valores más altos de sodio, lo que indica un aumento paulatino de
este ion en respuesta a la mayor penetración de la cuña salina, en las zonas
más cercanas a la costa y por otros factores diferentes en otras zonas.
En la Figura No. 2, se muestra la evolución del crecimiento de la superficie
cultivada y en la Figura No. 3, se muestra la evolución histórica de los estudios
realizados para el acuífero de La Yarada.
/
7
1956
- 400 ha
:::~ .-....
:""
-
1972
2 040 ha
Figura No. 2 Evolución de la supeñicie cultivada
---.-
1987
4 407 ha
~r
:..._-o~
=-
-"""' """ -
2008
13 500 ha
·~ I> ~ $1 -4
1.-· -e~
'~
1900
~ ~ 2< :;¡~ c. "
~~ s: ~ ~< ~ ~ ~-;:;
c. ~ Y. e: ~:::
1910 1920
Perforación del primer poLo en La Yarada
OCUPACIÓN CHILENA DE TACNA
1930 19-io 1950
2 ::: ¿:: ~E
Pnmcra:. e\CJ\ ac1onc~ a la napa en l Ida
'f'-; · :; --:::: (>
~ = ~ ! c.~ e :b .~ :.,,
La Yarad.i y Lo.., Palo~
~ ::; ¡: '.:! -f!
~ ·z L:::
:::: J =- ~ ,, E 6
.J::,-"""' ..... ':"-::; .,,, . :
w -E ~ ~ · ;::
~ ~ w "' :.:.. :: .g ,,_g e :: ¡::.....: '!.J ~
4Z ¡: c::
.::. c. ,¿ ,, ,
:::
~ -:;. ~
r; -; ~j:
§ ~ "..> tJJ
-::; "' l!· " · - .. 'C :: .. o ~~"~ ....... - %
....
Pcrfor.u:ion de: p<'i"OS
tubulan.:s y profundo~
Estudio geológico del acuí li.:rn
La Yarnda Pctcr'>cn ) Alb<:rc.1. l <>54
Prirn.:r c'tudio para utilización de aguas subterráneas J. García. 193 7
. 3 E~olución his tórica de los estudios en La Yarada
'""'
1960 1970 1980 1990 2000 2010
¿ :r --:: - ... .r ' r. ..§ ¡....
... > ~ ~/ == ¡: ~== ~ - :=: z :: ::: .~ .- ~ ~
-;:; z - ·¡.; ;- .... - ' ::~ ... -!.. _; ':.I t: ':/, - r....; ~ _...,, ~ ...,, _ J :.o / '*'-. . e ; ~ CJ e < · f :::: ·::l l e¡ .5' 5 :: ~ .... - -::::; ;-;1 - :--~ c... :¡. 5 = !: [] - ~: j ~t ~..g 1 :' ~ ::: : - 1G¡ c.... E ~e ~ =.r.- c.. ::: ~ ~ ~ - • .-: ':J í ,... -o -;;:. ~ ~ :: :; -:: 1 0 1 ,.. -::: :e ~ -o ~ -'.3 ! ~ ~ :::
~~ t~ ~ ] 2 i ~ -~~ - v - - r -=!r-: 7 :;; ~J ::: ..
~ ~ _; ':.I , 1 :: : lJ
- 2 .-- ~ j \-:"" ' ~ _, - "J' -u ..... ,..,-. 1 ·~ : 2 :: __ ___J ~• e -
t0 ..:.. ..... e: '!)
""' ~ ....., " v ~ :-: ~
-;:_:; e: -o ü : !:!. t':~ e~ :,,¡
~ .g ' c. É~ e: .... .:... 5 -~
Primer modelo matcm.uico tk La Yar:ida
11 Perforación POLOS t\~cnt . 5 )' (l
1 Pcrfor.1c iún
!:; g 111 '-'
0
íurum J.U. Yarnda-PET
R.M. 555-89 1 '
PROFUDUA
\'eda
Creación PIL Y
Com. OIEA
D.S. 065-06 1 1 R.M. 6%-9X Veda
1 Estudio E.P.S .. 1999
po7.<h picLOmdrico:-.
Plan de dcs.1rrollo c'tr.1tegico La Varada
E' aluación po7ll~ por terremoto 2001
9
·O ~
e: .....
o o
CJ1
(
ANA FOLIO Nº
9A-.UT- 00 36
1.1.2. Resultados de estudios realizados
En todo el historial de vida del sistema acuífero de La Yarada. se han efectuado
varios estudios hidrogeológicos y modelos matemáticos de flujo, todos concluyen
indefectiblemente que el nivel freático viene descendiendo y que el desbalance
es cada vez mayor. A continuación mostramos un listado de los principales
estudios realizados en la zona en orden cronológico:
• Caracterización Hidrogeoquímica del Acuífero Caplina. 2010
• Evaluación de la Intrusión Salina en el Acuífero Caplina. 201 O.
• Caracterización Hidrogeológica del Acuífero del Valle Caplina - La
Yarada. 2009.
• Estudio Hidrogeológico del Valle Caplina del año 2003.
• Diagnóstico sobre el uso de los recursos hídricos subterráneos en la
Pampa La Yarada - Hospicio - 2001 .
• Estudio Hidrogeológico de las Pampas de La Yarada y Hospicio Tacna.
INRENA - 1996.
• Estudio Hidrogeológico de las pampas de Santa Rosa. Asociación
Agroindustrial Tacna- llo. 1995.
• Estudio Hidrológico del Altiplano Sur. Informe de Avance. IPEN -
PEPG-PET. 1995.
• Estudio Geológico - Geoeléctrico de la quebrada Hospicio. PRASTER.
1994.
• Estudio para determinar la intercuenca Santa Rosa del Carmen. DIP
Consultores. 1994.
• Estudio Hidrogeológico en las pampas de Santa Rosa.
AGROFORINCA. 1993.
• Peligro y Degradación de la Calidad del agua subterránea por Intrusión
Marina en el Valle Caplina - Tacna - Perú. 1988.
• Estudio Isotópico del Acuífero La Yarada. Informe de Interpretación.
Organismo Internacional de Energía Atómica. 1988.
• Estudio Geológico del Acuífero de las Pampas de la Yarada y Valle de
Tacna. PRONASTER. 1980.
(
(
(
• Estudio Geofísico - Geoeléctrico estructural del valle Tacna.
ASCOSESA. 1980
• Estudio Hidrogeológico para el Asentamiento N° 07. Proyecto Irrigación
La Yarada. ASCOSESA. 1979.
Estudio Hidrogeológico de las Pampas de la Yarada y el Hospicio. Dirección
General de Aguas y Suelos. 1974.
Los últimos estudios realizados han identificado que el incremento de la
explotación provocó desequilibrio en el balance de ingreso y egreso de agua al
acuífero, facilitando la intrusión de agua de mar (cuña marina). Los estudios
hidrogeológicos (cambio de sentido del flujo subterráneo-cota negativa o cero) y
de prospección geofísica (492 sondeos TDEM y 21 secciones geo eléctricas),
determinó el ingreso de la cuña marina (7 km). Ver Figura No. 4.
(;oo¡> 60 'i'
Rancho J\wn Gf• nd•
"
Figura No. 4 Perfil del s istema acuífero
Magollo 1 ti~ .. ,
Magollo IRU:
· •W
...
La intrusión marina en el acuífero también ha sido corroborada por el cambio del
sentido del flujo subterráneo de Noreste - Suroeste a Suroeste - Noreste (cotas
negativas - cero) , tal como se puede observar en los mapas de las Figuras No. 5
y No. simismo se puede observar el incremento del área probablemente
(años 2002 - 2009).
11
POL.10 N"
l
I .1
l \
OC EA NO PACIFICO
Figura No. 5 Hidroisohipsas año 2002
_ .. <>"°
12
(
(
(
(
(
(
\ \
OCEANO PACIFICO
Figura No. 6 Hidroisohipsas año 2009
~) Edwln Ma in Pino Vargas
Ph.O., M. . Recursos Hidrlcos lng. Agricola. lng Civil
CIP 41368
9A·.U'f1 .,· Ü 0 3 9
~ .......
j
13
(
(
(
(
(
(
(
(
ANA
9A · Ul
Los últimos estudios han determinado que el área probablemente con problemas
de intrusión marina abarca un área aproximada de 59,57 km2.
La zona definida como degradación de la calidad del agua subterránea, en
términos del contenido de cloruro (300 mg/I), considerando el área que se
encuentra debajo de la lsolina de cloruro 300 mg/I, abarca los sectores Los
Palos, hasta El Chasqui y Los Olivos, e incluye La Esperanza, Las Palmeras y
Rancho Grande. Ver Figura No. 7.
··-
Calidad del Agua
Pozos Ubicados en Zona de Degradación de la Calidad del Agua
:;;~~$. Area de Degradación de la Calidad del Agua
,/
/
.,., ................
OCÉANO PACIFICO
'"'C....... , .......
, ... f""""'"-
I
Figura No. 7 Zona de degradación de la calidad del agua subterránea
' ..
·-
14
f'l t i 4 o . l..tU
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
ANA
';>A·.UT,
1.1.3. Veda en el Acuífero Caplina
El acuífero Caplina y en general toda la región Tacna tiene problemas de
recursos hídricos desde hace varias décadas atrás, lo cual motivó que mediante
R.M. No. 555-89-AG/DGAS del 05/DIC/1989 se prohibiera la ejecución de todo
tipo de obras destinadas a extraer aguas subterráneas en las pampas de La
Yarada y Hospicio, posteriormente mediante R.M. No. 696.98-AG de fecha
16/dic/ 1998 y basado en el estudio hidrogeológico de la Pampas de La Yarada y
Hospicio se ratifica la veda sobre el incremento de explotación de agua
subterránea , prohibiéndose ejecutar toda obra destinada a la explotación de las
aguas subterráneas del acuífero antes nombrado.
En el 2002 se realizó el estudio Hidrogeológico del acuífero Caplina cuyo
resultado descartó técnicamente la presencia de un acuífero profundo,
investigación realizada hasta 650 m de profundidad.
En el 2006 mediante D.S. No. 065-2006-AG se declara de necesidad pública y
de interés nacional la conservación y preservación del recurso hídrico del valle
Caplina (Art 2°) y se amplía la veda a todo el acuífero Caplina.
1.1.4. Identificación de causas de deterioro del acuífero
Las causas identificadas en la actualidad radican en la incorporación de forma
desmedida y sin control de áreas nuevas a la agricultura, lo que trae consigo la
perforación de pozos nuevos sin licencia y el consiguiente incremento de los
volúmenes de explotación. Ver Figura No. 8, 9 y 10.
La Irrigación la Yarada, tiene 52000 ha, aptas para la agricultura desde el punto
de vista edafológico, de los cuales 6000 ha. son irrigadas con pozos con
licencia de uso de agua. Actualmente existen ampliaciones hasta de 4 352 ha.
que son irrigadas con aguas de pozos legales, pero además se estima que hay
9 898 ha. que son irrigadas con aguas provenientes de pozos ilegales o sin
licencia, los que suman un total de 20250 ha.
15
FOLIO Nº
.. .0041
(
(
(
(
(
(
(
--·4~. ~-'~ __ , _ _.._1 ______ _ F ·•I
f
120
100 o .. eo .., .. eo
1 •o ..J 20 o >
o
-- - ~R-·-ANA FOLIONº
9A·.U\ .Dü42
... .... ~ ..... .. - .'!91 ... . ....
e>·~
--··~--" .. .,.,. ... .. . ...,......._.,
CJ ~=- ¡' • ~•• !.. r~ . .. .ll••:it~.._
1967 1976 1979 1980 1982 1985 1987 1995 1998 1999 2001 2002 2006 2009
T IEMPO
Figura No. 9 Evolución histórica de los volúmenes de explotación
Edw in Martín Pino Vargas Ph.D .. M.Sc. Recursos Hidrícos
lng. Agricola. lng. Civil CIP 41368
16
(
(
(
(
(
(
(
6l 00
1.11100
I •s on ~ 6(, 00
~ 6 7 00
1 ·~·ºº 69 011
70.00
lfUl~ llO CMSOUTO: TACHA
SU fOA. ASUJTAMl{NTO U~ V 6
;;;;;r;;; t ~ d a ~ ~ 5 Titmpof•ño•l
Figura No. 1 O Variación de niveles freáticos
1.2. Planteamiento del Problema
~" 00
56 00
1 58 00 ul
~ 6000 ... i &l 00 ..
