Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Recursos y Medio Ambiente Hídrico / En el marco de la planificación de operación de un sistema eléctrico con participación significativa de hidroelectricidad, existen varias variables que le dan al sistema un carácter estocástico, incluyendo las demandas, el precio de los combustibles y la incertidumbre hidrológica. En el sistema de programación a largo plazo (PLP) utilizado en Chile para la planificación de operación, sólo se aborda la incertidumbre hidrológica. En la actualidad la información hidrológica utilizada como entrada para PLP del sistema hidroeléctrico es de carácter histórico, utilizando según el horizonte de programación, años consecutivos, suponiendo que bajo esta premisa se incorporan intrínsecamente las correlaciones espaciales y temporales asociadas a los flujos. Asimismo, al momento de generar el árbol de escenarios hidrológicos, en cada intervalo dentro del horizonte de tiempo, no se considera la dependencia entre años hidrológicos y entre los meses de invierno - verano, es decir, no se indaga más a fondo en la autocorrelación de las series de tiempo hidrológicas. El presente trabajo propone generar escenarios de caudales, para cada uno de los puntos de interés del Sistema Interconectado Central (SIC),como información de entrada a la PLP del sistema hidroeléctrico, con una manera distinta de abordar la incertidumbre hidrológica, incorporando las correlaciones espaciales y temporales y forzantes propias de la hidrología. El primer paso consiste en la estimación de caudales en cuencas representativas del sistema que abarquen régimen pluvial y nivopluvial, escogiendo para este caso la cuenca del río Maule en Armerillo; luego bajo el concepto de zona homogénea realizar transposición de caudales a cuencas que abastecen el SIC. Finalmente los escenarios de hidrología futura se obtienen a través de una metodología que incorpora las características del periodo hidrológico. Por una parte se generaron series sintéticas de precipitación y temperatura a escala diaria, usando un algoritmo estocástico que considera el comportamiento del clima en una ventana de 30 años, separando la información en años normales, secos o húmedos; desde la perspectiva estadística, las series obtenidas pertenecen al mismo universo y representan el comportamiento de las forzantes climáticas en la zona analizada. Paralelo a ello, se calibró un modelo hidrológico en WEAP de la cuenca del Río Maule en Armerillo, donde los resultados obtenidos se consideran buenos, con valores de Nash-Sutcliffe entre 0,7 y 0,82 para cuencas en régimen natural, y valores superiores a 0,4 en cuencas utilizadas con fines agrícolas e hidroeléctricos. En la generación de series sintéticas de caudales semanales, se logra establecer bandas de incertidumbre por tipo de año (seco, normal o húmedo) para un horizonte de tiempo de 2 años con las diferentes combinaciones posibles, incorporando la dependencia que existe entre años consecutivos. Se considera que las bandas de incertidumbre generadas para cada escenario reflejan las tendencias de los caudales en cada punto analizado. Finalmente, para la evaluación de la transposición de caudales en la zona homogénea se seleccionó la cuenca del Estero Las Garzas para la modelación de la cuenca Río Achibueno en la Recova, fuera del área modelada. Los resultados de la transposición muestran una correlación de 0,8, considerado muy adecuado para estos fines.

