Octubre, 2015 REV 1
Lima – Perú Octubre – 2015
CONTROL DE DOCUMENTO NOMBRE DEL CLIENTE NUMERO DE PROYECTO NOMBRE DE DOCUMENTO
SOUTHERN PERU COPPER CORPORATION PRA 8181 INFORME N°3 SOBRE CALIDAD DEL AGUA DE QUEBRADA HONDA Y SU PROBLEMÁTICA PARA USO AGRÍCOLA "EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD DEL USO DE AGUA DE QUEBRADA HONDA CON FINES AGRÍCOLAS" ING. JAIME VALDEZ ING. ALEX SANCHEZ ING. GRECIA SABA ING. MARTIN ALVARADO
GERENTE DE PROYECTO JEFE DE PROYECTO ASISTENTE DEL PROYECTO GERENTE AMBIENTAL E & E
CONTROL DE REVISIONES REVISION A B C D 0 1
ELABORADO POR AD/WA WA RG/WA AD/WA WA WA
_____________________ ______________________________ _________ Alex S. Sanchez Pereira Jefe de Proyecto
REVISADO POR CT CT CT CT CT/AS CT/AS
APROBADO POR
MA MA
FECHA 24-07-15 31-07-15 07-08-15 14-08-15 21-08-15 30-10-15
CONTROL DE DOCUMENTO NOMBRE DEL CLIENTE NUMERO DE PROYECTO NOMBRE DE DOCUMENTO
SOUTHERN PERU COPPER CORPORATION PRA 8181 INFORME N°3 SOBRE CALIDAD DEL AGUA DE QUEBRADA HONDA Y SU PROBLEMÁTICA PARA USO AGRÍCOLA "EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD DEL USO DE AGUA DE QUEBRADA HONDA CON FINES AGRÍCOLAS" ING. JAIME VALDEZ ING. ALEX SANCHEZ ING. GRECIA SABA ING. MARTIN ALVARADO
GERENTE DE PROYECTO JEFE DE PROYECTO ASISTENTE DEL PROYECTO GERENTE AMBIENTAL E & E
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_____________________ ______________________________ _________ Alex S. Sanchez Pereira Jefe de Proyecto
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Contenido 1.
ANTECEDENTES ............................................................ .......................................................................................................................... ..............................................................1
2.
INTRODUCCIÓN ............................................................ .......................................................................................................................... ..............................................................1
2.1. 3.
EMBALSE DE RELAVES DE QUEBRADA HONDA HONDA (ERQH) ............................................................3 EVALUACIÓN DETALLADA DE ALTERNATIVAS DE INGENIERIA BÁSICA ...................................... 3
3.1.
ESTUDIO GEOLÓGICO ............................................................ ............................................................................................................... ...................................................3
3.1.1.
Geología Regional ......................................................... .......................................................................................................... ................................................. 3
3.1.2.
Paleógeno Superior ................................................................. ....................................................................................................... ...................................... 4
3.1.3.
Depósitos Cuaternarios ........................................................... ................................................................................................. ...................................... 5
3.1.4.
Geomorfología ............................................................. ............................................................................................................... .................................................. 5
3.1.5.
Rasgos Estructurales ................................................................ ...................................................................................................... ...................................... 6
3.2.
ESTUDIO DE GEOTÉCNIA ......................................................... ........................................................................................................... ..................................................7
3.2.1.
Excavación de Calicatas ........................................................... ................................................................................................. ...................................... 7
3.2.2.
Ensayos Estándar de Clasificación de Suelos ............................................................ ................................................................. ..... 8
3.2.3.
Ensayo de Peso Específico: .................................................................... ............................................................................................ ........................ 9
3.2.4.
Ensayo de Compactación Proctor Modificado ......................................................... .............................................................. ..... 9
3.2.5.
Ensayo de Corte Directo .......................................................... .............................................................................................. .................................... 10
3.2.6.
Ensayo de Permeabilidad ................................................................... ............................................................................................ ......................... 10
3.2.7.
Contenido de Humedad:............................................... Humedad:.............................................................................................. ............................................... 11
3.3.
ESTUDIO DE TOPOGRAFIA ................................................................. ......................................................................................................12 .....................................12
3.3.1.
Levantamiento Topográfico................................................................... ......................................................................................... ...................... 12
3.3.2.
Topografía en la Zona de Estudio ..................................................................... ................................................................................ ........... 13
3.4.
ESTUDIO DE ANALISIS DE AGUA ................................................................... .............................................................................................18 ..........................18
3.4.1.
Puntos de Muestreo ................................................................ .................................................................................................... .................................... 19
3.4.2.
Frecuencia de Muestreo y Parámetros Evaluados ...................................................... 19
3.4.3.
Resultados ........................................................ ................................................................................................................... ........................................................... 20
3.4.4.
................................................................................................. ... 23 Análisis de Resultados Resultados ...............................................................................................
3.4.5.
Conclusiones ................................................................................................................ 33
3.5.
DISPONIBILIDAD DE AGUA EN QUEBRADA HONDA............................................................ ................................................................35 ....35
3.5.1.
Agua Disponible en Quebrada Honda ........................................................... ......................................................................... .............. 35
3.5.2.
Requerimiento de Agua Actual para la Operación de la Concentradora Toquepala: . 37
3.5.3.
Ampliación de la Concentradora Toquepala a 120 000 TMPD:................................... 37
3.5.4.
Requerimiento de Agua Futura
la Operación de la Concentradora Toquepala: 37
3.5.5. 3.6. 4.
Disponibilidad de Agua para Riego en Pampa Sitana. ................................................. 38 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES..................................................................................39
SISTEMAS DE TRATAMIENTO DEL AGUA ..................................................................................40
4.1.
CANALES DE DRENAJE .............................................................................................................41
4.2.
DIQUES ....................................................................................................................................41
4.3.
POZAS DE DETENCIÓN/RETENCIÓN ........................................................................................42
4.4.
POZAS DE ALMACENAMIENTO ...............................................................................................42
5.
ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL TRATAMIENTO DE AGUA ...........................................................42
5.1.
LAGUNAS DE ESTABILIZACIÓN ................................................................................................42
5.2.
LODOS ACTIVADOS .................................................................................................................43
5.3.
HUMEDALES ARTIFICIALES ......................................................................................................44
6.
VIABILIDAD TECNICA-ECONOMICA ..........................................................................................46
6.1.
CASO DE ESTUDIO ...................................................................................................................46
6.2.
ORIGEN DEL PROYECTO ..........................................................................................................46
6.3.
DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO .................................................................................................47
6.4.
CARACTERISTICAS FISICAS DE LA ZONA DE ESTUDIO .............................................................47
6.4.1.
Ubicación geográfica ................................................................................................... 48
6.4.2.
Aspectos Demográficos ............................................................................................... 48
6.4.3.
Población ..................................................................................................................... 48
6.4.4.
Clima y Características Hidrológicas ............................................................................ 48
6.5.
ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN .................................................................................................49
6.6.
DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO .................................................................................................50
7.
DISEÑO HIDRAULICO DE LOS HUMEDALES ..............................................................................52
7.1.
DISEÑO ....................................................................................................................................52
7.2.
CONSTRUCCIÓN ......................................................................................................................54
7.3.
CONSIDERACIONES ESTRUCTURALES .....................................................................................55
7.3.1.
Excavaciones ................................................................................................................ 55
7.3.2.
Sello de fundación ....................................................................................................... 55
7.3.3.
Rellenos Estructurales ................................................................................................. 55
8.
ANÁLISIS DE COSTOS Y PRESUPUESTOS DE LA ALTERNATIVA ELEGIDA ...................................56
9.
ELABORACION DE REGLAS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO .............................................58
10. CONCLUSIONES ........................................................................................................................59
TABLAS TABLA 1: TABLA 2: TABLA 3: TABLA 4: TABLA 5: TABLA 6: TABLA 7: TABLA 8: TABLA 9: TABLA 10: TABLA 11: TABLA 12: TABLA 13: TABLA 14: TABLA 15: TABLA 16: TABLA 17: TABLA 18:
UNIDADES LITOLÓGICAS ................................................................. ............................................. 4 COORDENADAS GEOGRÁFICAS DE CALICATAS ............................................................................ 7 NORMAS PARA LOS ENSAYOS ..................................................................................................... 8 RESULTADOS DEL ENSAYO ESTÁNDAR DE CLASIFICACIÓN DE SUELOS ....................................... 9 RESULTADOS DEL PESO ESPECÍFICO .......................................................... .................................. 9 RESULTADOS DEL ENSAYO DE COMPACTACIÓN PROCTOR MODIFICADO .................................. 9 VALORES TÍPICOS DEL ÁNGULO DE FRICCIÓN PARA ARENAS Y LIMOS. .................................... 10 RESULTADOS DEL CORTE DIRECTO ............................................................................................ 10 VALORES TÍPICOS DE LA PERMEABILIDAD DE ACUERDO A LOS TIPOS DE SUELO ..................... 11 RESULTADOS DE COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD.................................................................. 11 RESULTADOS DE CONTENIDO DE HUMEDAD ............................................................................ 11 RELACIÓN DE BMS ..................................................................................................................... 13 UBICACIÓN DE LOS PUNTOS DE MUESTREO ............................................................................. 19 RESULTADOS DE MEDICIÓN IN SITU .......................................................................................... 21 RESULTADOS DE LABORATORIO ................................................................................................ 21 BALANCE DE AGUA EN QUEBRADA HONDA .............................................................................. 35 TIPOS DE AGUA PARA LA OPERACIÓN DE LA CONCENTRADORA TOQUEPALA ......................... 37 REQUERIMIENTO DE AGUA PARA AMPLIACIÓN DE TOQUEPALA A 120 000 TMPD. ................. 38
FIGURAS FIGURA 1: FIGURA 2: FIGURA 3: FIGURA 4: FIGURA 5: FIGURA 6: FIGURA 7: FIGURA 8: FIGURA 9: FIGURA 10: FIGURA 11: FIGURA 12: FIGURA 13: FIGURA 14: FIGURA 15: FIGURA 16: FIGURA 17: FIGURA 18: FIGURA 19:
UBICACIÓN DE PAMPA SITANA ................................................................. .................................. 1 UBICACIÓN DE CALICATAS EN LAS PANTALLAS. .......................................................................... 8 UBICACIÓN DE PAMPA SITANA TOPOGRAFÍA GENERAL DE LA ZONA DE ESTUDIO .................. 14 IMAGEN DIGITAL DE GOOGLE EARTH DE LA PANTALLA I ........................................................ .. 15 LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO DE LA PANTALLA I ................................................................ 16 IMAGEN DIGITAL DE GOOGLE EARTH DE LA PANTALLA II ....................................................... .. 17 LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO DE LA PANTALLA II ............................................................... 17 NIVELES DE PH ........................................................................................................................... 24 CONCENTRACIONES DE CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA ............................................................... 25 NIVELES DE TEMPERATURA ........................................................ ........................................... 26 CONCENTRACIONES DE OXÍGENO DISUELTO .............................................................. .......... 27 CONCENTRACIONES DE CLORUROS ...................................................................................... 28 CONCENTRACIONES DE NITRATOS ........................................................................................ 29 CONCENTRACIONES DE SULFATOS ....................................................................................... 30 CONCENTRACIONES DE DQO ................................................................................................ 31 CONCENTRACIONES COLIFORMES FECALES................................................................ .......... 32 CONCENTRACIONES COLIFORMES TOTALES ......................................................................... 32 CONCENTRACIONES ESCHERICHIA COLI ........................................................... ..................... 33 PROCESO DEL AGUA DISPONIBLE EN QUEBRADA HONDA ................................................... 36
1.
ANTECEDENTES
El presente estudio se da inicio el 14 de mayo del 2015 en la ciudad de Tacna, para lo cual se realizó reuniones en la Municipalidad de Jorge Basadre (MJB) y el Centro Poblado de Pampa Sitana (CPPS).. Al respecto, en dichas reuniones se acordó remitir a través de Southern Peru Copper Corporation (SPCC) el Plan de Trabajo a la Municipalidad, dicho Plan fue remitido a la supervisión en la fecha indicada el 21 de mayo del 2015. Cabe señalar que el consorcio remitió las Ficha técnica de autorización de ejecución de estudio de disponibilidad hídrica superficial a SPCC. Cabe señalar que el consorcio remitió una Ficha técnica de autorización de ejecución de estudios de disponibilidad hídrica superficial a SPCC con fecha del 18 de mayo. Para cumplir con los alcances del estudio, se realizó el mapeo de actores y principales grupos de interés del ámbito de estudio. Por otro lado, se llevará a cabo el muestreo participativo de calidad de agua los días 3 y 4 de julio, así como el levantamiento de muestras de suelos y el diagnóstico y propuesta de ubicación de tramos de la quebrada que presenten áreas para efectivizar un probable tratamiento pasivo, los cuales dependerán de los resultados de los muestreos de calidad de agua. 2.
INTRODUCCIÓN
El Estudio se localiza en el CPPS ubicado en la Región Tacna, Provincia de Jorge Basadre, Distrito de Locumba, a una altitud de 605 metros sobre el nivel del mar. (Ver Fig. 1 muestra la ubicación correspondiente).
