Nuevas redes de agua para ciudades con escasez hídrica: un acercamiento desde la optimización

Abstract

La escasez de agua es un problema para muchos países, donde se espera que se agudice el difícil acceso al agua potable y su saneamiento. Chile no es una excepción, presentando diversas características que acentúan la desigualdad hídrica generando zonas con escasez.

El presente trabajo tiene como objetivo diseñar una red de agua mediante un modelo de optimización, que minimice impactos económicos y ambientales, utilizando nuevas fuentes de agua para regiones con escasez hídrica, en particular, Antofagasta y Atacama.

Las regiones previamente descritas se caracterizaron para establecer los parámetros del problema y analizar la situación de cada una. Así, fue posible estudiar las tecnologías utilizadas actualmente en el tratamiento de agua potable y servida. Se representó la red actual como un grafo, para luego agregar nuevas fuentes alternativas y crear la superestructura del modelo de optimización. Las nuevas fuentes corresponden a agua de mar, agua lluvia y agua servida (o reciclada). Fue necesaria la investigación de las tecnologías utilizadas para el tratamiento de estas nuevas fuentes, logrando producir agua potable. Con todo lo anterior, se pudo modelar la red como un problema mixto lineal MIP sujeto a restricciones económicas, balances volumétricos, aspectos ambientales, entre otras. Una restricción particular es la correspondiente a la barrera humana, que corresponde a la oposición social que tienen las personas para consumir agua reciclada. Esto generó que se plantearan dos escenarios para cada caso de estudio, con distintos niveles de barrera humana: 30% y 70%.

Los resultados indican que, si bien el nivel de barrera humana afecta a las soluciones, es posible reciclar en cualquier escenario, pero es importante un análisis del valor de cada consumo, para establecer un reciclaje máximo. Comparando la situación actual de Antofagasta con el caso optimizado, los costos aumentaron en un 50% y 100% para el escenario 1 y 2 respectivamente, con flujos de extracción 2 y 3 veces mayor en el escenario 1 y 2, respectivamente. En el caso de Atacama, la extracción de agua aumenta 11 veces más y el costo se eleva en un 250% aproximadamente, para ambos escenarios. La diferencia entre ambos se debe principalmente a cambios en los porcentajes de las coberturas de las demandas y distribución de consumos. A partir de los resultados en ambas regiones, se espera que en cualquier región puede ser posible la instalación de plantas de reciclaje, plantas de tratamiento de agua lluvia o desalinizadoras, pudiendo generar una matriz hídrica diversificada. Finalmente, se concluye que el presente modelo puede ser aplicado a otras zonas y que se pueden hacer cambios para mejorar la determinación de parámetros, o incluir otros aspectos no considerados tales como: plantas de tratamiento con calidad de riego, incertidumbre frente a distintos escenarios, etc. Sin embargo, es un precedente que sirve para la toma de decisiones, pudiendo asegurar el abastecimiento de agua mediante diversas fuentes hídricas y pudiendo utilizarse como herramienta para la planificación de largo plazo en el abastecimiento de agua.