PLANTAS DESALINIZADORAS DE AGUA DE MAR - APLICACIÓN EN CHILE

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE CONSTRUCCIÓN CIVIL

OBRAS CIVILES II CCL 2230

PLANTAS DESALINIZADORAS DE AGUA DE MAR. APLICACIÓN EN CHILE Entrega Final

PROFESORES :

JOSÉ FCO. BENAVIDES N. CARLOS FERNANDEZ N. CARLOS GARRIDO S. MAURICIO GONZÁLEZ P.

AYUDANTES :

HÉCTOR ESPINOZA J. PAULA MELO H.

ALUMNOS

SOFÍA JAVIERA ACUÑA BRAVO CRISTINA ADASME MARCHANT MARCELO GONZÁLEZ TORREALBA WLADIMIR VALLEJOS AGUILAR GRUPO Nº: 4 13 de Junio de 2011 1er Semestre 2011

ÍNDICE

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Índice ……………………………………………………………………..………. 2 Introducción………….………………………………………………….……….. 4 Objetivos ……………………………….………………………………………… 5 Marco Teórico o Descripción básica……………………………….……………………… 6 o La osmosis inversa………………………………………….…………… 7 o Partes que componen una planta desaladora………….……………. 9 o Funcionamiento de las PDAM………………………………………… 10 o Usos de las PDAM ……………………………………………………… 12 o Impacto ambiental……………………………………………………….. 13 o Países pioneros en la utilización de este tipo de proyectos………... 13 o Situación de Chile...…………………………………………………….. 14 o Costos generales………………….…………………………………….. 15 Desarrollo o Construcción del proyecto……………………………………………… 17 o Marco Regulatorio……………………………………………………….. 23 o Impactos ambientales y sociales………………………………………. 26 o Costos ………………………………………………………………….. 27 Aportes al curso …………………………………………………………………. 30 Conclusiones ……………………………………………………………………. 33 Bibliografía………………………………………………………………………... 35

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INTRODUCCIÓN

El inicio de cualquier tipo de proyecto se ve definido por la existencia de una necesidad, la cual se desea satisfacer. Hoy en día, la población mundial ha comenzado a vivir la escasez y disminución de variados recursos naturales para realización de sus actividades diarias. Entre estos recursos se encuentra el agua. Debido a esto, es necesario crear proyectos para el desarrollo de un país en favor del crecimiento sustentable, una sustentabilidad enfocada desde un punto de vista del aprovechamiento adecuado de los recursos a los cuales tenemos un acceso limitado. En este sentido, “de toda el agua que existe en el mundo, que alcanza a los 1.430 millones de kilómetros cúbicos, el 97,5% es agua de mar o agua salobre, y solo el 2,5% es agua dulce, esto es 33,5 millones de Km3. Pero de este recurso dulce, el 70% se encuentra en glaciares y el 29,7% en acuíferos profundos de más de 500m. En consecuencia, solo el 0,3% del agua dulce del mundo se encuentra en ríos, lagos y acuíferos no profundos, equivalentes a 0,1 millones de Km3”. (IDEAR, 2009) Esta cantidad de agua dulce, al ser analizada, es considerada escasa, por lo que la población debe preocuparse de utilizarla de la manera más eficiente posible. Para todo lo anteriormente descrito, la necesidad de agua dulce para sustentar la vida y las actividades humanas se fundamentan en la existencia y creación de las plantas desaladoras de agua de mar, sobretodo en lugares donde este recurso sea escaso o nulo. En este sentido, hay 6.854.196.000 habitantes en el planeta, de los cuales 1 de cada 6 no tiene acceso al agua. A su vez, 2.600.000.000 habitantes no pueden acceder al agua debidamente tratada (agua potable). En España se creó la primera planta desalinizadora en Lanzarote, la cual utilizaba una tecnología de evaporación del agua, y aunque en un principio era una tecnología carísima, económica y energéticamente hablando, actualmente se ha podido invertir en plantas desalinizadoras en todo el mundo, incluso en Chile, gracias a los grandes avances tecnológicos. En términos medioambientales también se han realizado muchas mejoras, disminuyendo la contaminación de los residuos generados en el proceso de desalinización que son arrojados al mar, con todas las implicancias negativas que la acción conlleva. Sin embargo, cabe destacar que aún existen aspectos por mejorar en este sentido, puesto que de todas formas los desechos causan un cierto daño a la flora y fauna marina del sector.

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En la actualidad, la producción de agua desalada es utilizada para faenas mineras y para la producción de agua para consumo humano, animal y vegetal, esto último referido a las labores productivas vinculadas con la agricultura, como es en el caso de Israel. De esta forma es fundamental la utilización de agua por lo que se hace indispensable la generación de proyectos de plantas desalinizadoras en las cercanías de las mineras. A modo de ejemplo, las empresas mineras de Chile están concentradas en la zona norte del país, que posee un clima seco y con problemas de escases hídrica severo, la elaboración de proyectos de este tipo de plantas influiría en la producción y crecimiento del país. Es por esto que la importancia de las plantas desalinizadoras debe ser difundido y estudiado a cabalidad por los nuevos profesionales, puesto que la utilización del agua en el mundo, actualmente, no se realiza de manera consciente, lo cual a futuro generará escasez, por lo cual tal recurso que ya es escaso, y lo seguirá siendo. La presente investigación se abordará en dos entregas: La primera incluirá objetivos, el marco teórico y la vinculación con el curso de Obras Civiles II, y en una segunda entrega, en base al proyecto “Nueva Planta Desaladora Sur”, de la empresa Aguas Antofagasta, ubicado en la II región de Antofagasta, se abordarán los procesos constructivos, la planificación, sus costos y la regulación legal y normativa que rigen a este tipo de obras.

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OBJETIVOS

Objetivo General.

Conocer a cabalidad un proyecto de planta desalinizadora de agua de mar (PDAM) y todas las implicancias que conlleva su implementación.

Objetivos específicos.

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Conocer las partes que componen una PDAM, y los procesos incluidos en su funcionamiento.

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Determinar los costos y valores incluidos, así como las formas de financiamiento en este tipo de proyectos.

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Describir los impactos ambientales y sociales involucrados en las PDAM.

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Determinar los usos de las PDAM.

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Conocer los procesos constructivos de un PDAM, en lo que se refiere a sus etapas, plazos y planificación.

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Conocer, a grandes rasgos, el marco regulatorio sanitario que rige a este tipo de proyectos.

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Mencionar los principales países que usan este tipo de tecnología.

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MARCO TEÓRICO

Ante la evidente escasez de agua potable en el mundo, es menester para el ser humano ahondar en nuevas tecnologías sustentables para el aprovechamiento de recursos hídricos que antes era imposible tratar para el consumo humano. En este sentido, la masificación de la implementación de las plantas desaladoras en mundo representa un paso importantísimo para el cumplimiento de tal objetivo. Por lo anterior es de vital importancia conocer los aspectos que involucran la ejecución y explotación de este tipo de proyecto, desde la descripción de cada una de las partes que componen una planta desaladora y los procesos del funcionamiento, hasta la descripción de los impactos ambientales y sociales que involucran este tipo de proyectos. Descripción básica.