Figura 1:
PRA 8181
Ubicación de Pampa Sitana
1
El CPPS, se formó en el año 2001 como un asentamiento poblacional conformado por un grupo de familias que se dedicaban a las labores de forestación, floricultura y cultivos agroindustriales de No consumo humano, de acuerdo al permiso de uso de agua otorgada por la Autoridad del Agua mediantes la Resolución Administrativa Nº 013-2012-ANA-AAA I C-O-ALA-L-S de fecha 03 de abril del año 2012. La actividad principal de los pobladores es la agricultura. A la fecha cuenta con una fuente de agua para riego, resultante de la derivación del agua decantada del ERQH hacia Ite para la remediación ambiental de los Humedales de la Reserva de Relaves de Ite. Debido a las condiciones del ERQH, luego del inicio de sus operaciones comenzaron a aparecer aguas abajo en la quebrada denominada Honda (históricamente seca y sin registro hidrológico), filtraciones de aguas provenientes de ERQH, los cuales atrajeron a pobladores de otras zonas del país, los cuales comenzaron a aprovechar estas aguas para el riego de su agricultura todavía incipiente. Esta población en unos comienzos marginal, con el correr del tiempo fueron ubicándose en la zona y luego de algunos años, en donde la fuente principal de agua para sus cultivos eran estas filtraciones, el 6 de Octubre del 2013 mediante Ordenanza Municipal Nro.017-2013-A/MPJB, la Municipalidad Provincial Jorge Basadre creó el Centro Poblado de Pampa Sitana – Camiara, integrado por la Asociación de Agricultores de la Cuenca Locumba y los asentamientos humanos Pampa Sitana y Alto Camiara. Esta Ordenanza Municipal entró en vigencia el 3 de octubre del 2013, fecha en que es considerada como la fecha de creación de este centro poblado. De acuerdo a información de la Municipalidad del Centro Poblado, existen alrededor de 560 familias con un total de 2,000 pobladores aproximadamente. Cabe indicar que SPCC obtuvo además del permiso de operación del embalse de relaves, la autorización de vertimiento (Km 15) y se estableció que estas aguas iban a ser utilizadas en la remediación ambiental de los Humedales de Ite. Es por eso que los registros del monitoreo de las aguas en este punto cumplieron y cumplen las condiciones de calidad de agua para efluentes mineros de acuerdo a la normativa vigente. Actualmente existe una asignación de derecho de uso de agua en modalidad de permiso de hasta 98.05 l/s procedente de aguas de recuperación de quebrada Honda en favor del Comité de Usuarios Pampa Sitana – Locumba con R.A. N° 044-2013-ANA-AAAI C-O-ALA L/S. Cabe precisar que el uso original del agua de las filtraciones de quebrada Honda era el destinado para el mantenimiento del humedal de Ite, tal como lo establece su Autorización de Vertimiento y que fue confirmada en la vía Judicial, donde se concluye que las aguas de reúso de Quebrada Honda sean conducidos al Humedal de Ite. El riego de vegetales se realiza por acción posterior de los pobladores del centro poblado de Pampa Sitana, y esta asignación de derecho de uso de agua establece que el riego se circunscribe a vegetales de tallo alto. Es importante anotar la opinión documentada de la Autoridad Nacional del Agua (ANA), que mediante el Oficio N°139-2010-ANA-ALA LOCUMBA-SAMA (Anexo 1) ante la consulta sobre las aguas de quebrada Honda, establece que la zona “no es un cuerpo de agua natural continental, puesto que las PRA 8181
2
aguas que discurren por Quebrada Honda son producto de las aguas decantadas de los relaves de los centros mineros de Toquepala y Cuajone; este recurso hídrico discurren agua abajo de la cancha de relaves del mismo nombre……….no se cuenta con información hidrológica de los últimos 50 años de la zona en consulta” 2.1.
EMBALSE DE RELAVES DE QUEBRADA HONDA (ERQH)
Mediante R.D. Nº 178-94-EM/DGM, se aprobó que SPCC disponga y almacene los relaves procedentes de sus concentradoras de Toquepala y Cuajone en la zona de Quebrada Honda, otorgándole la licencia de construcción para el Depósito de relaves en dicha zona, el agua decantada del embalse de relaves debe ser reutilizado en las actividades de remediación de la Reserva de Relaves de Ite. Las operaciones del depósito de relaves se iniciaron el 19 de diciembre de 1996, por tanto a partir de esa fecha los relaves de las concentradoras de Toquepala y Cuajone son recibidos, decantados y contenidos en dicho depósito. Por Resolución Directoral N° 0044-2010-ANA-DGCRH de fecha 15 de septiembre de 2010, la Autoridad Nacional del Agua otorgó a SPCC autorización de vertimiento de aguas residuales industriales tratadas, procedentes del ERQH. Dicho vertimiento cumple con los Límites Máximos Permisibles para efluentes minero metalúrgicos conforme al D.S. 010-2010-MINAM. 3.
3.1.
EVALUACIÓN DETALLADA DE ALTERNATIVAS DE INGENIERIA BÁSICA ESTUDIO GEOLÓGICO
Se realizó una visita de campo para realizar la evaluación geológica en la zona de Quebrada Honda, para la “Evaluación de la Viabilidad del Uso de Agua de Quebrada Honda con fines Agrícolas ”. Se realizó una visita técnica y evaluación en campo de la geomorfología, geología y control estructural, se ha registrado información base para caracterizar las unidades geológicas y definir los riesgos geológicos a la que estaría expuesta la zona determinada como área de influencia para el planteamiento de la ingeniería. Para realizar el análisis, evaluación y caracterización de las unidades geológicas en el marco del estudio se realizó una visita realizada en la zona de Quebrada Honda, determinando la composición y comportamiento de las diferentes unidades litoestratigráficas, que permitirá adoptar medidas correctivas y/o recomendaciones correspondientes previo al diseño ingenieril. 3.1.1.
Geología Regional
Una recopilación de información estratigráfica realizada por diferentes autores e instituciones como el INGEMMET, sirvieron de base para la formulación de una secuencia estratigráfica generalizada de la zona.
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3
Estos datos fueron corroborados y registrados en el recorrido en campo de la zona de estudio, brindando información clara y sencilla para la interpretación geológica de la zona de estudio. Desde el punto de vista litológico se ha encontrado las siguientes unidades:
Tabla 1:
3.1.2.
Unidades Litológicas
Paleógeno Superior Formación Moquegua Inferior (PN-mo_i)
El Miembro Moquegua Inferior se encuentra bien expuesta en las partes bajas del Valle de Locumba. Consiste de una secuencia de areniscas y arcosas de color gris a marrón claro, que alternan en forma casi regular con areniscas arcillosas y arcillas grises a rojas. Las areniscas son de grano grueso a medio y se componen principalmente de feldespato y cuadro de formas sub angulares, con regular cohesión y a veces bastante compacta cuando tiene matriz arcillosa. Las areniscas en las partes inferiores se presentan en bancos medianos y se intemperizan con exfoliaciones de capas delgadas.
Formación Moquegua Superior (Po-mo_s)
La Formación Moquegua superior está conformada principalmente por materiales detríticos, principalmente conglomerados que disminuyen en tamaño de grano hacia el suroeste. En las zonas proximales se compone de una sucesión de conglomerados polimícticos con pequeños lentes de areniscas; mientras en las zonas distales predominan las intercalaciones de areniscas y lentes de limolitas, con algunos canales conglomerádicos.
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4
3.1.3.
Depósitos Cuaternarios
Las formaciones cuaternarias corresponden a las del tipo coluvial, fluvial y aluvial, son como productos de aluvionamientos, constituyendo el suelo de la mayor parte de las llanuras, depresiones y quebradas del valle de Locumba; a continuación se hará una breve descripción de cada una de estas unidades.
Depósito coluvial (Qh-co)
Depósitos de acumulación de material de laderas del valle debido a la erosión de las rocas o depósitos de materiales en las partes superiores de las laderas o cerros y por acción de las precipitaciones pluviales, gravedad y pendiente, generalmente se encuentran distribuidos en los taludes de los flancos del valle del río Salado.
Depósito fluvial (Qh-fl)
Material heterogéneo de acumulación fluvial que abarca todo el lecho del rio Salado en ancho de 350 m. aproximadamente de textura heterogénea bien clasificado, en niveles superiores con abundante bolonería, permeable compuesta de bolones y gravas limosas con ligera estabilidad a la erosión temporal, por el buen contenido de limos que da lugar al desarrollo de plantas y arbustos.
Depósitos de Terraza aluvial reciente
Compuesto de mezcla heterogénea de material transportado y depositado por el río en época reciente, la misma que ha acumulado un buen porcentaje de limos que en la mayoría de los casos se aprovecha para agricultura intensiva, en conjunto es de baja densidad.
Depósito aluvial (Qh-al)
Compuesta de material de textura heterogénea como gravas limosas o arcillosas provenientes de quebradas y acumulación de suelos en pie de ladera desembocando al eje principal del valle o pampas costeras como mantos continuos, que forma taludes de estabilidad media, donde se practica agricultura intensiva con la formación de terrazas o andenería de partículas gruesas y angulosas. 3.1.4.
Geomorfología
Los afloramientos de roca generalmente se hallan escarpados dando origen a la unidad geomórfica de laderas moderadamente disectados. Se ha encontrado las siguientes unidades geomorfológicas que de alguna manera define los procesos sucedidos en el vaso:
Quebradas
Las unidades de quebradas se caracterizan por ser producto de intensa erosión lineal que da lugar a valles muy juveniles, en forma de “V”, suceptibles a erosión fluvial con sedimentación temporal, PRA 8181
5
compuesta por cantos rodados y gravas mal gradadas, con presencia de grandes bloques de roca de aristas angulosas de desprendimientos de ladera por los movimientos sísmicos, en varios casos la pendiente longitudinal es de media a alta, constituyendo colector de pequeñas quebradas, que son parte del drenaje natural.
Cerros
En esta unidad se considera a las elevaciones más altas existentes que fundamentalmente se trata de afloramientos de lodolitas, conglomerados o rocas volcánicas que se encuentran en forma aislada y pronunciada sobre las llanuras.
Cauce Fluvial Activo.
Esta unidad geomorfológica abarca el lecho del cauce del río Locumba, que tiene una pendiente longitudinal uniforme y variable en cuanto a su capacidad erosiva durante la época de lluvias. Las áreas de cultivo en terrazas ocupan prácticamente la mayor parte del lecho fluvial activo, generalmente en su contacto se hallan escarpados por erosión, su pendiente de la superficie es uniforme tanto transversal como longitudinal en dirección del valle.
Laderas de Acumulación de Coluvial
Esta unidad corresponde a áreas de acumulación de materiales que son producto de desprendimientos de ladera y que tienen relación con el pie de un relieve agreste, producto de ello se tiene acumulaciones de material coluvial compuesto de una mezcla heterogénea de cantos rodados y gravas subangulosas, los materiales finos ocupan un porcentaje menor; generalmente son generados por sismos de diferente magnitud.
Estabilidad de Laderas
La estabilidad de los flancos se definen en relación a las formaciones de suelo y rocas a ser involucradas; en el presente caso, se evidencian en superficie de suelos conglomerádicos, lodolitas y estratos volcánicos cementados o en forma de cenizas, que afloran o se hallan cubiertos por suelos aluviales y coluviales de espesor variable. El río Salado recorre paralelo a la escarpa y erosiona la base progresivamente, debilitando la estabilidad de la ladera, provocando fisuras y caída de bloques conglomerádicos hacia el lecho del río. 3.1.5.
Rasgos Estructurales
El sur del Perú presenta sismicidad intracontinental registrada por redes temporales entre 0 a 40 km de profundidad. Esta sismicidad está relacionada a fallas activas (Grange et al., 1984; David, 2007). Las fallas activas más notorias son: la falla Incapuquio que representa el rasgo estructural más marcado del Sur del Perú. PRA 8181
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Geomorfológicamente, su expresión es muy marcada en la topografía indicando que ha sido una estructura muy activa difícil en demostrar ya que, ni el trabajo en terreno, permitieron detectar evidencias claras de movimientos recientes. Sin embargo, el análisis detallado de la sismicidad alrededor de esta estructura muestra que un enjambre de eventos entre 0 y 15 km de profundidad se encuentra bajo la estructura principal del sistema Incapuquio con una distribución espacial que indica que la estructura es casi-vertical, con un leve manteo hacia el Norte. 3.2.
ESTUDIO DE GEOTÉCNIA
3.2.1.
Excavación de Calicatas
La exploración geotécnica de campo ha consistido en la excavación de dos (02) calicatas realizadas en Quebrada Honda, una ejecutada en la Pantalla N°1 y la otra en la Pantalla N°2. En cada una de las calicatas, se realizó el registro de excavación ajustándose a procedimientos normativos. Se extrajeron muestras de las excavaciones para la ejecución de los ensayos en el laboratorio; cada muestra fue identificada adecuadamente y empaquetada en bolsas para que sean enviados al laboratorio de mecánica de suelos para sus ensayos correspondientes.
Tabla 2:
Coordenadas Geográficas de Calicatas
Calicatas
C-01 C-02
Ubicación
Profundidad (m)
N° de Muestras
Pantalla n.°2 Pantalla n.°1
1.65 1.45
1 1
Coordenadas UTM WGS 84 - 18S Este Norte 301519 8058459 303883 8061184
Fuente: E&E PERÚ S.A.
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Figura 2:
Ubicación de calicatas en las pantallas.
Pantalla n. °1
Pantalla n. °2
3.2.2.
Ensayos Estándar de Clasificación de Suelos
Un sistema de clasificación de suelos nos permite dividir a los suelos en grupos y subgrupos basados en sus propiedades físicas e ingenieriles; para así determinar la conveniencia del uso de estos para un propósito específico. Del gran número de sistemas propuestos, el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) y el sistema American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), son ampliamente usados en el mundo.
Tabla 3:
Normas para los Ensayos Ensayos
Análisis granulométrico por tamizado Contenido de Humedad
Norma AASHTO AASHTO T 88 AASHTO T 265
Norma ASTM ASTMD422
Normas Peruanas MTC E 107
ASTMD2216
NTP 339.127
Para el caso del ensayo estándar los valores son los siguientes:
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8
Tabla 4:
Resultados del Ensayo Estándar de Clasificación de Suelos
Calicata
Profundidad (m)
C-01 C-02
1.65 1.45
3.2.3.
Granulometría (%) Grava Arena Finos 81.35 11.96 6.69 68.62 28.22 3.16
Límites (%) L.L. L.P. I.P. NP NP NP NP NP NP
C.H. (%)
Clasificación S.U.C.S.
1.86 3.74
GP-GM GP
Ensayo de Peso Específico:
Este valor es necesario para calcular la relación de vacíos de un suelo y se aplicable especialmente a suelos y agregados finos (o arenas). A continuación se muestra los resultados obtenidos de las nueve (09) muestras obtenidas en campo del área de estudio.
Tabla 5: Resultados del Peso Específico
3.2.4.
Calicatas
Peso Específico (m)
C-01 C-02
2.665 2.618
Ensayo de Compactación Proctor Modificado
El ensayo de compactación proctor modificado, es uno de los más importantes procedimientos de estudio y control de calidad de la compactación de un terreno, a través de él es posible determinar la compactación máxima de un terreno en relación con su grado de humedad. El ensayo consiste en compactar una porción de suelo en un cilindro con volumen conocido, haciéndose variar la humedad para obtener el punto de compactación máxima en el cual se obtiene la humedad óptima de compactación. El ensayo de compactación proctor modificado, se ha realizado en las dos (02) pantallas ubicadas en Quebrada Honda, cuyos resultados se muestran en el siguiente cuadro:
Tabla 06: Calicata C-01 C-02 PRA 8181
Resultados del Ensayo de Compactación Proctor Modificado Densidad Máxima (gr/cm3) 2.088 2.039
Humedad Óptima (%) 8.27 6.19 9
3.2.5.
Ensayo de Corte Directo
La finalidad de los ensayos de corte, es determinar la resistencia de una muestra de suelo, sometida a fatigas y/o deformaciones que simulen las que existen o existirán en terreno producto de la aplicación de una carga. Estos ensayos han sido trabajados bajo la norma ASTM D3080-98.
Tabla 7:
Valores Típicos del ángulo de fricción para arenas y limos.
TIPO DE SUELO Arena: Granos redondeados Suelta Media Densa
Φ (°)
27 - 30 30 - 35 35 - 38
Arena: Granos angulares Suelta Media Densa Grava con algo de arena
30 - 35 35 - 40 40 – 45 34 - 48 26 - 35
Limos (Fuente: Braja M. Das, 2001)
A continuación, en la tabla siguiente se presentan los resultados:
Tabla 8:
Resultados del Corte Directo
Sondaje Prof. SUCS c (m) (kg/cm²) C-01 1.65 GP-GM 0.05 C-02 3.2.6.
