Domingo, Enero 29, 2023

Uso sinergético de tecnologías existentes en Chile para enfrentar la escasez hídrica, sequía y desertificación

MUNDOAGRO – Este documento ilustra sobre un par de soluciones innovadoras, que unidas a las clásicas, son capaces de enfrentar con éxito la sequía. La primera de ella es la búsqueda de nuevas fuentes de aguas subterráneas con metodologías de mayor certeza, que unen la búsqueda satelital, topografía en un análisis litodinámico para detectar paleocanales y posteriormente desarrollar escaneo de suelo mediante técnicas geofísicas, técnicas que está en uso en sectores agrícolas de las Regiones de Valparaíso y Metropolitana.

La segunda es una propuesta que busca producir e impulsar agua en grandes volúmenes, desde la costa al interior de las cuencas a un bajo costo, mediante el uso sinergético de energías alternativas, proyecto que está en desarrollo a nivel prefactibilidad para ser presentado a la unidad de Concesiones del Ministerio de Obras Públicas.

MEDIDAS CLÁSICAS

En grandes líneas, todos los expertos indican una serie de medidas para enfrentar la sequía que se pueden denominar clásicas a escala planetaria, entre las que se pueden señalar:

  • Seguir profundizando los pozos actuales, tarea que se hace habitualmente en los campos, en lo que es también un indicador del nivel de sequía que se enfrenta.
  • Lo que sigue es evitar las fugas o pérdida de agua de los canales de distribución del agua, pues a lo menos del 10-15 % del agua se pierde por el mal estado de los canales y tuberías que transportan el agua, y como bien sabe el mundo agrícola si estos canales no están recubiertos, en tiempos de sequía las pérdidas por kilómetros pueden ser totales.
  • Con un poco planificación, y en una decisión difícil para el mundo agrícola, lo adecuado será adecuar los cultivos a especies que necesiten menor cantidad de agua y, junto con eso, los sistemas de riego. Son temas que el mundo del campo sabe y conoce bien y con seguridad trabaja en ello.
  • Finalmente, en la línea de los soluciones conocidas e implementadas en los países desarrollados está la opción de depuración de las aguas residuales. Sobre esto último se han hecho importantes diagnósticos del potencial de la recuperación de aguas grises en Chile, donde existen incluso estudios de prefactibilidad que determinan inversiones, costos de operación, y que por consiguiente, constituyen un interesante opción para recuperar aguas a distintas escalas a lo largo del país, en el que hay que avanzar decididamente, toda vez que las soluciones existen y son conocidas.

BÚSQUEDA DE AGUAS SUBTERRÁNEAS CON MAYOR CERTEZA

Junto a estas opciones existen otras que suponen un mayor grado de innovación, y apuntan a determinar nuevas fuentes de agua. La primera de estas alternativas tiene que ver con dar mayor certeza a las fuentes de agua, toda vez que los métodos tradicionales tienen un nivel de certeza del 50% en tiempo normales.

En esta línea, el equipo de trabajo de Agua y Energía del Departamento de Ingeniería Mecánica (DIMEC) de la Universidad Técnica Federico Santa María (UTFSM) impulsó un proyecto del Fondo de Innovación Competitiva (FIC) de Región de Valparaíso, el proyecto “Validación de metodología satelital litodinámica y escaneo de suelos. Verificación y/o validación de nuevas fuentes subterráneas para uso de APRs”, que de acuerdo a todos los resultados entrega certezas de más del 95%.

La metodología tiene dos etapas claramente definidas. La primera de ellas, denominada Estudio Litodinámico Satelital, se realiza a partir de la interpretación de mapas topográficos a escala 1:50.000, en conjunto con la interpretación de imágenes satelitales LANDSAT 7, con el objetivo de crear un modelo geométrico y geológico, basado en el concepto de paleocanales, que consiste básicamente en la creación de mapas que identifican antiguas estructuras litodinámicas, paleoflujos, estructuras circulares latentes y otros hechos, los cuales ayudan a establecer la migración y acumulación de fluidos y que, por ende, facilitan y orientan el trabajo geofísico de terreno, al representarlas en un mapa de paleocanales.

Este mapa de paleocanales permite identificar las zonas que tienen mayores probabilidades de contener recursos hídricos subterráneos, ya sean reservorios o cauces subterráneos de aguas. Estos mapas litodinámicos entregan información de los paleocanales y el sentido de flujo de estos en cada comarca, los cuales generan las zonas de interés hídrico, principalmente en la intersección de estos.

A modo de ejemplo se presenta la Figura 1, un estudio de paleocanales que ilustra los flujos litodinámicos, identifica los canales subterráneos y ubica en rojo áreas de interés.