Para comenzar el análisis de las Plantas Desaladoras, es importante mencionar los rangos de salinidad de las aguas existentes en el planeta. Tomando en cuenta la definición entregada por la International Desalination Association (IDA) y que está en función del total de sales disueltas (TDS) medida en miligramos por litro (mg/l): Agua pura TDS < 500 mg/l Agua de río o baja concentración 500 mg/l < TDS < 3000 mg/l Agua salobre 3000 mg/l < TDS < 20.000 mg/l Agua marina 20.000 mg/l < TDS < 50.000 mg/l Salmuera TDS > 50.000 mg/l Tabla 1. Salinidad de las aguas. Elaboración propia. En términos generales, la desalación del agua de mar consiste en separar los residuos salinos del agua, en otras palabras, es procesar el agua de mar (TDS = 38.000 mg/l) para transformarla en agua pura (TDS < 500 mg/l). Esto es posible mediante dos procesos muy generales: los que utilizan tecnología termal, y los que utilizan membranas. Procesos Termales

Destilación multi-stage fllash (MSF) Destilación por multiefecto (MED) Compresión de vapor (VC) Procesos de Membrana Electrodiálisis (ED) Osmosis inversa (RO) Tabla 2. Procesos de Desalación. Elaboración propia. 6

Cabe destacar que la energía consumida en los procesos de membranas es considerablemente más bajo que en los procesos de destilación. A su vez, avances tecnológicos recientes en el proceso de osmosis inversa han logrado reducir aún más el consumo de energía. Producto de lo anterior, la Osmosis Inversa es el mecanismo más utilizado en la actualidad, tanto en Chile como en el extranjero, para desalar el agua de mar, siendo a su vez, la de mayor proyección en términos de sustentabilidad. La osmosis inversa.

La osmosis inversa en un proceso que involucra la reversión de la osmosis natural. La osmosis natural tiene como principio la búsqueda fundamental del equilibrio de las concentraciones de dos fluidos en contacto, en pocas palabras, si dos fluidos que contienen diferente concentración de sólidos disueltos son puestos en contacto, estos se mezclarán hasta que la concentración sea uniforme. Cuando estos dos fluidos están separados por una membrana semi-permeable, un fluido que tenga menor concentración se moverá a través de la membrana hacia el fluido que contenga una mayor concentración de sólidos disueltos, tal como se muestra en la siguiente figura:

Figura 1. Proceso Osmótico. Disponible en: http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/energia_y_ciencia/2009/09/27/188235 .php. Consultado el 8 de mayo del 2011. Este movimiento del agua a través de la membrana para buscar el equilibrio de concentración de sólidos es lo que se conoce como ósmosis. Después de un tiempo el nivel de agua será mayor a uno de los lados de la membrana, cuya altura se denomina presión osmótica. La transfusión del solvente se detiene cuando se alcanza el equilibrio en la concentración o cuando la presión hidrostática es superior a la osmótica (Figura 2).

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Figura 2. Presión Osmótica. Disponible en: http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/energia_y_ciencia/2009/09/27/188235 .php. Consultado el 28 de abril del 2011. La osmosis inversa consiste en la aplicación de una presión superior a la presión osmótica en una columna, para obtener el efecto inverso de lo antes descrito, es decir, los fluidos son presionados de vuelta a través de la membrana, pero los sólidos disueltos permanecen en la columna. “Si continuamos aumentando la presión sobre la disolución salina, el equilibrio se invierte, pasando más moléculas de agua desde la solución salina hacia el lado de agua pura que en el sentido contrario. Es decir obtendremos agua pura a partir de la solución salina. Este proceso es el de la Osmosis Inversa y es el que se aplica para desalar las aguas salobres y marinas” (IDEAR, 2009). Todos los sólidos en suspensión quedan atrapados en la membrana, eliminándolas así del agua (Figura 3).

Figura 3: Membrana para la osmosis inversa. Disponible en: http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/energia_y_ciencia/2009/09/27/188235 .php. Consultado el 28 de abril del 2011.

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Partes que componen una planta desaladora.

Las principales obras que componen una planta desaladora son: -

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Obras de captación, generalmente son colectores de 2m de diámetro y 300m de longitud colocados en el fondo marino para abducir el agua marina. Planta de pretratado, en donde el agua de mar se almacena de manera temporal en grandes depósitos, donde se analiza y se mezcla con cloro y coagulante. Filtros de arena, que son maquinarias en donde se eliminan partículas superiores a 0,1 mm, gracias al tamaño de los filtros y la presión de bombeo. Filtros de Cartucho, los cuales retienen partículas que miden más 0,005 mm. Bombas de alta presión, son las que impulsan el agua hacia las membranas de osmosis inversa. Su consumo eléctrico junto con el de las otras bombas ubicadas en el proceso, supone el 40% de los costes de la desalación. Membranas de ósmosis inversa, en donde se desarrolla en su plenitud el proceso de segregación entre los sólidos y partículas salinas, y el agua pura, procesos el cual será descrito más adelante. Depósitos de desechos y de agua potable, son estructuras que reciben los productos de la osmosis inversa, en donde por ejemplo, el agua dulce que se obtiene de la membrana, fluye hacia los depósitos, donde se le agregan de nuevo cloro y otros componentes para luego ser distribuida.

Las partes anteriormente descritas se pueden apreciar en la figura 4.

Figura 4. Partes de una PDAM. Disponible en: http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/energia_y_ciencia/2009/09/27/188235 .php. Consultado el 30 de abril del 2011. 9

Funcionamiento de las PDAM

A modo de ejemplo, las PDAM siguen el siguiente funcionamiento: • Etapa de captación de agua de mar. La captación del agua del mar es el inicio del proceso productivo de agua potable, y se realiza mediante toma abierta, con colectores de 2m de diámetro y 300m de longitud colocados en el fondo marino, y que están conectado en el extremo del mar a una torre de hormigón para tomar el agua desde una altura media y por el otro extremo a una cámara de aspiración. Desde aquí trasladan el agua hasta la zona de pre tratamiento. • Etapa de Pre tratamiento. En esta etapa, se consideran realizar los siguientes tratamientos en el agua de mar recién captada1: -

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Oxidación: se agrega hipoclorito de sodio con el objeto de controlar la materia orgánica existente y para oxidar los metales pesados que eventualmente puedan estar presentes en el agua de mar. Acidificación: se agrega ácido sulfúrico al agua cruda para corregir su PH, reduciendo su contenido de bicarbonato, para evitar que pueda precipitar en las membranas de osmosis. Coagulación y Floculación: se adiciona cloruro férrico para desestabilizar los coloides presentes en el agua de mar y lograr su posterior floculación. Filtración: para la eliminación de los flósculos formados por la adición de coagulante y de los posibles compuestos metálicos precipitados, se filtra el agua de mar a través de filtros de presión con lecho único de arena. El proceso de filtración tiene un sistema de limpieza. Dosificación de Anti-incrustante: se utiliza para evitar la precipitación en las membranas de todos aquellos compuestos presentes en el concentrado que puedan superar su nivel de solubilidad. Dosificación de Meta Sulfito Sódico: se utiliza para reducir el oxidante libre residual presente en el agua de mar.

“Todos los productos químicos que se utilizan en el pretratamiento de la desalación, una vez dosificados son neutralizados por la vía del tratamiento de las aguas de lavado de filtros y de membranas”.

(1) Extractados de Instituto de Economía Aplicada Regional, IDEAR (2009) – “Estudio tarifario de concesiones de servicios sanitarios de la segunda región de Antofagasta: Periodo 2006 – 2011”, Anexo. Universidad Católica del norte / Facultad de Economía y Administración.