1.45
GP
0.10
Ø (°) 28.85
Ubicación Pantalla n.°2
29.59
Pantalla n.°1
Ensayo de Permeabilidad
El coeficiente de permeabilidad es una constante de proporcionalidad relacionada con la facilidad de movimiento de un flujo a través de un medio poroso, es decir, capacidad que tiene el suelo para permitir el flujo de un fluido, líquido o gas. El ensayo de permeabilidad realizado en el laboratorio, tiene como objetivo principal obtener el valor K de conductividad hidráulica.
PRA 8181
10
Tabla 9:
Valores típicos de la permeabilidad de acuerdo a los tipos de suelo
A continuación, se muestra el valor del coeficiente de permeabilidad realizada en la calicata C-11.
Tabla 10:
Resultados de Coeficiente de Permeabilidad
Calicata
Coeficiente de permeabilidad [m/s]
C-01 C-02
8.0634E-05 7.4159E-05
3.2.7.
Contenido de Humedad:
La determinación de contenido de humedad es un ensayo rutinario de laboratorio para determinar la cantidad de agua presente en una cantidad dada de suelo en términos de su peso en seco. Asimismo, está definida como el peso del agua, sobre el peso de los sólidos, y está determinada por la letra W. A continuación se mostrara los resultados obtenidos en el laboratorio del contenido de humedad realizada a las 9 muestras extraídas de las calicatas realizadas en la zona de estudio
Tabla 11:
Resultados de Contenido de Humedad
Calicatas
Contenido de Humedad (%)
C-01 C-02
1.86 3.74
PRA 8181
11
Conclusiones:
Se ha efectuado una serie de ensayos a las muestras obtenidas de las dos (02) calicatas realizadas en las Pantallas 1 y 2 de Quebrada Honda, con la finalidad de conocer sus propiedades físicas y mecánicas del suelo, para tal objetivo se realizó ensayo de análisis granulométrico, clasificación S.U.C.S., peso específico, compactación proctor modificado, permeabilidad y corte directo. En el ensayo de análisis granulométrico, se ha encontrado que las pantallas n°.1 y 2 poseen características similares, en general el material está constituido por gravas pobremente gradadas mezcladas con limos. El ensayo de peso específico en síntesis, tuvo como finalidad determinar la relación que existe entre el peso de cierto material fino (o arenas) de suelo y su correspondiente volumen, obteniéndose como valor promedio de 2.642 gr/cm3. En el ensayo de compactación de Proctor modificado, se ha obtenido densidades secas máximas a una determinada humedad óptima, cuyos valores nos indican la compactación y contenido de agua que se necesitan para obtener las propiedades requeridas para realizar ingeniería en la zona de estudio. El resultado del ensayo de permeabilidad realizada en las calicatas C-01 y C-02 son de 8.0634E-05 y 7.4159E-05 cm/s, lo que indica que son materiales impermeables de mal drenaje; es importante conocer los valores de la conductividad hidráulica para el análisis de la infiltración; sin embargo, este coeficiente puede variar con el tiempo debido a la migración de finos, meteorización de materiales, etc. de un periodo a otro. El ensayo de corte directo permite encontrar los parámetros de resistencia de los suelos de las pantallas n. °1 y 2 cuyas calicatas son C-02 y C-01, encontrándose parámetros de cohesión de 0.10 y 0.05 kg/cm2 y ángulos de fricción de 28.85° y 29.59°, los cuales son valores típicos de arenas sueltas con buena resistencia al esfuerzo cortante. 3.3.
ESTUDIO DE TOPOGRAFIA
Se realizó trabajo de campo para realizar el levantamiento topográfico en la zona de Quebrada Honda, para la “Evaluación de la Viabilidad del Uso de Agua de Quebrada Honda con fines Agrícolas”. 3.3.1.
Levantamiento Topográfico
Se realizó el levantamiento topográfico de la zona de estudio, utilizando una estación total. El levantamiento taquimétrico se efectuó por el método mixto (ángulo y distancia), a través de infrarrojo, con rebote en prisma, pero por dificultades en la topografía del terreno, se procedió a medir puntos con Laser (dado la dificultad para portar un prisma en lugares sin acceso).
PRA 8181
12
Para determinar los puntos de apoyo que sirvan para dar posición exacta al levantamiento topográfico, se colocaron puntos de control geodésicos. En la siguiente tabla se pueden observar las coordenadas de la mencionada estación en el Sistema WGS-84.
Tabla 12:
Relación de BMs
Pantallas
Puntos
Este (m)
Norte (m)
Cota (m.s.n.m)
I
P05
304250.730
8061297.880
922.820
BM1
301309.861
8058221.364
825.355
BM2
301516.547
8058773.911
838.692
P06
301571.040
8058391.090
836.740
BM1
304677.855
8062366.329
971.336
BM2
303992.104
8061166.346
955.358
II
Fuente: E&E PERÚ S.A. 3.3.2.
Topografía en la Zona de Estudio
La topografía en la zona de estudio consiste en el levantamiento topográfico de la “Pantalla I” y “Pantalla II”, las cuales contienen cotas cuyos rangos van desde 907 m.s.n.m. hasta 991 m.s.n.m. en la
pantalla I, y desde 771 m.s.n.m. hasta 853 m.s.n.m. en la pantalla II. Asimismo, en la carta nacional de 1/100,000, obtenida del IGN se puede observar la morfología de la zona de estudio, tal como se muestra a continuación.
PRA 8181
13
Figura 3:
Ubicación de Pampa Sitana Topografía general de la zona de estudio
3.3.2.1. Área de influencia Pantalla I Se ha realizado levantamiento topográfico en la zona de la “pantalla I” en plano a escala de 1/50 con curvas de nivel a intervalos de 1 m. Características:
En Quebrada Honda, en el tramo de estudio para la pantalla I, se inicia en la cota 954 m.s.n.m., al nivel del lecho del cauce y asciende hasta 991 m.s.n.m. en su rivera con colinas de 22° de inclinación en promedio. A la mitad de su recorrido del área de estudio de Quebrada Honda para la pantalla I, va desde la cota 943 m.s.n.m. en su cauce hasta 976 m.s.n.m. en su rivera con colinas de 30° de inclinación en PRA 8181
14
promedio. La parte final del tramo va desde la cota 910 m.s.n.m., en su cauce y va hasta 945 m.s.n.m. en su rivera con colinas de hasta de 25°. El perfil de su lecho va desde la cota 954 m.s.n.m. hasta 907 m.s.n.m., con una pendiente aproximadamente de 2%.
Figura 4:
PRA 8181
Imagen digital de Google Earth de la Pantalla I
15
Figura 5:
Levantamiento Topográfico de la Pantalla I
Nota: Hay que notar que sólo se puede intervenir aguas abajo del punto de vertimiento autorizado por el ANA, en el km 15.
3.3.2.2. Área de influencia Pantalla II Se ha realizado levantamiento topográfico en la zona de la “pantalla II” representado en plano a escala de 1/50 con curvas de nivel a intervalos de 1 m. Características:
La pantalla I, se inicia en la cota 818 m.s.n.m. y va hasta 853 m.s.n.m. en su rivera con colinas de hasta de 28°, de inclinación. A la mitad del recorrido del área de trabajo, la pantalla II va desde la cota 796 m.s.n.m. hasta 841 m.s.n.m. en su rivera, con colinas que llegan hasta de 29° de inclinación. La parte final del tramo de la pantalla II, va desde la cota 771 m.s.n.m., hasta 825 m.s.n.m. en su rivera con colinas de hasta de 27°, El perfil de su lecho va desde la cota 818 m.s.n.m. hasta 771 m.s.n.m., con una pendiente aproximadamente de 2.3 %. PRA 8181
16
igura 6:
Imagen digital de Google Earth de la Pantalla II
Figura 7:
Levantamiento Topográfico de la Pantalla II
PRA 8181
17
3.4.
ESTUDIO DE ANALISIS DE AGUA
Mediante Resolución Administrativa N° 013-2012-ANA-AAA-ICO-ALA-L-S con fecha 03 de abril del 2012, la Administración Local del Agua Locumba-Sama, resuelve: “Otorgar Permiso de Uso de Agua Residual: Filtración de hasta 98,05 L/s equivalente a una masa anual de hasta 3,092 MMC/año, provenientes de las filtraciones que se ubican en el sector de quebrada Honda, distrito de Locumba, provincia de Jorge Basadre, Región Tacna, para uso productivo agrario (cultivo de tallo alto) a favor de la Asociación de Agricultores de la Cuenca Locumba, representado por su presidente Sr. Juan Simon Dávalos Manzano.” Mediante Resolución Administrativa N° 044-2013-ANA-AAA-ICO-ALA-L-S con fecha 12 de agosto de 2013, la Administración Local del Agua Locumba-Sama, resuelve: Modificar la R.A. N° 013-2012-ANAAAA-ICO-ALA-L-S en sentido que la beneficiaria del otorgamiento de Permiso de Uso de Agua Residual: Filtración de hasta 98,05 L/s equivalente a una masa anual de hasta 3,092 MMC/año, provenientes de las filtraciones que se ubican en el sector de quebrada Honda, distrito de Locumba, provincia de Jorge Basadre, Región Tacna, para uso productivo agrario (cultivo de tallo alto), es la Asociación Comité de Usuarios Pampa Sitana – Locumba. Mediante Resolución Administrativa N° 053-2013-ANA-AAA-ICO-ALA-L-S con fecha 30 de octubre del 2013, la Administración Local del Agua Locumba-Sama, resuelve: Reconocer a la Asociación Comité de Usuarios Pampa Sitana – Locumba, como una Organización de Usuarios de Agua, para su anotación respectiva, en el Registro Nacional de Organizaciones de usuarios de agua; así como, a su consejo directivo para el periodo 2014-2016. Según fuentes de la Asociación, esta cuenta con 535 miembros. A la fecha el agua que discurre en la quebrada Honda, es captada y destinada al riego de parcelas agrícolas a cargo de la Asociación Comité de Usuarios Pampa Sitana – Locumba. Cabe resaltar que las aguas que discurren en la quebrada Honda son provenientes del embalse de relaves “quebrada Honda”, cuyo titular es la empresa Southern Perú Copper Corporation (SPCC), la cual cuenta con un permiso de vertimiento otorgado por la Autoridad Nacional del Agua, vertimiento ubicado en la intersección de la quebrada Honda y la carretera hacia Toquepala denominado punto de vertimiento km 15, cabe precisar que el uso original del agua de las filtraciones de quebrada Honda era destinado para el mantenimiento de los humedales de Ite, tal como lo establece la Autorización de Vertimiento y que fue confirmada en la vía Judicial. La metodología empleada para el muestreo de agua, ha seguido los lineamientos establecidos en el Protocolo Nacional de Monitoreo de Calidad de los Recursos hídricos Superficiales aprobado mediante Resolución Jefatural N° 182-2011-ANA.
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3.4.1.
Puntos de Muestreo
Los puntos de muestreo seleccionados para la colecta o muestreo de agua, fueron definidos considerando; -
La ubicación de la estación de monitoreo empleada por la ALA Locumba Sama (Qhond),
-
Sección longitudinal del cuerpo de agua (Quebrada Honda)
La Tabla 13 presenta la ubicación de los puntos de muestreo.
Tabla 13:
Ubicación de los Puntos de Muestreo Código
Descripción
ALA Locumba Sama1 Qhond
E&E Perú S.A. CAH-02*
-
CAH-03**
-
CAH-04**
Quebrada Honda - Antes de Pampa Sitana Km 15 Quebrada Honda - 22,6 Km aguas abajo de CAH-02 Quebrada Honda – 1,65 Km aguas abajo del punto CAH02
Coordenadas UTM (WGS84) Este Norte 303 871 302 072 301 019
8 061 222 8 059 273 8 057 976
Altitud (msnm) 806 822 808
Fuente: E&E Perú S.A. / Autoridad Local del Agua (ALA Locumba Sama) *La estación CAH-02 se encuentra en la misma ubicación del punto de monitoreo (Qhond) establecido por el ALA Locumba – Sama. **Las estaciones CAH-03 y CAH-04 han sido consideradas como parte del presente estudio.
La distribución espacial de los puntos de muestreo de agua se presenta en el Mapa 1 del estudio de calidad de agua. Asimismo, las fichas de identificación de los puntos de muestreo se presentan en el anexo del estudio de calidad de agua.
3.4.2.
Frecuencia de Muestreo y Parámetros Evaluados
3.4.2.1. Frecuencia de Muestreo
Las actividades de muestreo para caracterizar y determinar la calidad del agua, fueron realizadas el 03 y 04 de julio de 2015. La información oficial de ALA Locumba – Sama con la que se cuenta, presenta resultados de monitoreos realizados con una frecuencia trimestral durante los años 2011 a 2014. 1 Informe Técnico N° 1185-2011-ANA-DGCRH/RGC
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19
3.4.2.2. Parámetros de Evaluados
Criterios para selección de parámetros:
Los criterios aplicados para la selección de los parámetros a analizar y evaluar en el presente estudio son: -
Parámetros regulados por los Estándares Nacionales de Calidad Ambiental para agua, aprobados mediante D.S. N° 002-2008-MINAM.
-
Parámetros considerados dentro de la evaluación de la viabilidad del uso de agua de la quebrada honda para riego, establecidos en los ECA para agua, categoría 3 “Riego de vegetales y bebida de animales”.
-
Parámetros monitoreados por la Administración Local del Agua (ALA Locumba - Sama).
-
Parámetros establecidos en el D.S. N° 010-2010-MINAM.
Parámetros In Situ
La medición de los parámetros in situ (pH, conductividad eléctrica, temperatura y oxígeno disuelto) se realizó mediante lectura directa, con un instrumento previamente calibrado (Equipo Multiparámetro).
Parámetros analizados en laboratorio
Los parámetros analizados en las muestras de agua, fueron: -
Parámetros Inorgánicos (Fosfatos, Sulfuros, Cloruros, Fluoruros, Nitratos, Nitritos, Sulfatos y
Metales) -
Parámetros Orgánicos (Aceites y Grasas, Demanda Bioquímica de Oxígeno, Demanda
Química de Oxígeno, Fenoles, Pesticidas Organoclorados, Pesticidas Organofosforados), -
Parámetros Microbiológicos (Coliformes Fecales, Coliformes Totales, Escherichia Coli).
Tordas las muestras colectadas fueron analizadas en el laboratorio ALS Corplab del Perú S.A.C. – Sede Arequipa. 3.4.3.
