Determinación de velocidad de flujo en recargas de agua a partir de sensores de temperatura y modelación matemática en sistema lagunar

Abstract

Los sistemas lagunares ubicados en las zonas áridas del norte de Chile son muy importantes como recurso superficial de agua, debido a que albergan ecosistemas únicos, de gran biodiversidad y con un alto valor ecológico. Actualmente, este tipo de lugares son monitorizados para regularizar que los niveles de agua se mantengan estables, en vista de que se emplazan en una zona de frágil equilibrio ambiental debido a la intensiva extracción de salmuera de parte del sector minero y a la escasa precipitación en la zona. Dentro de las variables hídricas que afectan las variaciones de agua en el sistema, la infiltración o intercambio de agua subsuperficial es de gran importancia y una de las variables que tiene mayor incertidumbre al momento de cuantificarla. En relación con lo anterior, el objetivo de este trabajo de título consiste en cuantificar el intercambio de agua subsuperficial en un sistema lagunar ubicado en uno de los salares más importantes de Chile mediante balances hídricos y el método de sensores de temperatura. Para los balances hídricos, se aplica el principio de conservación de masa en un volumen de control y se recopila información mensual del año 2018 de distintas variables, tales como flujos superficiales, precipitación, tasa de evaporación, alturas y superficies de las lagunas. Por otro lado, para el método de sensores de temperatura se dispusieron 11 puntos de monitoreo con la utilización de 50 dispositivos que permitieron medir durante 7 días la temperatura del sedimento a distintas profundidades. Además, se utilizan ecuaciones analíticas que se derivan de la transferencia de calor en medio poroso, las que han sido desarrolladas por Hatch, Keery, Luce y McCallum , y, que permiten estimar la velocidad de flujo vertical. Los resultados del balance hídrico indican que la infiltración promedio anual en el sistema lagunar es de 13[l/s], sobre la cual el área de la laguna es uno de los componentes más sensibles y la de mayor incertidumbre en los meses de verano. Finalmente, el método de señales de temperatura indica que existe un flux upwelling de aproximadamente 6[cm/d] en la zona intermedia entre dos sistemas lagunares debido a un afloramiento de agua de menor densidad en el sector. A partir de un análisis de sensibilidad del modelo se determina que los resultados de este método dependen fuertemente de las características físicas del sedimento, en especial, para las soluciones que utilizan la conductividad térmica como parámetro.