Memoria para optar al Título Profesional de: Ingeniero en Recursos Naturales Renovables / En este trabajo se presenta la primera estimación del potencial eólico offshore de Chile a partir de información de viento proveniente del producto ―QuikSCAT (V04) wind vectors” y datos de velocidad del viento del reanalysis ERA-interim para el periodo 1999-2009 y 1979-2012 respectivamente. Ambos conjuntos de datos fueron ajustados a las distribuciones de Weibull y Rayleigh para encontrar la probabilidad de ocurrencia y las medias, mínimas y máximas de cada serie de tiempo ajustada por pixel. Para toda la escena se estimaron los valores de generación eléctrica y factor de planta usando tres turbinas aerogeneradores de 3,6, 5,0 y 8,0 MW. Las imágenes resultantes fueron agrupadas en tres diferentes zonas de potencial a lo largo de Chile, denominadas (A) en el extremo norte, (B) en el centro y (C) en el centro-sur. Los factores de planta promedio para las 3 zonas superan el 20%, siendo un 36% para las zonas B y C. Esto demuestra el alto potencial para la generación de energía eléctrica frente a las costas de nuestro país. / This work presents Chile‘s first offshore wind potential estimation using long term data series from ―QuikSCAT (V04) wind vectors” and ERA-interim‘s wind product between 1999-2009 and 1979-2012 respectively. Weibull and Rayleigh‘s distribution were used to adjust the data series from the study period to find the probability density function, mean wind speed, maximum and minimum from each data series adjusted per pixel. Power generation and a capacity factor were estimated for the whole scene using three wind turbine models corresponding to 3.6, 5.0 and 8.0 MW. The images obtained from the processing were grouped into three different wind power zone named (A) located up north, (B) in the center and (C) down south-center. Finally, mean capacity factors are over 20% but areas B and C have an average of 36%. This shows the high wind power potential to generate electricity offshore from Chile.

Memoria para optar al título profesional de Ingeniera en Recursos Naturales Renovables / El Cambio Climático en Chile advierte un futuro calentamiento del país y una disminución de las precipitaciones en la zona centro-sur (~35°-40°S). Dadas estas proyecciones, esta tesis tiene por objetivo evaluar estos efectos sobre el crecimiento y productividad de Pinus radiata, que es un sector productivo importante en la zona afectada, utilizando simulaciones de clima futuro de PRECIS en el modelo 3-PG. PRECIS es un modelo climático regional para el cual existen tres simulaciones: clima actual (periodo 1961-1990), y dos proyecciones del clima futuro para el periodo 2071-2100: uno moderado de emisiones B2 y severo de emisiones A2. El modelo 3-PG simula el crecimiento de los árboles como función de procesos fisiológicos, condiciones meteorológicas y de sitio en un período determinado. La zona de estudio abarca la región administrativa del Maule hasta la de Los Ríos (34.5°S-41°S). El modelo PRECIS fue primero evaluado contra estaciones de observación en el área de estudio, para verificar si el modelo es capaz de reproducir la variabilidad temporal y espacial observada de este clima (precipitación y temperatura). En general PRECIS simula correctamente el ciclo anual de estas variables, siendo el mayor sesgo una sobre-estimación de la precipitación a grandes altitudes y sobre la cordillera de Los Andes. Las variables de PRECIS fueron entonces usadas para correr 3-PG para las condiciones climáticas presentes como las dos proyecciones futuras.