Resultados
Los informes de Ensayo de Laboratorio emitidos por el laboratorio ALS Corplab del Perú S.A.C., se presentan en el anexo del estudio de calidad de agua – Resultados de Laboratorio. La Tabla 14 presenta los resultados de los parámetros registrados in situ. PRA 8181
20
Tabla 14:
Resultados de Medición In Situ
Punto de Muestreo ALA E&E Perú
pH
Qhond CAH-02 CAH-03 CAH-04 ECA* Categoría 3
7,5 7,74 9 6,5 – 8,5
Conductividad Eléctrica (µS/cm) 5270 5510 5540 < 2 000
Temperatura (°C)
Oxígeno Disuelto (mg/L)
22,1 23,5 22,5 N.A
6,3 5,23 9,4 ≥4
Fuente: E&E Perú S.A. * D.S. N° 002-2008-MINAM N.A.: No Aplica
La Tabla 15 presenta las concentraciones de elementos inorgánicos, orgánicos y microbiológicos, obtenidos de los análisis en laboratorio.
Tabla 15:
Resultados de laboratorio
Métodos
Unidad
Estación de Muestreo CAH-02 CAH-03 CAH-04 Resultado
Fosfatos Sulfuros Cloruros, ClFluoruros, FNitratos, (como N) Nitritos, (como N) Sulfatos, SO4-2 Aluminio (Al) Arsénico (As) Bario (Ba) PRA 8181
Resultado
ECA* Categoría 3
DS 0102010MINAM Limite en cualquier momento
1 0,05
-
100-700 1 10 0,06 300
-
5 0,05 0,7
0.1 -
Resultado
PARÁMETROS INORGÁNICOS mg PO4-P/L <0,005 0,008 <0,005 mg S2-/L <0,001 <0,001 <0,001 Aniones por Cromatografía Iónica 814,5 765,1 mg/L 691,8 mg/L 0,513 0,355 0,453 18,81 24,68 24,70 mg/L mg/L <0,001 <0,001 <0,001 2095 2036 1933 mg/L Metales Totales por ICP-MS mg/L < 0,001 < 0,001 < 0,001 mg/L 0,0078 0,0103 0,0066 mg/L 0,0300 0,0318 0,0246
21
Métodos
Unidad
Estación de Muestreo CAH-02 CAH-03 CAH-04 Resultado
Boro (B) Cadmio (Cd) Cobalto (Co) Cobre (Cu) Hierro (Fe) Litio (Li) Magnesio (Mg) Manganeso (Mn) Mercurio (Hg) Níquel (Ni) Plata (Ag) Plomo (Pb) Selenio (Se) Zinc (Zn)
mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L
Aceites y Grasas Demanda Bioquímica de Oxígeno Demanda Química de Oxígeno Fenoles
mg/L mg/L mg O2/L mg/L
4,4'- DDT' Aldrin Dieldrin Endosulfan I Endrin Heptacloro Heptacloro Epóxido (ISOMERO B) Lindano (gamma BHC)
mg/L
Paration
mg/L
PRA 8181
mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L
Resultado
2,206 2,299 < 0,00003 < 0,00003 < 0,00004 < 0,00004 < 0,0003 < 0,0003 0,038 < 0,001 0,152 0,155 55,98 68,93 0,0094 < 0,0002 < 0,00005 < 0,00005 0,0013 0,0017 < 0,00001 < 0,00001 < 0,0001 < 0,0001 0,01119 0,01278 0,006 0,006 PARÁMETROS ORGÁNICOS <1,0 <1,0 <2 <2 <2
6
< 0,0005 < 0,0005 Pesticidas Organoclorados <0,000016 <0,000016 <0,0000027 <0,0000027 <0,0000041 <0,0000041 <0,0000039 <0,0000039 <0,0000095 <0,0000095 <0,0000083 <0,0000083 <0,0000038 <0,0000038
ECA* Categoría 3
1,984 < 0,00003 < 0,00004 < 0,0003 < 0,001 0,150 45,51 0,0036 < 0,00005 < 0,0002 < 0,00001 < 0,0001 0,00925 0,010
0,5-6 0,005 0,05 0,2 1 2,5 150 0,2 0,001 0,2 0,05 0,05 0,05 2
DS 0102010MINAM Limite en cualquier momento 0.05 0.5 0.002 0.2 1.5
<1,0 <2
1 15
20 -
6
40
-
< 0,0005
0,001
-
<0,000016 <0,0000027 <0,0000041 <0,0000039 <0,0000095 <0,0000083 <0,0000038
0,001 0,004 0,7 0,02 0,004 0,1 0,1
-
4
-
7,5
-
Resultado
<0,0000018 <0,0000018 <0,0000018 Pesticidas Organofosforados <0,0001 <0,0001 <0,0001
22
Métodos
Unidad
Estación de Muestreo CAH-02 CAH-03 CAH-04 Resultado
Resultado
DS 0102010MINAM Limite en cualquier momento
2000 5000 100
-
Resultado
PARÁMETROS MICROBIOLÓGICOS 33000 Coliformes Fecales NMP/100mL 49 49 6300 22000 350000 Coliformes Totales NMP/100mL 820 Escherichia coli NMP/100mL 1,8 11,0 Fuente: ALS Corplab del Perú S.A.C. – Sede Arequipa * D.S. N° 002-2008-MINAM 3.4.4. Análisis
ECA* Categoría 3
de Resultados
Parámetros in situ
Se efectuó la medición por lectura directa, de los parámetros in situ tales como: pH, conductividad eléctrica, temperatura y oxígeno disuelto. - pH El pH es un valor variable entre 0 y 14 que expresa la intensidad de la condición ácida o alcalina de una solución. El pH del agua natural depende de la concentración de CO 2. Para el presente estudio se ha registrado que los niveles de pH detectados, se encuentran dentro de lo establecido por los Estándares de Calidad Ambiental para Agua Categoría 3 (6,5 – 8,5). A excepción de lo registrado en la muestra CAH-04. Cabe señalar, las 03 estaciones se encuentran dentro de lo establecido en el D.S. N° 010-2010-MINAM. Por otro lado, la presencia de pH se puede atribuir a la existencia de suelos en la zona. En la Figura 8 se aprecia la comparación de los niveles de pH registrados in situ versus los niveles de pH establecidos por los ECA categoría 3 para agua.
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23
Figura 8:
Niveles de pH
Fuente: E&E Perú S.A. * D.S. N° 002-2008-MINAM Categoría3 (concentración mínima= 6,5 unidad de pH) ** D.S. N° 002-2008-MINAM Categoría 3 (concentración máxima= 8,5 unidad de pH) -
Conductividad Eléctrica
La Conductividad es la medida de la capacidad del agua para conducir la electricidad. Es indicativa de la presencia de iones. Proviene de una base, un ácido o una sal, disociadas en iones. El valor de la conductividad es directamente proporcional a la concentración de sólidos disueltos. Para el agua de riego es un indicativo de la salinidad de las aguas y para el caso de los suelos se mide la conductividad en el extracto de saturación de los suelos. Depende de la temperatura, Cualquier cambio en la cantidad de sustancias disueltas, en la movilidad de los iones disueltos y en su valencia, implica un cambio en la conductividad. No se realiza la comparación con el D.S. N° 010-2010-MINAM porque no es un parámetro establecido por esta normativa. Por otro lado, la presencia de elevada conductividad puede ser atribuida a factores naturales como los vulcanológicos. En la Figura 9, se aprecia la comparación entre las concentraciones de conductividad eléctrica registradas in situ versus las concentraciones establecidas por el ECA para Agua (<2 000 S/cm). Este nivel de conductividad es un indicativo de la Salinidad del agua de riego, valores sobre el ECA se incrementan las limitaciones para el uso en los cultivos, el exceso en el contenido de sales en el suelo puede producir una disminución de la producción y en casos extremos su muerte. Un alto contenido PRA 8181
24
de sales disueltas puede tener un efecto acumulativo en el suelo, produciendo la salinización de la capa arable. Para la FAO valores mayores de 3000 S/cm y 2 gramos/litro de sales en el agua de riego el riesgo de la salinización del suelo es la de mayor categoría: severa.
Figura 9:
Concentraciones de Conductividad Eléctrica 6000 ) m c / S µ ( a c i r t c é l E d a d i v i t c u d n o C
5000 4000 Conductividad Eléctrica (µS/cm)
3000
ECA* C.E.
2000 1000 0 CAH-02
CAH-03
CAH-04
Puntos de Muestreo
Fuente: E&E Perú S.A. * D.S. N° 002-2008-MINAM Categoría 1- A2 (concentración < 2 000 μS/cm) -
Temperatura
La Temperatura es uno de los parámetros físicos más importantes en el agua, pues por lo general influye en el retardo o aceleración de la actividad biológica, la absorción de oxígeno, la precipitación de compuestos, la formación de depósitos, la desinfección y los procesos de mezcla, floculación, sedimentación y filtración. Múltiples factores, principalmente ambientales, pueden hacer que la temperatura del agua varíe continuamente En la Figura 10 se aprecian los niveles de temperatura (°C) registrados in situ.
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Figura 10:
Niveles de Temperatura 30
) ) C ° ( 20 a r u t a r e p m e T
Temperatura (°C)
10
0 CAH-02
CAH-03
CAH-04
Puntos de Muestreo
Fuente: E&E Perú S.A.
-
Oxígeno Disuelto
Su presencia es esencial en el agua; es el oxígeno que esta disuelto en el agua, esto se logra por la aireación y como un producto de desecho de la fotosíntesis. La solubilidad del oxígeno en agua depende, además de su presión parcial, de la temperatura. El oxígeno disuelto es necesario para la respiración de los microorganismos aerobios, así como para otras formas de vida. En la Figura 11 se aprecia la comparación entre las concentraciones de oxígeno disuelto registradas in situ versus las concentraciones de oxígeno disuelto recomendadas por los ECA para agua categoría 3 ( > 4 mg/L). No se realiza la comparación con el D.S. N° 010-2010-MINAM porque no es un parámetro esta blecido por esta normativa. Por otro lado, la figura muestra que las estaciones monitoreadas cumplen con lo establecido en el ECA categoría 3.
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Figura 11:
Concentraciones de Oxígeno Disuelto 10 ) L / g m ( o t l e u s i D o n e g i x O
8
6 Oxígeno Disuelto (mg/L) 4
ECA* O.D.
2
0 CAH-02
CAH-03
CAH-04
Puntos de Muestreo
Fuente: E&E Perú S.A. * D.S. N° 002-2008-MINAM Categoría 3 (concentración > 4 mg/L)
Parámetros Inorgánicos
Tal como se presenta en la Tabla 15 los ensayos de laboratorio practicados a las muestras de agua, han determinado la Ausencia de: Sulfuros, Nitritos, Aluminio, Cadmio, Cobalto, Cobre, Mercurio, Plata, Plomo en las tres muestras de agua. Asimismo han reportado concentraciones de Fosfatos, Fluoruros, Arsénico, Bario, Boro, Hierro, Litio, Magnesio, Manganeso, Níquel, Selenio, y Zinc que cumplen con lo recomendado por los ECA para agua categoría 3. Caso contrario, se han registrados concentraciones de Cloruros, Nitratos y Sulfatos que exceden la concentración recomendada por los ECA para agua. Estas concentraciones están explicando los altos valores de la conductividad hidráulica, indicando la cantidad de sales en disolución. -
Cloruros
Los cloruros son una de las sales que están presentes en mayor cantidad en todas las fuentes de abastecimiento de agua y de drenaje. La Figura 12 presenta las concentraciones de Cloruros reportadas en las muestras de agua en comparación con las concentraciones establecidas por los ECA para agua categoría 3: Riego de Vegetales (100 – 700 mg/L). PRA 8181
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No se realiza la comparación con el D.S. N° 010-2010-MINAM porque no es un parámetro establecido por esta normativa. Por otro lado, el exceso de cloruro según el ECA para categoría 3 puede ser como consecuencia de contaminantes domésticos, en particular de la orina del hombre y de los animales.
Figura 12:
Concentraciones de Cloruros 900 800 700 ) L / g m ( s o r u r o l C
600 Cloruros, Cl-
500
ECA* Mín. Categoría 3
400
ECA** Máx. Categoría 3 300 200 100 0 CAH-02
CAH-03
CAH-04
Puntos de Muestreo
Fuente: ALS Corplab del Perú S.A.C. * D.S. N° 002-2008-MINAM Categoría 3 (Concentración mínima: 100 mg/L) ** D.S. N° 002-2008-MINAM Categoría 3 (Concentración máxima: 700 mg/L)
-
Nitratos
Los nitratos se encuentran distribuidos en la litosfera en forma de sales sódicas y potásicas. Las concentraciones de los nitratos en aguas superficiales se debe a diferentes orígenes, se libera cuando la materia orgánica se descompone por las bacterias del suelo y por disolución de rocas y de efluentes industriales. Por otro lado, la principal fuente de nitratos es la agricultura, donde se utilizan como componente de abonos y fertilizantes nitrogenados. La presencia natural de nitratos y nitritos en el medio ambiente es una consecuencia del ciclo del nitrógeno, por lo tanto las alteraciones de este ciclo por causas antropogénicas o naturales, tendrán como resultado una modificación en la presencia y concentración de dichos iones en el ambiente. El nitrato es un compuesto inorgánico, compuesto por un átomo de nitrógeno (N) y tres átomos de oxígeno (O); el símbolo químico del nitrato es NO3. Es preciso indicar que el nitrato no es normalmente peligroso para la salud a menos que sea reducido a nitrito (NO2). PRA 8181
28
Nitrato es una forma de nitrógeno que todas las plantas necesitan para crecer. En los campos, y también en los jardines, se usan los fertilizantes con nitrógeno para enriquecer el suelo. No se realiza la comparación con el D.S. N° 010-2010-MINAM porque no es un parámetro establecido por esta normativa. Por otro lado, se puede apreciar que para el ECA de categoría 3 excede, ello puede atribuirse al uso excesivo de fertilizantes nitrogenados, incluyendo el amoniaco, y la contaminación causada por la acumulación de excretas humanas y animales pueden contribuir a elevar la concentración de nitratos en agua. Generalmente, los nitratos son solubles, por lo que son movilizados con facilidad de los sedimentos por las aguas superficiales y subterráneas. La concentración de nitratos es mayor que los ECA, aunque puede ser favorable por su aporte de nutrientes para los cultivos, es uno de las vías para contaminar los acuíferos subyacentes, por denominado proceso de lixiviación de la capa arable y afectar a los consumidores de aguas subterráneas con altos valores de nitratos. La Figura 13 muestra la excedencia de Nitratos.
Figura 13:
Concentraciones de Nitratos 30
) L / g m ( s o t a r t i N
20 Nitratos ECA* Categoría 3 10
0 CAH-02
CAH-03
CAH-04
Puntos de Muestreo
Fuente: ALS Corplab del Perú S.A.C. * D.S. N° 002-2008-MINAM Categoría3 (10 mg/L)
-
Sulfatos
El origen de los sulfatos puede ser:
Debido a la disolución de los yesos, CaSO4*2H2O.
PRA 8181
29
Oxidación de sulfuros (piritas), los cuales dan lugar a ión sulfato ó ácido sulfúrico libre según la riqueza del agua en iones metálicos.