6•100
66 00
IA>IS- M DH11Ut0 T l\CN"
1 A ti E (in/ auot• -0.64*,
QA·.U:Y- 0043
El problema fundamental radica en que el sistema acuífero no tiene un programa
de operación, las extracciones de agua son al margen de la normatividad, no hay
control de ningún tipo y actualmente no es posible identificar a los infractores.
Esto trae consigo el descenso progresivo del nivel freático generando
actualmente ya problemas de intrusión marina según los últimos estudios
realizados en la zona.
1.3. Hipótesis
La implementación de una barrera hidráulica, permitirá marcar una tendencia a
estabilizar e interceptar el proceso de intrusión marina en el acuífero de La
Yarada.
1.4. Objetivo de la Investigación
1.4.1. Objetivo General
Elaborar los estudios e implementar una barrera hidráulica consistente en una
batería de pozos que permitan atenuar e interceptar el proceso de intrusión
marina en el acuífero de La Yarada.
17
1.4.2. Objetivos Específicos
• Efectuar los estudios geológicos y geofísicos suficientes que nos
( permitan caracterizar plenamente el medio acuífero en la zona de
( implementación de la barrera hidráulica.
• Caracterizar quimicamente el agua subterránea en la zona de estudio e
( identificar la zona de interfase agua dulce-agua salada.
(
• Establecer ubicación y número de pozos de los cuales estará
compuesta la barrera hidráulica.
• Establecer lineamientos y costos de operación y mantenimiento.
1.5. Justificación
El gran riesgo de colapso en que se encuentra actualmente el acuífero de La
Yarada, justifica a plenitud tomar medidas inmediatas para evitar su deterioro y
lograr o iniciar su proceso de recuperación, ya sea con medidas ingenieriles
física o medidas de gestión de recursos hídricos. En tal sentido la
implementación de una barrera hidráulica nos permitirá detener el proceso de
intrusión marina por un tiempo prudencial, de tal forma que se puedan ir
concretando las medidas definitivas de recarga artificial del acuífero.
.6.J," e7.o v ... ., Ph.D., M e Recursos Hidrícos
lng Agrícola, lng CiV11 CIP 41368
18
(
2. REVISION BIBLIOGRAFICA
2.1. Aspectos Generales
El problema de la degradación de acuíferos se viene dando a nivel mundial, en
tal sentido se han venido realizando estudios y aplicando medidas de diferentes
formas para evitar el colapso de los sistemas subterráneos por sobreexplotación
del mismo.
A nivel internacional existen algunos proyectos como el del acuífero del Delta del
Llobregat, el cual ha tenido éxito, pues dicho acuífero se viene recuperando en
función de las medidas adoptadas.
En particular, la identificación de alternativas superficiales y subterráneas,
tendientes a mejorar la oferta hídrica en el acuífero de la Yarada, pueden
orientarse a establecer proyectos o acciones que logren recarga artificial, por
tanto, esta tipo de recarga puede definirse según Custodio (1986) como el
conjunto de técnicas que permiten aumentar la disponibilidad de aguas
subterráneas, con la calidad necesaria, mediante una intervención consciente,
directa o indirecta, en el ciclo natural del agua.
Este mismo autor Custodio (1976) establece como condición necesaria, para
plantear operaciones de recarga artificial de acuíferos, la existencia de huecos
vacíos en el medio poroso que puedan ser rellenados por el agua de recarga.
Otra alternativa importante es la implementación de una barrera hidráulica
negativa, la cual según Pool y Carrera (201 O), es un sistema de corrección de la
intrusión marina que consiste en bombear cerca de la costa para interceptar el
agua salada. Tiene sentido en lugares donde el nivel deba mantenerse bajo. Su
principal desventaja es que también bombean una proporción significativa de
agua dulce, que se contamina al mezclarse con agua salada en el propio pozo.
Para reducir al mínimo esta mezcla, se propone un sistema de barrera de doble
bombeo, con un pozo tierra adentro para bombear el agua dulce y otro costero
para bombear el agua salada. En este trabajo se estudia la dinámica del sistema
e u modelo tridimensional de flujo con densidad variable.
19
(
(
(
(
(
¡ ·- ANA '
9A-Ut·
2.2. Proyectos y Estudios Realizados
Quizás uno de los principales proyectos de esta naturaleza es referido al
acuífero principal del Delta del Llobregat que está afectado por procesos de
intrusión marina desde 1970. Para detener su avance, la Agencia Catalana del
Agua llevó a cabo, entre otras acciones de recarga artificial en el acuífero, la
construcción de una barrera hidráulica positiva mediante la inyección de agua
regenerada tratada en 14 pozos. Es el primer proyecto de estas características
que se realiza en España y pionero en Europa. La barrera eleva el nivel de agua
del acuífero cerca de la costa y evita que el agua salada penetre tierra adentro,
utilizando para ello agua regenerada de la EDAR (Estación Depuradora de
Aguas Residuales) del Baix Llobregat (Barcelona) con tratamientos adicionales
de ultrafiltración, ósmosis y desinfección. La primera fase lleva ya más de 2 años
de funcionamiento con resultados altamente positivos, ya que se ha observado
una mejora substancial de la calidad del agua subterránea en los pozos
cercanos a los puntos de inyección y no han aparecido fenómenos de
colmatación. La segunda fase entro en operación a finales de 2009.
2.3. Estado del Arte
Chávez Guillen R. et. al. (2012), en su artículo "El impacto del cambio climático
sobre los acuíferos costeros", concluyen que en los acuíferos costeros, el
ascenso del nivel del mar, derivado del cambio climático, provocará varios
efectos: i) la pérdida por salinización de la porción de ellos ubicada en el área
invadida por el mar; ii) el avance tierra adentro de la interfase salina agua
dulce/agua salada, hacia una nueva posición de equilibrio; iii) la disminución del
espesor saturado de agua dulce en la porción ocupada por la interfase salina; iv)
la reducción de la disponibilidad y de la reserva almacenada de los acuíferos, y
v) la inutilización o salinización de los pozos ubicados en la faja afectada por el
fenómeno.
M. Sastre Beceiro (2009), en el artículo: "Aspectos jurídicos de la recarga
artificial de acuíferos: regulación actual y retos", analiza la regulación de la
recarga artificial de acuíferos en la normativa comunitaria y española (estatal y
andal Za)) Asimismo, se hace referencia a la recarga artificial de acuíferos en los
20
FOUONº
0046
(
(
(
QA-.Ul C0 4.7
actuales planes hidrológicos de cuenca. A continuación se describe cuáles son
los principales problemas de la recarga artificial de acuíferos como: falta de una
regulación unitaria, de una definición homogénea sobre recarga artificial y sus
tipos, financiación del coste de la operación y quién se hace cargo de la misma,
etc. Se llega a la conclusión de la necesidad de una regulación sistemática,
unificada y específica sobre la recarga artificial de acuíferos. Esta norma podría
comprender los siguientes aspectos: concepto de recarga artificial de acuíferos,
tipos de recarga (por el origen de las aguas y por la técnica empleada),
autorización para recargar y condiciones a incluir en el título, obras necesarias
para recargar y sus mecanismos de financiación (según sea pública o privada),
derechos sobre el agua recargada, título habilitante para el uso del agua
recargada, posibilidad de cederla a otro usuario, etc. Finalmente, se analiza los
efectos ambientales positivos de la recarga artificial: elevar el nivel piezométrico
de los acuíferos que están declarados sobreexplotados o en riesgo de estarlo,
restauración de humedales, frenar la intrusión marina, reducir la contaminación
de las aguas subterráneas, etc.
Ortuño Gobern et. al. (2009), La barrera hidráulica para frenar la intrusión salina
en el acuífero del Llobregat (Barcelona), inyectando agua regenerada, es el
primer proyecto de estas características que se realiza en España, y pionero en
Europa. El acuífero principal del Delta del Llobregat es una reserva estratégica
de agua para el abastecimiento a la ciudad de Barcelona y su área
metropolitana, y está afectado por procesos de intrusión marina desde 1970,
producto de la sobreexplotación y de la excavación de la capa superior
confinante. Para resolver esta situación, la Agencia Catalana del Agua está
llevando a cabo diversas acciones, entre las que destacan la construcción de
una barrera hidráulica positiva con inyección de agua para detener el avance de
la intrusión. La barrera, formada por una serie de 14 pozos de inyección, eleva el
nivel de agua del acuífero cerca de la costa y evita que el agua salada penetre
tierra adentro, recargando además el acuífero. La barrera hidráulica se desarrolla
en dos fases. La primera fase entró en funcionamiento en Marzo del 2007,
habiéndose inyectado ya desde entonces en el acuífero algo más de 850000 m3.
El agua de inyección es agua regenerada de la EDAR del Baix Llobregat
~B?,
Ed~ ,;,;;¡, V"g" Ph D., M. Recunios Hidricos
lng. ricola, lng Civil CIP 41 368
habiendo pasado por tratamientos secundario, terciario,
21
(
(
(
(
(
9A-.Ul . C048
ultrafiltración, osmosis inversa (sólo el 50% del agua) y desinfección por UV.
Actualmente el agua se somete también a cloración antes de inyectarla, aunque
se están realizado diferentes estudios para eliminar la adición de cloro por sus
efectos nocivos y por la posible aparición de trihalometanos en el acuífero
(THMs).
El caudal total de inyección de agua regenerada es ahora de 2500 m3/día. No
han aparecido de momento problemas de colmatación en los 3 pozos actuales
de inyección, principalmente por la alta calidad del agua y el estricto régimen de
limpiezas de los pozos, lo cual se realiza mediante contralavados con
electrobombas sumergibles y aire comprimido. La colmatación es la principal
causa de fracaso en las experiencias de inyección directa de agua en acuíferos,
y se controla aquí controlando que la relación entre el caudal que se inyecta y el
ascenso de nivel en cada pozo sea constante. El impacto de la inyección por la
barrera está siendo altamente positivo en esta primera fase, y se ha observado
en los puntos de control de la red local del acuífero, situados todos ellos en un
radio inferior a un kilómetro de los pozos de inyección. Las analíticas y el
seguimiento de campo muestran la disminución en el acuífero de cloruro, sodio,
calcio, magnesio, hierro y amonio, y un muy ligero aumento de los nitratos,
presentes también en el agua de inyección. La segunda fase de la barrera
representa la ampliación de la primera, y está actualmente en construcción. Se
espera que esté operativa a mediados del 2009. Con ello se conseguirá llegar a
un caudal total de inyección de 15000 m3/dia en 14 pozos para frenar la intrusión
marina en su totalidad. Además de los puntos de control ya existentes, también
se está procediendo a la perforación de 16 nuevos piezómetros de control.
Escalante et. al. (2009), proponen propuestas para la detección y corrección de
impactos producidos por procesos colmatantes en el dispositivo de recarga
artificial de la cubeta de Santiuste (Segovia), DINA-MAR es un proyecto de l+D+i
desarrollado en el grupo TRAGSA que aborda, entre otras líneas de acción,
aspectos operativos de la recarga artificial a partir de estudios en zonas piloto.