Memoria para optar al título profesional de Ingeniero en Recursos Naturales Renovables / El cambio climático se ha identificado como uno de los mayores desafíos que enfrenta la humanidad en la actualidad. El problema de los gases de efecto invernado (GEI) se ha venido tratando en la última década tanto a nivel nacional (Inventarios de Gases de Efecto Nacionales), empresarial o de organización a nivel mundial. En las últimas décadas ha venido surgiendo la necesidad de controlar las emisiones de GEI, lo que ha llevado a la implementación de la llamada huella de carbono, la que debe explicitar las emisiones que un producto genera durante su cadena de producción. En la presente memoria se realizó un análisis de las metodologías existentes que se han implementado en el mundo, para identificar, cuantificar y analizar los gases de efecto invernadero que son emitidos a lo largo del ciclo de vida de un producto. A través de esta memoria se definió y evaluó el ciclo de vida de la palta, estableciendo los alcances del producto, identificando los procesos que serán cuantificados para el cálculo. Para ello, se realizaron consultas a especialistas del ramo y se realizaron visitas a terreno. Gracias al análisis de las metodologías y a la definición del ciclo de vida, se adecuó e implementó la metodología más apropiada para el cálculo de la huella de carbono para la producción de paltas. Para la identificación y cuantificación de la huella de carbono de la palta, se analizaron varias metodologías existentes, pero finalmente se aplicó los criterios de especificación para la evaluación de las emisiones de gases de efecto invernadero del ciclo de bienes y servicios PAS 2050, proceso que se complementó con los criterios del IPCC. Para la asignación de emisiones, fueron tomados datos de viveros y productores del sector de Quillota, V Región, servicios asociados a la producción y del transporte utilizado en el ciclo de vida definido del producto. Luego de obtener los datos correspondientes a cada proceso que hace parte del ciclo de vida de la palta, se dio paso al cálculo de las emisiones. Para ello se determinó la unidad funcional de medida de la huella de carbono. Posteriormente se identificaron los factores de emisión para cada elemento del proceso dentro del ciclo de modo de determinar y calcular la huella de carbono, es decir, las emisiones de GEI por unidad de producto producido. Dentro de los resultados se observó que los ítems de energía y transporte juegan un papel fundamental en la contabilidad de la huella de carbono de los paltos. Otro punto importante es la producción, ya que a mayor producción la huella de carbono puede llegar ser menor, tal como se observó entre plantación en valle versus en ladera. / Climate change has been defined as one of the greatest challenges that mankind is facing in the present day. In the last decade, the problem posed by Greenhouse Gas (GHG) emissions has been addressed at international and national level (Through National Greenhouse Gas Inventories) and from the business sector. As a result, a need to control GHG emissions has originated over the last decades, which has led to the creation of the so-called carbon footprint, in order to specify the amount of emissions that the production chain of a certain product entails. The following dissertation is a study of the worldwide existing methodologies for GHG identification, quantification and analysis during a product’s life cycle. During the elaboration of this paper we defined and evaluated the life cycle of avocado production and identified the processes for their later quantification. For this purpose, we interviewed experts and carried out field visits. Thanks to the methodology analysis and after defining the product’s life cycle we could adjust and implement the most suitable method to determine the carbon footprint of avocado production. In order to identify and quantify the aforementioned carbon footprint, we analyzed several current methodologies. Nonetheless, we eventually adopted the PAS 2050 specification for the assessment of the life cycle greenhouse gas emissions of goods and services and then complemented these criteria with those of the IPCC. For the emission allocation we collected data from avocado nurseries and local producers from Quillota, Valparaíso Region, Chile and from services related to avocado production and transport and therefore to its life cycle. After obtaining data from each stage of the avocado life cycle, the emissions were calculated and the carbon footprint functional unit of measurement was determined. Subsequently, the emission factors for each stage were identified so as to determine and quantify the carbon footprint, i.e., the amount of GHG emissions per production unit. The results show that the energy and transport items play a fundamental role in this matter. They also prove production to be an important factor, since the carbon footprint is smaller as the avocado production increases. That can be seen when we compare farms placed in valleys versus those placed in a slope.