Ingeniero Civil / Uno de los temas de interés en hidrología es el pronóstico y la simulación de caudales con diversos fines. Para ello se utilizan modelos hidrológicos, que han ido aumentando en complejidad con el paso de los años, de manera de hacerlos más representativos a condiciones reales. En este contexto, en la zona del Río Cautín se ha implementado el modelo hidrológico TopNet, para modelar los caudales de las cuencas Río Cautín en Cajón, Río Cautín en Rariruca, Río Blanco en Curacautín, Río Muco en puente Muco y Río Collín en Codahue, considerando como constantes espaciales los parámetros principales de este modelo. En base a lo expuesto, el presente trabajo de título tiene como finalidad la realización de un análisis de las parametrizaciones espaciales en la calibración del modelo hidrológico TopNet, en su aplicación a la cuenca del Río Cautín, IX Región de Chile. El objetivo general es analizar cómo afecta la incertidumbre asociada a los parámetros característicos del modelo TopNet y su efecto en la simulación de caudales en la cuenca del Río Cautín. Por ello se realizó una revisión tanto de los antecedentes y datos del sector, cómo un análisis de la bibliografía relativa al uso del modelo TopNet, de manera de comprender como afecta cada parámetro en los resultados. Las calibraciones se llevaron a cabo usando quince configuraciones de variación espacial, siendo estas las combinaciones de cuatro parámetros característicos asociados a: la (i) velocidad de escorrentía superficial (V), (ii) coeficiente de rugosidad de Mannig (n), (iii) conductividad hidráulica saturada (K0) y (iv) parámetro f de TOPMODEL (f), considerando cada uno distribuido y no distribuido, de forma de observar el comportamiento de éstos bajo distintas situaciones. Los resultados comparativos fueron obtenidos con distintas configuraciones, analizados y comparados utilizando el coeficiente de Nash-Sutcliffe. Dicho análisis muestra que existen variaciones entre los diferentes escenarios, aunque éstos no son de gran magnitud. Se aprecia que al no distribuir los parámetros K0 es el más sensible, presentando un leve aumento en el indicador. Por otro lado se obtuvo que el hecho de distribuir o no n, no influye en los resultados. Mientras que al modificar f y V se puede ver deficiencias. En cuanto a los resultados obtenidos en cada cuenca, se puede concluir que no todas siguen el mismo comportamiento, en especial las estaciones Río Cautín en Rariruca y Río Blanco en Curacautín. Esto deja en notoria evidencia que los ponderadores tomados para la cuenca de la estación Río Cautín en Cajón, la cual contiene diversos tipos de topografía y propiedades de suelo, no coinciden con los ponderadores que necesitan estas estaciones, a su vez bajo una recalibración de la estación Río Blanco en Curacautín, se aprecia que se está considera un nivel de almacenamiento en el follaje bajo, el cual corresponde a ajustar el nivel de precipitación alto que se consideró en esa zona.

Ingeniera Civil / Conocer la disponibilidad del recurso hídrico futuro en una región es un tema de alto interés para el desarrollo de actividades productivas que utilizan este recurso. Este trabajo de título aborda el análisis del impacto de las proyecciones meteorológicas del modelo de circulación global CSIRO en los recursos hídricos de algunas cuencas pluviales situadas en la provincia de Arauco, de la Región del Biobío, para mediados del siglo XXI. El objetivo general del trabajo consiste en estimar los caudales medios diarios para analizar la vulnerabilidad de los sistemas respecto al período base en las cuencas antes mencionadas, frente al escenario RCP8.5 de cambio climático. Para ello se calibró y validó el modelo hidrológico de escala diaria GR4J usando la información observada disponible. Usando los resultados del modelo de circulación global MK3.6 se obtuvieron las series proyectadas de precipitación y evaporación en los nodos de la grilla de interés, las que fueron escaladas espacial y temporalmente para las estaciones consideradas representativas de las cuencas, a base de los datos observados disponibles, derivándose las funciones de transferencia que permitieron obtener las forzantes meteorológicas futuras. Estos valores fueron usados como datos de entrada al modelo hidrológico GR4J, previamente calibrado y se obtuvieron las proyecciones de caudal requeridas para el análisis. Finalmente, el desarrollo del trabajo indica que para las cuencas Caramávida y Reputo se espera una disminución de las magnitudes de caudales de crecida. En Río Caramávida para el periodo de retorno de 5 años se espera que el caudal máximo bajo los escenarios RCP 8.5 sea del orden del 59% del caudal máximo de la línea base, en el caso del Río Reputo se estima caudales del 81%. Situación contraria se produciría en Cayucupil, que para un periodo de retorno de 5 años mantendría el caudal, mientras para uno de 10 aumentaría en un 4%. Con respecto a Butamalal no sería preciso indicar estimaciones ya que los resultados obtenidos indican que no es posible obtener una representación que se ajuste al comportamiento de la cuenca.