Realizado el estudio litodinámico satelital, lo que sigue es el estudio geofísico, usando preferentemente la metodología Georadar para el escaneo de suelos, con el fin de determinar la ubicación exacta de los paleocanales identificados de manera específica en las áreas de estudio. Estos estudios geofísicos son realizados en la(s) zona(s) principal(es) definidas en el estudio satelital previo, realizándose los perfiles geofísicos que sean necesarios para definir puntos georreferenciados más atractivos para la perforación de pozos de extracción de aguas subterráneas.

Este sistema de prospección de recursos hídricos se complementa y potencia con la información hidrogeológica de cada zona de estudio. Los equipos utilizados son capaces de enviar ondas de alta potencia y baja frecuencia, llegando a una profundidad de 200 metros.

Lo que sigue es la interpretación de los datos geofísicos obtenidos desde los perfiles realizados y la definición de la profundidad del pozo a desarrollar. El resultado final es la propuesta que identifica el lugar georreferenciado de los pozos y la profundidad de los aportes de agua. La Figura 2 presenta un ejemplo de perfil de lo señalado.

La metodología ha sido profusamente utilizada por agricultores de la Provincia de Petorca y de la Provincia de Chacabuco, esta última en la Región Metropolitana, en los últimos cinco años. A la fecha se han desarrollado los primeros estudios en la DOH. Se entiende que el valor de esta propuesta radica en la certeza de encontrar agua subterránea, pero si la sequía sigue, el caudal disminuirá, y en condición extrema, establecido el racionamiento será destinada al consumo humano en desmedro del sector agrícola, cuya característica principal es la necesidad de grandes consumos de manera estival y horaria.

AGUA DE LA COSTA Y ENERGÍAS ALTERNATIVAS

La segunda línea de trabajo que ha seguido el equipo Agua Energía del DIMEC UTFSM es el desarrollo de una propuesta de fondo, la cual parte de la base de que la solución del agua está en la costa, ya sea trasladando sobrante de agua dulce desde el sur a través de un ducto submarino (propuesta desarrollada y presentada a concesiones por la empresa Vía Marina) o bien a través de la instalación de plantas desaladoras, que producen agua principalmente por procesos de osmosis inversa.

El tema de fondo es el costo de producción de agua, que el caso de las desaladoras se estima en tres a cinco veces mayor el costo actual que para una sanitaria, dependiendo del lugar donde se encuentre, al que hay que sumar el costo de impulsión y traslado de esa agua desde la costa al interior de las cuencas, venciendo la fuerza de gravedad.

Al respecto, se ha propuesto en diversas instancias regionales (Gobernador Regional, entre otros) o nacionales (Mesa Nacional del Agua, entre otras), a nivel social, económico y político, la propuesta “Producción e impulsión de agua dulce en grandes volúmenes y a bajo costo desde la costa al interior de las cuencas, mediante el uso sinergético de energías alternativas”.

Esquemáticamente, la iniciativa trata de producir e impulsar agua de la costa al interior de las cuencas con energía alternativa, principalmente fotovoltaica que hoy en día es una forma muy barata de energía, pero además almacenar energía a través una central hidráulica de almacenamiento por bombeo (CHAB), en la que al mediodía, la energía solar permite mediante una bomba subir agua desde un estanque, nivel cero hasta una altura H, donde el agua almacenada constituye energía potencial. En alguna hora de la noche, el sentido del flujo se invierte y el agua a toda velocidad pasa por una turbina para obtener energía eléctrica, la cual hace funcionar todas las plantas.

Si se sube más agua que la necesaria habrá un sobrante de energía, que se ha de vender al Sistema Interconectado Nacional (SEN). Esto permite que no solo se venda agua sino también energía. Como la demanda de agua es estacional y horaria significa que se puede vender más energía e incluso no puede considerar negativo un año lluvioso porque ciertamente disminuirá la demanda de agua, pero se elevará la demanda de energía. Se construye un modelo de negocio absolutamente sostenible en el tiempo, con la consideración adicional de que el mundo actual demanda energía de manera creciente y más aún si es energía alternativa.

Las tecnologías que configuran la solución que se propone son de sumo conocimiento por la ingeniería chilena: plantas de osmosis inversa, plantas fotovoltaicas, plantas de bombeo e impulsión, CHAB. Esta última es una tecnología de los años 20 del siglo pasado que está en pleno uso y expansión en los países desarrollados, que permite el almacenamiento de grandes cantidades de energía.

Los indicadores privados que definen esta propuesta (VAN, TIR, Retorno de la inversión) son alentadores y permiten que el precio del agua alcance valores razonables, menores en torno a 0,5 US$/m3 en toda la cuenca. Los indicadores sociales no pueden ser mejores pues esta iniciativa viene a solucionar el problema del agua para la agricultura, producción y con eso las fuentes laborales de miles de personas en los campos de Chile.