Memoria para optar al Título Profesional de: Ingeniero en Recursos Naturales Renovables / En las últimas décadas, se ha observado un calentamiento a nivel global que ha afectado la dinámica ecosistémica en uno de los biomas más frágiles e importantes del mundo, la tundra ártica. Se han observado variaciones significativas en la cobertura de vegetación, las masas de hielo marino, la temperatura de superficie terrestre y otros elementos en la zona ártica. Para determinar la magnitud de los cambios ocurridos en la tundra ártica, esta investigación se centra particularmente en las variaciones de la cobertura vegetal y la temperatura de superficie terrestre, a partir del análisis no paramétrico de las tendencias de la temperatura de superficie terrestre (LST) y el Normalized Difference Vegetacion Index (NDVI) de MODIS en el periodo 2000-2012. Este análisis se realizó distribuido espacialmente en la tundra ártica y también de forma discreta en las subzonas bioclimáticas del Circumpolar Arctic Vegetation Map (CAVM). Adicionalmente, se analizaron los datos de Reanalysis de temperatura de superficie y temperatura del aire de ERA-Interim. Los resultados mostraron que la tundra ártica ha experimentado un importante incremento de la temperatura de superficie terrestre en gran parte de la superficie, principalmente en las zonas más septentrionales, con tasas de incremento mensuales mayores a 1,1°C por década. Al mismo tiempo el NDVI también ha mostrado incrementos de 0,003 unidades por década en la tundra ártica, pero no estadísticamente significativos (p-valor > 0,05). En las distintas escalas temporales de análisis, se obtuvo como resultado que al oeste de Alaska ocurrió el enfriamiento más importante en la última década, de la misma forma como se observó una importante disminución de NDVI en el mismo periodo. El análisis en conjunto de MODIS y ERA-Interim permitió establecer un reciente calentamiento de la tundra ártica, más acelerado que las últimas tres décadas y acentuado en las zonas más frías y septentrionales del área de estudio. Se concluye que los resultados de esta investigación serán importantes para entender en qué medida la tundra ártica responde al escenario actual de cambio climático. / In the last decades, global warming has affected the eco-systemic dynamics in one of the most important and fragile biomes of the world, the arctic tundra. Significant changes have been observed in vegetation cover, sea ice cover, land surface temperature and other elements over the Arctic in the last decade. To determine the magnitude of changes in arctic tundra, this research is particularly focused on the variations of vegetation cover and land surface temperature, from the non-parametric analysis trends of Land Surface Temperature (LST) and the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) from MODIS, for the period 2000-2012. This analysis was performed spatially distributed in arctic tundra and discreetly in bioclimatic subzones of Circumpolar Arctic Vegetation Map (CAVM). Additionally, Reanalysis data of surface temperature and air temperature from ERA-Interim was analyzed. Results revealed that the arctic tundra has experienced a significant increase in the Land Surface Temperature on most of the area that it covers, principally in the high latitude areas with monthly increase rates higher than 1.1°C per decade, while the NDVI has also shown an increase of 0.003 units per decade in the arctic tundra, but not statistically significant (p–value < 0.05). In the different time scales of analysis, was obtained that the most important cooling occurred in the last decade was in the west of Alaska, in the same way a significant decrease in NDVI for the same period was observed. The pooled analysis of MODIS and ERA-Interim allowed to establish a recent warming trend of the arctic tundra faster than the last three decades and pronounced in colder and northern areas of the arctic tundra. It is concluded that the results of this research will be important for understanding to what extent the arctic tundra responds to the current state of climate change.