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Recursos y Medio Ambiente Hídrico / Ingeniero Civil / Los recursos hídricos superficiales que proceden desde el lado oeste de la cordillera, al sur del paralelo 33°S constituyen un eje fundamental en el insumo a la actividad agrícola e industrial de Chile, ofertando el agua potable de casi la mitad de la población y representando un 70% de la capacidad instalada de energía hidroeléctrica. Durante la pasada década, se ha creado una mayor conciencia en la comunidad científica respecto de la alta variabilidad interanual y a largo plazo que afectan a los regímenes de precipitación, temperatura y escorrentía. Por otro parte, estudios recientes muestran una tendencia significativa a la baja en la precipitación de muchas estaciones en todo el país, junto con el aumento de tendencias crecientes de la temperatura en la depresión intermedia de Chile y en las cabeceras. La tendencia decreciente en la precipitación es más pronunciada en estaciones al sur de los 38° S, y la tendencia de la temperatura muestra signos opuestos para las estaciones de la costa (negativos) y del valle (positivos). Estos cambios tanto en la precipitación como en la temperatura se reflejan en la escorrentía, por lo que se hace necesario el estudio de la variabilidad espacial y temporal de la misma. Este trabajo se concentra en el estudio series de tiempo de caudal a nivel anual y estacional para 44 ríos en el centro y sur de Chile, repartidas en la eco-región entre los 34°S y 45°S para el periodo 1952-2003. El objetivo es el análisis espacial y temporal de la variable para toda la región y su relación con los siguientes índices climáticos (IC): Índice de Oscilación del Sur (SOI), El Niño Oscilación del Sur (ENSO), Oscilación Decadal del Pacífico (PDO) y el índice de Oscilación Antártica (AAO). La variabilidad espacial es estudiada a través de un procedimiento de clúster orientado a definir patrones regionales de caudal, debido a la naturaleza puntual y no distribuida de la variable. Este análisis probó la existencia de dos patrones principales (norte y sur) divididos aproximadamente por el paralelo 37,5° S. Para el estudio de la variabilidad temporal se aplicó una metodología basada en el análisis espectral orientado a destacar los ciclos no regulares. Primero se procede a la aplicación análisis singular espectral (SSA) con el propósito de encontrar las componentes representativas de los ciclos no regulares y para poder filtrar las series, remover el ruido y así potenciar las señales a detectar. Posteriormente se incorporó la aplicación de los métodos Multitaper (MTM) y Máxima Entropía (MEM) para encontrar y validar respectivamente aquellas periodicidades o ciclos interanuales y decadales. Estos métodos son escogidos dada su aplicabilidad para series con una longitud de registro limitada (≤ 50 años), lo que representa el caso de este estudio. Las periodicidades encontradas fueron de 2 (concentrado en verano), 4, 7 y 10 años. También se encontraron correlaciones significativas con IC en diferentes escalas espaciales y temporales. La influencia con ENSO es más fuerte en el patrón norte, mientras que existe una correlación fuerte entre la AAO y la PDO con los flujos de verano del patrón sur. Además se encontraron tendencias decrecientes que afectan a la región entre los 37,5° S y 40° S. estas tendencias son coherentes con las tendencias decrecientes encontradas con la precipitación en esta área, y también con una tendencia decreciente encontrada en el SOI. Tanto las tendencias como los ciclos encontrados son estadísticamente significativos al 95%. Se espera que estos resultados provean información relevante para una correcta toma de decisiones en el contexto de una creciente demanda de agua para diversos usos, así como también, como una contribución a la comprensión general de los patrones climáticos de variabilidad en la costa del pacifico.

