PWG - PAPERS

Solución de la Evacuación de Aguas Lluvias en la Cuenca de la Ciudad de Santiago.
Aprovechamiento de Metodologías Geofísicas Utilizadas en la Gran Minería

Autor: Gastón Pinilla Narváez, Ingeniero Civil de Minas, Geofísico Senior, U de Chile.

Recibido el 1° de Junio de 2002
Recibido con correcciones el 26 de Junio de 2002
Presentado al MOP en Enero de 2001
NOTA: El presente texto y su aplicación están protegidos por los Derechos de Autor, Octubre de 2000.

1. Introducción
Se ha comprobado que los fenómenos climáticos, debido a su complejidad y al gran número de variables involucradas, no pueden ser pronosticados con una alta confiabilidad en el caso de situaciones tan singulares como precipitaciones violentas e intensas. Sólo queda como alternativa prepararse para enfrentar dichas situaciones de la mejor manera posible y a un bajo costo económico y social.

El territorio nacional presenta una gran variedad de suelos dependiendo de la hidrografía y orografía del lugar, lo que influye en la formación de los tipos de terreno que se encuentran en los valles transversales. Por lo tanto, la evacuación de las aguas lluvias se presenta como un suceso variable, con una alta desviación estándar, dependiendo de la permeabilidad del conjunto estratigráfico.

En el caso de la ciudad de Santiago, la evacuación de las aguas lluvias no se presenta de manera adecuada, ni superficial ni subterráneamente. Esto se debe al aumento mal planificado de las zonas urbanas, las que roban espacio a suelos naturales que permitirían un adecuado drenaje del valle.

Por lo tanto, el Plan Maestro de Aguas Lluvia debe contemplar el conocimiento a fondo de la estratigrafía de la cuenca de Santiago y de acuerdo a esta información se puede determinar la hidrogeología de las capas subyacentes superficiales y profundas del terreno. La caracterización del perfil estratigráfico permite desarrollar una instancia de solución Geofísica para la evacuación de las aguas lluvias de la cuenca de Santiago. Esta solución resulta ser factible en términos técnicos, sociales y económicos. El costo total es inferior a los US$ 300 millones, frente a la actual propuesta de utilización intensiva de colectores, cifra que cuadruplica este valor. El financiamiento puede provenir de un crédito blando pagable en cuotas iguales al costo anual asociado a los temporales: US$ 40 millones.

2. Metodología
De acuerdo con lo anteriormente expuesto, lo que necesitamos es una tecnología rápida y eficaz en la evacuación de aguas lluvias. que no represente un grado complejo de implementación y que a la vez entregue un nivel de confianza que asegure un desempeño eficiente de la solución y que esta no contamine los suelos de cultivo y sus napas freáticas con soluciones acidas.

2.1 Características del Subsuelo
La permeabilidad de los suelos (o mejor dicho, la "Conductividad Hidráulica") es la principal característica de la que depende la capacidad de infiltración de las soluciones en el subsuelo. La condición ideal para una permeabilidad alta la dan materiales del tipo gravas y arenas, los cuales en su matriz presentan microespacios que pueden ser ocupados por moléculas de agua.

El estrato permeable que estamos buscando debe contar con las tres siguientes características imprescindibles:
i) Estar limitado por capas o estratos impermeables, tanto en el techo del manto como en el piso.
ii) Presentar un grado de saturación bajo, lo que garantiza un alto potencial de almacenamiento de agua.

iii) La extensión 3D del estrato debe asegurar la capacidad de albergar una gran cantidad de agua durante un evento de precipitaciones crítico.

2.2 Búsqueda de las Zonas Adecuadas
La búsqueda de los lugares adecuados para el almacenamiento del agua debe considerar los siguientes puntos:

i) Precisar Derechos de Agua existentes
ii) Nivel óptimo de los estratos: se requiere que estén bajo el nivel freático, es decir, a nivel de pozos profundos (200 a 400 metros)
iii) Aprovechar los cursos naturales de las aguas y/o lugares cercanos para no construir costosas obras de desviación
iv) Información científica y estudios catastrales de la cuenca de Santiago. Por ejemplo, estudios gravimétricos de la Universidad de Chile que servirían como punto de partida para la ubicación de los lugares aptos para el proyecto
v) Utilización de Metodologías Geofísicas establecidas y probadas

2.3 Aplicación de Métodos Geoeléctricos
No todas las metodologías geofísicas pueden ser aplicadas con éxito en el campo de las obras civiles. Esto se debe principalmente al grado de familiaridad que se puede tener con técnicas complejas y modernas junto con el conocimiento de las hipótesis que sustentan el modelo, las limitaciones que influyen en el alcance de las conclusiones, etc.

i) Determinación y Autenticación de los Lugares Óptimos
Para analizar la potencialidad de las capas más favorables para albergar un volumen significativo de agua, se procederá a la aplicación de un método geoeléctrico híbrido. Este método consiste en aplicar las ecuaciones, ya sea en el dominio del tiempo o en el de la frecuencia, a los datos recopilados a partir de un sondaje geoeléctrico convencional.

En su primera fase, se determinará la distribución vertical de resistividades del subsuelo. Correlacionando estos resultados con información complementaria (Geología, Geoquímica, etc.) es posible establecer la presencia de distintas "capas geoeléctricas", que se corresponden con equivalentes "capas geológicas". Utilizando la Criba de Tres Pasos (sección 2.1), seguramente se descartará un gran porcentaje de lugares no aptos para el proyecto.

A continuación se utiliza la tecnología híbrida que permite obtener una "huella digital" única y exclusiva de cada uno de los estratos. Esto permite seguirlos por los distintos puntos potencialmente aptos. Así es como puede determinarse fehacientemente la verdadera extensión 3D de cada estrato y su potencial para albergar aguas evacuadas desde la superficie.

ii) Habilitación del Pozo
La perforación de un pozo profundo es una tarea ardua y complicada. En Chile son muy pocas las empresas verdaderamente especializadas en esta labor y los contratos tienen que ser muy detallados debido a la multiplicidad de detalles técnicos asociados a esta labor.

La habilitación de un pozo depende del uso que se le va a dar. Un pozo de exploración puede ser muy distinto de uno de producción, incluso si tienen las mismas dimensiones y si están ubicados en el mismo lugar. En nuestro caso, no vamos a utilizar el pozo ni para extraer agua, petróleo o gas. El pozo se va a utilizar para inyectar agua a presión.

Las directrices generales son las siguientes:
* Se procede a la perforación del pozo con un diámetro no mayor a 45", hasta la profundidad estimada
* El pozo se sobreperfora los primeros 30 metros para evitar los típicos colapsos asociados a la mala compactación superficial
* A continuación se perfora con un diámetro de 45" hasta la profundidad estimada
* Se realiza un ensanchamiento desde el fondo del pozo (piso impermeable) hasta el nivel óptimo (techo impermeable)

La determinación del nivel óptimo requiere de prospección geoeléctrica, tecnología híbrida, estudios estratigráficos, análisis granulométrico y pruebas de retrobombeo.