Durante los seis años de operatividad de los dispositivos de recarga artificial de
acuíferos o Managed Aquifer Recharge (en adelante MAR) construidos por el
Minist o de Agricultura (MAPA) y la Junta de Castilla y León (JCL) en dos
22
(
(
(
(
sectores del acuífero de los Arenales: La Cubeta de Santiuste y comarca del
Carracillo (Segovia) , se ha llevado a cabo un seguimiento simultáneo a la
recarga artificial, estudiando la efectividad, en cuanto al volumen de agua
infiltrado, de los dispositivos (en especial balsas y canales). Este seguimiento ha
permitido diseñar e implementar mejoras encaminadas a incrementar la tasa de
infiltración, reducir la entrada de aire al acuífero y minimizar la colmatación en
acuíferos arenosos, progresando hacia diseños de mayor eficiencia en el marco
de la gestión hídrica para el regadío. Algunas de estas mejoras son aplicables a
la obra civil, otras son puramente operativas. En este artículo se exponen
algunos de los impactos detectados y se justifican las mejoras llevadas a cabo.
Algunas de ellas constituyen criterios técnicos novedosos aplicables a otros
acuíferos análogos.
A. Fernández Escalante y R. Cordero Sánchez (2006), publican el "Esbozo de
una estrategia para acercar la recarga artificial de acuíferos a la población
mediante la educación ambiental", concluyen que la divulgación y la educación
ambiental, entendida como la filosofía de la divulgación, pueden representar una
actuación estratégica para que la población y los futuros gestores de recursos
hídricos conozcan la recarga artificial de acuíferos como técnica de gestión
alternativa, junto con la desalación y la reutilización, frente a la popularidad de
los trasvases. El grado de conocimiento de la técnica es escaso en la actualidad,
dada su baja difusión en España. En este artlculo se presenta brevemente el
estado de la cuestión de la educación ambiental, iniciando unas líneas de
actuación basadas en propuestas de estrategias de información, formación y
divulgación dirigidas a distintos sectores de la población agrupados en grupos
homogéneos.
Stephen (2006), El impacto de la infiltración de aguas residuales a las fuentes
específicas de suministro de agua subterránea no sólo dependerá de su impacto
sobre el sistema acuífero somero, sino también de su ubicación con relación al
área de infiltración de aguas residuales, la profundidad de la captación del agua
y la integridad de la construcción de los pozos. Un control cuidadoso de dichos
factores (y bajo circunstancias favorables en términos de la vulnerabilidad de los
~culf? la calidad de las aguas residuales) puede lograr la compatibilidad
Ed¿¡i pl/,o Va<g" Ph.D .• M . Recursos Hldñcos 23
lng. ncola, lng. Civil CIP 41368
(
(
QA ·.UT Ü Ü 5.0
entre el reúso de las aguas residuales y las necesidades del suministro con agua
subterránea por medio de:
• Aumentar la profundidad y mejorar el sellado sanitario de pozos de
agua potable.
• Establecer zonas de protección apropiadas para los pozos de
abastecimiento.
• Aumentar el monitoreo del agua subterránea para detectar los
indicadores de contaminación.
• Usar pozos en las zonas de riego para recuperar la mayor parte de la
infiltración del agua residual y proporcionar una 'barrera hidráulica' que
proteja las fuentes de agua potable.
• Mejorar la eficiencia de uso de agua para irrigación y, por ende,
disminuir la recarga de aguas residuales a acuíferos subyacentes y así
disminuir la carga contaminante.
• Alentar con urgencia el establecimiento de restricciones al uso de
( pozos domésticos privados someros.
(
(
(
(
García Aróstegui et. al. (2003), en su artfculo, "Control de la intrusión marina y
modelización del acuífero de Vélez (Málaga, España)", reportan que el régimen
hidrológico del acuífero detrítico de Vélez (Málaga) está condicionado por el
sistema del embalse de la Viñuela. La entrada en funcionamiento del embalse y
los trasvases de afluentes coincidieron con una época de extrema sequía (1991-
1995), lo que ocasionó importantes descensos piezométricos debido a la intensa
explotación por bombeo. La posterior llegada de un periodo húmedo ha
recuperado los niveles y ello ha contribuido a mejorar la calidad de las aguas
afectadas por intrusión marina. Se analizan las consecuencias respecto a la
intrusión de estas situaciones hidrológicas extremas mediante un control de la
piezometría y testificaciones. Además, se han simulado diferentes hipótesis de
gestión del acuífero mediante un modelo numérico de elementos finitos, en
régimen permanente y con límites abiertos. En la actualidad, los controles que se
realizan muestran una mejora de la calidad relacionada con la disminución de la
explotación dado que el regadío se atiende con aguas del embalse.
24
(
(
(
(
(
(
;;i....-.. . .. ~:::..:-rFOLIO Nº
9A•.UT -
Murillo (2002), estable lineamientos para el uso conjunto y recarga artificial de
acuíferos y su aplicación a Andalucía y en particular a la provincia de Jaén. Se
hace un recorrido por los conceptos más usuales de uso conjunto, recarga
artificial, tipología del uso conjunto, posibilidades de uso conjunto y recarga
artificial en Andalucía con una mayor extensión para la Provincia de Jaén.
Una reciente publicación de Llamas et al., (2001), realizada por la Fundación
Marcelino Botín, establece que la utilización conjunta consiste en aprovechar las
características diferentes y complementarias de las aguas superficiales y
subterráneas mediante una gestión hídrica que considere ambas componentes,
ya que su empleo conjunto puede proporcionar una mayor disponibilidad de
agua, así como ventajas funcionales y económicas.
Según Custodio (2000), la recarga artificial es una herramienta de la gestión
hídrica planificada en la que aguas superficiales ocasionales, sobrantes o
especialmente destinadas se almacenan en los acuíferos para incrementar los
recursos hídricos y para mantener o constituir una reserva disponible para
situaciones de escasez estacional o para sequías.
La recarga artificial es, pues, un elemento del sistema de recursos hídricos al
igual que lo son los embalses, los acuíferos, los canales, las acequias, los
transvases, la reutilización, la desalación, las demandas o las aportaciones.
Evidentemente, su uso no tiene carácter universal, por lo que solo interviene en
aquellos sistemas de aprovechamiento de los recursos hídricos en que se
precisa de su aplicación. Este hecho no es ajeno a otros elementos del sistema
de recursos hídricos como pueden ser los transvases, la reutilización, la
desalación o incluso, aunque aparentemente no lo parezca, los embalses
superficiales. En relación a este último supuesto cabe citar el caso de algunas
islas oceánicas y pequeños países árabes donde el sistema de recursos hídricos
está constituido esencialmente por acuíferos y recursos no convencionales.
25
C0 51 .
(
(
ANA FOLIO Nº
QA-.Ut 0052
3. METODOLOGIA EMPLEADA
3.1. Aspectos Teóricos
En el caso de los acuíferos costeros, como es el caso específico del acuífero de
La Yarada, uno de los procesos de contaminación más frecuentes es la
salinización de sus aguas por el avance del agua de mar tierra adentro,
fenómeno que se conoce con el nombre de intrusión marina. En estos acuíferos
costeros que vierten sus aguas directamente al mar, se crea un estado de
equilibrio entre el flujo de agua dulce y el flujo de agua salada, que sólo sufre
modificaciones naturales a muy largo plazo debidas a cambios climáticos o
movimientos relativos de la tierra y el mar.
Cuando se modifican las condiciones naturales, bien por incremento del flujo de
agua dulce debido a fuertes lluvias o a recargas inducidas (recarga artificial,
riego con aguas superficiales, etc.), bien por disminución de ese mismo flujo
debido esencialmente a bombeos en el acuífero, el equilibrio agua dulce-agua
salada, se desplaza en un sentido u otro.
La intrusión se produce en este último caso, cuando las extracciones de agua
subterránea hacen disminuir el flujo de agua dulce y el agua de mar invade el
continente. Desde el punto de vista hidrodinámico la intrusión marina tiene lugar
básicamente cuando los niveles dinámicos y/o estáticos en el interior del
continente se sitúan por debajo del nivel del mar. La experiencia demuestra que
una vez que se produce el aumento de la salinidad, el proceso evoluciona con
extrema rapidez y su vuelta al estado de equilibrio puede requerir mucho tiempo.
El término intrusión marina es el proceso de movimiento temporal o permanente
del agua salada tierra adentro desplazando al agua dulce, cuando este proceso
es consecuencia de la disminución del flujo de agua dulce hacia el mar, debido a
la intervención humana, es decir, a la intensa explotación del acuífero por
bombeos. Es un proceso esencialmente contaminante y que deteriora grandes
volúmenes de agua, que experimentan un notable incremento de la salinidad.
/; Edwin Ma n Pin~ Vargas
Ph O , M. . Recursos Hidrloos lng gneola, lng. Civtl
CIP41 368
26
(
(
(
(
1¡ .ANA
9A·UT
La separación, en el seno del acuífero, del agua dulce y salada se establece
mediante la denominada interfase, que debido a la miscibilidad entre ambas
fases acuosas, puede tener anchura variable, dando lugar a una zona de
contacto, de mezcla o de difusión.
La localización de la interfase puede hacerse a partir de medidas piezométricas
o bien por medidas directas.
Ghyben-Herzberg; Hubbert, Luszinsky, proponen que la posición de la interfase
se lleva a cabo, tradicionalmente, a partir de medidas piezométricas, aplicando
fórmulas más o menos restrictivas cuya aplicabilidad depende de la
infraestructura disponible para la obtención de datos básicos.
Las fórmulas más utilizadas son las de Ghyben-Herzberg, Hubbert y Lusczinsky.
Las dos primeras teorías tienen en común el considerar inmiscibles el agua dulce
y salina pero difieren en la forma de considerar el proceso.
Los postulados de Ghyben-Herzberg consideran el fenómeno como si no hubiera
movimiento entre los dos fluidos: el agua dulce y el agua de mar. Se basa en el
equilibrio estático de dos columnas de agua de diferente densidad. En este caso
se supone que el agua dulce "flota" sobre la salada, separadas ambas por una
superficie neta o interfase, tal como se muestra en la Figura No. 11.
Aguadulce
dd
Figura No. 11 Interfase agua dulce-agua de mar teoría estática
27
FOLIO Nº
0053
(
(
(
(
(
(
(
(
Siendo:
h : cota m.s.n.m. del agua dulce en la vertical del punto A
z : profundidad m.b.n.rn. del punto A
dd : peso específico del agua dulce (1000 g/cc)
ds : pero específico del agua salada (1025 g/cc)
El equilibrio en el punto A, responde a la ecuación:
dd (h+z) = ds (z)
y, por tanto:
1 => z = - h
~
Para los valores de densidad normales, z toma un valor de 40h, que equivale a
decir que el contacto entre el agua dulce y el agua salada se encuentra cuarenta
veces por debajo del nivel piezométrico registrado en ese punto.
Esta fórmula tiene validez si admitimos que el agua salada está en reposo y que
las equipotenciales del agua dulce son estrictamente verticales, lo cual se
cumple con gran aproximación, lejos de la orilla.
En la práctica, para aplicar la fórmula de Ghyben-Herzberg se requiere conocer
el nivel piezométrico y las densidades del agua dulce y salada, si bien estos dos
últimos parámetros se consideran iguales a 1000 y 1025 g/cc.
La aproximación hidrodinámica según la Figura No. 12, presupone la existencia
de un flujo de agua dulce hacia el mar, y de agua de mar hacia el continente, lo
cual requiere la existencia de un gradiente en ambos sentidos, es decir, requiere
un flujo de agua dulce y uno de agua salada. En este caso, Hubbert propuso la
siguiente expresión:
/¡ Edwln Martl P1;;6 Vargas
Ph D .• M.Sc. ecursos Hidrlcos lng Ag cola, lng. Civil
CIP 41368
28
(
Esto último implica que en el continente el potencial de agua salada es menor
que en el mar.
Dado que hs (altura piezométrica del agua salada) está por debajo del nivel del
mar, el segundo sumando será negativo y por tanto se sumará al primero y, por
ello, la interfase estará más profunda que la calculada por Ghyben y Herzberg.