Tesis (magíster en derecho penal) / El presente trabajo apunta al análisis del requisito o elemento normativo del tipo “teniendo a su cargo” utilizado por el legislador en la primera parte del artículo 233 del Código Penal chileno, a propósito del delito de Malversación de Caudales Públicos o, también llamado, peculado, regulado en el párrafo 5, Título V del Libro II, del Cuerpo Legal citado. Con este objeto y a fin de esclarecer adecuadamente los contornos de la alocución referida, en primer término desarrollaré, brevemente, los principales elementos de esta figura típica, especialmente lo relativo al sujeto activo, al sujeto pasivo, al objeto material, a la conducta, al bien jurídico protegido y a algunos conceptos básicos. A continuación, me avocaré a la calificación de elemento normativo del tipo que recibe la frase que me ocupa, exponiendo además algunos problemas que se pueden presentar desde la perspectiva de la autoría y participación y del iter criminis. Posteriormente revisaré algunos aspectos relativos a las calidades y al vínculo que debe existir entre el sujeto activo del delito y los caudales o efectos que éste tiene a su cargo, haciendo referencia a opiniones nacionales y extranjeras que pretenden explicarlo, para luego abordar la variada doctrina y jurisprudencia nacionales sobre el tema principal, y por último compartir algunas conclusiones y reflexiones que se deriven de todo lo expuesto precedentemente.

Propone el correcto y eficiente diseño de una rápida hidráulica que estará ubicada en la progresiva 1+675 – 1+725 del canal Julquillas-Pacar (prolongación del canal Huayto), con una longitud de 50m y un desnivel de 3.48m se considera para su diseño un caudal de 2.25m3/s (cabe señalar que el canal Julquillas-Pacar tiene una conducción hidráulica que varía de 3.25m3/s a 1.50m3/s en sus progresivas). Otro aspecto que se consideró al realizar la monografía es contar con una fuente de información que sirva de guía para diseñar eficientemente dicha estructura hidráulica. Para las condiciones iniciales se ha tenido en cuenta recomendaciones dadas por la U.S.B.R. y datos obtenidos por los diferentes estudios de campo que se realizaron (Topografía, Hidrología, etc). Para el diseño de la estructura hidráulica se está considerando que las transiciones mantengan un flujo subcrítico, el tramo inclinado presentara un flujo supercrítico por lo que el disipador de energía contará con bloques de impacto, dados disipadores y umbral de salida que ayuden a contener el resalto hidráulico y evitar problemas de erosión en la estructura. / Trabajo de suficiencia profesional

Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniero en Recursos Naturales Renovables / No autorizado por el autor para ser publicada a texto completo / En Chile existen dos metodologías oficiales de determinación de caudales ecológicos para proyectos hidroeléctricos que ingresan al Sistema de Evaluación de Impacto Ambiental (SEIA): Una es la elaborada por la Dirección General de Aguas (DGA) y el Centro de Ecología Aplicada en el año 2008, aplicada a proyectos hidroeléctricos que ingresan al SEIA a través de Estudios de Impacto Ambiental (EIA); y la otra, aún en proceso de aprobación, es la elaborada por el Servicio de Evaluación Ambiental (SEA) y la Plataforma de Investigación EcoHyd en el año 2011, para proyectos hidroeléctricos con potencia instalada menor a 20 MW, los que normalmente ingresan al SEIA a través de una Declaración de Impacto Ambiental (DIA). Considerando la existencia de proyectos evaluables por ambos métodos (pues existen proyectos hidroeléctricos pequeños que requieren de un EIA), y la necesidad de analizar la nueva guía propuesta, en este estudio se realizó una comparación de ellos, identificando sus principales potencialidades y limitantes. Para el análisis se compararon ambas metodologías según sus contenidos, y posteriormente se aplicó la metodología SEA a proyectos hidroeléctricos con caudal ecológico establecido a través de la metodología elaborada por DGA. Esto permitió identificar los aspectos por cada ítem de la metodología SEA sensibles para el cumplimiento del objetivo del caudal ecológico (puntos críticos), que establecen las principales diferencias entre los resultados de ambas metodologías. Los puntos críticos identificados en la metodología SEA, que se presentan