La concentración de Sulfatos no presenta condiciones favorables como agua de riego, valores mayores a 960 miligramos/litro, estas aguas afectan a los cultivos. La Figura 14 presenta las concentraciones de Sulfatos reportadas. No se realiza la comparación con el D.S. N° 010-2010-MINAM porque no es un parámetro establecido por esta normativa. Por otro lado, se puede apreciar que para el ECA de categoría 3 excede, ello puede atribuirse a presencia de materia orgánica en descomposición y a restos de compuestos químicos productos de la agricultura.
Figura 14:
Concentraciones de Sulfatos 2500 ) L / g m ( s o t a f l u S
2000
1500
Sulfatos ECA* Categoría 3
1000
500
0 CAH-02
CAH-03
CAH-04
Puntos de Muestreo
Fuente: ALS Corplab del Perú S.A.C. * D.S. N° 002-2008-MINAM Categoría 3 (300 mg/L)
Parámetros Orgánicos
Tal como se presenta en la figura 15, los ensayos de laboratorio practicados a las muestras de agua, han determinado la Ausencia de: Aceites y Grasas, Demanda Bioquímica de Oxigeno, Fenoles, Pesticidas Organoclorados y Pesticidas Organofosforados. Asimismo ha reportado concentraciones de Demanda Química de Oxigeno (DQO) que cumplen con lo recomendado por los ECA para agua. El aumento de la DQO ocasiona disminución del oxígeno disuelto, afectando la vida acuática. Valores de DBO mayores a los regulados por los ECA indican alta contaminación. Es importante tener en PRA 8181
30
cuenta las variaciones relativas de oxigeno ya que si estas variaciones son grandes es síntoma de que ha habido un aumento anormal de vegetales, materia orgánica, gérmenes aerobios, reductores anaerobios. La Figura 15, muestra la excedencia de DQO en el agua.
Figura 15:
Concentraciones de DQO 50
40 ) L / g m ( O Q D
30
DQO ECA* Categoría 3
20
10
0 CAH-02
CAH-03
CAH-04
Puntos de Muestreo
Fuente: ALS Corplab del Perú S.A.C. * D.S. N° 002-2008-MINAM Categoría 3 (40 mg/L)
Parámetros Microbiológicos
La mayoría de los resultados obtenidos de los análisis microbiológicos, determinaron que las concentraciones de Coliformes Totales, Coliformes Fecales y Escherichia Coli, se encuentran por encima de la concentración máxima permitida por el ECA Categoría 3. La presencia de Coliformes indica contaminación proveniente de residuos humanos, animales o erosión del suelo separadamente, o de una combinación de las tres fuentes. No se realiza la comparación con el D.S. N° 010-2010-MINAM porque no es un parámetro establecido por esta normativa. La Figura 16, muestra las concentraciones de Coliformes Fecales.
PRA 8181
31
Figura 16:
Concentraciones Coliformes Fecales 35000 ) L m 30000 0 0 1 / P M 25000 N ( s e l a 20000 c e F s e 15000 m r o f i l 10000 o C
Coliformes Fecales ECA* Categoría 3
5000 0 CAH-02
CAH-03
CAH-04
Puntos de Muestreo
Fuente: ALS Corplab del Perú S.A.C. * D.S. N° 002-2008-MINAM Categoría 3 (2 000 NMP100mL)
La Figura 17, muestra las concentraciones de Coliformes Totales.
Figura 17:
Concentraciones Coliformes Totales 35000 ) L m 30000 0 0 1 / P M 25000 N ( s e 20000 l a t o T s 15000 e m r o f i l 10000 o C
Coliformes Totales ECA* Categoría 3
5000 0 CAH-02
CAH-03
CAH-04
Puntos de Muestreo
Fuente: ALS Corplab del Perú S.A.C. * D.S. N° 002-2008-MINAM Categoría 3 (5 000 NMP/100mL)
La Figura 18, muestra las concentraciones de Escherichia Coli. PRA 8181
32
Figura 18:
Concentraciones Escherichia Coli 1000 ) L m 0 0 1 / P M N ( i l o C a i h c i r e h c s E
800
600
Escherichia coli ECA* Categoría 3
400
200
0 CAH-02
CAH-03
CAH-04
Puntos de Muestreo
Fuente: ALS Corplab del Perú S.A.C. * D.S. N° 002-2008-MINAM Categoría 3 (100 NMP/100mL)
3.4.5.
Conclusiones
Siendo el destino original del vertimiento de Quebrada Honda el mantenimiento de los humedales de Ite, tal como lo establece su Autorización de Vertimiento y que fue confirmada en la vía Judicial, se concluye que SPCC cumple con los parámetros establecidos según el D.S. N° 010-2010-MINAM Límites máximos permisibles para la descarga de efluentes líquidos de actividades minero – metalúrgicas. Cabe señalar, que el uso de riego de vegetales se realiza por acción posterior de los pobladores del CPPS. Según los resultados de laboratorio presentados y su comparación con los Estándares Nacionales de Calidad Ambiental para Agua, Categoría 3 (Riego de vegetales y bebida de animales), se podrían afirmar lo siguiente;
De la comparación de los resultados de la data histórica de los monitoreos realizados por el ALA Locumba – Sama y los efectuados para el presente estudio, se evidencia similitud en los resultados, lo que valida su veracidad. Según los resultados de laboratorio presentados y su comparación con los Estándares Nacionales de Calidad Ambiental para Agua Categoría 3 (Riego de vegetales y bebida de animales), se podrían afirmar lo siguiente; -
Los niveles Oxígeno Disuelto cumplen con lo recomendado en los ECA para agua categoría 3.
-
Los niveles de pH se encuentran dentro del rango establecido en el D.S. 010-2010-MINAM.
PRA 8181
33
-
No existe presencia de Sulfuros, Nitritos, Aluminio, Cadmio, Cobalto, Cobre, Mercurio, Plata, Plomo, Aceites y Grasas, DBO5, Fenoles, Pesticidas Organoclorados, Pesticidas Organofosforados.
-
Se han reportado concentraciones de Fosfatos, Fluoruros, Aluminio, Arsénico, Bario, Boro, Litio, Magnesio, Manganeso, Níquel, Selenio, Zinc y DQO, sin embargo todas dentro de lo recomendado por los ECA para agua de riego.
-
Se han reportado concentraciones de sales: Cloruros, nitratos, sulfatos valores al ECA Agua para riego de vegetales, que limitan el uso de las aguas de filtraciones en Quebrada Honda para el riego de vegetales. Se han reportado concentraciones de Boro de 2,206 mg/l; superiores al ECA Categoría 3 que es de 0.7 mg/l. Estos altos contenidos generan toxicidad en los cultivos, su uso como agua de riego es limitado a ciertos cultivos.
-
Caso contrario se han reportado concentraciones de Cloruros, Nitratos, Sulfatos, Coliformes Totales, Coliformes Fecales y Echerichia Coli , que superan las concentraciones recomendadas por los ECA para agua de riego en la categoría 3. El exceso de estos parámetros de pueden atribuir a diferentes fuentes como son: contaminantes domésticos en particular de la orina del hombre y de los animales, presencia de contaminante microbiológicos como las coliformes fecales. Es necesario anotar que basados en la data histórica, la Autoridad Local de Agua ha permitido el uso de estas aguas exclusivamente para riego de vegetales de tallo alto. Los resultados de este estudio son similares a los hallazgos reportados, por lo que se concluye que las condiciones de calidad de agua se mantienen en las consideradas para la obtención de esta autorización de uso. Con respecto a los poblemas de infiltración por presencia de sales de sodio, calcio y magnesio en el agua de riego, debemos mencionar que la presencia de Sales de sodio, calcio y magnesio en el agua de riego, puede causas en la infiltración del agua aplicada al suelo. Aunque se aporte agua al suelo mediante riego, si la infiltración es deficiente pueden surgir serios problemas para que el agua llegue a la zona radicular.
Sodio: parámetro medido por ANA 279,55 mg/L.
Calcio: parámetro medido por ANA 708.5874 mg/L.
Magnesio: Valores de 55.98 mg/L, 68.93 mg/L. 45.51 mg/L son menores al ECA Categoría 3: 150 mg/L.
Los cultivos tolerantes a aguas salinas y suelos salinos pueden recomendarse: Arboles
Caesalpina Spinosa--Tara PRA 8181
34
La Tara., según Judit Garcia Cochagne indica que niveles de salinidad en la germinación y emergencia de Tara ( Caesalpina Spinosa)”(2012) ha reportado un nivel de tolerancia a la emergencia, de 10.8 dS/m de conductividad eléctrica, lo que indica que tiene una buena capacidad de adaptación a Pampa Sitana y al agua disponible. Y además tiene una buena rentabilidad para las pampas costaneras semiáridas y áridas. -Phoenix dactylifera ..Palmera datilera. Punica granatum ..Granada . -Eucalyptus spp….Eucaliptos (todas las especies). - Ficus carica …….. Higuera. - Olea europaea …….. Olivo. Cactus -Ágaves - Áloes Herbáceas -Lavanda 3.5.
spp. …….. Lavanda
DISPONIBILIDAD DE AGUA EN QUEBRADA HONDA
3.5.1.
Agua Disponible en Quebrada Honda
SPCC realizó un balance hídrico de la zona de Quebrada Honda, para conocer la cantidad de agua que actualmente se encuentra disponible, concluyéndose que el agua disponible en Quebrada Honda es de 21,946 m3/d, el cual es el agua que decanta a la laguna del embalse de relave en Quebrada Honda, tal como se muestra a continuación:
Tabla 16:
Balance de Agua en Quebrada Honda Balance de Agua
Entradas de Agua Agua contenida en los relaves Toquepala al 56% de sólidos Agua contenida en los relaves Cuajone al 54% de sólidos Total PRA 8181
m3/d 46,111 73,000 119,111 35
Balance de Agua
m3/d
Salidas de Agua Evaporación en playa de relaves de Quebrada Honda Humedad retenida en relaves de Quebrada Honda Agua de filtraciones Evaporación de agua en la laguna Agua que decanta a la laguna Total Fuente: EIA Ampliación de Embalse Quebrada Honda .
33,248 39,690 17,798 6,429 21,946 119,111
Asimismo, se puede apreciar que en el balance hídrico existe una infiltración de 17,798 m3/d que en promedio seria lo que aflora aguas debajo de manera permanente. A este flujo se sumarian otros cursos naturales que no han sido cuantificados aún, sin embargo, esta corriente tenderá a desaparecer en el futuro, con las mejoras en la eficiencia de la operación minera por parte de la empresa SPCC, lo que obliga a valorar también la conveniencia de alguna otra alternativa de abastecimiento, es decir, un futuro reúso.
Figura 19: Mineral en TM/diarias
Proceso del agua disponible en Quebrada Honda Plantas Concentradoras (procesamiento mineral) Toquepala Cuajone Produce
Concentrado
Se almacena en:
Produce
Relaves Mineros
Embalse de Relaves en Quebrada Honda (ERQH)
El agua decantada del embalse es el agua disponible (21,946 m3/d)
Reutilizado en actividades de Remediación.
Definiciones:
Planta Concentradora: Proceso mediante el cual las especies minerológicas con valor económico que se encuentran contenidas en un mineral, son separadas del material no valioso o de desecho, utilizando para tal efecto operaciones unitarias tales como chancado, molienda, flotación, etc. Relave Minero: Conjunto de desechos tóxicos de procesos mineros y concentración de minerales, usualmente constituido por una mezcla de tierra, minerales, agua y rocas. Embalse de Relaves: Son estructuras de retención de sólidos sueltos y líquidos de desecho, producto de la explotación minera, los cuales son almacenados en vasos para su decantación. Los relaves de las concentradoras Toquepala y Cuajone son recibidos, decantados y contenido en dicho embalse.
PRA 8181
36
3.5.2.
Requerimiento de Agua Actual para la Operación de la Concentradora Toquepala:
La planta concentradora Toquepala actualmente posee una capacidad de procesamiento de 60 000 toneladas métricas por día (TMPD). Para su operación utiliza 140,000 m3/d de agua, de los cuales, la mayor parte es agua recuperada del proceso que se recirculan, el cual es 93,776 m3/d, y se completan con 45,000 m3/d de agua fresca y 1,224 m3/d de agua que vienen con el mineral como humedad, tal como se indica a continuación:
Tabla 17:
Tipos de agua para la operación de la Concentradora Toquepala
Tipos de Agua Agua recuperada del proceso que se recirculan Agua fresca Agua que viene con el mineral como humedad Total
m3/d 93,776 45,000 1,224 140,000
Fuente: EIA Ampliación de Embalse Quebrada Honda.
3.5.3.
Ampliación de la Concentradora Toquepala a 120 000 TMPD:
La empresa SPCC considera la ampliación de la capacidad de procesamiento de la actual planta concentradora de Toquepala, mediante la implementación e instalación de una nueva planta concentradora con una capacidad de procesamiento de 60,000 toneladas métricas por día (TMPD) de mineral de sulfuros de cobre. Por lo tanto, la concentradora Toquepala en total tendría una capacidad de almacenamiento de 120,000 TMPD (actualmente posee una capacidad de 60 000 TMPD y se desea ampliar 60 000 TMPD). El desarrollo del proyecto no contempla la solicitud de nuevas licencias de uso de agua, sino más bien, se considera un proceso de recuperación de agua mediante espesadores de alta eficiencia, para recuperar el agua contenida en los relaves generados en las concentradoras de SPCC y reusarla con el mismo fin para el cual fue otorgada. 3.5.4.
Requerimiento de Agua Futura para la Operación de la Concentradora Toquepala:
Con la implementación del proyecto se requerirá un total de 280,000 m3/d de agua. Por lo tanto, para que la futura ampliación de la concentradora Toquepala pueda obtener la cantidad de agua requerida, el proceso de abastecimiento de agua se realizará de manera similar a lo que sucede en la actualidad; la mayor parte será agua recuperada que se recircularía en el proceso, el cual sería de 213,736 m3/d y se completarán con 45,000 m3/d de agua fresca (lo que actualmente utiliza) y 2,449 m3/d de agua que PRA 8181
37
vendrá con el mineral como humedad (el doble de lo que actualmente entra ya que se procesará el doble de mineral). Como se mencionó anteriormente, el proyecto no considera aumentar el consumo de agua, la cantidad de agua para Toquepala y Cuajone se mantendrá, es decir, no se requiere ni se solicitarán más licencias de agua, por consiguiente, para poder ampliar la capacidad de la concentradora Toquepala sin tener que usar agua fresca, se debe de tener en cuenta lo siguiente: -
-
Se recuperará más agua de los relaves para recircularlos en la planta, los relaves que se enviaran a Quebrada Honda tendrán un 64% de sólidos en lugar de 56% de sólidos como actualmente poseen. Realizar mejoras en la disposición de relaves y en la operación del ERQH. La cantidad de agua en el embalse de Quebrada Honda se mantendrá.
Tabla 18:
Requerimiento de Agua para Ampliación de Toquepala a 120 000 TMPD.