Figura No. 12 Interfase agua dulce-agua de mar teoría hidrodinámica
La fórmula de Hubbert demuestra que en las proximidades del borde del mar
existe una diferencia entre la verdadera profundidad del agua salada y la
profundidad calculada mediante la fórmula de Ghyben-Herzberg. Es decir, que
h'>h y, por consiguiente el valor de z según Hubbert es mayor que el valor
calculado con la fórmula de Ghyben y Herzberg.
En este caso es necesario disponer de dos piezómetros ranurados
respectivamente en el agua dulce y en el agua salada, y muy cerca de la
interfase.
Finalmente, el enunciado de Lusczinsky considera la interfase como una zona de
mezcla con un espesor determinado, donde el contacto entre las fases se
considera neto. En este caso se requieren tres sondeos ranurados: uno en el
/¡ Edwin Marti Pin~argas
Ph.D., M Se ecursos Hidñcos lng Agrioola, lng. Civil
CIP41368
29
(
~A·_UT
agua dulce, otro en el agua salada y un tercero en la zona de mezcla, lo que
supone una infraestructura realmente compleja.
La principal limitación de estas fórmulas teóricas radica en la frecuente
heterogeneidad y anisotropía del medio, tanto en acuíferos kársticos como
detríticos. Las diferencias de permeabilidad y la existencia de procesos de
semiconfinamiento conllevan dificultades en la precisión de las determinaciones
piezométricas e impiden la geometría regular de la interfase.
3.2. Situación Actual
De acuerdo al resultado de los monitoreos realizados por ANA en el período
comprendido entre los años 2001 al 2011 el grado de salinidad del agua
subterránea presenta tendencias ascendentes significativas; así tenemos que en
los sectores Las Palmeras la relación de incremento es de 0,20 mmhos/cm/año,
en La Esperanza 0,335 mmhos/cm/año y en El Chasqui 0,213 mmhos/cm/año.
A lo largo del tiempo y de acuerdo a los resultados que han venido mostrando
los estudios, se ha esbozado una serie de alternativas de solución para remediar
la sobre explotación existente, enfocando mayormente los esfuerzos en reducir
las explotaciones y muy pocos en cuanto a incrementar la oferta o las fuentes de
recarga de los acuíferos; esto último debido principalmente a la aparente
inexistencia de fuentes de recarga o abastecimiento cercanas; habiéndose
priorizado el uso de la oferta incrementada, para el abastecimiento de la
población y el área industrial de Tacna, que ha experimentado fuertes
incrementos a lo largo del tiempo.
Según el estudio realizado por ANA (2009), se concluye que después de
haberse calibrado convenientemente el modelo de simulación numérica del
acuífero, tanto en régimen permanente como en transitorio (3470 días), se
hicieron simulaciones de escenarios hasta el año 2030 (30 años) a varios
caudales de explotación, con la finalidad de determinar el volumen de agua
subterránea que cause menos impacto en el tiempo al acuífero.
Como resultado de la modelación numérica podemos concluir, que el
acuífero La Yarada se encuentra en proceso de salinización, como
. ·1 artin Pino Vargas Se Recursos Hidricos 30
. Agricola, lng C1v11 CIP 41368
0056
(
(
(
(
<;JA·.UT
consecuencia de la sobreexplotación. El cual presenta indicadores de
tendencia en los descensos piezométricos del orden de 5 a 12 m,
proyectados al año 2030.
• Respecto a la zona de los Palos (parte baja del valle) al año 2030, el
descenso de los niveles piezométricos seria de 7m., por debajo de la
cota del nivel del mar. Por lo cual, se estaría produciendo el fenómeno
intrusión marina debido a la cercanía con el limite costero, presentando
sentidos de flujo del mar hacia la parte baja del valle. Por ello se debe
proceder a disminuir la extracción a 54 Hm3, (año 1999), el cual paliara
la salinización de la parte baja del valle.
• Debido al aumento de la extracción de la masa (54 a 112 Hm3), se
puede concluir que desde el año 1999, el acuífero esta
descompensado, por ende presenta complemento de flujo con agua
salina. Como consecuencia de ello estarla ingresando flujo salino al
acuífero en el orden de 0,99 m3/s (30 Hm3/año) el cual se equilibraría al
año 2030, produciendo la salinidad de la parte baja y media del
acuífero bajo condiciones actuales.
• De los resultados globales en la modelación numérica concluimos; que
debe ratificarse la veda en el acuífero La Yarada, e implementar
estudios de vulnerabilidad como medida de corrección.
3.3. Técnicas para Recuperación del Acuífero
Habiendo identificado la problemática actual, basados en los estudios
antecesores y principalmente el estudio realizado por ANA el año 2009,
podemos establecer una estrategia para frenar el proceso de contaminación del
acuífero y dictar medidas que nos permitan recuperar el nivel freático del mismo
así como su calidad.
El conjunto de técnicas se pueden distribuir en tres grupos fundamentales:
3.3.1 . Convencionales
En este grupo podemos citar algunas elementos como el empleo de embalses,
explot ión de aguas subterráneas y transferencia de agua intercuencas.
31
(
(
(
(
(
3.3.2. No Convencionales
Las técnicas no convencionales están orientadas a establecer reúso y reciclaje
de agua y desalinización.
3.3.3. Especiales o Alternativas
En este grupo tenemos la administración de la recarga de los acuíferos y
técnicas paliativas como son: disminución de escorrentía en bosque y zonas
urbanas, trampas para escorrentía, ahorro, redes de tuberías eficientes,
disminución de evaporación en los embalses, etc.
TODO (1960) sugirió cinco métodos para controlar y prevenir la excesiva
intrusión de agua salada:
1. Controlar las extracciones en el interior, o su distribución espacial, con el fin
de cumplir los requisitos cuantitativos.
2. Realizar la recarga artificial, para compensar la posible sobreexplotación en el
interior.
3. Desarrollar una barrera de depresión (conocida también como barrera
hidráulica negativa) adyacente a la costa, mediante una línea de pozos de
bombeo, situada paralelamente a la línea de costa.
4. Desarrollar una barrera de recarga costera por medio de una línea de pozos
superficiales, paralela a la costa, creando una cresta de presión, que frene el
avance del agua del mar.
5. Realizar una barrera subterránea artificial, de impermeabilización, para
separar el agua dulce del agua salada.
32
(
(
(
QA-.UJ 0059
3.4. Lineamientos de la Propuesta para Recuperación del Acuífero
Los lineamientos que proponemos se sustentan en el estado actual del arte en
materia de recuperación de acuíferos sobreexplotados y las condiciones reales y
actuales del sistema estudiado.
En este sentido, se pretende establecer cuáles de las medidas usadas a nivel
mundial son las que podrían dar resultados favorables en el caso específico del
acuífero de La Yarada, desde el punto de vista técnico y también económico.
Definitivamente que la propuesta buscara o pretende recuperar el nivel freático y
revertir el problema de intrusión marina que actualmente viene deteriorando la
calidad de agua en el acuífero, y su avance hacia el continente.
En la Figura No. 13, se muestra los niveles de desarrollo de un sistema acuífero
y la representación del reto que tenemos partiendo con la presente propuesta
técnica.
:\iHI de Das<'
L_
Etapa O Etapa 1 Etapa 2
'
. EqujJibrfo hulanrr~
Entru<b1 = S:ili<.IM
¡ "' _.. : ~
i. 1¡
--, 1 ¡ \ 1
' ¡ , i ' - _ 1 ... .
[ Etapa 3
Figura No. 13 Niveles de Desarrollo de un Sistema Acuífero
La parte inferior derecha de esta figura muestra dos fases en la sobreexplotación
de un acuífero, la 3a que representa un descenso abrupto pero estable y la fase
3b qu representa un descenso abrupto pero inestable.
Edw¿ P:6 V"g"' Ph.O., M.Sc. ecursos Hidricos
lng. Agncola. lng. Civil CIP 41368
33
(
(
(
(
4. ALTERNATIVA PROPUESTA
4.1. Análisis del Problema
El acuffero de La Yarada, a la fecha presenta una serie de estudios realizados y
todos concluyen que el acuífero se encuentra en proceso de descensos de
niveles freáticos. Los últimos estudios concluyen que existe degradación de la
calidad del agua subterránea por procesos de intrusión marina.
El "Estudio de evaluación de la intrusión salina en el acuffero Caplina", es el más
reciente, conjuntamente con el "Estudio de caracterización hidrogeoquímica del
acuffero Caplinan realizados por la Autoridad Nacional del Agua - Dirección de
Conservación y Planeamiento de Recurso Hídricos en el año 2010, su
importancia es vital, puesto que nos permitirán planificar las medidas correctivas
requeridas para frenar el proceso de degradación del acuífero usando una
barrera negativa en una primera fase que debe ser seguida por las medidas
complementarias que nos conlleven a implementar una barrera mixta en
segunda instancia y una barrera positiva a futuro.
Estos estudios han llegado a conclusiones importantes sobre el proceso de
intrusión marina, donde podemos señalar como trascendentes las siguientes
conclusiones:
El acuífero Caplina ubicado en el distrito de Tacna, debido a la
escasa recarga del acuífero y a la sobreexplotación del agua
subterránea, actualmente se encuentra en desequilibrio, evidenciado
por el constante descenso del nivel de la napa que se viene
produciendo en los últimos 8 años. Aunado a una degradación de la
calidad del agua en varios sectores del acuífero Caplina ubicado en el
distrito de Tacna, en especial los cercanos al litoral (zonas 111 y IV),
evidenciado por los altos contenidos en las concentraciones de sus
principales parámetros hidrogeoquímicos.
Edwin M in Pino Vargas Ph.D , M c. ReC<Jrsos Hidrioos
lng Agncola, lng Civil 34
CIP 41368
.. ~-.. - .
<;JA-.UT
Según el "Estudio de la Caracterización Hidrogeoquímica del Acuífero
Caplina", realizado por ANA el año 2010, al evaluar la variabilidad en la
composición química de las aguas, se obtuvieron 04 perfiles hidrogeoquímicos
para las campañas 2002 y 201 O, de los cuales de perfiles: Perfil A-A' que va
desde Pampas Santa Rosa hasta el sector las Palmeras, Perfil 8-8·, que
comprende los sectores: Los Palos-Pueblo Libre, El Chasqui; y Las Palmeras;
Perfil C-C', que comprende los sectores: Los Olivos, La Esperanza, Los Palos
La Concordia y perfil O - O', que comprende los sectores: Los Olivos, La
Esperanza, Los Palos-La Concordia.
En general se puede decir que existe una relación con la intrusión salina
bastante alta en el área asociada a los pozos de los perfiles trazados. Para el
perfil A-A', los resultados de los análisis físico-químicos de las muestras de
ambas campañas, indican que existe una relación con la intrusión salina
bastante alta en el área asociada a los pozos IRHS Nº 23/01/01-04, 040, 099,
135, 191, 192, 214 y 308; sectores Las Palmeras, Rancho Grande, Los Palos,
Pueblo libre y parte de Pampa Santa Rosa, el resto de muestras analizadas
presenta un grado de afección menor.
Ed win . P ino Vargas r•ti 0 • M fl •~o.H "Q"" H{\,tHC~
fr\Q A gr1t:{>l 1, l 'flQ C:•v .I C lf.' <4 J:J tU l 35
006
(
(
(
(
(
(
(
(
~ .
~"'ir~=---..~------F O L l O Nº
QA-.UJ 0062
Las zonas y perfiles definidos en el estudio referido (ANA 201 O) , se muestran en
la Figura No. 14.
ZONA 11
ZONA 111
ZONA IV
¡·· Figura No. 14 Zonas representativas del acuífero
36
(
(
(
(
(
\ '\
OCEANO PACIFICO
Figura No. 15 Mapa de hidroisohipsas año 2009 (ANA)
9A·.UT.
El mapa mostrado en la Figura No. 15, muestra las condiciones de flujo del
acuífero, lo cual nos permite ya tener algunas ideas sobre la intervención que se
pretende incorporar.