Ingeniero Civil Químico / El cambio climático, problema que ha comenzado a sucitarse desde mediados del siglo XX, en uno de los desafíos tecnológicos y ambientales más importantes para la sociedad. Además de variaciones en la temperatura, precipitaciones y nivel del mar, esta problemática tiene asociados otros riesgos para los ecosistemas, como la falta de disponibilidad de agua dulce para la vida, escasez de alimentos y eventos climáticos extremos como sequías e inundaciones. La industria, al realizar un uso intensivo de recursos críticos como el agua, debe aportar a la adaptación al cambio climático mediante la mejora en sus procesos productivos y la educación en el uso responsable y eficiente de los recursos, para minimizar los perjuicios en el entorno en el que están produciendo. La empresa en estudio declara que es consciente de la importancia de la sustentabilidad, y la eligió como uno de sus pilares estratégicos. Para ello, estableció una serie de metas ambientales, dentro de las que se encuentran la disminución del 30% en el consumo de energía y emisiones de CO2, y una disminución del 35% en la utilización de agua. El objetivo de este trabajo es evaluar técnicamente alternativas de estrategias de reducción de consumo de agua de lavado y vapor de agua del proceso. Esto genera impactos como la disminución de residuos asociados a estos insumos, menor gasto energético y reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero, uno de los responsables del cambio climático. Para esto se utilizó la metodología Seis Sigma, que mediante mediciones y análisis de datos apunta a la mejora continua de los procesos. El proceso productivo tiene fundamentalmente un equipo, el reactor. En este equipo se realiza un proceso batch, en que se fabrican diversos productos, dependiendo de las condiciones de operación, la naturaleza del producto, el mecanismo de reacción y el material del reactor que se está utilizando. Mediante el análisis de los datos obtenidos en el período en estudio, se proponen 8 medidas en que se pretende cambios en el registro de datos y en el establecimiento de metas de consumo semanales, de la inclusión de equipos de medición de flujos asociados a los insumos estudiados y la revisión de los procedimientos de limpieza, con énfasis en la mejora continua de estos. Para una implementación cabal de las medidas, es requerido un análisis económico de las medidas, ya que no se incluye en este estudio. También se incluyen medidas que son base para una estrategia de futuros cambios a implementar. La estrategia propuesta consta de 5 pilares para la consecución de los objetivos ambientales impuestos: registro de lavados y consumos, la estandarización de los procesos que involucran los insumos en estudio, auditorías constantes para revisión de los estándares, el control y establecimiento de metas de reducción intermedias, y la ejecución de acciones concretas utilizando toda la información disponible.

Memoria para optar al Título Profesional de: Ingeniero en Recursos Naturales Renovables / La combustión a partir de combustibles fósiles, es la principal fuente de energía del hombre, y la principal responsable del incremento de las existencias de carbono en la atmósfera, y como consecuencia del calentamiento global del planeta. Esta situación, junto a la crisis energética mundial, ha instado a los países a innovar en sus sistemas de generación, priorizando aquellas fuentes que sean sostenibles en el tiempo y que cuyo proceso de generación implique un menor impacto ambiental Chile es dependiente de los combustibles fósiles, y los escenarios de volatilidad de sus actuales precios, lo sitúan en una situación desfavorable. Por lo que ha apostado potenciar la incorporación de biocombustibles hasta un equivalente al 10% de los combustibles consumidos por vehículos motorizados terrestres al año 2020. En el presente estudio se realizó un análisis de la producción de cultivos oleaginosos con potencial energético como son guindilla (Guindilia trinervis), higuerilla (Ricinus communis), jatropha (Jatropha curcas), jojoba (Simmondsia chinensis) y moringa (Moringa oleífera). El análisis fue desarrollado en base al inventario de ciclo de vida (ISO 14.040) de las prácticas culturales de cada especie. La estimación de la huella de carbono se realizó a partir de la norma PAS 2050:2008, la cual se utiliza para evaluar el ciclo de vida de las emisiones de GEI de bienes y servicios, y el balance energético (energía neta) a partir de distintas propuestas y estudios con respecto al flujo energético en cultivos agrícolas. El cultivo que generó una mayor huella de carbono fue el de jojoba (19,4 Ton CO2-e) ya que su manejo considera una duración de nueve años para alcanzar una producción estable de frutos/semillas. Por el contrario, el cultivo que generó menor cantidad de emisiones fue el de guindilla (15,9 Ton CO2-e), debido a que su producción requiere de un ciclo de vida menor a un año. La jojoba presentó la mayor energía neta (379.863,1 MJ * ha-1), respecto al resto de los cultivos analizados ya que es capaz de generar un número considerable de frutos y, a su vez, semillas una vez estabilizada la producción contribuyendo a la energía de salida del cultivo. La especie que presento la menor energía neta