como limitantes, son la rigidez individual y conjunta del sistema de puntuación generado para evaluar el sistema a intervenir (que finalmente se traduce en la elección del método a utilizar para calcular el caudal ecológico), además de la no inclusión de ciertos aspectos sociales y ecológicos relevantes para la valoración del sistema, hecho también identificado en la metodología DGA. Esta última, por su parte, es una metodología flexible, con ciertos aspectos posibles de mejorar y precisar, que utiliza un método ampliamente aceptado a nivel mundial para el cálculo de caudales ecológicos (IFIM), pero que no siempre es el único adecuado o factible de emplear. Finalmente se concluye sobre la necesidad de establecer criterios claros para la aplicación de una metodología u otra, o bien la posibilidad de generar una metodología única aplicable a todo tipo de proyectos hidroeléctricos. / There are two official methodologies to calculate instream flows in Chile: One is the methodology made by the General Direction of Water (DGA) and the Centre of Applied Ecology in 2008 and is generally used for hydropower projects above 20 MW; The other, made by the Environmental Evaluation Service (SEA) and the EcoHyd Investigation Plataform in 2011, is now process of being approved and was elaborated for small hydro projects (projects below 20 MW). Considering that there are some projects which could be evaluated by both methodologies, and the need to evaluate the SEA’s new proposal, this work analyzes and compares both methodologies, identifying their main potentialities and limitations. The main critical point of the SEA’s methodology is the stiffness of the scoring mechanism for the evaluation of the river, which is generated to determine the instream flow calculating method. Another critical point is the non-incorporation of some social and ecological aspects relevant to determinate instream flows, issue that is also present in DGA’s methodology. This last one is a flexible guide, with some methodological aspects to improve, that uses a widely adopted method for calculating instream flows (IFIM), but that it may be not the only one appropriated in all cases. The results of this work also make evident the need to establish clear criteria for the application of one guide or another, or, in the best case, develop an unified methodology that is adaptable for both mega and small hydro projects.

En Chile la mayoría de las centrales hidroeléctricas en operación, que abastecen al Sistema Interconectado Central (SIC), se ubican al norte de la cuenca del Bío Bío, alimentadas por ríos de régimen predominantemente nival. Inclusive las centrales que se ubican en la desembocadura de los ríos en el Océano Pacífico, los que presentan un régimen pluvial, dependen igualmente del escurrimiento proveniente del deshielo. Es incuestionable que en la medida que se tenga un conocimiento más completo de la magnitud de los recursos hídricos se podrá tener mayor control sobre ellos. Es en este contexto que en Chile se realizan desde mediados de los años 50 pronósticos del escurrimiento de deshielo, los que permiten elaborar programas de generación y de planificación de las actividades desarrolladas. El presente Trabajo de Título tiene como principal objetivo la elaboración de modelos de pronóstico de caudales medios mensuales de deshielo para las cuencas de los ríos Baker y Pascua, pertenecientes a la XI región de Aysén del General Carlos Ibáñez del Campo. La memoria se realiza para la Empresa de Ingeniería Ingendesa, apoyando los estudios del Proyecto Hidroeléctrico Aysén (PHA), responsabilidad del conglomerado HidroAysén formado por Endesa S.A. y Colbún S.A., que considera la construcción de cinco centrales de embalse, dos en el río Baker y tres en el Pascua. Los objetivos planteados se enfrentaron a través de modelos de pronóstico en que se incluyeron las variables relevantes del fenómeno en estudio relacionadas mediante la aplicación de métodos estadísticos. Para esto se utilizó tres tipos de modelos; basados en el planteamiento de regresiones múltiples; fundados en el análisis de las componentes principales y los modelos de redes neuronales. Los modelos de regresiones múltiples y los de componentes principales son de tipo lineal, es decir, relacionan la variable dependiente, en este caso el volumen de deshielo, con