Ver artículo

Fuente: Mundoagro, Lunes 4 de Julio de 2022

MUNDOAGRO – Este documento ilustra sobre un par de soluciones innovadoras, que unidas a las clásicas, son capaces de enfrentar con éxito la sequía. La primera de ella es la búsqueda de nuevas fuentes de aguas subterráneas con metodologías de mayor certeza, que unen la búsqueda satelital, topografía en un análisis litodinámico para detectar paleocanales y posteriormente desarrollar escaneo de suelo mediante técnicas geofísicas, técnicas que está en uso en sectores agrícolas de las Regiones de Valparaíso y Metropolitana.

La segunda es una propuesta que busca producir e impulsar agua en grandes volúmenes, desde la costa al interior de las cuencas a un bajo costo, mediante el uso sinergético de energías alternativas, proyecto que está en desarrollo a nivel prefactibilidad para ser presentado a la unidad de Concesiones del Ministerio de Obras Públicas.

MEDIDAS CLÁSICAS

En grandes líneas, todos los expertos indican una serie de medidas para enfrentar la sequía que se pueden denominar clásicas a escala planetaria, entre las que se pueden señalar:

  • Seguir profundizando los pozos actuales, tarea que se hace habitualmente en los campos, en lo que es también un indicador del nivel de sequía que se enfrenta.
  • Lo que sigue es evitar las fugas o pérdida de agua de los canales de distribución del agua, pues a lo menos del 10-15 % del agua se pierde por el mal estado de los canales y tuberías que transportan el agua, y como bien sabe el mundo agrícola si estos canales no están recubiertos, en tiempos de sequía las pérdidas por kilómetros pueden ser totales.
  • Con un poco planificación, y en una decisión difícil para el mundo agrícola, lo adecuado será adecuar los cultivos a especies que necesiten menor cantidad de agua y, junto con eso, los sistemas de riego. Son temas que el mundo del campo sabe y conoce bien y con seguridad trabaja en ello.
  • Finalmente, en la línea de los soluciones conocidas e implementadas en los países desarrollados está la opción de depuración de las aguas residuales. Sobre esto último se han hecho importantes diagnósticos del potencial de la recuperación de aguas grises en Chile, donde existen incluso estudios de prefactibilidad que determinan inversiones, costos de operación, y que por consiguiente, constituyen un interesante opción para recuperar aguas a distintas escalas a lo largo del país, en el que hay que avanzar decididamente, toda vez que las soluciones existen y son conocidas.

BÚSQUEDA DE AGUAS SUBTERRÁNEAS CON MAYOR CERTEZA

Junto a estas opciones existen otras que suponen un mayor grado de innovación, y apuntan a determinar nuevas fuentes de agua. La primera de estas alternativas tiene que ver con dar mayor certeza a las fuentes de agua, toda vez que los métodos tradicionales tienen un nivel de certeza del 50% en tiempo normales.

En esta línea, el equipo de trabajo de Agua y Energía del Departamento de Ingeniería Mecánica (DIMEC) de la Universidad Técnica Federico Santa María (UTFSM) impulsó un proyecto del Fondo de Innovación Competitiva (FIC) de Región de Valparaíso, el proyecto “Validación de metodología satelital litodinámica y escaneo de suelos. Verificación y/o validación de nuevas fuentes subterráneas para uso de APRs”, que de acuerdo a todos los resultados entrega certezas de más del 95%.

La metodología tiene dos etapas claramente definidas. La primera de ellas, denominada Estudio Litodinámico Satelital, se realiza a partir de la interpretación de mapas topográficos a escala 1:50.000, en conjunto con la interpretación de imágenes satelitales LANDSAT 7, con el objetivo de crear un modelo geométrico y geológico, basado en el concepto de paleocanales, que consiste básicamente en la creación de mapas que identifican antiguas estructuras litodinámicas, paleoflujos, estructuras circulares latentes y otros hechos, los cuales ayudan a establecer la migración y acumulación de fluidos y que, por ende, facilitan y orientan el trabajo geofísico de terreno, al representarlas en un mapa de paleocanales.

Este mapa de paleocanales permite identificar las zonas que tienen mayores probabilidades de contener recursos hídricos subterráneos, ya sean reservorios o cauces subterráneos de aguas. Estos mapas litodinámicos entregan información de los paleocanales y el sentido de flujo de estos en cada comarca, los cuales generan las zonas de interés hídrico, principalmente en la intersección de estos.

A modo de ejemplo se presenta la Figura 1, un estudio de paleocanales que ilustra los flujos litodinámicos, identifica los canales subterráneos y ubica en rojo áreas de interés.