fue la guindilla (850,2 MJ * ha-1), debido a que su baja productividad de frutos se traduce en una baja energía de salida. Los cultivos analizados poseen potencial para la producción de biocombustibles, como alternativa energética, ya que la relación entre la energía empleada en el campo (flujo de entrada) y la obtenida finalmente en la cosecha (flujo de salida) es positiva. Su uso en la industria nacional permitiría reducir las emisiones de GEI ya que el CO2 resultante de su utilización como combustible es parte del ciclo natural del carbono en el planeta (carbono biogénico). / Fossil fuels combustion are the main source of energy of man, the principal responsible of atmosphere carbon stocks the increase and global warming. This situation and the current world energy crisis encourage countries to innovate their energy generation systems preferring energy sources that are sustainable in time with generation process with a lower environmental impact. Chilean production systems depends on fossil fuels, however, the current volatility prices scenario put the country at a disadvantage in the international context. For this reason, the government of Chile has decided to enhance the incorporation of biofuels into the energy matrix to an equivalent of 10% of the fuel consumption of land motor vehicles by 2020. The present study analyzed the carbon footprint and net energy of the agronomic or forestry production system of oilseed crops with energy potential such as guindilla (Guindilia trinvervis), higuerilla (Ricinus communis), jatropha (Jatropha curcas), jojoba (Simmondsia chinensis) and moringa (Moringa oleífera). The analysis was based on a life cycle analysis (ISO 14.040) inventory made for all the activities involved in the agronomic or forestry process of each specie. Carbon footprint was estimated according the PAS 2050 standard usually used to estimate carbon footprint of goods and services. The energy balance (net energy) was based on various proposals and studies about energy flux on agronomic or forestry crops. The higher carbonfootprint value corresponds to jojoba culturing (19,4 Ton CO2-e) because his cultural practices considers a 9 years period of management to ensure a stabilized fruit/seed production. Conversely, the lower emissions corresponds to the guindilla management (15,9 TonCO2-e), because his life cycle last less than a year. Jojoba culturing shows the higher net energy value (379.863,1 MJ * ha-1) of all the crops analized because is capable of generate a considerable quantity of fruits and, in turn, seeds once his production is stabilized contributing to the crop energy output. The lower net energy value corresponds to guindilla production system (850,2 MJ * ha-1), because of their low fruit production results in low energy output. The analyzed crops has biofuels production potential as an energy alternative because the relation between the energy used in the field (input energy) and the energy obtained of the harvest (output energy) its higher than zero. The use of these crops in national industry may contribute to reduce greenhouse gases emissions because the carbon dioxide resulting for its use its part of natural carbon dioxide cycle on the earth (biogenic carbon).

Memoria para optar al título profesional de Ingeniero en Recursos Naturales Renovables / Las variaciones en el clima producto del aumento de las emisiones de Gases Efecto Invernadero (GEI), afectara fuertemente a la agricultura, debido a su alta dependencia de las condiciones climáticas para su desarrollo. En particular en zonas semi áridas como la Provincia del Choapa, en donde la disminución de las precipitaciones ha afectado fuertemente a la agricultura familiar campesina de la provincia, quienes al no tener las herramientas para hacer frente a estos eventos climáticos han visto disminuir sus producciones. Para poder evaluar el impacto del cambio climático en las producciones de olivos, paltos y vides pisqueras, se evaluó con el modelo SIMFRUT, las variaciones en las productividades potenciales para la zona. Tomando como base un escenario de línea base y los escenarios de cambio climático para los periodos 2050 y 2070 con diferentes niveles de forzamiento radiativo (2,6 y 8,5 W/m2) y disponibilidad hídrica.

Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniero en Recursos Naturales Renovables / En el presente trabajo se estudió la relación entre la cobertura nivosa y la respuesta hidrológica de la parte alta de la cuenca del rio Copiapó (subcuencas de los ríos Jorquera, Pulido y Manflas). Para esto, en primer lugar, se utilizaron imágenes de cobertura de nieve (NDSI) de carácter diario provenientes del sensor Modis por un periodo comprendido entre los años 2001 y 2014. La presencia de nubes y otros pixeles fallidos fueron corregidos mediante un algoritmo que usa información espacial y temporal de dichas imágenes en 5 pasos consecutivos. Este procesamiento fue considerado exitoso, dado que las imágenes iniciales contenían en promedio un 10,62% de pixeles fallidos, mientras que las finales sólo un 0,66%. Luego, se analizó la FSCA en cada subcuenca y se evidenció que esta aumenta y disminuye de forma abrupta y que existen varios eventos de acumulación diferenciados a lo largo del año.