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Luego, el agua filtrada es impulsada a gran presión al sistema de membranas de ósmosis inversa, en donde se dejan pasar las moléculas de agua, y se retienen las sales y otras impurezas, tal como se menciono anteriormente en la descripción de este proceso. • Etapa de Osmosis Inversa1. “Esta etapa se puede dividir en el bombeo de alta presión, la línea de osmosis inversa y el sistema de limpieza de membranas. En la primera, el agua de mar después de ser filtrada es bombeada a una presión mayor que la presión osmótica. La línea de osmosis inversa es el centro del proceso de desalación. Estas líneas están constituidas por vasos de presión con membranas permeables arreglados a una configuración específica (…) El resultado final es la conversión de un agua cruda con 38000 mg/l de sales disueltas a un agua producto que tiene una salinidad de 400 mg/l, cifra que cumple con la Norma Chilena 409 sobre Agua Potable”. “La línea de osmosis inversa es el centro del proceso de desalación. Estas líneas están constituidas por vasos de presión con membranas permeables arreglados a una configuración específica. Las características son: dos líneas de bastidores, tres subbastidores por línea, 2.167 m3/día de caudal neto de agua osmotizada o agua producto por sub-bastidor, 6.500 m3/día de caudal neto de agua dulce por línea o bastidor y 13.000 m3/día por cada una de las 4 fases. Las membranas son de enrolamiento en espiral, del tipo poliamida aromática”. Esto se puede apreciar en la siguiente figura:

Figura 5. Etapa de la Osmosis Inversa Disponible en: http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/energia_y_ciencia/2009/09/27/188235 .php. Consultado el 30 de abril del 2011. (2) Extractados de Instituto de Economía Aplicada Regional, IDEAR (2009) – “Estudio tarifario de concesiones de servicios sanitarios de la segunda región de Antofagasta: Periodo 2006 – 2011”, Anexo. Universidad Católica del norte / Facultad de Economía y Administración.

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Junto con lo anterior, cabe destacar que la membrana es el elemento principal del proceso, ya que de ella depende la calidad del filtrado. Como se mencionó anteriormente, antes de filtrar el agua se presuriza, para que la depuración sea más efectiva.

Figura 6. Etapa de la Osmosis Inversa Disponible en: http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/energia_y_ciencia/2009/09/27/188235 .php. Consultado el 30 de abril del 2011. Los residuos del proceso de desalinización, denominada salmuera (TDS > 70000 mg/l), es vertida al lecho submarino sin cambios de T°. Po r ello, y cómo lo detallaremos más adelante, la salmuera tiene impactos mínimos en la masa marina. A su vez, es importante destacar que existe un porcentaje de los desechos son utilizados para la recuperación de energía, tal como se muestra en la figura 5. Esta recuperación de energía consiste en que el 55% del líquido filtrado por las membranas, denominado salmuera, retorna a gran presión hacia las bombas para producir energía y reducir así el consumo eléctrico de la planta, gracias al aprovechamiento del caudal que lleva el fluido. Usos de las PDAM

El agua obtenida como resultado de la desalinización de agua de mar, en el caso de nuestro país, es utilizada principalmente en la minería, esencialmente para la industria del cobre. En el sector agrícola también se ha implementado este proceso para realizar parte de sus operaciones, y por último para el consumo, considerando el nivel de exigencias y normas que rigen su producción, las cuales incluyen la re mineralización y potabilización del agua. 12

Impacto ambiental

Si bien los primeros proyectos de PDAM presentaban mínimos controles en lo relacionado al impacto ambiental, los avances tecnológicos han logrado reducir casi al mínimo las externalidades negativas que los desechos arrojados al mar producían. Entre las razones se encuentran que el impacto de la salmuera en la masa marina es prácticamente despreciable, y que a su vez, todos los productos químicos que se utilizan en el pre tratamiento de la desalación, una vez dosificados son neutralizados por la vía del tratamiento de las aguas de lavado de filtros y de membranas (IDEAR, 2009). Otro punto de vital importancia en la explotación de este tipo de proyectos es la “notable diferencia respecto del vertido de otras aguas residuales, es que las sales son iones y ese tipo de partículas tienen una velocidad de difusión mucho más rápida de la que pueden tener, por ejemplo, aguas de desecho cuyas partículas son moléculas de un tamaño mayor y sin carga eléctrica. De acuerdo a estimaciones de expertos en la materia, en un radio inferior a los 20 metros del punto de descarga se produce la dilución total, llegando a esa distancia con casi la misma concentración natural de sales en las aguas marinas” (IDEAR, 2009). Aún así, se recomienda que los desechos se devuelvan al mar lejos de la costa, en un lugar con escasa vida vegetal y animal, con el fin de minimizar el impacto ambiental. Debido a lo anterior, los principales objetivos para la protección del medio se enfocan en a la minimización del arrastre y el impacto, a respetar el nivel de ruido en los alrededores y a mantener la disponibilidad de la planta. Para esto, se deben evitar la extracción de agua durante las mareas entrantes y utilizar dispositivos para asustar a los peces durante las extracciones. Lo anterior va íntimamente ligado a la protección de la flora y la fauna, ahuyentando a los peces y expulsando a las larvas de la zona industrial. Se recomiendan para este fin, la utilización de dispositivos de señales acústicas disuasorias que actúan antes y durante el periodo de abstracción, chorros de aire durante la puesta en marcha y rejillas de 3 mm. Países pioneros en la utilización de este tipo de proyectos

“A nivel mundial, la evolución histórica de instalación de este tipo de plantas se puede apreciar en un catastro mundial de plantas operando en el año 2000, cuya capacidad total de producción diaria llegaba a los 26.275.000 m3/día. En Chile la producción actual de agua potable llega a 3.750.000 m3/día, es decir, la desalación actual en el mundo es varias veces superior al consumo de agua que podría consumir todo el país. Las unidades de mayor capacidad de producción de agua por medio de estos tipos de tecnologías se encuentran en Arabia Saudita, que contaba al año 2000 con el 27% de 13

la capacidad total mundial instalada de producción, principalmente mediante unidades de desalación de agua de mar que usan los procesos de destilación (7.050.000 m3/día). Los Estados Unidos de América son el segundo país en capacidad total instalada, con aproximadamente un 15%, principalmente utilizando la desalación de aguas subterráneas salobres a través del proceso de osmosis inversa (3.860.000 m3/día)”. Otro país pionero en el desarrollo de este tipo de plantas es España, en cuál hoy en día se contabilizan más de 700 plantas desaladoras, de agua salobre y de mar, que producen una cantidad diaria superior a 800.00 m3. El 47% corresponde a la desalación de agua de mar. El desglose de las desaladoras de agua de mar españolas con una capacidad superior a 600 m3/día de agua potable, es la siguiente: Número de desaladoras Capacidad (m3/día) 4 20000 23 2000 y 5000 45 600 y 5000 72 600 Tabla3. Desglose de PDAM en España. Fuente: Elaboración Propia. Situación de Chile.

Las necesidades que han comenzado a surgir en el norte del país, en cuanto a una demanda creciente de agua, se ha visto influenciadas por 2 factores: el crecimiento demográfico esperado para los próximos años, y principalmente el aumento de proyectos mineros. Al año 2010 existen 3 plantas desaladoras operativas en nuestro país: - Una en I región, perteneciente a Aguas de Altiplano, la cual tiene una capacidad de producción equivalente a 150 l/s bajo el mecanismo de OI. -

Dos en II región, una perteneciente a Aguas de Antofagasta y la otra a Minera Escondida, las cuales tienen una capacidad de producción equivalente a 600 y 525 l/s respectivamente. La primera genera agua potable, y la segunda, agua industrial, ambas bajo el mecanismo de OI.

Sin embargo, se tiene en carpeta la construcción de 6 nuevas PD, de las cuales 5 serán para la producción de agua industrial. Entre las de mayor envergadura se encuentran la nueva PD de la minera escondida, la cual tendrá una capacidad de producción de 3200 l/s, y la nueva PDAM de aguas Antofagasta, que tendrá una capacidad de 1000 l/s.