Entrada del agua Humedad propia del Mineral Suministro de Agua Fresca Total
m3/d 2,449 45,000 47,449
Total Balance de Agua
m3/d 226 66,038 66,264 -18,815
Salida del agua Humedad contenida en los concentrados de Cobre y Molibdeno Agua contenida en los Relaves al 64% de sólidos
Fuente: EIA Ampliación de Embalse Quebrada Honda.
Como se puede observar, existe una diferencia de 18 815 m3/d de agua que faltaría para que el proceso de la futura ampliación de la Concentradora Toquepala se pueda completar; sin embargo, como se concluyó anteriormente en el balance hídrico de la zona de Quebrada Honda, existe un total aproximado de 21,946 m3/d de agua que se encuentra disponible, por lo que se tendrá la necesidad de recircular para la futura ampliación de la concentradora Toquepala y de esta manera cubrir el requerimiento de agua. 3.5.5.
Disponibilidad de Agua para Riego en Pampa Sitana.
La población de Pampa Sitana utiliza un consumo actual de agua para riego de aproximadamente 25,000 m3/día y 4,000 m3/día de agua pre-potable para su tratamiento. Los cultivos predominantes en PRA 8181
38
la zona son el orégano Mejorana (de uso industrial) y la tara; recientemente, se vienen introduciendo nuevos cultivos como la cochinilla y podrían incluirse algunos otros, dependiendo de la calidad y disponibilidad de agua. Sin embargo, con respecto a la disponibilidad de agua en Quebrada Honda, se debe de tomar en cuenta que debido a que la empresa SPCC considera la ampliación de la capacidad de procesamiento de la actual planta concentradora de Toquepala, no podrá proporcionar agua para fines agrícolas a la población de Pampa Sitana, ya que como se mencionó anteriormente, el desarrollo del proyecto no contempla la solicitud de nuevas licencias de uso de agua, sino más bien, se considerará un proceso de recuperación de agua contenida en los relaves generados en las concentradoras de SPCC y reusarla con el mismo fin para el cual fue otorgada. Asimismo, en el balance hídrico de Quebrada Honda, se calculó que existe una infiltración de 17,798 m3/d que en promedio seria lo que aflora aguas debajo de manera permanente y como se indicó, esta corriente tenderá a desaparecer en el futuro, con las mejoras en la eficiencia de la operación minera de la empresa SPCC. 3.6.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
La premisa para desarrollar las alternativas de tratamiento de las aguas que actualmente se infiltran del ERQH era el determinar la calidad de estas aguas y su pertinencia o no de utilización para usos agrícolas en el riego de vegetales de tallo alto. La evaluación de calidad de agua ha comprobado básicamente tres temas importantes: a) Los resultados obtenidos en el monitoreo de agua realizado son similares a las evaluaciones históricas que la misma autoridad de aguas, en este caso el ALA Locumba Sama, en años anteriores. b) Estos resultados demuestran primero que se cumplen las condiciones de agua proveniente de un vertimiento minero (D.S. 010-2010-MINAM) y que mantienen las condiciones por las cuales el ALA Locumba-Sama extendió una asignación de derecho de uso de agua en modalidad de permiso de hasta 98.05 l/s procedente de aguas de recuperación de quebrada Honda en favor del Comité de Usuarios Pampa Sitana – Locumba. c) Los elevados valores de conductividad eléctrica, cloruros, nitratos y sulfatos son factores limitantes para el uso de las aguas de Quebrada Honda para el riego de cultivos, ya que afectan a los mismos, con riesgo severo de salinización de los suelos. Es por esta razón que el ALA ha restringido el riego a vegetales de tallo alto. Debido a esto podemos concluir que esta agua para el riego de vegetales merecería un tratamiento, aunque faltaría definir la viabilidad de plantear un tratamiento de un agua que en el corto plazo pudiera desparecer 2.
2
El tema de la viabilidad del tratamiento se discutirá más detalladamente en el informe final considerando que cualquier proyecto tiene como condición para definir su viabilidad es la existencia del recurso, que en
PRA 8181
39
Sin embargo, luego de la inspección de campo, se han encontrado dos zonas naturalmente formadas que para este estudio denominamos Pantalla 1 y Pantalla 2, en las cuales se van a recomendar utilizarlas para instalar sistemas de tratamiento pasivo, destinados a mejorar la calidad de las agua, aunque debe considerarse que debido a las condiciones futuras el volumen de estas aguas tenderá a desaparecer por las necesidades de las operaciones de SPCC. En las secciones siguientes se desarrollan de manera referencial estos sistemas. 4.
SISTEMAS DE TRATAMIENTO DEL AGUA
En el pasado, la acción de los procesos naturales de autodepuración era suficiente para controlar el efecto de los contaminantes vertidos en los cuerpos de agua; sin embargo, debido al creciente uso del agua en los diversos sectores (domésticos, comerciales, de servicios, industriales, agrícolas y pecuarios) la capacidad natural de dichos cuerpos ha sido superada causando la degradación del ambiente. Lo anterior, ha provocado la necesidad de investigar, analizar y proponer soluciones que reduzcan esta problemática. El manejo del afloramiento de aguas subterráneas puede comprender:
La derivación, colección y tratamiento de aguas filtradas provenientes del sitio minero La derivación y colección de aguas filtradas que afloran en áreas adyacentes al sitio.
Los objetivos primarios del manejo del afloramiento de aguas subterráneas son:
La prevención de deslizamientos de los taludes naturales a fin de reducir el potencial de erosión y el transporte de constituyentes en las aguas superficiales La derivación y contención de aguas contaminadas que afloran de los depósitos de desechos o que han sido contaminados por las operaciones del sitio para su tratamiento y eliminación. La derivación y contención de los afloramientos de aguas subterráneas para ser usadas como fuentes de abastecimiento de agua.
En la lista de objetivos para el manejo de estas aguas anteriormente mencionada se encuentra el tratamiento de las aguas contaminadas para minimizar la contaminación de drenaje superficial y los requerimientos de uso. El manejo de las aguas, consecuencia de su afloramiento se realiza a través del diseño e implementación de estructuras hidráulicas tales como canales de drenaje, diques, pozas de detención/retención y pozas de almacenamiento para interceptar, contener y transportar. El uso de cada una de estas estructuras se discute brevemente a continuación. este caso depende de las operaciones de SPCC en ERQH, lo cual a todas luces tenderá a disminuir en el corto plazo.
PRA 8181
40
4.1.
Canales de Drenaje
Los canales de drenaje pueden ser construidos en la parte superior de las instalaciones del proyecto, las superficies impermeabilizadas de las pilas de lixiviación, los depósitos y las pozas de agua de proceso a fin de interceptar y conducir las aguas producto del afloramiento. Estas aguas pueden ser descargadas al cuerpo de agua más cercano o dirigida a una poza de almacenamiento de agua para utilizarla como agua para el proyecto de irrigación. Las consideraciones importantes para el diseño de los canales de drenaje incluyen: La magnitud de flujo del diseño: La magnitud de flujo del diseño se utiliza para dimensionar el canal y se basa en la magnitud del área de drenaje, las características hidrológicas del área de drenaje y el diseño en caso de lluvia usado para calcular escorrentías provenientes del drenaje. Tamaño y configuración: El tamaño del canal está en función de los requerimientos de capacidad y altura libre del canal, su pendiente y el tipo de material de estratificación de la base. El canal puede ser de cualquier configuración a menos que existan ciertas limitaciones (por ejemplo: límites en el ancho y profundidad), o puede ser construido de acuerdo a la disponibilidad de equipo para su construcción. Protección y recubrimiento contra la erosión del canal: Se puede utilizar grava, gravilla y pasto para proteger un canal de la erosión. Se debe prestar atención al mantenimiento requerido y a la disponibilidad de los materiales escogidos para la protección de la erosión. Se debe tomar en cuenta el recubrimiento de los canales con materiales impermeables para prevenir la infiltración de constituyentes del canal. Protección del canal aguas abajo: La construcción de los canales de derivación generalmente ocasionan incrementos en los caudales de flujo de corrientes naturales localizados aguas abajo del canal construido por el hombre. Como resultado, la corriente receptora puede erosionar. Los enrocados y caídas deben ser construidos al final de los canales de derivación para reducir la magnitud del flujo del canal y proteger la corriente receptora. 4.2.
Diques
Se puede utilizar diques para prevenir deslizamientos de aguas superficiales a las instalaciones e inundación de éstas durante crecidas y/o prevenir la descarga de aguas contaminadas de una instalación hacia áreas adyacentes como en el caso de un dique construido alrededor de superficies impermeabilizadas de lixiviación. La altura del dique construido y los requerimientos de estabilidad son parte de las consideraciones que se deben tomar en cuenta en el diseño de los diques.
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41
4.3.
Pozas de Detención/Retención
Las pozas de detención/retención se utilizan para controlar las aguas captadas mediante el almacenamiento y reducción en la magnitud de flujo. Un ejemplo de uso podría ser una poza de detención localizada en la boca de un embalse de drenaje utilizado para reducir flujos pluviales de manera que un canal de drenaje que será construido aguas abajo de la poza de detención puede ser reducido en tamaño. Las diferencias primarias entre las pozas de detención y retención es que la poza de detención permanece seca entre periodos de lluvia mientras que una poza de retención siempre contiene agua. El tamaño de las pozas de detención/retención se basa en el diseño de precipitación, área de la cuenca hidrográfica, magnitud de flujo del diseño, volumen de escorrentía y requerimientos de altura libre. 4.4.
Pozas de Almacenamiento
Se puede construir pozas de almacenamiento para contener las aguas captadas que son conducidas a la poza ya sea para usarlas en el proyecto de irrigación o para que sean tratadas antes de su descarga. El volumen de la poza de almacenamiento es una consideración del diseño dependiendo de las operaciones de la poza, capacidad de los trabajos de tratamiento, etc. 5.
ESTUDIO DE VIABILIDAD DEL TRATAMIENTO DE AGUA
A continuación se describen, a grandes rasgos, los tres principales métodos de tratamiento utilizados en nuestro país. 5.1.
Lagunas de estabilización
Son grandes depósitos impermeables cuya profundidad oscila entre 1.5 y 2.5m, en ellos se retienen los efluentes durante varios días, en los cuales los microorganismos transforman la materia orgánica en sales minerales y CO2, y son utilizados posteriormente por las algas que producen el oxígeno consumido por las bacterias. El tratamiento se desarrolla por acción de bacterias aerobias en la capa superior y de bacterias anaerobias y/o anóxicas en la capa inferior, dependiendo de la mezcla que se introduce por acción del viento. Cuando el terreno es barato e impermeable, y no se requiere bombear el agua residual a grandes distancias o elevaciones, las lagunas de estabilización suponen costos de inversión bajos o moderados, con valores en Perú en torno a los 7,000 – 8,000 USD/ (L/s) para un caudal elevado (900 L/s). En plantas menores el costo aumenta, en torno a los 13,000 USD/ (L/s), para un caudal de 100 L/s. Cuando el terreno es caro, poco apto para la excavación, o permeable, los costos aumentan considerablemente. Los costos de operación de las lagunas de estabilización son en Perú bajos o muy PRA 8181
42
bajos (en torno a los $0,03-0,05 USD/m3), a no ser que se requiera bombear el agua residual desde una cierta distancia o desnivel. Este tratamiento se ha aplicado ampliamente en países como México por ser un proceso económico y de operación sencilla, que resiste bien las oscilaciones de carga y caudal. Las lagunas son adecuadas para cumplir con la mayor parte de los límites establecidos (riego agrícola directo, y descarga a cuerpos de agua destinados al riego agrícola).
Foto 1.Fuente: Laguna de Estabilización - Cajamarca 5.2.
Lodos activados
Son plantas de tratamiento cuyo proceso consiste en que las aguas residuales entren en contacto con una población microbiana mixta (en forma de suspensión floculenta) en un sistema aireado y agitado. La materia en suspensión y la coloidal se eliminan por la adsorción en los flóculos microbianos; esta materia y los nutrientes disueltos se descomponen lentamente por la acción del metabolismo microbiano, etapa que se le denomina estabilización. En este proceso una parte de la materia orgánica se oxida a sustancias simples como CO2, a lo que se le denomina mineralización, la otra parte se convierte en materia celular nueva, etapa llamada asimilación. Una vez que se alcanza el grado de tratamiento deseado la masa microbiana floculenta conocida como lodo se separa del agua por asentamiento, esta parte del proceso se conoce como clarificación o sedimentación. El sobrenadante es el agua tratada.
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Para el proceso de lodos activados, los costos de inversión estimados en Perú son de 18,000 – 36,000 USD/ (L/s), en función del gasto de diseño de la planta, mientras los costos de operación son de 0,070,22 USD/m3. El proceso de lodos activados se ha empleado en Perú para el tratamiento de medianos y grandes caudales en zonas urbanas o periurbanas con terreno escaso y/o caro, especialmente en aplicaciones de reutilización del agua en uso público urbano, ya que proporciona una calidad adecuada. El proceso de lodos activados, se perfila entonces como un proceso apto para cumplir con los límites más estrictos, pero con considerables o elevados costos de inversión y operación.
Foto 2.Fuente: Lodos Activados “Jardines de la Paz” - La Molina 5.3.
Humedales artificiales
Son sistemas de tratamiento de agua residual que actúan como filtros biológicos, consisten en un estanque o cauce poco profundo en el que se siembran plantas acuáticas que retienen sedimentos, nutrientes y contaminantes, además eliminan organismos patógenos. Los humedales naturales son medios semiterrestres con una vegetación profusa y un alto grado de humedad; pueden tener aguas permanentes o temporales, aguas estancadas o corrientes, dulces, salobres o saladas, incluidas las extensiones de agua marina, cuya profundidad en marea baja no exceda de seis metros; algunos ejemplos de humedales naturales naturales son los pantanos, marismas, turberas o superficies cubiertas de agua.
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Al observar las capacidades de remoción de contaminantes en los humedales naturales se diseñaron sistemas artificiales que funcionaran como filtros biológicos para retener los sedimentos, nutrientes y otros contaminantes además de eliminar organismos patógenos patógenos y fijar minerales como el fósforo (P) y el nitrógeno (N). Entre sus funciones se pueden mencionar el almacenamiento y la purificación del agua así como la conservación de acuíferos. Los humedales artificiales funcionan como estanques o cauces poco profundos donde se controla la cantidad de agua a tratar, así como la poda, extracción y disposición de la vegetación (ya que al morir, ésta libera contaminantes en su proceso de descomposición). Estos sistemas presentan un funcionamiento similar al de un humedal natural, sólo que éstos son manipulados y controlados de tal manera que su eficiencia es más alta, además su costo es bajo comparado con otros sistemas de tratamiento. Un humedal se puede construir en cualquier sitio, generalmente funciona por gravedad en un sistema tipo cascada pasando el agua residual por diferentes etapas de tratamiento hasta lograr su depuración. Cabe señalar que en los humedales artificiales se logran remociones superiores al 80%, además de proporcionar beneficios intangibles ya que mejoran la estética del lugar en donde se encuentran.