Memoria para optar al título profesional de Ingeniera en Recursos Naturales Renovables / Los cambios en la cobertura de la tierra son un fenómeno natural que ha forjado nuestro planeta. Sin embargo, la humanidad en las últimas décadas ha generado cambios de gran extensión y velocidad sin precedentes históricos. Estos pueden modificar el funcionamiento de los ecosistemas e incluso el clima a nivel mundial. De aquí se desprende la importancia de conocer la dinámica de las coberturas de suelo en un área para entender la actual configuración del paisaje, utilizando ésta información para proyectarse en el futuro y estudiar como guiar el desarrollo de una región. En este contexto se desarrolló un análisis espacio-temporal del cambio de cobertura de suelo para las comunas de Coltauco y Doñihue, ubicadas en la región del Libertador Bernardo O’Higgins, mediante la utilización de imágenes Landsat correspondientes a los época estival de los años 1985, 1997, 2007 y 2014. Se realizó una clasificación supervisada en base al comportamiento espectral de las superficies. A partir de los resultados de esta clasificación se pudo calcular el área correspondiente a cada clase para cada año y analizar las transiciones ocurridas entre las distintas clases de cobertura de suelo. Además, se evaluaron las variables que puedan explicar estos cambios y las posibles tendencias al año 2024.

Ingeniero Civil / La adecuada consideración de los efectos del cambio climático sobre los modelos hidrológicos a nivel de cuenca posee una gran relevancia para la planificación y el desarrollo a futuro de las actividades humanas y su impacto sobre el medioambiente. En este contexto, es de interés mostrar que el proceso de escalamiento estadístico de las forzantes meteorológicas entregadas por los modelos de circulación general (MCG) (predictores de cambio climático) con datos observados en terreno es imprescindible. El objetivo general de este trabajo de título consiste en validar la necesidad de efectuar el proceso de escalamiento estadístico de las Forzantes Meteorológicas (FM) resultantes de un MCG, previo a su utilización como variables de entrada en un modelo hidrológico. Con este fin se realiza el ejercicio de calibrar un modelo hidrológico asociado a la cuenca de Andalién, en la Región del Bío-bio, Chile. El modelo hidrológico conceptual utilizado fue GR4J (escala diaria). En primera instancia se utilizan como valores de entrada al modelo hidrológico las FM entregadas por las proyecciones Nasa Earth Exchange Global Daily Downscaled Projections (NEX-GDDP) escaladas estadísticamente con valores medidos en terreno. Esto se hace para los 3 MCG que mejor se ajustan a la climatología representativa de la cuenca de Andalién (Calibración Tipo 1). En segunda instancia se hace la misma calibración del modelo hidrológico asociado a la cuenca de Andalién, pero en este caso las FM no pasan por un proceso de escalamiento (Calibración Tipo 2). Se hacen simulaciones futuras para los periodos de Línea Base (LB, 1986 2016), Ventana 1 (V1, 2018 2048), y Ventana 2 (V2, 2048 2078). Posteriormente se hace un análisis de los resultados obtenidos, para sopesar el efecto del escalamiento sobre los recursos hídricos futuros. La Calibración Tipo 2 presentan mayores diferencias entre caudales simulados y observados que las Calibración Tipo 1. Ambas logran representar la estacionalidad observada en Andalién. Se observa una disminución más rápida de la escorrentía anual a través de LB, V1 y V2 cuando no se considera el escalamiento. Los valores de caudal medio diario simulados alcanzan diferencias de hasta un 10% a través de LB, V1 y V2 entre CT1 y CT2. Los valores de precipitación y evapotranspiración anual simulados son mayores cuando están asociados a la CT1. Estas diferencias observadas entre valores asociados y no asociados a un proceso de escalamiento, permiten justificar la necesidad de este proceso sobre las FM de los MCG cuando son usadas como variables de entrada de un modelo hidrológico.