(1) Extractado de Instituto de Economía Aplicada Regional, IDEAR (2009) – “Estudio tarifario de concesiones de servicios sanitarios de la segunda región de Antofagasta: Periodo 2006 – 2011”, Anexo. Universidad Católica del norte / Facultad de Economía y Administración.

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Se está estudiando, por parte del gobierno, una 7° nueva PDAM, la cual se ubicaría en la I región. Los principales desafíos en la zona es que el suministro de agua portable para las zonas costeras de la I y II región sea totalmente obtenida desde el proceso de desalación. Todos los antecedentes antes mencionados, se especifican en el esquema 1:

Esquema 1. Distribución PDAM en Chile. Fuente: Zarzuela (2010) Costos generales.

Los costos del agua desalinizada varían en función de diversos factores, tales como el precio del petróleo y de las membranas osmóticas, la cantidad de habitantes a quienes se reparte el agua potable y la calidad del agua de mar. A su vez, en los costos se involucran factores como el estándar de los pozos de captación y almacenamiento de agua de mar, ubicación, electricidad, equipamientos (tuberías, bombas, filtros, entre otros) y distancia al punto de suministro, entre otros.

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La inversión para un proyecto de PDAM de 1000l/s, es aproximadamente 120 MM US$, como es el caso de la planta desaladora proyectada por Aguas Antofagasta S.A. para cubrir toda la demanda de la agua potable de la II región. En lo que se refiere a la operación de la planta propiamente tal, en datos muy generales, desalinizar un metro cúbico de agua de mar cuesta hoy alrededor de un dólar, precio que varía de una a otra región del planeta según el costo de la energía y de lo competitiva que sea la planta.

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DESARROLLO

En esta parte de la investigación se abordará en base al proyecto “Nueva Planta Desaladora Sur”, de la empresa Aguas Antofagasta, ubicado en la II Región, para de esta manera describir los procesos constructivos, la planificación, los costos incluidos y la regulación legal y normativa que rigen a este tipo de obras (3). El proyecto, emplazado en el sector sur de la ciudad de Antofagasta, al frente de la Universidad Antofagasta sede Coloso, generará 1000 l/s para abastecer de agua potable a la población de dicha zona. Este tiene una vida útil estimada mínimo de 20 años. Cuya fecha estimada de inicio de ejecución del proyecto es el 1 de Agosto de 2011, dividiendo sus fases en: -

Construcción : Agosto 2011 a Noviembre 2013 Operación: Noviembre 2013 a 2033 Abandono (potencial) : 2033 a 2034

Construcción del Proyecto

La etapa de construcción de la planta desaladora se divide en: 1.- Instalación de Faenas 2.- Movimientos de tierra 3.- Obras civiles •

Instalación de faenas:

Corresponde a la instalación de la infraestructura necesaria para poder dar inicio a la construcción del proyecto. Se consideran instalaciones de faenas en: -

La planicie costera: en tales sectores se utilizarán instalaciones del tipo portátil en base a contenedores. Además se utilizarán áreas de trabajo menores como apoyo a la instalación de los ductos terrestres de agua de mar y potable.

(3) Análisis realizado en base al DIA del proyecto, disponible en: http://www.sea.gob.cl/

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Sector donde se emplazará la planta, que constará en la instalación de oficinas para contratistas, oficinas administrativas, patio de descarga de materiales e insumos, patios de ensamblaje de estructuras, patios de acopio de material, casino, sala de capacitación, sistemas de captación de agua potable, servicios sanitarios, sala de primeros auxilios, estacionamientos.

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En la planta se colocarán áreas de almacenamiento y ensamble, patio compartido para contratistas, áreas de estacionamientos, almacenamiento de agua potable, servicios higiénicos y patio de almacenamiento transitorio de residuos sólidos industriales y domésticos. •

Movimientos de tierra y materiales

Corresponde a la excavación del suelo necesario para la construcción de las instalaciones de la planta. Según la edificación la extracción de tierra será: 1- Construcción de Edificio Obra de Captación o Toma: Aproximadamente se excavarán 18300m3 de suelo, para la ejecución de las fundaciones. 2- Construcción de Planta Desaladora: Aproximadamente se excavarán 41500m3 de suelo para la construcción de las plataformas que soportaran las fundaciones de la planta. 3- Construcción de Sistemas de impulsión de agua de mar y emisario de descarga de agua de rechazo: Aproximadamente se excavarán 22.700m3 de suelo, para la ubicación de la tubería. 4- Construcción del sistema de impulsión de agua potable: Aproximadamente 11.592m3 de suelo correspondientes para instalación de la tubería de impulsión de agua producto y para la instalación de la tubería dentro del recinto estanques amarillos se ejecutarán 195m3 de excavación de suelo. •

Construcción de obras civiles

Corresponde a la construcción de: 1.- Obras Marítimas
Obras de captación
Obras de protección costera
Edificio de captación o toma, emisario de descargas, 2.- Obras Terrestres
Impulsión de agua de mar
Planta Desaladora
Impulsión de agua producto 18

1.- Obras Marítimas
Obras de captación: Las obras de captación corresponden a la construcción de la tubería de captación, de impulsión de agua de mar y descarga de agua de rechazo que se sitúan en el lecho marino. La tubería de impulsión de agua de mar y descarga de agua de rechazo consta de la instalación de una tubería por tramos previamente soldados. La construcción de tubería de captación (ducto de 802,24m de longitud y 2m de diámetro) es de material HDPR (polietileno de alta densidad). Adicionalmente, contempla la construcción de una torre de captación submarina, una cámara de aspiración de bombas y edificio de obra de toma. Para la construcción de las obras en una primera etapa se utilizarán explosivos y se construirá un muelle temporal para poder realizar los sondajes con explosivos y dragar el fondo marino, puesto que los ductos irán bajo el fondo marino.
Obras de protección costera Corresponden a los enrocados de protección y defensa. El enrocado de protección y de defensa se construirá a lo largo de la planta desaladora incluyendo extremos adicionales para mayor protección. (Ver imagen 1 Anexo A). Para la construcción de obras costeras, se debió realizar un estudio marítimo que analizó los niveles del mar frente al área de estudio (gracias a la información proporcionada por el Servicio Hidrográfico y Oceanográfico de la Armada a través de la tabla de mareas) y las olas de diseño que afectarán a la estructura (estudio realizado por Aquacien Consultores Marítimos), de manera de poder determinar la geometría y pesos de las escolleras de protección. Las obras de protección consisten en escolleras de protección costera depositadas con maquinaria rodante. Además se realizará un talud de terraplén, que tendrá peligro de socavarse producto del impacto de las olas, por lo que se ejecutará una obra de protección que consiste en una coraza de rocas apoyada sobre el terraplén del camino. Entre tal coraza de rocas y el terraplén (que sirve de apoyo a la estructura), se ubica una capa de material más fino (filtro) y un geotextil que impide que el fino sea erosionado.