4.2. Barrera Hidráulica contra la Intrusión Marina
En este contexto, nos centraremos en analizar específicamente el tema de la
fíidráulica negativa o también conocida como barrera de depresión
Edwi6 Pin? Va.g" Ph.D .. M.Sc. ecursos Hidricos
lng Agr ola. lng Civil CIP 41368
37
C0 63
(
(
(
(
(.
QA·.UT
contra la intrusión marina. Esta tarea es bastante ardua, debemos estructurar
una serie de etapas concatenadas para ir estableciendo lineamientos y estudios
que nos lleven a definir el diseño de esta barrera hidráulica, y a su vez poner en
claro cuáles son las etapas futuras o posteriores a la implementación de la
barrera hidráulica para frenar el proceso de intrusión marina.
Esta situación, se viene acrecentando en el acuífero de La Varada, los controles
de niveles y de calidad, vienen reportando el avance de la cuña marina hacia
territorio continental en distancias alarmantes, ya se habla de 5 a 6 Km de
avance, lo que da una señal de alerta considerable por el gran riego de
salinización de los pozos de explotación de agua subterránea de este acuífero.
Una alternativa inmediata, eminentemente es el empleo de barreas hidráulicas,
que pueden ser positivas o negativas. De seguro que la barrera hidráulica
negativa es la de inmediata implementación.
En el acuífero de La Varada un pozo normalmente no está sólo sino que
pertenece a un campo de pozos. Se producen interferencias entre ellos. Cuando
existe un campo de pozos el efecto total que se produce en un punto cualquiera
del acuífero es la suma de los efectos que producirían cada uno de los pozos
actuando por separado.
El año 2009, Pool M. y Carrera J. , publican el articulo "Dynamics of negative
hydraulic barriers to prevent seawater intrusión", en el cual exponen los
resultados favorables que se obtienen al implementar una barrera hidráulica
negativa para interceptar la intrusión marina. Asimismo muestran los esquemas
de los tipos de barreras hidráulicas según la Figura No. 16.
38
C064
(
(
··~-·- ~·=
~A ·.UT
h) Pn,.it i" ' hydraulic J-ianicr 1 U.' .. b\\ íl-h.·r r lnJ1'i.lh'tl1 \\Ctl
·········-· ···--······-·' ..
-·····-·········'-... .. ............ .....
d) Mi~cd hanicr
~··'" ·tt,•r 11i1..nnrinp \\:di
...... -·· ············'··· .-··
r ' "''hv. .~n inJc .... 1ior1 "d
··········· ······--······ ·'···
Figura No. 16 Tipos de barreras hidráulicas (Pool M. y Carrera J., 2009)
En la Figura No. 16, se muestran tipos de barreras hidráulicas para el control de
la intrusión marina: (a) barrera subterránea de baja permeabilidad. (b) barrera
hidráulica positiva. (c) barrera hidráulica negativa. (d) barrera mixta (sistema
bombeo-inyección).
4.3. Zona favorable para la Barrera Hidráulica
Las posibilidades de implementar un sistema de barrera hidráulica es favorable,
se debe tener en cuenta la identificación de las zonas de mayores descensos y
donde se registren los mayores problemas de salinización. En definitivo,
debemos tomar como referencia la línea de playa para establecer una batería de
pozos para tal fin. En la Figura No. 17, se muestra la parte del acuífero
colindante con la línea de playa y las zonas probables a determinar, como
favorables para implementar el proyecto de barrera hidráulica negativa.
Edwin Marf Pino Vargas Ph.0 .. M.Sc ecursos Hidricos
lng. AJJ ·cola. lng. Civil y; IP 41368
39
FOLIO Nº
. 0065
(
(
(
(
(
(
(
·:
7.0:\A D IPE.R\ILUlLf.
D EXIRACCIO~ SllH[RRA..'L\
tnNA rRnflAfll F rARA
BARRERA 11/DRAULICA ( · )
-
ANA
9A-.Uf;
Figura No. 17 Modelo Numérico del Acuífero La Varada (H. Cruz, ANA 2009)
40
-FOLIO Nº
D066
(
(
(
(
(
(
l (
(
---A.~
9A-.UJ
4.4. Plan de Gestión del Acuífero
Este plan de trabajo, partirá del plan de gestión del acuífero de La Yarada el cual
se ha desarrollado de manera concertada, con la participación de las
instituciones involucradas en la problemática del acuífero. En la Figura No. 18 se
muestra el problema central, sus causas y efectos.
__ ...__ .. ::=! IL soSenlNe ~\
EL PROBLEMA CENTRAL
Insuficiente
conciencia e información
lnternalizad técnica
1 J , -
Falta de 0.•~•ocim•J difusión del ento del problema potencial
-1-No se toma Deficiente conciencia e manejo de
J sobre la información.
Nos• dc~tinan
fondos para
Cultivos de alto
consumo de
Figura No. 18 Problema central, causas y efectos
¿;_/ / Edwin Marti Pin~rgas
Ph.D .. M.Sc. ecursos Hidricos lng. Ag cola. lng . Civil
e P 41368
Nosc hace un adecuado control en la
reríoracióa de pozos sin
control
41
·-FOLIO Nº
006.'7
(
(
(
(
(
(
(
(
<.
ANA FOLIO Nº
OA-UT; 0068
4.5. Estudios Básicos Existentes
Se entiende que existen una serie de componentes importantes que
comprenden los estudios básicos y son orientados a conocer de la mejor forma
el complejo sistema acuífero y su interrelación con el agua salada. La
importancia de estos estudios radica en conocer la zona de interfase y explicar
su funcionamiento, para ello nos tenemos que apoyar en estudios básicos como
ser la revisión de información existente, estudios topográficos, geológicos,
geofísicos, geoquímicos, etc. Sobre esto en el presente documento hemos
referenciado varios estudios y específicamente los elaborados por la Autoridad
Nacional del Agua en el año 2010.
La intrusión marina puede ser estudiada desde diferentes puntos de vista, todos
ellos importantes cuando se quiere llegar a conocer con detalle el proceso. Estos
métodos de estudio pueden ser Hidrogeológicos, Hidrogeoquímicos e Isotópicos
y Geofísicos.
Gran parte de estos estudios se dispone para el acuífero en cuestión,
quedándonos en esta etapa el análisis de la información disponible para
proponer un programa piloto de barrera hidráulica negativa, con sus ventajas y
desventajas que esta presenta.
Los estudios realizados han determinado que el área probablemente intruida
abarca una superficie aproximada de 59576 km2. La zona definida como
degradación de la calidad del agua subterránea, en términos del contenido de
cloruro (300 mg/1), considerando el área que se encuentra debajo de la isolinea
de cloruro 300 mg/I, abarca los sectores Los Palos, hasta El Chasqui y Los
Olivos, e incluye La Esperanza, Las Palmeras y Rancho Grande.
En la Figura No. 19, se muestra la zona de degradación de la calidad del agua
subterránea, zona en la cual propondremos la intervención con un programa
piloto de barrera hidráulica negativa.
Edwin Mart· Pino Vargas Ph.D, M.SG eGursos Hldticos
lng. AgrlGola. lng. Civil CIP 41 368
42
(
(
(
(
(
(
(
..... .-
....
Calidad del Agua
e Pozos Ubicados en Zona de Degradación de la Calidad del Agua
~/,J. Área de Degradación de la Calidad del Agua
I
..
OCÉANO PACIFICO
A~
» /¡
OA-.UT
,
J y
.J. l ! J \. .....
/ I'
_.,., ....
' ... ..
Figura No. 19 Zona de degradación de la calidad del agua subterránea (ANA 2010)
Edwin Ma n Pino Vargas Ph.D .. M.S , Recursos Hidricos
lng. Agricola, lng. Civil CIP41368
43
0069
(
(
(
.;..::~- rot10 Nº
QA·.UT
4.6. Programa Piloto de Barrera Hidráulica Negativa
4.6.1. Aspectos Generales
Dentro de las ventajas que presenta este tipo de barrera podemos mencionar la
inmediata acción sobre el proceso de intrusión marina, en contraparte ponemos
de manifiesto que esto va generar descensos mayores en los niveles freáticos.
En la Figura No. 20, se muestra esquemáticamente la acción de la barrera
negativa según Mercado (1988).
Pozo de bombeo
Aguo $Ol·ada
Su p-9rf lci• del terreno /
/Superficie pluo.m,ttrico -~--...-.---
--Frente .,table dt OQUa salado
Acuífero
A~ua dulce
Figura No. 20 Barrera hidráulica negativa o de depresión
Una característica fundamental de este tipo de barrera es que debe ser paralela
a la línea de costa.
Definitivamente que su eficiencia ha sido probada, pero depende del diseño, es
decir la disposición de los pozos, distanciamientos, profundidad y régimen de
operación.
4.6.2. Caracterización Hidrogeológica
Las pampas de La Yarada, donde está ubicado el acuífero del mismo nombre
presenta la forma de un delta, con el vértice hacia la ciudad de Tacna, cuya base
;,~rnde parte del litoral tacneño con 27,2 km (ver Fig. 19) y que comprende
Edwin M~~o Vargas Ph O , M S Recursos Hidricos 44
lng ricola, lng C1v1I IP 41368
(
(
(
(
(
e (
..--------·--- . ANA FOLIO Nº
9A-.ur .0071
las pampas de La Varada y Hospicio. El acuífero está relacionado directamente
con la cuenca del río Caplina.
En el área de estudio, afloran formaciones volcánicas, sedimentarias e
intrusivas: (a) Formación Chocolate - Jurásico Inferior. (b) Formación Guaneros
Jurásico Superior. (c) Formación Moquegua-Terciario Superior. (d) Formación
Huaylillas - Terciario Superior. (e) Cuaternario (Depósitos Aluviales-Eólicos
Marinos y Cenizas Volcánicas). (f) Rocas lgneas lntrusitas.
En general se acepta que la edad de estos intrusivos es el Cretácico Superior y
Terciario Inferior, ya que la formación Moquegua, del Terciario Superior yace sin
ser afectada sobre estas rocas ígneas.
Según los diversos estudios citados para el acuífero en cuestión, entre Calientes
y Tacna, los materiales permeables tienen una potencia estimada de 100 m; en
el sector Tacna y Magollo, la profundidad se estima en más de 200 m; en las
pampas de La Varada y los Asentamientos 5 y 6, se estima entre 400 y 700 m; la
zona de La Varada Antigua y la parte media de la Quebrada Hospicio entre 700
y 900 m; y entre Los Palos, Pampa del Hospicio y la frontera con Chile, en
aproximadamente 1000 m.
En cuanto a los aspectos hidrodinámicos que son de vital importancia para
entender el funcionamiento del sistema acuífero, según la basta cantidad de
estudios efectuados a la fecha y que a su vez no llegan a definir con solvencia y
claridad el modelo geológico del sistema, tenemos una interpretación y
planteamiento de valores de parámetros hidráulicos del sistema, estableciendo
zonas diferenciadas. En la Figura No. 21 . Presentamos la variación espacial de
los parámetros hidráulicos del acuífero.
Edwin Ma n Pino Vargas Ph.D, M S Recursos Hldricos
lng. A cola, lng Cívíl CIP 41368
45
(
(
(
(
(
(
(
(
(
l
SECTOR MAGOLLO T= 0 .30xE -0 2 1112/ seg K=0.6 8xE - 04 m / seg
SECTOR YARADA ANTIGU T = l.SOxE - 02 m 2/seg K= 5 .08xE -04 m /seg S =0.004 8
S ECTOR LITORAL T1:01. 2 1xE -02 m•/seg K=1.09XE -03 111 /seg S '='0 .0007
S ANTA ROSA =1.SSxE -0 2 m 2/seg
K =3.60XE - 04 111 /seg S=0.05 95
Figura No. 21 Parámetros hidráulicos del acuífero (Rojas 1998).
