Aplicación de la Tecnología para la Detección de Acuíferos Subterráneos en el Marco del Cambio Climático y la Necesidad de Desarrollo de Crecimiento de la Agricultura y Acuicultura

Aquaknowledge - CARLOS ALBERTO PESSOT

Carlos Alberto Pessot.

Director en Aquaknowledge
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Tomás Helle

Jefe Área de Prospección
Introducción

Como consecuencia del cambio climático, la casuística de pozos que han bajado su caudal o cambiado la calidad de sus aguas en la zona sur (área comprendida entre la región de La Araucanía y Los Lagos) es de al menos un 45% (valores obtenidos de la base de datos de Aquaknowledge Spa). Dado que el fenómeno de calentamiento global en el mejor de los casos tenderá a estabilizarse entre 10 a 20 años más (Figura 1, adaptada de informe del Panel Intergubernamental de Cambio Climático, IPCC por sus siglas en Inglés, reporte 2007), el fenómeno de reducción de las napas se seguirá produciendo en forma pronunciada. Esta condición plantea la necesidad de incorporar dentro de la cadena de valor de la industria agrícola, profesionales especializados en la interpretación de la información, como también tecnología y capacidad de procesamiento de datos. El objetivo de disponer de dichas capacidades no solo debe apuntar a la detección de napas, sino también a la determinación de cantidad, estimación de caudal y calidad del agua detectada. Lo anterior apuntando a que la inversión asociada a la implementación de un pozo, se proyecte en el tiempo acorde con los requerimientos productivos buscados.

Desde el punto de vista de los protocolos de detección, se puede destacar 3 factores principales que permiten dar alta confiabilidad a los resultados.

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Figura 1. Tendencia proyectada del calentamiento global bajo 3 supuestos de manejo político-económico a nivel global.

1. Número y disposición de los datos recolectados por unidad de superficie.

2. Interpretación en base a datos recolectados e información de apoyo.

3. Capacidad y principio de la tecnología utilizada en cuando a sensibilidad y profundidad alcanzable.

Número y Disposición de los Datos Recolectados por Unidad de Superficie

Asegurar la presencia y caracterización de un acuífero subterráneo, entre otros, pasa por estimar correctamente su volumen, morfología y en lo posible su origen. Habitualmente los estudios de prospección de napas subterráneas aplican sondajes puntuales de forma aleatoria o en base a características del terreno a nivel de superficie. Esto solo permite obtener imágenes unidimensionales en cada punto de sondaje, limitando la interpretación y la confiabilidad desde el punto de vista de las estimaciones de caudal y volumen. En este contexto, la confiabilidad de los resultados de prospección, guardan relación con la confección de una grilla sobre la superficie a estudiar que permita generar imágenes en 3 dimensiones (3D) con una óptima resolución. La figura 2A muestra un ejemplo real de disposición de grilla (llevado a cabo por Aquaknowledge Spa) utilizado para obtener una imagen del subsuelo que permite obtener con detalle datos geofísicos del subsuelo, cruciales para interpretar las condiciones de estratificación del medio subterráneo y la forma del acuífero.

FIGURA 2A

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La figura 2A muestra la disposición de nodos para obtener una imagen en 3D del subsuelo bajo un patrón cada 5 metros de distancia sobre una superficie total de 6000 m2 (30 x 200 m). 

FIGURA 2B

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La figura 2B muestra la disposición de nodos cada 5 metros.

A1: Supone crecimiento económico rápido a nivel global con un máximo a mitad de siglo 21 y una rápida introducción de tecnologías nuevas y más eficientes. A2: Supone un mundo muy heterogéneo con alto crecimiento poblacional, bajo crecimiento económico y cambio tecnológico lento. B1: Supone un mundo convergente, con la misma población de A1, pero con cambios más rápidos en la estructura económica en dirección a generación de servicios e información.

Resultados

Esta forma de estructurar la ubicación de los nodos (figura 2A y 2B), permite obtener una imagen en 3 dimensiones la que otorga mejores elementos de análisis al momento de establecer la presencia, profundidad, volumen y caudal del acuífero. Este tipo de enfoque en la estructuración de la recuperación de datos permite generar imágenes como las que muestra la figura 3, en donde se diferencian los estratos y en forma visual se puede establecer la profundidad de las napas. Esta modalidad, igualmente permite determinar la óptima ubicación de un pozo teniendo en consideración costos asociados a la profundidad.

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Figura 3. Prisma obtenido con los nodos dispuestos en las figuras anteriores (2A y 2B)

La figura 3 muestra un prisma de 200 x 30 x 200 metros abarcando un total de 1 millón docientos mil metros cubicos (1.200.000 m3) sobre una superficie de 6000 m2. La superficie corresponde a la representada en la figura 2A. En el caso de la figura el distanciamiento entre nodos fue de 10 metros.

La obtención de este tipo de imágenes permite establecer con mayor precisión y seguridad la ubicación idonea de un pozo para un óptimo rendimiento en cuanto a caudal y costo de instalación.