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Edificio de captación o toma Corresponde a la construcción de obra gruesa tanto de la planta de procesos como del edificio de toma. Tales estructuras serán ejecutadas en hormigón armado estructural corriente, que será colocado mediante el uso de vibrador de inmersión. Además se colocará hormigón con aditivo impermeabilizante en todos los muros. La construcción del edificio de toma de agua de mar estará bajo la cota del terreno natural y la planta elevadora constará de la construcción de las bombas de impulsión de 1000l/s. (Ver imagen N° 2 Anexo A)
Emisario de descarga La tubería de descarga de agua de rechazo o emisario consta de la instalación de una tubería por tramos previamente soldados. El emisario de descarga corresponderá a un ducto de 266m de longitud y 1.8m de diámetro, de materialidad HDPE (poliestileno de alta densidad). (Ver imagen N°3 Anexo A). El ducto irá enterrado hasta la cota -4.00m, y desde tal profundidad hasta los -8.00m, el ducto ira sobre el lecho marino anclado con machones. Producto de la diferencia de cota entre el edificio de captación y la planta desaladora, se considera una turbina para recuperar energía del caudal de descarga del agua de rechazo, transformando tal energía hidráulica en eléctrica. Dentro de tal turbina ira una cámara de carga que permita controlar la concentración de sal. La salmuera de rechazo del proceso de desalación, proveniente del proceso de intercambio de presión, será descargada por gravedad, teniendo una concentración de sal del 50% por sobre lo normal y sin incremento de temperatura. Los últimos 50m del emisario, estarán compuestos por un difusor de descarga que contará con 10 toberas de difusión (separadas 5.5 m entre ellas). Cada difusor tendrá una altura de 40cm y curvados en la salida en dirección norte. 2.- Obras terrestres.
Impulsión agua de mar. Corresponde a la tubería que conectará el edificio de toma de agua de mar hasta la planta Desaladora que no se encuentra contiguo al tal estructura. La tubería de agua de mar (paralela al ducto de la descarga de salmuera) desde el edificio de toma de agua hasta la planta desaladora, poseerá una extensión de 1.2km. Estará compuesta por dos tuberías de HDPE de 1800mm de diámetro, que irán dentro de una camisa de acero de protección, y que a su vez estará formada por tramos (Ver Imagen N°4 Anexo A).

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Planta desaladora: La construcción de planta desaladora, que consiste en la ejecución de las siguientes etapas. (Ver Imagen N°5 y N°6 Anexo A) 1.- Sistema de pre-tratamiento. 2.- Sistema de tratamiento por osmosis inversa. 3.- Sistema post tratamiento 4.- Nave principal o edificio de procesos 5.- Torres de dolomita 6.- Estanque de almacenamiento de agua producto 7.- Edificio de bombeo de impulsión de agua producto

1.- Sistema de pre-tratamiento: Corresponde a la infraestructura donde el agua es pretratada dividiéndose en: - Estanques de filtros de arena: Construidas mediante fundaciones y estructuras de hormigón armado. - Dosificación de reductor. - Dosificación dispersante. - Filtros de cartucho. - Medición de S.D.I (índice de densidad de sedimentos). 2.- Sistema de tratamiento por osmosis inversa: Corresponde a toda la infraestructura por la cual el agua es tratada mediante osmosis inversa. - Bombas de alta presión. - Bombas Booster. - Tuberías de aspiración y descarga. - Sistemas de recuperación de energía. - Bastidores de membrana. - Estanque de almacenamiento de agua osmotizada para limpieza química. - Sistema de limpieza química de membranas. 3.- Sistema post tratamiento: Corresponde a toda la infraestructura mediante la cual al agua es procesada aplicando post tratamiento. - Dosificación de ácido sulfúrico 4.- Nave principal o edificio de procesos: Construida mediante fundaciones y muros perimetrales de hormigón armado y estructura de techumbre en base a elementos metálicos. Corresponde a la sección más importante en que se encuentran:

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- Oficinas de operación y control (sala eléctrica, laboratorio, talleres de mantención de partes y piezas, comedor, baños y oficinas) - Bodegas de almacenamiento de sustancias químicas - Bodegas de residuos peligrosos - Subestación eléctrica (16MW) - Caseta de acceso, vialidad interior y áreas verdes. 5.- Torres de dolomita: Luego del sistema de Post-tratamiento, el agua es dirigida a estanques rectangulares de hormigón armado rellenos con dolomita, con el objeto de agregar los minerales necesarios para mantener el equilibrio en el agua producto. 6.- Estanque de almacenamiento de agua producto: Estructura rectangular construida en base a hormigón armado, impermeabilizado, de 5000 m3 de capacidad. En este estanque se realizará la dosificación de hipoclorito de sodio y de fluorosilicato sódico. 7.- Edificio de bombeo de impulsión de agua producto: Construida en base a hormigón armado y techumbre de elementos metálicos. Contiene bombas centrifugas para impulsar el agua hasta los estanques de distribución.
Impulsión de agua producto Desde el estanque de almacenamiento se impulsará el agua producto, mediante bombas de elevación hasta los estanques Amarillos (depósitos de distribución). Tal impulsión se realizará por tuberías de hierro dúctil con revestimiento de mortero cuyo diámetro será de 900mm. Tal recorrido tiene una extensión de 2400m (Ver Imagen N°7 Anexo A) y será conformada por tramos: Tramo 1: En dirección norte por la acera de la Avenida Angamos hasta el Casino y por la acera oriente hasta la calle Luis Mancilla en una longitud de 1800m. Tramo 2: Por calles Luis Mancilla y Eduardo Barrios en dirección este hasta la Av. Argentina, en una longitud de 310m. Tramo 3: Por Av. Argentina por 60m hacia el sur, cruzando esta avenida hasta el este frente a los estanques Amarillos, en la parte alta del cerro, paralelo a la tubería existente en un tramo de 90m.

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Marco regulatorio sanitario (4)

Todo proyecto hidráulico necesita ser materializado de forma responsable, es decir éste debe cumplir con la reglamentación dictada por la legislación según la ubicación geográfica en la que se encuentre. Esta reglamentación por medio de normas y reglas pretende controlar el correcto diseño, construcción, operación y cierre de la obra, de manera tal de minimizar los impactos sobre la sociedad y el medio ambiente. En Chile, existe un monopolio sanitario regulado, en donde la PDAM puede ser costeada por el estado o por empresas privadas. El estado, a través de sus diversas instituciones fiscalizadoras de obras hidráulicas asume un rol regulador, controlador y constructor del proyecto, además de costear el proyecto y vigilar que los costos asociados a la envergadura de la obra, que operan en el mercado sean transparentes. Las empresas autónomas proveen la construcción de las PDAM obteniendo los beneficios correspondientes, pero estos privados deben ser regulados por las mismas instituciones reguladoras del estado. La normativa aplicable a una PDAM se caracteriza por está dividida principalmente en dos tipos, los cuales se pueden resumir en normativa general, que hace referencia al marco general de regulaciones en el que se incluyen las actividades e instalaciones del proyecto y normativa ambiental, considerando todas las regulaciones legales referidas a la protección del medio ambiente, preservación de la naturaleza, uso y manejo de los recursos naturales, la fiscalización y los permisos sectoriales ambientales que pertenecen al Sistema de Evaluación de Impacto Ambiental.
Objetivos del marco regulatorio -

-

Garantizar que el servicio entregado (PDAM) sea de calidad. Realizar una fijación de los costos acorde a las inversiones y gastos necesarios para otorgar esa calidad de servicio. Asegurar a las empresas privadas la estabilidad requerida de manera que puedan invertir, producir, comercializar los servicios, recuperar la inversión y por supuesto obtener utilidades. Incentivar el incremento de la productividad y la aplicación de nuevas tecnologías (estimular prestación de servicios en forma eficiente)


Empresas privadas Cuando son las empresas privadas (mayoritariamente pertenecientes a la industria minera) las que construyen una PDAM, estas cumplen un rol productivo y comercial. El primer paso para poder ejecutar una obra de estas características es obtener las concesiones que otorga el estado, para lograr cumplir su rol de forma eficiente. (4) Extractado de http://idbdocs.iadb.org/wsdocs/getdocument.aspx?docnum=442108

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Estas concesiones son otorgadas por tiempo indefinido, aunque tienen la opción de transmitir el dominio o el derecho de explotación cuando lo estimen conveniente. Los tipos de concesiones que se entregan son: -

Producción. Distribución de agua potable. Recolección. Disposición de aguas.