Por la naturaleza del estudio a realizar conducente a implementar la barrera
hidráulica negativa, nos interesa sobremanera, identificar la zona del litoral,
donde estará emplazada dicha barrera. Por los antecedentes del sistema y su
misma situación actual , la zona de mayor interés para actuar sería el SECTOR
LITORAL, según lo mostrado en la Figura 21.
4.6.3. Ubicación de la Barrera Hidráulica
La ubicación del piloto de barrera hidráulica lo definimos habiendo revisado
todos los estudios básicos y modelos de simulación hidráulica del acuífero. En tal
sentido se han identificado zonas con mayores problemas que otras en cuanto a
la degra ción de la calidad del agua y a su vez corroborado con los descensos
de n · eles freáticos.
Edwi.6..;niv.,gas Ph.D., M.Sc. ecursos Hidricos
lng. Ag cola. lng. Civil CIP 41368
46
(
(
(
(
(
QA·.UT . C 073
La salinización progresiva de los pozos en la Varada por intrusión de fondo es un
problema que se ha venido generando desde hace varios años, en función del
desequilibrio de explotación. La cuestión entonces reside en compatibilizar el
diseño y modo de extracción con las características hidrogeológicas del medio.
En ambientes como los sedimentos del abanico fluvial, las reducidas
permeabilídades verticales frecuentemente permiten prevenir el problema a
través de la limitación de profundidades de perforaciones y caudales de
extracción.
Cuando se trata de medios más permeables como los considerados en este
trabajo, la alternativa de corregir la extracción generando una barrera por
bombeo de agua salobre de fondo puede ser una alternativa válida, dada la
localidad del fenómeno intrusivo. La dimensión de este bombeo depende de las
relaciones entre permeabilidades horizontales y verticales de las matrices, de las
calidades de agua y espesores acuíferos, de los objetivos a alcanzar por el
operador por el operador del sistema, etc. Quedan sin embargo algunos temas a
evaluar en el proceso de operación del programa piloto de barrera hidráulica
negativa como son:
La continuidad de la extracción de agua menos mineralizada debido a
la corrección local por efecto de barrera estará sujeta a las reservas
hidrogeológicas existentes en la "capa de agua dulce" y a la recarga
efectiva en el área influenciada por la captación. Una explotación
abusiva (Custodio, 1997), en este caso, implicará un progresivo
adelgazamiento de esta capa y un paulatino y lento deterioro en la
calidad del agua extraída.
La operación cotidiana de la captación requiere de un diagnóstico
inicial preciso y de un monitoreo permanente. Por ejemplo, en el pozo
de barrera, ubicaciones menos favorables de filtros o excesos de
bombeo pueden conllevar pérdidas por extracción de parte de la capa
de agua dulce (Custodio y Llamas).
La evacuación del agua salobre captada por el pozo de barrera
impone del análisis de impacto correspondiente para su disposición,
EdwG PI(. Va'g" Ph D., M S Recursos Hidricos
lng Agricola, lng. Civil CIP 41 368
47
(
(
(
(
(
(
(
OA·UT . C075
problema compartido con tratamientos para desmineralización de
aguas (ej. eliminación del rechazo de ósmosis inversa). En el caso de
La Yarada, pensamos que por el momento no existe capacidad de
dilución del río Caplina, puesto que es de régimen intermitente, lo que
imposibilita su uso como destino final de estos caudales y calidades
de aguas, lo que será motivo de nuevos estudios.
Según C. Zheng (1990), otra alternativa a mediano plazo puede residir en su
tratamiento usando osmosis u otros métodos y su inyección en acuíferos más
profundos, la utilización de herramientas de modelización de acuíferos
representa sin duda una enorme colaboración para comprender estos procesos y
predecir cualitativamente su devenir futuro, aún a largo plazo. Sin embargo son
necesarias muchas observaciones e investigaciones de diagnóstico para que los
resultados cuantitativos se correspondan de manera precisa con la realidad,
como lo hemos comprobado en este trabajo, quizá por errores cometidos por
desprecio de fenómenos dispersivos.
Según la Autoridad Nacional del Agua (2010) el acuífero de La Yarada (922,28
Km2), actualmente se encuentra en estado de sobre explotación (desbalance de
ingreso y egreso de agua subterránea), lo que ha provocado la Intrusión marina
o cuña marina que se ha incrementado y tiene una longitud de 7 km observado
de acuerdo a estudios geofísicos en la zona 111 en los sectores Boca del rio, Los
Olivos, Yarada antigua. Estos estudios han determinado que el área
probablemente bajo condiciones de intrusión marina abarca un área aproximada
de 59,57 km2, lo que representa un 6,5 % de la superficie total, lo que en función
a su ubicación siendo el área de mayor explotación de aguas subterráneas
resulta preocupante.
Sin duda, la preocupación es válida, por tanto se tomó la decisión de aplicar
medidas inmediatas a fin de controlar el proceso de intrusión marina con una
medida rápida siendo esta la implementación de una barrera hidráulica tipo
negativa en primera instancia, pensando que en una siguiente fase se debe
implementar una barrera positiva y otras medidas complementarias.
/!·; Edwin Mart Pino Vargas
Ph.O., M Se. ecursos Htdricos lng. AgrícOla, lng. Civil
CIP 41368
48
(
QA·.UT C0 74
La ubicación de la barrera hidráulica sin duda es uno de los principales aspectos,
puesto, que en gran medida de esto depende el éxito en el control de la intrusión
marina. El acuífero de la Varada, geológicamente no es muy complejo, es un
medio granular generado por procesos de deposición de material aluvial, según
investigaciones realizadas no se han identificado estratos diferenciados, por
tanto es un típico acuífero costero. Consideramos que la ubicación de la barrera
hidráulica deberá estar ubicada entre la línea de playa y 1 Km. , hacia espacio
continental como máximo. Es importante señalar que esta primera etapa
exploratoria, con la implementación de una pequeña batería de pozos alineados
y distanciados adecuadamente a fin de que sus radios de influencia se corten y
permitan un abatimiento mayor y que en conjunto nos permitan obtener un
conjunto que evite el proceso intrusivo del agua de mar.
Otro aspecto a tomar en cuenta es que la línea de playa es muy extensa como
para pretender cubrirla en su totalidad, por tanto debemos centrarnos en
efectuar las pruebas piloto en la zona más afectada y cerrando el flujo hacia el
continente apoyándonos en la barrera impermeable natural que representa el
flanco derecho del acuífero cuya denominación es "Cerro Moreno". En el mapa
elaborado por ANA (201 O), mostrado en la Figura No. 22, mostramos la
ubicación recomendada para la ubicación de la barrera hidráulica negativa piloto.
Asimismo, debemos establecer que cada pozo debe de contar con dos (02)
piezómetros uno aguas arriba y uno aguas abajo, para controlar y chequear
condiciones de flujo en el momento de la operación, tiene que establecerse un
programa de control permanente no solo de niveles sino también de control
hidroquímico, puesto que la calidad del agua subterránea es un elemento muy
importante en el estudio del control de la intrusión marina.
Estimamos que sería recomendable implementar una batería de 4 o 5 pozos
estratégicamente distanciados en la zona señalada con su par de piezómetros
cada uno de acuerdo a la justificación dada anteriormente. El régimen de
operación debe ser ininterrumpido es decir 24 horas por día, sin parar.
49
(
(
(
(
(
(
(
(
(
l
(
4.6.4. Esquema de Barrera
La información existente en la actualidad es abundante en cuanto artículos
científicos sobre intrusión marina, caracterización de dicha intrusión y otros.
Nuestra tarea primordial en esta etapa es establecer un programa piloto que nos
permita observar el funcionamiento de una barrera hidráulica negativa, para lo
cual disponemos de muy poca información. Quizás, nuestra mayor referencia lo
representa el proyecto La barrera hidráulica contra la intrusión marina y la
recarga artificial en el acuífero del Llobregat (Barcelona, España).
Un aspecto que tiene incidencia directa en la disposición de los pozos en la
batería que debe conformarse para la barrera hidráulica, es el radio de
influencia. Este elemento a diferencia que en los sistemas de explotación con
caudal seguro, ahora debemos plantearlo para que dichos radios se intersecten
y permitan obtener una elemento denominado barrera sin permitir flujos
intermedios entre los pozos, de ocurrir esta situación seria desventajosa para los
objetivos planteados.
Es función del tiempo y de las características de los parámetros hidráulicos del
reservorio subterráneo. Los radios de influencia absolutos se determinan según
la ecuación de Theis-Jacob (1935).
De la ecuación anterior tenemos que, Ra = Radio de influencia absoluto (m).
T = Transmisividad (m2/s). t = Tiempo de bombeo (s). S = Coeficiente de
almacenamiento. Los valores de Ra, se calculan utilizando como datos los
resultados de las pruebas de bombeo en los diferentes sectores de explotación
del acuífero de La Varada.
La zona establecida como de interés para el proyecto piloto tenemos: T = 1,21 x
10·2 m2/s, K = 1,09 x 10-3 mis y S = 0,0087. Esta información permite calcular un
; z fluencia de 52º·ºº m.
E~~~°, ~:~e!3 H~;~~sas lng A(lrieola, lng Civil
CIP 41 368
51
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
,.
/ I
I \
-
/ '_., ..
ocEANO PACiRCO
.... -
·-
QA·.UT
I I
-·-
-
,, ..... , ... '''-'' , ••. ,,. º'"'ª'"' .... ... , ........ '"""' \l \P\Jtt ' aw \C K\' Dll
'-MI \Olf'll OHt
- 01
""""
Figura No. 22 Ubicación de la barrera hidráulíca negativa piloto
Edwin Marti Pino Vargas Pl1 D .• M.Sc. ecul'llos Hldrlcos
lng. Agrlcola. lng. Civil CIP 41368
00 '77
50
'
(
i[IQ Nº
QA -.UT G07.8
4.6.4. Esquema de Barrera
La información existente en la actualidad es abundante en cuanto artículos
científicos sobre intrusión marina, caracterización de dicha intrusión y otros.
Nuestra tarea primordial en esta etapa es establecer un programa piloto que nos
permita observar el funcionamiento de una barrera hidráulica negativa, para lo
cual disponemos de muy poca información. Quiz.ás, nuestra mayor referencia lo
representa el proyecto La barrera hidráulica contra la intrusión marina y la
recarga artificial en el acuífero del Llobregat (Barcelona, España).
Un aspecto que tiene incidencia directa en la disposición de los pozos en la
batería que debe conformarse para la barrera hidráulica, es el radio de
influencia. Este elemento a diferencia que en los sistemas de explotación con
caudal seguro, ahora debemos plantearlo para que dichos radios se intersecten
y permitan obtener una elemento denominado barrera sin permitir flujos
intermedios entre los pozos, de ocurrir esta situación seria desventajosa para los
objetivos planteados.
Es función del tiempo y de las características de los parámetros hidráulicos del
reservorio subterráneo. Los radios de influencia absolutos se determinan según
la ecuación de Theis-Jacob (1935).
( T .t )
112
Ra =1 .5 --S
De la ecuación anterior tenemos que, Ra = Radio de influencia absoluto (m).
T = Transmisividad (m2/s). t = Tiempo de bombeo (s). S = Coeficiente de
almacenamiento. Los valores de Ra, se calculan utilizando como datos los
resultados de las pruebas de bombeo en los diferentes sectores de explotación
del acuífero de La Varada.
La zona establecida como de interés para el proyecto piloto tenemos: T = 1,21 x 10·2 m2/s, K = 1,09 x 10·3 m/s y S = 0,0087. Esta información permite calcular un
radio de influencia de 520,00 m.
/-; Edwin Marti Pint vargas
Ph.O., M.Sc ecursos Hl(f(icos lng, Agrl la, lng Civil
CIP 41 368
51
(
(
(
(
<.. (
l l
9A-.UT 0079
Proponemos que la disposición de los pozos en la batería sea al 50% del radio
de influencia, es decir a 260,00 m., a fin de lograr el abatimiento esperado.