Interpretación en Base de Datos Recolectados de Información de Apoyo

En paralelo a la forma de estructuración de datos, para obtener una interpretación correcta y de calidad sobre las condiciones del subsuelo, es crucial el integrar otras fuentes de información relevante y complementaria a los datos geofísicos captados en terreno. Los acuíferos se definen como unidades geológicas que contienen agua y son capaces de transmitirla a través de si, por lo tanto, el poseer conocimiento detallado de las características y configuración geológica e hidrogeológica del terreno es indispensable para explorar por recursos hídricos. En otras palabras, es necesario conocer qué tipo rocas (litologías) forman el subsuelo, como es su geometría y conocer si el medio cuenta con las condiciones para alojar y transmitir agua. Tomando en consideración lo anterior, toda campaña en terreno es complementada con una extensa revisión de la información tanto geológica como hidrogeológica ya existente. Como fuente de información complementaria, nuestra base de datos cuenta con el material proporcionado por los organismos gubernamentales competentes a esta materia (SERNAGEOMIN), lo que a su vez se suplementa con un levantamiento de información geológico en terreno. De esta forma se asegura un manejo integral del contexto geológico local y regional de la zona a explorar dando paso a una certera interpretación de los datos geofísicos obtenidos en la campaña de terreno.

Capacidad y Principio de la Tecnología Utilizada en Cuando a Sensibilidad y Profundidad Alcanzable

FIGURA 4

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La figura 4 muestra imágenes de campo aplicando Tomografía de Resistividad Eléctrica. 

Los métodos geoeléctricos (estudio del comportamiento de las rocas y sedimentos en relación a la electricidad) relacionados a las condiciones de resistividad del subsuelo han probado ser eficaces a la hora de ser aplicados como herramienta de detección para la presencia de agua en el subsuelo. La resistividad corresponde a una propiedad eléctrica inversa a la conductividad eléctrica, dicho de otra forma, la resistividad corresponde a la resistencia de un medio a conducir una corriente eléctrica. La mayoría de las unidades geológicas secas poseen una alta resistividad, lo que se traduce en una pobre capacidad para conducir una corriente eléctrica por parte de este medio. Esta cualidad puede verse alterada, ya sea por la presencia de minerales con contenido metálico y/o por la presencia de agua en las fisuras o poros que pueda contener la roca. Es por esta razón que un contraste en las condiciones de resistividad en el subsuelo puede ser interpretado como un cambio de medio, presencia de minerales metálicos o presencia de aguas subterráneas. El poder diferenciar entre los distintos casos va directamente relacionado con el nivel de conocimiento del contexto geológico del medio. Dentro del universo de técnicas que existen para estudiar las condiciones de resistividad del subsuelo, se destaca la implementación del método Audio Magnetotelúrico (AMT). Este corresponde a un método no invasivo de prospección Geofísica mediante el cual es posible extraer datos geoeléctricos de resistividad del subsuelo utilizando fuentes pasivas y naturales de energía para mapear eléctricamente unidades y estructuras geológicas. Las principales ventajas de este método se relacionan con su bajo impacto ambiental a la hora de prospectar, la sencilla logística para implementar estudios de exploración, la adaptabilidad del método para suplir los distintos objetivos de cada campaña de exploración y, principalmente, la alta calidad de los datos obtenidos a gran profundidad, permitiendo interpretaciones certeras a la escala de los cientos de metros, abriendo la posibilidad de encontrar cuerpos de agua a mayor profundidad u ocultos bajo otro cuerpo de agua suprayacente. Todo esto permite el desarrollo de campañas de exploración por recursos hídricos, tanto superficiales como en profundidad, certeras, de fácil y rápida elaboración y modificables en su ejecución según las condiciones del terreno o los objetivos propios de la exploración. Con el fin de corroborar y complementar la información obtenida mediante el método AMT, en Aquaknowledge Spa, aplica en forma paralela el uso de tecnologías afines a este método como es la Tomografía de Resistividad Eléctrica (Ver figuras 4 y 5).

FIGURA 5

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Mediante esta técnica se busca medir las propiedades eléctricas del subsuelo mediante una corriente inducida (a diferencia del método anterior), apuntando a una mayor resolución en la imagen y a mayor certeza en la prospección. La principal ventaja de ambos métodos, además de su efectividad, radica en la forma en que la información es presentada al usuario. Los esquemas bidimensionales y, sobre todo, los tridimensionales, acompañados con técnicas de mapeo en 3D, corresponden a la mejor manera de utilizar y esquematizar la información, ya que permiten construir modelos gráficos fáciles de entender e interpretar. Ambos métodos muestran ser ideales para generar campañas rápidas de prospección hídrica, asegurando un alto nivel de confiabilidad tanto en superficie como en profundidad y con la posibilidad de presentar la información de manera clara y certera en forma de diagrama tridimensional, convirtiendo a estos métodos en la opción más más efectiva dentro de las opciones del mercado en Chile, para la búsqueda de aguas subterráneas.

Conclusiones

La realidad actual, considerando factores naturales, ya sean de origen antropogénico (originado por el hombre) o de carácter demográfico representan un gran desafío para la agroindustria en Chile. Como país exportador de alimentos, nuestra capacidad de adaptación a tal demanda debe ser eficaz y eficiente. La detección y caracterización de cuerpos de agua subterráneo resulta un factor fundamental para la proyección sustentable de sistemas productivos en el mediano y largo plazo. Como expertos en agua, en Aquaknowledge sabemos que la integración de disciplinas y la aplicación de tecnologías de punta son una condición fundamental para apuntar en dicha dirección.