las variables independientes a través de una función lineal. Por otra parte los modelos de redes neuronales relacionan la variable dependiente con las variables independientes a través de una red formada de neuronas que se conectan y transmiten información utilizando una función que puede ser del tipo no lineal. En el presente trabajo de título se utiliza la función sigmoide por ser representativa de la generación de escorrentía. La región de Aysén presenta un patrón de precipitaciones distribuidas en mayor medida en el invierno, pero con un porcentaje no menor en el período estival, lo que se afrontó a través del desarrollo de dos tipos de modelos; primero incluyendo solo variables conocidas al día de realización del pronóstico; y los segundos incorporando las precipitaciones de deshielo. Solo los primeros modelos serán útiles para el pronóstico, los del segundo tipo son únicamente de uso referencial. Otra de las finalidades del presente trabajo consiste en concluir en base a los resultados de los modelos de pronóstico para cada punto de control acerca de la necesidad de complementar la red hidrometeorológica actual en caso que sea necesario. Para ello se presenta una recomendación de los tipos de datos que se requieren y la ubicación tentativa de las estaciones en que se medirían. Finalmente se concluye que los modelos que mejor representan el fenómeno en estudio son los basados en las redes neuronales, con los cuales se obtuvo un coeficiente de correlación del orden de 0.9 para todos los puntos de pronóstico y se minimizaron los errores en comparación a los modelos lineales, por lo que se recomienda dicha metodología para el pronóstico en la zona. Por lo demás se sugiere mejorar y complementar los modelos con la inclusión de otras variables o de datos de otras estaciones de la zona.

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Memoria para optar al título de Ingeniero Civil / La variabilidad hidrológica es un factor importante en varios ámbitos del desarrollo de países, la falta de manejo y planificación futura de este recurso puede tener repercusiones graves como escasez, déficit de energía, etc. Dicho esto, es importante conocer el comportamiento de la disponibilidad del recurso hídrico en el período de deshielo con el fin de evitar impactos negativos en su gestión, más aún si se sabe que este ya no es totalmente estacionario debido al cambio climático. En este contexto, surge la idea de analizar si un modelo estocástico de pronóstico de variables hidrológicas calibrado a base de ejemplos pasados es posible de ser usada en el futuro. Utilizando Redes Neuronales Artificiales (desde ahora RNA) se realiza un pronóstico de caudales para la temporada de deshielo que se calibra en base a información histórica para validar su uso en el periodo 2020-2050 en la cuenca definida por la estación fluviométrica Maipo en el Manzano. Se trabaja a escala semanal, mensual y semestral para obtener los caudales medios y volumen total del período de deshielo (octubre a marzo). Para la calibración y validación de la RNA se utiliza información hidrometeorológica generada en el proyecto Actualización del Balance Hídrico Nacional que desde el año 2017 se lleva a cabo en el Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad de Chile. En particular, se utilizaron las forzantes climáticas de los modelos climáticos MIROC-ESM, CSSM4, CSIRO e IPSL y los resultados de caudales obtenidos para el período futuro que se simulan en dicho estudio usando el modelo hidrológico VIC. La calibración de las RNA resultó en valores de NSE y KGE mayores a 0,9 y NMSE menores a 0,1, además se eligieron las estructuras más parsimoniosas según el criterio de AKAIKE para cada paso temporal donde las variables más relevantes fueron el caudal (Q) y equivalente de agua en nieve (SWE). El pronóstico mostró un 90% de las temporadas con error bajo el 20% (DGA, 2018) si el tiempo de adelanto es una temporada completa (modelo 1) y 100% de las temporadas con error bajo el 20% si el tiempo de adelanto es menor (modelo 2), lo que es considerado aceptable por la DGA. Además, se encuentra una disminución importante de la incertidumbre al analizar los resultados del modelo 2. Lo anterior indica que si es factible el uso de RNA calibradas en el periodo histórico para futuros no estacionarios en la cuenca de estudio.