La disposición en una sola línea se muestra en la Figura No. 23. De ser posible
una disposición de pozos que permitiría garantizar el efecto de la barrera con
mayor eficacia sería la utilización de doble línea de pozos con una intercalación
en la segunda línea, tal como se muestra en la Figura No. 24.
1 260, 260, 1 260, 260, 1
Figura No. 23 Disposición de batería de pozos alternativa "A"
1 260,
• • 1 260, 260, 1 260,
•••• • • • Figura No. 24 Disposición de batería de pozos alternativa "B"
4.6.5. Consideraciones Especiales
Al tratarse de bombeo de agua de la interfase agua dulce-agua salada, es de
esperar que la salinidad sea un elemento a tomar en cuenta al momento de
diseñar el equipo de bombeo. Específicamente en cuanto a los materiales a
tener en cuenta para los cuerpos de bomba y demás elementos que estarán
expuestos a la gran agresividad química del agua salina.
52
(
5. PROGRAMA DE ACTIVIDADES
Es recomendable establecer un programa de actividades que estará orientado a
dar los lineamientos a fin de consolidar el proyecto piloto de barrera hidráulica
negativa. Estas acciones las podemos establecer de la siguiente manera:
5.1 . Exploración Geofísica
Se deben realizar estudios detallados de geofísica para ubicación exacta de
pozos de explotación con dos piezómetros cada uno aguas arriba y abajo en
forma perpendicular a la línea de playa. Se propone usar las tecnologías Time
domain electromagnetic (TDEM) o Sondeo EM en el Dominio del Tiempo
(SEDT), son efectivas en la determinación de la conductividad eléctrica en
suelos desde pocos metros hasta más de 1000 metros de profundidad.
Desde el momento que la conductividad está fuertemente correlacionada a las
propiedades del suelo, el TDEM representa una herramienta importante para el
mapeo de suelos y cambios verticales y laterales de las propiedades en los
mismos.
Este método, que puede ser usado en arreglo sondeo o perfilaje, es una
herramienta importante en la investigación hidrológica en ambiente sedimentario
I aluvial y en la caracterización de secuencias con presencia de lentes de aguas
salobres en ambiente costero.
El método TDEM, puede ser también usado en estudios de agregados,
caracterización de zona contaminada, aplicaciones mineras y mapeo geológico.
Ver Figura No. 25.
Edwin Ma in Pino Vargas Ph O., M. . Recursos H1dncos
lng ncola, lng. C1v1I CIP 41368
53
(
(
(
(
(
l (
(
(
(
(
(
Figura No. 25 TDEM Adquisición de datos
El método TDEM tiene varias ventajas sobre los métodos EM en el dominio de
frecuencias y sobre los métodos eléctricos galvánicos. Entre estas podemos
destacar:
Respecto al FDEM
• Usar más frecuencias (respecto al FDEM) y por lo tanto proveer mayor
resolución vertical.
• Capacidad de un mayor poder de penetración .
• Mayor resolución en definición de estructuras estratificadas. El efecto
negativo con respecto a los métodos FDEM es la menor resolución lateral.
Respecto a los métodos Magneto telúricos
• La fuente controlada de la señal y la buena relación señal/ruido
(conjuntamente a los métodos de "stacking") del TDEM permiten la
investigación en áreas ruidosas en termino de espectro EM.
• El método TDEM es seguramente más indicado en ambientes sedimentarios
y aluviales con estratificación sub horizontal. Los métodos MT
(CSMT/AMT/CSAMT) son más sensibles a variaciones laterales de cuerpos
sub verticales.
• El método TDEM es más sensibles a caracterizar variaciones de resistividad
reducidas (típica de las secuencias en ambientes aluviales).
/z ~ Edw;n M•~ PÍ:;:::g.,
Ph.D .. M.Sc. curs~;~Ídricos lng. Agri la, lng. Civil
CI 41368
los métodos eléctricos (corriente continua)
54
(
(
(
(
(
(.
(.
- 7iJlA-- :>-: - Ób~
QA-.UT 0082
• La disminución de las influencias laterales y la relativa insensibilidad al ruido
geológico.
• No necesita contactos electródicos y la posibilidad de sondear a través de
recubrimientos resistivos (donde no penetraría corriente usada por los
métodos eléctricos).
• Mayores profundidades de investigación con relativo menor esfuerzos
logístico.
• Mayor rapidez y productividad en la adquisición.
La utilización de los sondeos TDEM es ya común en hidrogeología, de hecho
esta técnica está reemplazando rápidamente los SEV. La importancia del
método es complementar a los SEV. Los datos de ambos métodos pueden ser
combinados e integrados perfectamente.
Estos estudios básicos, deben servir para la ubicación de la batería de pozos
que conformarán el proyecto piloto de barrera hidráulica negativa. Asimismo, se
definirá la profundidad de perforación.
5.2. Caracterización Hidrogeoquimica
Tomando en cuenta todos los aspectos discutidos en los estudios anteriores que
caracterizan al área de estudio, es necesario dejar establecido los factores
principales, tanto desde el punto de vista hidrogeológico como hidrogeoquímico,
que controlan la geoquímica del sistema. De forma general se puede decir que
los mismos son: la recarga del acuífero por las precipitaciones que caen en la
parte alta de la cuenca sobre la cual se encuentra el acuífero, la recarga que
produce la irrigación de áreas de cultivo en el valle Caplina e irrigación COPARE,
y la misma Varada, las extracciones que se hace para el abasto a la población y
la intrusión marina que, de forma natural o inducida, hace que el agua
subterránea adquiera iones procedentes del mar.
La complejidad metodológica de un estudio hidrogeoqulmico difiere en función
del objetivo perseguido. Como norma general, a medida que este objetivo sea
más específico, la metodología debe ser más rigurosa, sin que esto signifique
que los e tudios generales puedan llevarse a cabo con menor precisión.
55
(
(
(
.:. . . ...
f
ANA FOLIO Nº
~A - UTi_ 0 Ü 8 3
Es deseable en este sentido, que en la medida de lo posible, se lleguen a
establecer criterios metodológicos de aplicación universal y que en todo caso se
dedique mayor atención a la descripción de la metodología utilizada.
En el marco de este trabajo se debe adoptar una metodología novedosa, para el
estudio hidrogeoquímico especifico de la intrusión marina, donde se utilice como
herramienta fundamental la modelación hidrogeoquímica directa e inversa
(balance de masa). La misma que debemos orientarlas a obtener como
resultados soluciones concentradas de bicarbonato de sodio (González et al. ,
2001).
5.3. Peñoración
Tomando como base la información geofísica de ubicación y datos de
profundidad para la perforación, se procederá con la actividad de perforación de
los pozos, desarrollo y pruebas de bombeo respectivas a fin de determinar los
parámetros hidráulicos del sistema acuífero en la zona de estudio.
Se realizará una descripción del objeto y alcances del proceso de perforación
indicando el número de pozos a perforar en el sitio. Se deben describir a nivel de
diseño las actividades de perforación explotación, su par de piezómetros por
pozo y las tecnologías del proceso de perforación.
5.3.1 . Organización del Proyecto
Se debe establecer como mínimo lo siguiente:
Flujograma y cronograma de actividades
Personal requerido incluida la mano de obra a contratar
Medios de transporte y rutas de movilización
5.3.2. Construcciones y Adecuaciones
En primer lugar se debe precisar los aspectos relacionados a vías acceso y
definir si es preciso adecuar o construir vías de no existir estas.
56
(
(
(
(
(
(
5.3.3.
ANA
9A·.U_T
Adecuación de vías existentes. Se indicarán a nivel de diseño las
rectificaciones, realineamientos, obras de arte y demás adecuaciones
requeridas que se realizarán. Se especificarán los movimientos de
tierra y los sitios de botaderos, las necesidades de uso,
aprovechamiento y afectación de recursos naturales.
Construcción de nuevos accesos. Se debe presentar el diseño de las
vías, con indicación de los siguientes aspectos: • Especificaciones
técnicas. • Movimiento de tierras. • Requerimientos de uso,
aprovechamiento y afectación de recursos naturales, incluyendo la
ubicación respectiva. • Métodos constructivos e instalaciones de
apoyo (campamentos, talleres, caminos de servicio, otros). ·Obras de
arte y estructuras necesarias. • Localización de botaderos. •
Requerimientos de mano de obra. • Plan de obras y cronogramas de
ejecución.
La construcción de accesos debe consultar el Plan Vial y el Plan de
Desarrollo de los entes territoriales en caso de que estos existan, con
el fin de buscar puntos de convergencia en este aspecto.
Adecuación del sitio de perforación. Se debe tener en cuenta: •
Métodos constructivos e instalaciones de apoyo. • Movimientos de
tierra. • Requerimientos de uso, aprovechamiento y afectación de
recursos naturales, incluyendo la ubicación respectiva. • Localización
de botaderos. • Drenajes y estructuras necesarias.
Proceso de Peñoración
Se describirá en forma detallada (nivel de diseño) los equipos, sistemas y
procesos de perforación, incluyendo los siguientes aspectos:
Infraestructura básica y equipos: • Requerimientos de maquinaria. •
Requerimientos de equipos. • Requerimientos de materiales. •
Especificaciones de los campamentos. • La infraestructura y equipos
deben ser ubicados en planos a escala 1: 1000.
Procesos: ·Tecnología de perforación, insumos y sustancias que se
utilizarán. • Necesidades y afectación de recursos naturales, energía y
/J, Edwin Ma · P°Jo Vargas
Ph O., M Se eC1Jrsos Hldricos lng. A 'cola, lng Civíl
57 CIP 41368
--F'OLIO Nº
0084
(
(
ANA
QA·.UT
materiales de construcción, con ubicación en planos de las fuentes de
aprovechamiento y sitios afectables. • Procedimientos para la
perforación. • Organización y Personal requerido. • Fuentes, tipos de
residuos y actividades que generan residuos • Manejo, sistemas de
tratamiento y disposición de residuos.
Pruebas de producción: • Limpieza de pozo. • Destino de fluidos. •
Infraestructura y equipos. • Tipo de residuos. • Manejo de residuos .
Suministro e instalación de tubería, teniendo en cuenta la calidad del
agua (interfase agua dulce-agua salada).
Filtro de grava. La calidad de grava estará basada en su constitución
petrográfica o mineralógica, redondez y uniformidad. Antes de
engravar se hará circular agua limpia, para adelgazar el lodo, a fin de
evitar "puenteas". Se debe precisar que la grava deberá estar limpia,
con la granulometría especificada y la redondez adecuada, no se
debe aceptar grava con fragmentos de calizas o material fácilmente
alterable o material triturado. Se debe especificar que la colocación
será lenta, por gravedad circulando agua para facilitar y obtener un
mejor acomodamiento de la grava.
Prueba de bombeo, la cual se efectuará utilizando bomba, diámetro y
longitud de columna que se definirá en el proceso de diseño. La
prueba tendrá una duración mínima de 12 horas o según lo permita la
estabilidad de las formaciones litológicas atravesadas durante la
perforación del pozo. Las pruebas en condiciones de desequilibrio
son las más utilizadas en la práctica. Dependiendo del tipo de
captación, del tipo de acuífero y de la forma de extraer el agua
(caudal constante o variable), se han derivado una serie de relaciones
que permiten el cálculo de los parámetros representativos del medio
acuífero. Las pruebas de bombeo se pueden clasificar en dos
grandes grupos: gasto o caudal variable y gasto o caudal constante.
(a) Las pruebas de gasto variable se realizaran para determinar la
capacidad de producción del pozo y para determinar la posición de la
bomba dentro del sondaje. (b) La prueba de gasto constante se
//.1 Edwm Ma in Pino Vargas
Ph.D .. M.$ Recursos Hldricos lng Agrlcora. lng Civil
58 CIP 41368
FOLIO Nº.
..
(
(
(
(
ANA FOLIONº
OA -. UT ' . 0 Q 8 6
utilizara para determinar las propiedades elásticas o hidrogeológicas
de la formación acuífera.