La ley establece, en cuanto a los recursos de agua, que las concesionarias tienen el derecho de aprovechamiento de agua, así de esta manera se asegura la satisfacción de la posterior demanda.
Estado Cuando es el Estado quien desarrolla la PDAM, este debe cumplir un rol, como ya se mencionó anteriormente, de carácter regulador, controlador y constructor del proyecto. Todas las actividades controladoras de esta obra las realizan diferentes instituciones, cada una especialista es los posibles impactos que se quieren restringir. -

El marco institucional y legal está formado por:

1. La Superintendencia de Servicios Sanitarios (SSS), ente que regula y fiscaliza. Este organismo es una entidad descentralizada dotada de personalidad jurídica y patrimonio propio, sujeta a la vigilancia del Presidente de la República a través del Ministerio de Obras Públicas. 2. El Ministerio de Obras Públicas (MOP), tiene la administración de la legislación de los recursos hídricos, la asignación de los derechos de agua y la aprobación de los derechos de concesión para establecer, construir y explotar servicios sanitarios. 3. El Ministerio de Salud vigila la calidad del agua en los servicios sanitarios que no están bajo la jurisdicción de la superintendencia, es decir que no sean servicios sanitarios públicos y oficializa las normas de calidad estudiadas bajo las disposiciones del instituto nacional de normalización (INN). 4. La Empresa de Servicios Sanitarios (ESSAN) es una sociedad anónima con capital social perteneciente 100% al Estado de Chile. ESSAN es concesionaria exclusiva de los servicios sanitarios de producción y distribución de agua potable y de recolección y disposición de aguas servidas en las ciudades de Antofagasta, Mejillones y Tocopilla.

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5. La Dirección General del Territorio Marítimo es un organismo dependiente de la Armada de Chile. Constituye el organismo de la Armada mediante el cual el Estado vigila el cumplimiento de las leyes y acuerdos internacionales para la protección de la vida humana en el mar, el medio ambiente, los recursos naturales y las actividades que se desarrollan en el ámbito acuático de su jurisdicción. Entre sus principales funciones están ejercer la fiscalización y control de las playas y de los terrenos fiscales de playas colindantes con éstas en el mar. Por otro lado el servicio hidrográfico y oceanográfico de la armada tiene la función de entregar el registro del levantamiento hidrográfico marítimo, fluvial y lacustre, planificar y coordinar todas las actividades oceanográficas nacionales relacionadas con mareas, corrientes y maremotos. 6. El Servicio de Evaluación Ambiental (SEA), cuya principal función es tecnificar y administrar el instrumento de gestión ambiental llamado “Sistema de Evaluación de Impacto Ambiental” (SEIA), cuya tarea se basa en la evaluación ambiental de proyectos, principalmente en prevenir el deterioro ambiental. Este permite en definitiva, introducir la dimensión ambiental en el diseño y la ejecución de los proyectos y actividades que se realizan en el país, por medio de éste se evalúa y certifica que las iniciativas, tanto del sector público como del sector privado, se encuentran en condiciones de cumplir con los requisitos ambientales que les son aplicables. 7. La Dirección Regional del Servicio de Salud, a través del Departamento de Salud del Ambiente es responsable de aprobar los planes para la planta de tratamiento de agua potable, la planta de tratamiento de aguas servidas y la disposición de residuos. 8. La legislación en Chile requiere que las empresas se incorporen a Mutuales de Seguridad. Las mutuales realizan inspecciones a las instalaciones de trabajo y asesoran a sus miembros sobre temas sanitarios y de seguridad así como capacitación. Las cuotas que se pagan a las mutuales de seguridad reflejan el registro sanitario y de seguridad de la empresa.

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Impacto ambiental y social del proyecto.

Con lo que respecta al riesgo para la salud de la población, debido a la cantidad y calidad de los efluentes, emisiones o residuos (Art.5 de D.S 30/97), se consideró: -

Respecto a la emisión se concluyó que no generará alteraciones por ruidos, pues se instalarán pantallas acústicas móviles para la zona de excavación.

-

Respecto a la emisión de residuos líquidos y no habrá inconveniente, pues la descarga del efluente estará ubicada fuera de la zona de protección litoral establecida para el punto de descarga.

-

Respecto a la descarga de salmuera se consultó los criterios de la norma de calidad primaria para aguas marinas de uso humano (D.S Nº 144), y se desprende que la salmuera no afectará la calidad del ambiente acuático. La descarga se hará en un área que no presenta usos relacionados con actividades humanas que puedan estar en riesgo producto de la descarga.

Junto con lo anterior, los efectos adversativos sobre la cantidad y calidad de los recursos naturales renovables, incluidos el suelo, agua y aire (Art.6 de D.S 30/97), se estableció que el proyecto en general no traerá efectos adversos en la cantidad ni calidad de los recursos naturales renovables, pues las emisiones y descargas cumplen con la legislación vigente, debido a que el uso del suelo no presenta importancia como recurso, pues es suelo urbano y no de uso agrícola y a su vez, la descarga de la salmuera se realiza en un sector que presenta buenas condiciones de dispersión, pues es una zona expuesta al oleaje. El proyecto no intervendrá ni explotará vegetación nativa; como tampoco extraerá, explotará, ni manejara especies de flora y fauna. A su vez, se instalará en un área urbana, y no registra diversidad biológica; además el suelo donde se presenta no posee potencial agronómico, por lo que no presenta valor ambiental elevado. Tampoco provocará cambios en la dimensión geográfica, ni en la distribución de los grupos humanos ni en la estructura espacial de sus relaciones. Junto con lo anterior, la planta no se encuentra cercano a ninguna área protegida que pudieran verse afectadas por las obras, no causará alteración al valor paisajístico ni turístico de la zona, ni tampoco generará alteración de monumentos, sitios de valor antropológico, arqueológico, histórico, o pertenecientes al patrimonio cultural.

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Costos.

Los costos involucrados en las PDAM se pueden analizar desde dos grandes aspectos: desde el punto de vista de la inversión y los gastos en la ejecución del proyecto, y desde el punto de vista de la explotación de la planta en lo relacionado a las tarifas del agua potable producida por este tipo de plantas.
Inversión y costes de ejecución La inversión total de la planta desaladora proyectada por Aguas Antofagasta S.A de PDAM de 1000l/s, es aproximadamente 120 MM US$ (80 MM €), los cuales se dividen en 4 ítems generales: 1. La obra propiamente tal, que incide casi en un 80% de los costos generales del proyecto, dentro de los cuales un 63% corresponden a gastos por equipos y sistemas, un 33% a la obra civil superficial y sólo un 1% de la obra civil subterránea. En este punto es muy importante destacar que los mayores gastos son los producidos por los sistemas de bombeo, recuperación energética (24%), el sistema de ósmosis Inversa (16%), y el sistema de pre-tratamiento físico (13%), es decir, en los sistemas donde se desarrolla en su plenitud el proceso de segregación entre los sólidos y partículas salinas, y el agua potable. 2. Los costes de gestión del proyecto, que inciden en un 5% de los costos generales. Aquí se integra los procesos de planificar, captar, dinamizar, organizar y administrar recursos, con el fin de culminar todo el trabajo requerido para desarrollar un proyecto y cumplir con el alcance, dentro de los plazos estipulados y los costos definidos*. 3. Coste de Ingeniería (5%) 4. Los gastos por contingencias e imprevistos, que alcanzan un 10% de los costos y están relacionado con problemas legales que se puedan presentar, o bien, modificaciones indeclinables dentro de la misma ejecución de la faena. El desglose de los 4 ítems antes mencionados se presenta en la siguiente tabla:

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N°

Glosa

1

Equipos Sistema de Captación y evacuación de 1.1 salmuera por emisarios submarino Sistemas de bombeo de captación, 1.2 mezclado y transferencia 1.3 Sistema de pretratamiento físico 1.4 Sistema de pretratamiento químico 1.5 Sistema de Ósmosis Inversa Sistema de Bombeo y recuperación 1.6 energética 1.7 Sistema de postratamiento 1.8 Monitorización y control 1.9 Conducciones 1.9.1 Conducciones en acero inoxidable 1.9.2 Conducciones en plástico reforzado de fibra de vidrio 1.10 Sistema eléctrico 1.11 Sistemas auxiliares Obra civil superficial 2 Obra civil subterránea 3 Presupuesto total de la obra 4 5 6

Coste de gestión del proyecto (5%) Coste de Ingeniería (5%) Contingencias e imprevistos (10%)

Euros

Incidencia (%)

42.069.819 62,88 727.226

1,73

4.336.000 5.327.158 54.153 6.848.725

10,31 12,66 0,13 16,28

10.068.808 317.836 1.451.933 4.349.560 1.271.534

23,93 0,76 3,45 10,34 3,02

3.078.025

7,32 4.070.000 9,67 168.861 0,40 22.188.827 33,16 2.650.000 3,96 66.908.646 3.345.432 3.345.432 4.014.519

Presupuesto total de la planta 77.614.029 Tabla 4. Gastos generales del proyecto. Fuente: Ministerio de Obras Públicas.
Costos de la producción de agua potable. En nuestro país, la tarifa de producción de agua potable en el modelo incorpora costos de reposición de la infraestructura y de operación de (5): -

Fuente de agua cruda: Disponibilidad y Calidad. Precio del agua cruda: Mercado de transacciones de derechos. Conducciones hasta estanques de regulación. Potabilización del agua cruda: Costos de tratamiento del agua cruda.

(5) Extractado de Espinosa, Magali (2010): “Plantas desalinizadoras y el Abastecimiento de agua potable en Chile”. Superintendencia de Servicios Sanitarios. Antofagasta, Chile.

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Con estos parámetros, la tarifa del agua potable es en promedio 0.3€ por m (0.45 US$). El gobierno instó que para la implementación de plantas desaladoras, que permita disponer de agua en la cantidad y calidad exigidas para el abastecimiento de agua potable, se requiera suministrar agua de mar desalada a un costo de producción menor al costo de las fuentes tradicionales descrita anteriormente. En este sentido, desalinizar un metro cúbico de agua de mar cuesta hoy alrededor de un dólar (0.7€), lo que hace algún tiempo no era competitivo con el precio del agua potable en el norte del país. Sin embargo, en los últimos años esta cifra se ha visto modificada, sobre todo en la región de Antofagasta, donde el año 2009 el metro cúbico de agua potable alcanzó el precio de 1€, debido a que las fuentes tradicionales de agua en el norte del país son cada vez más escasas, de mayor costo e inseguras. Lo anterior implica que, hoy por hoy, el costo de producción de las fuentes tradicionales se encareció a tal punto que el costo de desalación logra ser competitivo. Producto de lo anterior, y considerando el actual déficit del recurso hídrico que presenta la II región, la construcción de esta PDAM fue la solución considerada para el abastecimiento de agua potable de Antofagasta, para así dejar de explotar en forma definitiva los acuíferos de la región. A su vez, evaluando que a la fecha no existen posibilidades reales de disponer de mayores aguas en otras fuentes convencionales, utilizar agua de mar se vislumbra como la opción más razonable. En definitiva, la alternativa de abastecer a la población con agua de mar desalada es económicamente competitiva en Antofagasta, cuya tarifa de producción de las fuentes de agua dulce, incorporando las conducciones y las plantas de tratamiento alcanza a 1 euro el m3, lo cual sobrepasa al costo de agua desalada.

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APORTES AL CURSO

Los aportes del proceso desalinización de agua de mar al curso de obras hidráulicas, están dirigidos a relacionar temas revisados en clases con el proceso de desalinización. Los cuales son: 1-. Conocer la relación directa que existe entre la escasez de agua dulce y la implementación de sistemas de producción de agua apta para el uso, como la desalinización. • Escasez de agua libre para el consumo A modo de ejemplo, los países del Medio Oriente, donde existe una escasez crítica del agua, producen aproximadamente el 50% de la capacidad mundial de agua desalinizada en el mundo. 2-. Analizar los costos y beneficios de aumentar los recursos hídricos a través de desaladoras. • Costos de las hídrico

obras hidráulicas como desaladora, para aumentar el recurso

Se mencionó con anterioridad que los costos de una PDAM dependen de su rendimiento, la cual relaciona la necesidad del requerimiento de agua versus los costos involucrados en el proceso. 3-. Determinar los usos del agua obtenida a través del proceso de desalinización. • Usos del agua obtenida a través del proceso de desalinización El agua obtenida como resultado de la desalinización de agua de mar, en el caso de nuestro país, es utilizada principalmente en la minería, esencialmente para la industria del cobre. En el sector agrícola también se ha implementado este proceso para realizar parte de sus operaciones, y por último para el consumo, considerando el nivel de exigencias y normas que rigen su producción, las cuales incluyen la re mineralización y potabilización del agua. 4-. Dar a conocer las tecnologías y procesos de desalinización involucradas en la desalinización de agua de mar.

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5-. Conocer reglamentación necesaria para llevar a cabo el proceso, y sus aptitudes para aceptar o rechazar un proyecto de desalinización. • Reglamentación y gestión de las plantas desaladoras de agua de mar. Al Ministerio de Obras Públicas le corresponde la administración de la legislación en materia de recursos hídricos, la asignación de los derechos de agua y la aprobación de los derechos de concesión para establecer, construir y explotar servicios sanitarios. El Ministerio de Salud vigila la calidad del agua en los servicios sanitarios. La Dirección General del Territorio Marítimo tiene entre sus principales funciones, ejercer la fiscalización y control de las playas y de los terrenos fiscales de playas colindantes con éstas en el mar. Bases Generales del Medio Ambiente (LBGMA), es la institución del Estado que tiene como misión promover la sustentabilidad ambiental del proceso de desarrollo y coordinar las acciones derivadas de las políticas y estrategias definidas por el gobierno en materia ambiental. CONAMA tiene una función coordinadora de la gestión ambiental de los distintos Servicios Públicos. 6-. Presentar las primeras obras hidráulicas de este tipo en Chile, estado del arte nacional. • Primeras plantas de desalinización en Chile Actualmente existe una producción de más de 24 millones de metros cúbicos diarios de agua desalada en todo el mundo, lo que supone el abastecimiento de más de 100 millones de personas. Tal como se mencionó anteriormente, unos de los pioneros en Chile en este tema son Minera Escondida que comenzó a operar su primera planta en 2006, Puerto Coloso, y que hoy genera 525 litros de agua desalinizada por segundo. 7-. Relacionar la importancia de los pozos de captación de las plantas desalinizadoras, con la resistencia y capacidad de almacenamiento de estos. • Pozos de captación implementados en el proceso Para el proceso de desalinización mediante Osmosis Inversa se necesita pozos de captación del agua salada, los cuales deben ser diseñados y construidos para resistir una cantidad de agua de mar igual a tres veces la que se va a producir. Por eso el diseño de los pozos o sistema de captación debe considerar esa característica para su buen funcionamiento.