Realizado el estudio litodinámico satelital, lo que sigue es el estudio geofísico, usando preferentemente la metodología Georadar para el escaneo de suelos, con el fin de determinar la ubicación exacta de los paleocanales identificados de manera específica en las áreas de estudio. Estos estudios geofísicos son realizados en la(s) zona(s) principal(es) definidas en el estudio satelital previo, realizándose los perfiles geofísicos que sean necesarios para definir puntos georreferenciados más atractivos para la perforación de pozos de extracción de aguas subterráneas.

Este sistema de prospección de recursos hídricos se complementa y potencia con la información hidrogeológica de cada zona de estudio. Los equipos utilizados son capaces de enviar ondas de alta potencia y baja frecuencia, llegando a una profundidad de 200 metros.

Lo que sigue es la interpretación de los datos geofísicos obtenidos desde los perfiles realizados y la definición de la profundidad del pozo a desarrollar. El resultado final es la propuesta que identifica el lugar georreferenciado de los pozos y la profundidad de los aportes de agua. La Figura 2 presenta un ejemplo de perfil de lo señalado.

La metodología ha sido profusamente utilizada por agricultores de la Provincia de Petorca y de la Provincia de Chacabuco, esta última en la Región Metropolitana, en los últimos cinco años. A la fecha se han desarrollado los primeros estudios en la DOH. Se entiende que el valor de esta propuesta radica en la certeza de encontrar agua subterránea, pero si la sequía sigue, el caudal disminuirá, y en condición extrema, establecido el racionamiento será destinada al consumo humano en desmedro del sector agrícola, cuya característica principal es la necesidad de grandes consumos de manera estival y horaria.

AGUA DE LA COSTA Y ENERGÍAS ALTERNATIVAS

La segunda línea de trabajo que ha seguido el equipo Agua Energía del DIMEC UTFSM es el desarrollo de una propuesta de fondo, la cual parte de la base de que la solución del agua está en la costa, ya sea trasladando sobrante de agua dulce desde el sur a través de un ducto submarino (propuesta desarrollada y presentada a concesiones por la empresa Vía Marina) o bien a través de la instalación de plantas desaladoras, que producen agua principalmente por procesos de osmosis inversa.

El tema de fondo es el costo de producción de agua, que el caso de las desaladoras se estima en tres a cinco veces mayor el costo actual que para una sanitaria, dependiendo del lugar donde se encuentre, al que hay que sumar el costo de impulsión y traslado de esa agua desde la costa al interior de las cuencas, venciendo la fuerza de gravedad.

Al respecto, se ha propuesto en diversas instancias regionales (Gobernador Regional, entre otros) o nacionales (Mesa Nacional del Agua, entre otras), a nivel social, económico y político, la propuesta “Producción e impulsión de agua dulce en grandes volúmenes y a bajo costo desde la costa al interior de las cuencas, mediante el uso sinergético de energías alternativas”.

Esquemáticamente, la iniciativa trata de producir e impulsar agua de la costa al interior de las cuencas con energía alternativa, principalmente fotovoltaica que hoy en día es una forma muy barata de energía, pero además almacenar energía a través una central hidráulica de almacenamiento por bombeo (CHAB), en la que al mediodía, la energía solar permite mediante una bomba subir agua desde un estanque, nivel cero hasta una altura H, donde el agua almacenada constituye energía potencial. En alguna hora de la noche, el sentido del flujo se invierte y el agua a toda velocidad pasa por una turbina para obtener energía eléctrica, la cual hace funcionar todas las plantas.

Si se sube más agua que la necesaria habrá un sobrante de energía, que se ha de vender al Sistema Interconectado Nacional (SEN). Esto permite que no solo se venda agua sino también energía. Como la demanda de agua es estacional y horaria significa que se puede vender más energía e incluso no puede considerar negativo un año lluvioso porque ciertamente disminuirá la demanda de agua, pero se elevará la demanda de energía. Se construye un modelo de negocio absolutamente sostenible en el tiempo, con la consideración adicional de que el mundo actual demanda energía de manera creciente y más aún si es energía alternativa.

Las tecnologías que configuran la solución que se propone son de sumo conocimiento por la ingeniería chilena: plantas de osmosis inversa, plantas fotovoltaicas, plantas de bombeo e impulsión, CHAB. Esta última es una tecnología de los años 20 del siglo pasado que está en pleno uso y expansión en los países desarrollados, que permite el almacenamiento de grandes cantidades de energía.

Los indicadores privados que definen esta propuesta (VAN, TIR, Retorno de la inversión) son alentadores y permiten que el precio del agua alcance valores razonables, menores en torno a 0,5 US$/m3 en toda la cuenca. Los indicadores sociales no pueden ser mejores pues esta iniciativa viene a solucionar el problema del agua para la agricultura, producción y con eso las fuentes laborales de miles de personas en los campos de Chile.

Ver artículo

Fuente: Mundoagro, Lunes 4 de Julio de 2022

TITULARES