5.4. Electrifícación y Equipamiento
Se establece como objetivo principal definir los alcances y el marco de referencia
para elaborar los estudios de modo que permitan formular, evaluar, acotar,
establecer y desarrollar en forma detallada los aspectos técnicos, económicos,
ambientales y organizacionales de las alternativas tecnológicas de
abastecimiento eficiente de energía eléctrica a la batería de pozos conformantes
de la barrera hidráulica y el dimensionamiento y selección de los equipos de
bombeo.
5.4.1. Electrificación
Alternativas tecnológicas a evaluar son:
Líneas y redes eléctricas de distribución normalizadas para sistemas
eléctricos rurales.
Líneas de transmisión y subestaciones eléctricas normalizadas para
sistemas eléctricos rurales.
Sistemas fotovoltaicos en módulos de generación centralizado (banco
de baterías-inversor dc/ac-control/protección y/o elevador) y redes
eléctricas rurales de ser posible su empleo según la carga requerida.
Sistema mixto sistema fotovoltaicos en módulos de generación
centralizado (banco de baterías-inversor dc/ac-control/protección y/o
elevador), y/o generación térmica y redes eléctricas rurales.
Sobre la base de la información obtenida, se desarrollará las siguientes
actividades:
Diagnóstico de la situación actual, que permita: (a) Identificar el
problema y las causas que motivan la implementación del proyecto de
electrificación. (b) Identificar los objetivos del proyecto de
electrificación. (c) Compatibilizar los proyectos materia de estos
~ estudios, con los proyectos de electrificación a cargo de unidades
Edwin Martin P-;: Vargas Ph D., M. Se Recursos Hidricos 59
lng Agrlcola. lng Civil CIP 41368
(
(
(
(
(
ANA FOLIO Nº
9A-.UT.__
formuladoras o ejecutoras del Gobierno Regional y/o Local, para
evitar la duplicidad. (d) Identificar, evaluar y ordenar las posibles
alternativas para resolver el problema identificado.
Establecer y seleccionar las alternativas de solución identificadas,
según el diagnóstico, que permitan: (a) Sustentar detalladamente los
aspectos relacionados con la localización del proyecto, la oferta y
cobertura de la demanda de potencia y energía eléctrica
correspondiente al proyecto de barrera hidráulica piloto. (b) Sustentar
detalladamente el planteamiento y evaluación de la mejor alternativa.
(c) Reducir el rango de variación de los costos y beneficios a fin de
minimizar los riesgos para la decisión de inversión. (d) Seleccionar la
mejor alternativa de solución.
5.4.2. Equipamiento
El objetivo es proporcionar orientación sobre los procedimientos para la
selección de equipos de bombeo para la implementación de la barrera hidráulica.
Los pasos básicos para la elección de cualquier tipo de bomba son:
Elaborar un diagrama de la disposición de bomba y tuberías.
Determinar el caudal de bombeo.
Calcular la altura manométrica total.
Estudiar las condiciones del liquido
Elegir la clase y tipo de bomba.
(a) Condiciones de operación
Caudal : Para seleccionar equipos de bombeo, se deben determinar el caudal o
los diversos caudales con que trabajarán estos equipos durante su vida útil. En
proyectos de bombeo aguas subterráneas, los caudales correspondientes a la
vida útil de los equipos son los caudales definidos en las pruebas de bombeo
contrastados con los objetivos del proyecto que en este caso se requiere abatir
niveles para generar una barrera hidráulica negativa.
Edwin Ma in Pino Vargas Ph.D .. M. R&eul$0s Hidricos
lng .tlgricola, lng. Clv11 ICfP 41 368
60
(
(
(
(
(
(
(
(
l (
~A·. UT,
Altura manométrica total: La altura manométrica total Ht es aquella contra la que
trabajará la bomba durante su funcionamiento, comprende los siguientes ítems:
alturas estáticas de succión e impulsión, las perdidas por rozamiento, la altura de
velocidad, pérdidas de carga locales y la diferencia de presión existente sobre el
líquido en el lado de la succión y en el lado de la impulsión.
Rendimiento y potencia absorbida: La eficiencia de una bomba se mide en base
al caudal que se descarga contra una altura dada y con un rendimiento
determinado.
Curvas características de la bomba: Las características de funcionamiento de
una bomba se representa por una serie de curvas en un gráfico de coordenadas
Q-H; Q-P y Q-r¡. A cualquier punto Qx le corresponde un valor en las ordenadas
Hx, Px y r¡x, los cuales determinan las variables dependientes de altura, potencia
y rendimiento.
Curvas del sistema: Las características de un sistema de bombeo pueden
representarse en un gráfico caudal (Q) versus altura (H), partiendo de una
ordenada igual a Hg (altura estática) para Q=O y trazando la curva de perdida de
carga por fricción (hf) en función del caudal.
Punto de operación del sistema: El punto de operación de la bomba lo determina
la intersección entre la curva del sistema y la curva característica de la bomba
seleccionada. En el caso específico de extracción de agua subterránea, la
caracteristica producción-descenso de un pozo, o sea su curva de aforo, puede
plotearse en el grafico Q-H puesto que el descenso S es función de Q. El punto
A, intersección de la curva característica del pozo con la curva de la bomba, es
el punto de trabajo. Ver Figura No. 26.
ú / Edvtfu Ma n Pino Vargas
Ph O , M Se Recurs0$ Hldticos lng A co!a, lng Civil
CIP 41368
61
0088
(
(
(
(
(
(
(
l
FOLIO
OA-IÜ._T ~Q8!J
-Q-. H
h _________ ,¡
_../J ... -- .... s2
_.. ...
q Q
Figura No. 26 - Curvas del sistema y puntos de operación de la bomba para un
sistema de aguas subterráneas
NPSH: Para la selección de bombas en general, debe considerarse que la
determinación de la altura manométrica de succión también depende de los
siguientes factores:
Altitud del lugar de instalación de la bomba.
Temperatura de líquido.
Gravedad especifica del líquido.
Estos factores y otros estudiados anteriormente; la altura estática de succión y
las características de la línea de succión (diámetro, extensión, accesorios, etc.},
intervienen en la determinación del NPSH ("net positive suction head"), el cual
limita las condiciones de la línea de succión en la forma que se explicará a
continuación.
El NPSH puede ser definido como la presión estática a que debe ser sometido
un líquido, para que pueda fluir por sí mismo a través de las tuberías de succión
y llegar a inundar los alabes en el orificio de entrada del impulsor de una bomba.
NPSH requerido: El fabricante define las limitaciones de succión de una bomba
mediante la curva del NPSH requerido por la misma, para varios valores de
l. 1 NPSH requerido depende exclusivamente del diseño interno particular
Edwin Ma n Pino Vargas Ph O • M $ Recursos Hidficos
lng. ricola, lng Civil CIP41368
62
(
(
(
(
(.
(
(
(
de cada bomba y varía mucho con el caudal y la velocidad de la bomba. Varía
también entre bombas distintas de un mismo fabricante y con mayor razón entre
las de distintos fabricantes.
(b) Características del agua
Se debe tener en cuenta el tipo y las caracteristicas del agua a bombear, este
dato es importante para determinar el tipo y tamaño de la bomba, tipo de
impulsores y para establecer los materiales a utilizarse. Definir que estamos
frente a proyecto de bombeo de agua de interfase agua dulce-agua salada.
Son importantes los siguientes parámetros físicos y químicos del líquido a
bombearse.
Temperatura: Debe ser indicado el rango de temperatura del líquido en el cual
trabajará la bomba, es recomendable ser muy concreto en este aspecto y evitar
dar indicaciones tales como "es agua limpia a temperatura ambienten.
Gravedad especifica: Debe ser indicado la gravedad específica del líquido a la
temperatura de bombeo, es vital para una correcta determinación de la potencia
de la bomba.
Viscosidad: Cuando la viscosidad del líquido manejado es distinta a la del agua,
la capacidad de la bomba y la altura y potencia de bombeo deben ser
corregidas.
.o.t!: El conocimiento del pH que tenga el líquido a bombearse servirá para
seleccionar el material adecuado de la bomba y sus componentes.
Salinidad: Es importante en este tipo de proyectos definir los niveles de salinidad
del agua a bombearse a fin de establecer el tipo de material para la bomba y sus
componentes.
(c) Accionamiento de bombas
En este caso específicamente se trata de motores eléctricos, tener en cuenta
:sns como motores síncronos de velocidad constante y asíncrona o de
Edwlfi)_~ts:,, .. Ph O, M.Sc ecursos H1dncos 63
lng A 1cola, lng C1v1I CIP 41 368
(
(
( (
(
(
(
(
ANA FOLIONº
inducción que admite una ligera variación de velocidad en función al valor de la
carga. Motores síncronos pueden resultar más económicos para bombas de gran
potencia y baja velocidad.
Para la selección de los motores tener presente los siguientes criterios: potencia
nominal, velocidad nominal, torque, frecuencia y número de fases, voltaje
nominal, corriente de arranque, factor de potencia, consideraciones
medioambientales y criterios económicos, además de considerar su respectivo
tablero eléctrico.
5.5. Operación y Mantenimiento
Establecer un programa de operación y mantenimiento debidamente
presupuestado. Se debe integrar todos los elemento que nos conduzcan a que el
sistema opere sin contratiempos las 24 horas del día en forma interrumpida,
recordemos que es un proyecto piloto de barrera hidráulica negativa.
Se debe identificar la fuente de financiamiento para el programa de operación y
mantenimiento.
5.6. Monitoreo y Evaluación del Sistema Acuífero
En esta fase se busca medir niveles y estudiar la evolución de la calidad del
agua, en el espacio y tiempo.
El objetivo es establecer el procedimiento y requisitos técnicos del personal,
material e instrumentos relacionados con la toma de muestras de las aguas
subterráneas en la zona de la barrera hidráulica. Se debe realizar el diseño de
campañas de muestreos, selección de puntos de muestro y frecuencia del
mismo.
Diseñar un protocolo que establezca una metodología para la toma de muestras
de aguas subterráneas con el fin de garantizar la representatividad de las
mismas. Consiguiendo la caracterización hidroquímica y calidad del sistema a
estudiar.
64
(
(
(
(
(
(
(
(
(
l
Para la elaboración de dicho documento, se debe revisar guías y protocolos
elaborados por organismos como IGRAC (lnternational Groundwater Resources
Assessment Centre), IGME (Instituto Geológico y Minero de España}, USGS
(Geological-Survey United States) y EPA (United States Environmental
Protection Agency).
Normalmente la toma de muestra de aguas subterráneas presenta cierta
dificultad, condicionada por las características constructivas de la capacitación y
la técnica de muestreo. El técnico que realiza el muestreo debe estar
debidamente capacitado, cualificado y entrenado en la teoría y la práctica del
muestro especifico, siendo responsable de poner en práctica el contenido del
protocolo que se diseñe. Cualquier desviación, con respecto al protocolo, que él
realice, debería quedar reflejada en los registros de campo.
A pesar de que los métodos de análisis de laboratorio han avanzado en gran
medida, no es posible subsanar los errores cometidos en campo. Es por ello que
es necesario tomar las muestras teniendo el mayor cuidado posible y así
asegurar su calidad, lo cual se obtendrá mediante buenos procedimientos.
Asimismo es importante identificar en la zona que se establezca la barrera
hidráulica que pozos con licencia serán afectados con la disminución de nivel
hacia el lado continental a fin de tomar acciones correctivas necesarias.
5.7. Personal Ejecutor
El personal ejecutor de este proyecto, es deseable sea de un background
académico y profesional importante. Al tratarse de un proyecto único en el Perú y
pionero de América del Sur, sería recomendable encargar los estudios a
consultoras internacionales o consorcios con personal altamente calificado. La
complejidad del problema a tratar amerita la competencia de profesionales que
hayan participado directamente en proyectos similares.
Edwin Marf Pino Vargas Ph D .• M Se ecursos Hodncos
lng. A icola, lng. Cívíl CIP 41368
65