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8-. Conocer los distintos procesos que intervienen en la producción de desalinización del agua. • Producción Para la producción de agua dulce son necesarios generalmente distintos procesos, los cuales deben tener un plan de funcionamiento lo menos contaminante e invasiva para el medio ambiente. 9-. Identificar cada uno de los procesos constructivos de una planta de desalinización. • Procesos constructivos de plantas de desalinización Los procesos de construcción de una planta desaladora incluyen instalaciones adecuadas para: - Captación de agua de mar. - Bombeo de agua de mar a la planta desaladora. - Conducción de agua de mar. - Planta de Osmosis Inversa. - Depósito de agua tratada. - Post-tratamiento del agua producto. - Bombeo e impulsión del agua tratada. - Acondicionamiento del Depósito, y conexiones a sistemas de distribución existentes. - Conducción de agua de rechazo y salmuera. - Obras civiles auxiliares (edificios, accesos, viales, redes de servicios, etc). 10-. Comprender las implicancias de esta obra hidráulica, conociendo sus ventajas y desventajas. • Implicancias del proceso La principal ventaja es que permite la obtención de agua para consumo humano a partir de agua salada del mar. Por tanto, disminuye la explotación de los acuíferos que actualmente se están agotando, recuperan su nivel freático original y disminuye la intromisión de agua marina en los mismos. Así mismo, disminuye el gran número de pozos y galerías realizadas para la obtención del agua subterránea. Las desventajas son que requiere una gran superficie de terreno, así como de grandes estructuras que exigen una gran inversión económica. A su vez, el funcionamiento de la PDAM implica un gran gasto de energía. Finalmente, como en todo proyecto, hay impactos ambientales involucrados, producidos principalmente por el agua devuelta al mar por la depuradora y su extrema salinidad. Además, la presencia de microorganismos utilizados durante el proceso de depuración ocasiona una disminución del O2 del agua y por tanto de las especies que lo consumen.

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CONCLUSIONES

La realización del presente trabajo de investigación, se hizo en función de conocer y desarrollar nuevas tecnologías sustentables para el aprovechamiento de recursos hídricos que antes era imposible tratar para el consumo humano, ante la evidente escasez de agua potable en el mundo. En este sentido, la masificación de la implementación de las plantas desaladoras en mundo representa un paso importantísimo para el cumplimiento de tal objetivo. A grandes rasgos, estas plantas desaladoras tratan el agua de modo de separar los residuos salinos del agua, siendo el proceso más utilizado el de osmosis inversa. Producto de lo anterior se conocieron los aspectos fundamentales que involucran la ejecución y explotación de este tipo de proyecto, desde los impactos ambientales y sociales que involucran este tipo de proyectos, hasta la descripción de cada una de las partes que componen una planta desaladora y los procesos del funcionamiento, siendo en este último punto las membranas de osmosis inversa el punto crítico del proceso. En la investigación se abordaron estos puntos en base al proyecto “Nueva Planta Desaladora Sur”, de la empresa Aguas Antofagasta, emplazado en el sector sur de la ciudad de Antofagasta, que generará 1000 l/s para abastecer de agua potable a la población de dicha zona. Este tiene una vida útil estimada mínimo de 20 años. Cuya fecha estimada de inicio de ejecución del proyecto es el 1 de Agosto de 2011, dividiendo sus fases en: - Construcción : Agosto 2011 a Noviembre 2013 - Operación: Noviembre 2013 a 2033 - Abandono: 2033 a 2034 Si hay un aspecto a destacar dentro en este proyecto, y todos los recientemente ejecutados, es el respeto por la reducción de los impactos ambientales que se ha conseguido. A modo de ejemplo, durante los primeros proyectos de PDAM presentaban mínimos controles en lo relacionado al impacto ambiental, pero gracias a los avances tecnológicos han logrado reducir casi al mínimo las externalidades negativas que los desechos arrojados al mar producían. Entre las razones se encuentran que el impacto de la salmuera en la masa marina es prácticamente despreciable, y que a su vez, todos los productos químicos que se utilizan en el pre tratamiento de la desalación, una vez dosificados son neutralizados por la vía del tratamiento de las aguas de lavado de filtros y de membranas (IDEAR, 2009). Debido a lo anterior, la emisión de residuos líquidos no tiene inconvenientes, pues la descarga del efluente estará ubicada fuera de la zona de protección litoral establecida para el punto de descarga. A su vez, luego de consultado los criterios de la norma de calidad primaria para aguas marinas de uso humano (D.S Nº 144), se desprende que la salmuera no afectará la calidad del ambiente acuático, producto de que la descarga se 33

hará en un área que no presenta usos relacionados con actividades humanas que puedan estar en riesgo producto de la descarga. Complementando la idea anterior, pero con respecto a la emisión de ruidos, se puede concluir que estos proyectos no generan alteraciones por ruidos, ya que se instalarán pantallas acústicas móviles para la zona de excavación, la faena más ruidosa dentro de la construcción y explotación de la PDAM. Otro punto que cabe consignar, es la normativa que regula este tipo de proyectos en nuestro país. En este sentido, las instituciones fiscalizadoras de obras hidráulicas del estado, son las que asumen un rol regulador, controlador y a veces constructor de este tipo de proyectos, lo que puede ayudar a fomentar la incursión de nuevos proyectos en un mediano plazo. Con respecto a la inversión, y los valores incluidos en la construcción, ejecución y explotación de la obra, se debe destacar que los mayores gastos son los producidos por los sistemas de bombeo, recuperación energética (24%), el sistema de ósmosis Inversa (16%), y el sistema de pre-tratamiento físico (13%), es decir, en los sistemas donde se desarrolla en su plenitud el proceso de segregación entre los sólidos y partículas salinas, y el agua potable. Dentro de los valores de los cuales se habló a lo largo del presente, es importante recalcar el costo de explotación de la planta, en lo referido principalmente al costo de producción del m3 de agua potable. Hoy por hoy, el costo de producción de las fuentes tradicionales se encareció a tal punto que el costo de desalación logra ser competitivo. Producto de lo anterior, y considerando el actual déficit del recurso hídrico que presenta las primeras regiones del país, y en especial la II región, la construcción de una nueva PDAM fue la solución considerada para el abastecimiento de agua potable de Antofagasta, para así dejar de explotar en forma definitiva los acuíferos casi agotados de la región. En pocas palabras, la alternativa de abastecer a la población con agua de mar desalada es económicamente competitiva en la segunda región, debido a que en esta zona la tarifa de producción de las fuentes de agua dulce, incorporando las conducciones y las plantas de tratamiento alcanza a 1 euro el m3, lo cual sobrepasa al costo de agua desalada (0.7 €). A modo de conclusión, la implementación de las PDAM es una tecnología innovadora en nuestro país para cubrir las demandas de agua en la zona norte, ya sea para consumo humano o para faenas industriales. Es una tecnología sustentable desde el punto de vista económico y medio ambiental, considerando que la ejecución y explotación de este tipo de proyecto tiene impactos ambientales mínimos en el entorno. A su vez para el aprovechamiento de recursos hídricos cada vez más escasos, evaluando que en un futuro no muy lejano, no existirán posibilidades reales de disponer de mayores aguas en otras fuentes convencionales, por ende utilizar agua de mar se vislumbra como la opción más razonable. 34

BILIOGRAFÍA

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