Foto 3.Fuente: Humedales de Ventanilla
Con la finalidad de minimizar la degradación del ambiente y proteger la salud de la población, es importante impulsar el desarrollo de procesos de tratamiento del agua residual que transformen las características iniciales de la misma y de esta manera prevenir y controlar la contaminación de las aguas y bienes nacionales, por esta razón, en este Estudio se evalúa la posibilidad de construir un humedal artificial en un asentamiento irregular; para ello es necesario conocer aspectos generales de la evaluación. PRA 8181
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VIABILIDAD TECNICA-ECONOMICA TECNICA-ECONOMICA 6.1. Caso de estudio 6.
El crecimiento poblacional en los últimos años rebasó las zonas de desarrollo urbano dentro de los planes presentados, dando como resultado el surgimiento de numerosos asentamientos irregulares, en su gran mayoría ubicados sobre suelos áridos, amenazando con ello la sustentabilidad de su población. En este Estudio se propone el uso de un humedal artificial para el tratamiento de aguas residuales en el Centro Poblado de Pampa Sitana, a partir de la Guía para elaborar y presentar los análisis costo y beneficio de proyectos de plantas de tratamiento de aguas residuales discutida en el capítulo inicial. Este caso estudia la factibilidad técnica y económica de construir un humedal artificial como alternativa para el tratamiento de aguas residuales en la zona denominada “Pantalla 1 y Pantalla 2” ubicadas sobre
la línea de conducción natural de Quebrada Honda en Pampa Sitana. Dicha alternativa es económica en el consumo de energía, fácil de mantener y operar y garantiza la remoción de contaminantes evitando así la degradación del manto acuífero y beneficiando a la población en general. 6.2.
Origen del proyecto
Pampa Sitana, está ubicado en el distrito de Locumba, Provincia de Jorge Basadre Departamento de Tacna; cuenta con aproximadamente 2000 habitantes distribuidas en 500 familias (Información Cualitativa según entrevistas realizadas con la Autoridades, 2015) además de un área para agricultura de 500 Ha con una proyección de expansión a 2200 Ha., y carece de afluentes de agua que ayuden a sus sistemas de irrigación. Al no existir un excedente de agua, la mayoría de los habitantes utilizan pozas y canales para captar el agua producto del efluente efluente minero y que discurre por la quebrada seca natural de Quebrada Quebrada Honda. Lo que se propone es reducir utilizar las zonas naturalmente instaladas denominadas “Pantalla I” y “Pantalla II” para depurar el agua. El sustrato del humedal alberga una gran cantidad y diversidad de
microorganismos que se desarrollan sobre las raíces de las plantas provocando la degradación de la materia orgánica, y de esta manera es posible que se cumplan con las normas peruanas de descarga y reutilización del agua residual.
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6.3.
Descripción del proyecto
Consiste en uno o varios humedales artificiales con un área de 1800 m2, una profundidad de 0.60m (profundidad útil) y un gasto de 0.50 litros por segundo; construido sobre la línea de conducción natural
HACIA CP. PAMPA SITANA
de Quebrada Honda sobre unas ampliaciones de la misma con una altitud mayor fuera del centro poblado. La propuesta se evaluó a partir de los beneficios ambientales y el ahorro de agua para las familias del lugar. Se considera como criterios de evaluación el Valor Actual Neto (VAN) incorporando los beneficios y costos de inversión, operación y mantenimiento en un horizonte de evaluación de diez años, que corresponde al promedio de vida útil de los componentes del sistema, y la Tasa Interna de Retorno (TIR) que considera como ingresos los ahorros generados por el uso de agua tratada. El resultado del VAN y la TIR serán los determinantes sobre la viabilidad técnico. 6.4.
CARACTERISTICAS FISICAS DE LA ZONA DE ESTUDIO
A continuación se describen las características físicas de la zona de estudio.
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6.4.1.
Ubicación geográfica
Pampa Sitana se encuentra ubicado en la parte Sur Oeste de la provincia de Jorge Basadre en el distrito de Locumba, departamento de Tacna. Comprendido dentro de las coordenadas 17°37'32" S y 70°52’31’’ O con una altitud de 825 m.s.n.m.
Forma parte de las denominadas planicies costeras, características del sur peruano. Estas pampas desérticas presentan una topografía plana a ondulada y suaves ondulaciones de la tierra, las cuales están recubiertas por una capa de arenas eólicas gruesas mezcladas con gravas y gravillas, es decir, se trata de un reg. Las disecciones son escasas o han sido recubiertas por la arena. Parte de la unidad ha sido ocupada por terrenos agrícolas de tipo extensivo (ver Mapa 01). 6.4.2.
Aspectos Demográficos
Pampa Sitana concentra actualmente cerca de 500 familias llegando a 2000 personas procedentes de Ilabaya, Mirave, Oconchay, Chipe, Sagollo, Locumba Piñapa, Alto Camiara, Candarave, así como de otros departamentos como Arequipa, Cusco, Moquegua y Puno. Muy pocas familias viven permanentemente; muchas de ella tienen tierras agrícolas ahí, pero viven permanentemente en Locumba capital o Tacna. 6.4.3.
Población
Este centro poblado está conformado casi en su totalidad por viviendas precarias, a base de esteras, siendo muy pocas las viviendas de material noble. La mayoría de las viviendas tienen pisos de tierra afirmada siendo muy pocas las que tienen pisos de cemento pulido. El 90% de estas viviendas cuenta ya con servicios eléctricos, pero el agua aún se compra de los camiones cisternas provenientes de Locumba. Carecen del servicio de desagüe y alcantarillado, utilizando en su lugar pozos ciegos. Los pobladores de este asentamiento se dedican principalmente a la agricultura extensiva, centrada en el cultivo de forrajeras. Los agricultores de Pampa Sitana pertenecen a la Asociación de Agricultores de la Cuenca Locumba Pampa Sitana que al 2011 poseen 581 parcelas. 6.4.4.
Clima y Características Hidrológicas
Pampa Sitana cuenta con un clima desértico. A lo largo del año, cayendo casi sin lluvia. La temperatura media anual en Pampa Sitana se encuentra a 17.7 °C. El mes más caluroso del año con un promedio de 23.0 °C es febrero y el más frío es de 15.3 °C en el medio de julio. PRA 8181
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La precipitación promedio es de 1.9 mm al año, siendo marzo el mes más seco (0.0 mm.) y enero el que tiene mayor valor (0.5). La lejanía del ecuador determina una leve estacionalidad con cambios ligeros en la temperatura entre los meses de invierno y verano, así como la presencia de contrastes marcados entre el día y la noche, que se agudizan más por la lejanía al mar. Los valores mensuales registrados de humedad relativa se encuentran entre medias de 51,5% y 76,3%; la media anual es de 61.3%. La mayor parte de estos valores manifiesta un aire bastante seco, característico de los valles y quebradas que avanzan entre las planicies costeras. El promedio de velocidad de los vientos que soplan en esta estación se encuentra en torno a los 2.4 m/s, es decir se trata de brisas ligeras según la escala de Beaufort; vientos de velocidades superiores a 6 m/s (brisas moderadas o fuertes) solo representan el 2.7% del total de registros. Los vientos dominantes son, en ese orden, los del SSE, S y SSW (SSO); de estas tres direcciones sopla el 42.2% de los vientos. Las calmas, es decir, los vientos de velocidad inferior a 1.0 m/s, representan el 20.2% de los registros Se analizó los registros hidrométricos históricos de las estaciones Ticapampa, El Cairo y Puente Viejo y se obtuvo un déficit marcado para un mes promedio de 2.38 mmc equivalente a 0.92 m3/s indica que la cuenca está agotada. Sin embargo, se analizó los registros de operación hídrica presentados por EGESUR hacia el COES SINAC, sobre las descargas reguladas hacia el rio Curibaya y se evidenció volúmenes de agua en exceso en horas punta, marcado un promedio entre las 17:00 y 23:00 pm con un volumen promedio excedente de 1,663 m3 equivalente a 0.92 m3/s para un paso de 30 min. 6.5.
ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN
Debido a la problemática anteriormente descrita, es necesario analizar alternativas de solución para el tratamiento de aguas del efluente minero que sean factibles tanto técnica como económicamente y que garanticen la remoción de contaminantes beneficiando a la población en general. En la siguiente tabla (ver tabla 9) se presentan tres alternativas analizadas para seleccionar aquella que efectúe la remoción de contaminantes requerida, permita cumplir con la normatividad ambiental correspondiente; y sea económicamente viable. La tabla se construyó de acuerdo con las características de los métodos de tratamiento descritos en los puntos 3 y 4 de este informe.
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Tabla 9: Análisis de Alternativas
(*)M=Mucho/P=Poco/MP=Muy Poco
De acuerdo con el análisis comparativo que se muestra en la tabla 3.1, la eficiencia en la remoción de contaminantes es similar para los tres tratamientos; sin embargo, la mejor alternativa es el humedal , debido a que requiere de una menor superficie y los costos generales de equipo, construcción, operación y mantenimiento son menores, por lo que se cumple con las necesidades del proyecto. 6.6.
Descripción del proyecto
La alternativa seleccionada es el humedal artificial . Para el caso de Pampa Sitana se diseñara con las características de un humedal regional por sistema de entrega múltiple, utilizando un número “n” de
humedales que cuantificaran sus propiedades y características. En la figura 3 Y 4 se indican las zonas en las cuales podría ser instalado los humedales. Dichas zonas serán denominadas a partir de ahora “Pantallas” . Se señalaron zonas no habitadas o baldías.
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PANTALLA N°1
Figura 3
PANTALLA N°2
Figura 4
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DISEÑO HIDRAULICO DE LOS HUMEDALES 7.1. DISEÑO 7.
Antes de iniciar la construcción de un humedal es fundamental tomar en cuenta los siguientes factores de diseño: Caudal de entrada. Es el volumen de agua que pasa por una determinada sección transversal en una unidad de tiempo.
Características del líquido. Se refiere a los contaminantes componentes (físicos, químicos y biológicos) que se encuentran en el agua residual, por ejemplo: color, temperatura, sólidos en suspensión, sólidos disueltos, bacterias, protozoos, virus, nutrientes (nitrógeno y fósforo) y metales pesados.
Selección de la vegetación. Primeramente se deben considerar las condiciones ambientales, el tipo de vegetación que existe en la zona, los objetivos del tratamiento y la calidad, inicial y final, de dichas aguas.
La vegetación seleccionada para los humedales artificiales son las especies denominadas Halófilos, Son especies amantes de la Sal, también llamados organismos extremófilos, que están adaptados a condiciones ambientales muy difíciles de soportar para la mayoría de los seres vivos, en este caso a altas concentraciones mayores a 10% de sal, o cloruro de sodio (NaCl) para vivir y pueden tolerar hasta el 34% de NaCl. El cultivo de estas especies tiene aplicaciones ambientales, alrededor del 5% de los efluentes mundiales son de carácter hipersalino y los halófitos ayudas con el crecimiento y floración de esos ambientes así como en la biorremediación o biodegradación de elementos extraños. Tenemos el caso de Haloferax mediterranei de los pozos españoles ha sido considerado con desnitrificador y responden bien en la bioremediación de altas concentraciones de nitratos en presencia de Sal. Dimensión del humedal . Depende del flujo a tratar y las características que debe cumplir el efluente. La superficie necesaria se puede expresar en lt/día-m2.
Características del suelo. El tipo de suelo que deberá tener un humedal depende del tipo de flujo. Si es de flujo libre se deposita tierra y si es de flujo subterráneo se debe buscar que la permeabilidad del suelo sea baja y no haya percolación. En todos los casos la compactación de arcilla suele ser suficiente para preparar los canales.
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Energía. Este factor es determinante ya que la energía luminosa que reciben los vegetales es fundamental para su crecimiento y ciclo biogeoquímico; es importante tomar en cuenta la latitud del lugar, dado que el sol es la fuente de energía empleada.
Evapotranspiración. Se refiere a la pérdida de humedad por evaporación directa y por la transpiración de la vegetación.
Las variables de diseño del humedal son: el área, la relación largo-ancho, la profundidad y el gasto promedio; las cuales se calculan a partir de las siguientes relaciones: Área. Los humedales artificiales son reactores biológicos cuyo rendimiento puede ser estimado mediante una cinética de primer orden de flujo pistón (ec. 2.1), a partir de la cual se calcula el área del humedal.
Ecuación básica de los reactores de flujo pistón:
(ec. 2.1)
Para resolver la ecuación 2.1 primero se debe obtener el tiempo de retención hidráulica (t), el cual es el tiempo aproximado en el que el agua residual estará en el humedal desde su entrada hasta su salida y se calcula mediante la siguiente ecuación:
(ec. 2.2)
Finalmente, para obtener el área del humedal se deberán combinar las ecuaciones 2.1 y 2.2:
(ec. 2.3)
Tiempo de retención hidráulica. Es el tiempo en el que el agua residual pasa a través del sistema. Para el diseño de humedales se ha encontrado que 5 días es el tiempo que garantiza la remoción de componentes en un 80%.
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Relación largo-ancho. La relación largo-ancho tiene una gran influencia en el régimen hidráulico y en la resistencia al flujo del sistema. Las relaciones largo-ancho de 10:1 o mayores asegurarían un flujo a pistón, pero tienen el inconveniente de que el agua se desborde en la parte alta debido al incremento en la resistencia del flujo, esto causado por la acumulación de residuos de vegetación. Por lo tanto, relaciones de 1:1 hasta aproximadamente 3:1 o 4:1 son aceptables.
Profundidad. Para este parámetro se recomiendan profundidades de 0.30 a 0.60m para sistemas de flujo libre superficial, teniendo en cuenta que si hay una pendiente en la zona más profunda debe haber 0.60m y en la menos profunda 0.30m. En ciertos casos, sobre todo en humedales pequeños, estas dimensiones pueden reducirse a 0.50m e incluso a 0.20m. Para sistemas de flujo subterráneo se recomiendan profundidades de 0.1 a 0.45m.
Con base en los factores descritos se puede señalar que en el diseño del humedal primeramente se deberá considerar el flujo, el cual debe superar la resistencia por fricción mismo sistema; esta resistencia es impuesta por la vegetación y la capa de sedimentos en los humedales de flujo libre y en los de flujo subterráneo por las raíces de las plantas y los sólidos acumulados en los humedales. La energía necesaria para superar esta resistencia se da por la pérdida de carga (pérdida de energía dinámica del fluido debida a la fricción de las partículas entre sí y contra las paredes de la tubería o canal que las contiene) entre la entrada y salida del flujo en el sistema. 7.2.
Construcción
Existen varios aspectos de importancia que deben considerarse al momento de construir un humedal, éstos son la excavación, la nivelación, la impermeabilización de la capa subterránea del terreno, la selección y colocación del material granular, la vegetación y las estructuras de entrada y salida, mismos que consisten en: Excavación. Excavar a la profundidad que corresponde (0.40-0.60m) la cubierta vegetal, cuyo material puede ser reservado y reutilizado posteriormente como medio de soporte o para otras actividades en la obra. Nivelación. Establecer un fondo con una ligera pendiente (1%) para asegurar el drenaje y una salida de altura variable con el nivel del agua. Lo anterior, con la finalidad de que existan las condiciones hidráulicas adecuadas para el flujo del sistema. Impermeabilización. Contar con una barrera impermeable para evitar la contaminación del subsuelo, algunas veces esta barrera se presenta de forma natural por una capa de arcilla o por el material del PRA 8181
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sitio, mismos que si se compactan llegan a un estado cercano al impermeable. Otras alternativas pueden ser el uso de asfalto o de geo-membranas. Sustrato. Colocar grava, arcilla, tezontle o material de la excavación sobre el suelo impermeabilizado hasta una altura de 0.20m, de tal forma que sirva como base para las raíces de la vegetación. Vegetación. Trasplantar rizomas al lecho previamente preparado, ya que el sembrado de semillas es un método que requiere mucho tiempo y control estricto del agua. Las plantas que se utilizan normalmente miden de 0.20 a 0.40m de alto, mismas que se plantan uniformemente por todo el humedal a una distancia aproximada de 0.60m entre cada una; se espera que después de algún tiempo (6 meses a un año) existan plantas en todo el humedal sin que queden espacios libres entre ellas. 7.3.
CONSIDERACIONES ESTRUCTURALES
La Estructura del Suelo tiene influencio formación de agregados estables requiere que las partículas primarias estén firmemente unidas entre sí, que no se dispersen en agua. En otros términos, la formación de agregados incluye tanto la floculación como la cementación. 7.3.1.
Excavaciones Se recomienda remover por completo la capa vegetal en el sector de emplazamiento de los proyecto en los sectores donde se proyecta fundar las nuevas estructuras, para luego llegar a las cotas de sello de fundación especificadas en los planos de estructuras. Se debe cuidar no sobrecargar el borde de la excavación con material proveniente de ella, maquinarias, vehículos u otros materiales dejando una distancia mínima de 0.60 metros en el caso de suelo de excavación y de 3.0 metros en los otros casos.
7.3.2.
Sello de fundación El sello de fundación se deberá materializar a la cota indicada en el proyecto estructural. El sello de fundación deberá ser perfectamente horizontal, libre de escombros y partículas sueltas, compactado por medio mecánico. Debiendo ser recibido por un Ingeniero Mecánico de Suelos.
7.3.3.
Rellenos Estructurales En el caso de ejecutarse rellenos estructurales, se deberán compactar con el método que corresponda dadas las características constructivas, se deberán alcanzar grados de compactación iguales o superiores al 95% de la D.M.C.S. o iguales o superiores al 80% de la D.R. según sea el caso.
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El material a utilizar en éste tipo de rellenos deberá ser una grava arenosa, libre de grumos o terrones o cualquier tipo de material perjudicial y tendrá las siguientes características:
Granulometrías Alternativas
Tamaño máximo IP máximo LL máximo Compactación CBR mínimo Desgaste Los Ángeles 8.
: : : : : :
2”
6 25 95% del Proctor Modificado 40% Inferior al 40%
ANÁLISIS DE COSTOS Y PRESUPUESTOS DE LA ALTERNATIVA ELEGIDA
Para realizar la evaluación es necesario calcular el costo del humedal artificial y para ello se debe tomar en cuenta el costo de la instalación de un sistema colector de aguas residuales, que incluye la excavación con máquina en donde se afloja y extrae el material, posteriormente se coloca una plantilla apisonada a mano y compactada con agua, siguiendo con la instalación de la tubería de polietileno alta densidad corrugado exterior, liso interior de 300mm de diámetro, se hacen los pozos de vista y se considera también el acarreo del material sobrante.
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Concepto Excavación con máquina para zanjas Plantilla apisonada con pisón de mano Relleno de zanjas con materiales producto de la excavación Instalación de tubería de polietileno alta densidad Pozos de visita Suministro e instalación de brocales y tapas para pozos de visita Acarreo kilómetros subsecuentes Suministro de tubería de polietileno de alta densidad
Unidad m³ m³
Cantidad 720 81
P.U. 12.768 256.35
Total 9,192.96 20,764.35
m³
590.4
61.971
36,587.68
ml pozo
720 8
40.4985 6,458.55
29,158.92 51,668.40
pza. m³/km
8 720
854.07 5.943
6,832.56 4,278.96
ml
720
218.2005 Suma IGV (18%) Total
157,104.36 315,588.19 56,805.87 372,394.06
Se procede a calcular los costos de construcción del humedal, para ello se describe brevemente el proceso: se excavan con máquina las dimensiones requeridas, se hace una plantilla apisonada a mano y se compacta con agua; siguiendo con la colocación de arena gruesa con tamaño máximo de grano de 2mm, porosidad de 0.40 y conductividad hidráulica máximo de 300 m3 /m2, se instala una cisterna y línea de conducción y finalmente se acarrea el material sobrante.
oncepto Excavación con máquina para zanjas Plantilla apisonada con pisón de mano Suministro y colocación de arena Cisterna (20 000l) Acarreo kilómetros subsecuentes Red de drenaje local Terreno
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Unidad m³ m³ m³ pza. m³/km pza. m²
Cantidad 659.86 82.48 329.93 1.00 659.86 1 1500
P.U. Total 12.768 8,425.09 256.35 21,143.75 127.25 41,983.59 50,000 50,000.00 5.943 3,921.55 315,584.53 315,584.53 420 630,000.00 Suma 1,071,058.51 IGV (18%) 192,790.53 Total 1,263,849.04
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Así mismo, se deben considerar los costos de mantenimiento; para este estudio se propone que una persona se haga cargo del humedal trabajando 6 días a la semana con un salario de 50.00 dólares americanos/día, es decir, un costo anual de mantenimiento de $15,600.00. Es importante mencionar que esto representa una fuente de empleo para algún miembro de la comunidad, ya que como se mencionó anteriormente no es necesario personal especializado para dicha actividad. Cabe señalar que este costo puede ser cubierto por los habitantes del asentamiento, a través de una cuota mensual de 3.00 dólares americanos/por familia. Por otro lado se pueden generar beneficios económicos que originen ahorros y/o ingresos; por medio de algunas actividades como evacuación sanitaria, lavado industrial, etc., las cuales representan un porcentaje importante del consumo de agua en centros poblados y de esta manera disminuir la cantidad de agua potable suministrada. 9.
ELABORACION DE REGLAS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO
El mantenimiento de los humedales artificiales no requiere de actividades complejas ya que como se mencionó, su funcionamiento es similar al de uno natural; sin embargo, es importante y necesario conocer las principales acciones para su manipulación, control y rendimiento, por ello a continuación se listan y describen:
Asegurar que el flujo alcance todas las partes del humedal. Se refiere a verificar que el agua cubra la superficie del humedal para que los residuos no bloqueen los caminos del flujo y no se desarrollen áreas de estancamiento. Si esto llegara a pasar se tiene que limpiar la zona bloqueada para que el agua siga su camino. Mantener un crecimiento vigoroso de la vegetación. Es necesario inspeccionar la vegetación de manera regular, así como retirar las especies invasoras y evitar el uso de herbicidas. Además, se debe controlar el nivel del agua. Control de la fauna nociva. Crear las condiciones adecuadas en el humedal que eviten el desarrollo de larvas, ya que los mosquitos son comunes en los humedales naturales y pueden presentarse en los artificiales. Es importante mencionar que cuando el agua está en movimiento se minimiza el riesgo de aparición de mosquitos.
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Control del humedal. Mantener observaciones periódicas en el humedal para identificar a tiempo posibles cambios (corrosión, obstrucción, erosión y crecimiento de vegetación indeseable) que puedan ser desfavorables o bien incrementar la generación de gastos.
10. CONCLUSIONES
El Estudio tiene el objetivo de determinar la Viabilidad del Uso de Agua de Quebrada Honda con fines agrícolas. En tal sentido debemos definir qué aspectos se deben considerar para determinar la viabilidad de un proyecto:
Cantidad del recurso Calidad del recurso Duración del recurso
Para definir la aplicación del probable tratamiento ha sido determinar que se cumplan las tres condiciones para hacer viable el proyecto, en este caso, la cantidad de recurso no es un problema ya que al momento existe el agua proveniente del drenaje del ERQH y que constituye la fuente principal y única. Con respecto a la calidad de agua, los análisis de las muestras de agua han determinado dos aspectos a considerar:
Se ha recopilado información de los parámetros de calidad del agua de quebrada Honda, registrada por la Autoridad del Agua desde el año 2012 hasta el 2014, mediante monitoreos participativos, con tres lecturas anuales en el Punto de Vertimiento del Km 15, autorizado por la Autoridad del Agua. Se ha realizado el Monitoreo participativo de la Calidad del agua de Quebrada Honda los días .3 y 4 de Julio de 2015, siguiendo el Protocolo de la Autoridad del Agua y con la selección de un Laboratorio certificado para el análisis de tres muestras de agua, incluyendo el Punto de Vertimiento Km 15.. Los resultados de los análisis de laboratorio de las muestras de agua en Quebrada Honda, se han comparado con las condiciones de calidad del agua para Vertimientos establecido por el D.S. No. 002-2008-MINAM, verificándose que dichas condiciones se cumplen. Los resultados de los análisis de laboratorio de las muestras de agua en Quebrada Honda, se han comparado con las condiciones de calidad que deben cumplir para que sean aptas para el riego de tallo alto, verificándose que los valores de los parámetros de conductividad, cloruros, nitratos y sulfatos, son superiores a los ECA agua, estos valores son factores limitantes para el uso de las aguas de quebrada honda para el riego de cultivos, ya que afectan a los cultivos sensibles y activan el riesgo severo de salinización de los suelos. Así mismo las sales con alto contenido de sodio, el boro y el cloruro son tóxicos para ciertos cultivos y la presencia de Sales de sodio, calcio y magnesio en el agua de riego, pueden causar en la infiltración del agua de riego aplicada al suelo.
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Para superar las limitaciones en el uso de las aguas de Quebrada Honda para el riego, se recomienda el tratamiento de estas aguas en humedales artificiales, para los que se cuentan condiciones favorables de topografía, geología, disponibilidad de terreno y la disponibilidad de tecnologías de biorremediación con especies halofitas, que han mostrado alta eficiencia en la remoción de las sales que superan los valores admisibles para los cultivos que se pueden desarrollar en Pampa Sitana. Se recomienda la implantación cultivos de alta resiliencia a aguas salinas, que pueden ser a la vez de alta rentabilidad para los productores agropecuarios. Se han reportado concentraciones de Cloruros, Nitratos, Sulfatos, Coliformes Totales, Coliformes Fecales y Echerichia Coli, que superan las concentraciones recomendadas por los ECA para agua de riego en la categoría 3. El exceso de estos parámetros de pueden atribuir a diferentes fuentes como son: contaminantes domésticos en particular de la orina del hombre y de los animales, presencia de contaminante microbiológicos como las coliformes fecales. Es necesario anotar que basados en la data histórica, la Autoridad Local de Agua ha permitido el uso de estas aguas exclusivamente para riego de vegetales de tallo alto. Los resultados de este estudio son similares a los hallazgos reportados, por lo que se concluye que las condiciones de calidad de agua se mantienen en las consideradas para la obtención de esta autorización de uso.
Adicionalmente, analizando la tercera condición para que un proyecto sea viable, se debe considerar la duración del recurso. Se ha determinado que el origen y la fuente principal del agua que se usa en la quebrada Honda son las filtraciones del ERQH y su duración está directamente relacionada con el manejo operativo del ERQH. Es un hecho, que de acuerdo a las proyecciones de la futura ampliación de Toquepala va a requerir que el agua del ERQH sea recirculada y por tanto el agua disponible para las filtraciones – fuente de las aguas que discurren por la quebrada seca – vaya disminuyendo en el corto plazo. Algunas fuente consultadas, refieren un tiempo de 5 años para que el agua de filtración deje de estar disponible. Siendo así el caso, ningún sistema de tratamiento a aplicar será técnicamente viable y por ende queda demostrado que dadas las condiciones evaluadas, no se puede desarrollar ningún sistema de tratamiento. Sin embargo, como parte del Estudio se puede recomendar la utilización de dos zonas denominadas pantallas para repotenciar la existencia de humedales. Como un aporte a la discusión, para la descarga de aguas de efluente minero provenientes del ERQH se compararon los métodos de tratamiento de lodos activados, lagunas facultativas y humedales artificiales como alternativas de solución; se seleccionó el humedal artificial debido a que remueve materia orgánica y la mayoría de los contaminantes presentes en las aguas, tiene un alta eficiencia con la cual se obtienen valores de contaminantes por debajo de los límites de las normas de descarga, además los costos de construcción, operación y mantenimiento son menores. PRA 8181
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El resultado de la evaluación arrojó una reducción en los costos de suministro de agua para uso agrícola basado en otros sistemas si se utiliza el agua tratada, además existen beneficios ambientales como la conservación del manto acuífero. Al realizar este estudio se llegó a las siguientes conclusiones:
Es necesario estudiar las características específicas de cada sitio para definir los criterios específicos de diseño. Para la instalación de humedales artificiales se requieren terrenos con las dimensiones suficientes y una leve pendiente con el fin de no requerir sistemas de bombeo. El sistema de tratamiento a través de humedales artificiales puede ser aplicado en asentamientos rurales, semiurbanos y urbanos donde sea necesario remover materia orgánica, nitrógeno y fósforo. La utilización de humedales artificiales genera beneficios ambientales ya que disminuye la contaminación ocasionada por el vertido de las aguas residuales directamente al suelo. En nuestro país, a través de sistemas como los humedales artificiales, se puede incentivar la reutilización del agua en diferentes actividades a un costo menor que el de otros métodos de tratamiento. Las dimensiones del humedal para Pampa Sitana eficiente deberá manejar la proporción 3:1. La ubicación propuesta del humedal es en la zona de Pantallas cuya mayor altitud dentro del asentamiento conviene en sistemas de gravedad para su conducción.
La Conclusión del Estudio de Viabilidad de Uso es la inaplicabilidad de desarrollar proyectos de tratamiento de agua, sólo se recomienda el repotenciar los actuales humedales instalados naturalmente en las zonas denominadas “Pantalla I” y “Pantalla II”.
Aunque debe considerarse que cualquier
inversión en estos temas tiene que sopesarse considerando el corto plazo que quedaría en la disposición del recurso. En esta situación, el Estudio de Suministro de Agua a Pampa Sitana y la solución propuesta, constituye la solución de la problemática de agua para Pampa Sitana.
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ANEXOS
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1: Oficio N°193-2010-ANAALALOCUMBA-SAMA
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2: MAPAS GENERALES
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3: PLANOS DE DISEÑO
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