Tesis para optar al Grado de Magíster en Manejo de Suelos y Aguas / Actualmente, la zona entre Copiapó y Santiago está bajo una sequía que genera dificultades en la producción frutícola. Copiapó tiene un clima desértico, con solo 22 mm de precipitación anual promedio, en tanto los suelos pueden ser clasificados como moderadamente salinos a extremadamente salinos, con una conductividad eléctrica (EC) medida en extracto de saturación (CEe) desde 2,5 a 19,1 dS m-1 . Los manejos de agua y sales en los cultivos de olivos han sido hechos sin la apropiada tecnología y supervisión, lo que puede causar una sobrestimación o subestimación del agua aplicada por los agricultores, causando hipoxia o salinización del perfil de suelo. Hay muchas formas de abordar este problema, la mayoría de ellas se enfocan en la resolución de un balance de masa y energía en el continuo suelo-plantaatmósfera. Una forma de resolver este balance es por medio de la simulación numérica con el software HYDRUS, el cual resuelve la ecuación de Richards para flujo de agua y la ecuación Advecto-Dispersiva para flujo de calor y transporte de solutos en el suelo. Por esto se propuso calibrar un balance de agua y solutos con HYDRUS, en una condición de suelo salina con olivos bajo riego por goteo y validarla con FDR dispuestos en la hilera de plantación bajo el sistema de riego. La metodología consideró la instalación de cinco FDR en un suelo estratificado (franco limoso a limo), donde se midió el contenido de agua volumétrico (WC) y la conductividad eléctrica de la solución (CEp). La WC y CEp se utilizaron para comprarlas con los valores simulados por HYDRUS, el cual fue parametrizado con curvas de retención de agua en el suelo, conductividad hidráulica saturada y soluciones inversas para cada horizonte del perfil de suelo. Se evaluó la raíz del error cuadrático medio relativo al promedio (RRMSE) y Nash entre otros estadísticos, como criterios de fiabilidad. Los resultados obtenidos muestran un RRMSE de 13,8% y 29% y un Nash de 0,64 y 0,72 para WC y CEp respectivamente. Estos resultados muestran que HYDRUS, con una calibración previa, es una herramienta alternativa para zonas áridas, donde puede simular el contenido de agua del suelo y la conductividad eléctrica de los poros con alta confiabilidad. / Currently, the zone between Copiapó and Santiago of Chile is under a severe drought, which generates difficulties in the fruit production. Copiapó city in the Atacama Region, presents a desert climate with only 22 mm of average annual rainfall. The soils can be classified as moderately saline to extremely saline, with an electrical conductivity (EC) measured in saturation extract (ECe) from 2.5 to 19.1 dS m-1 . The water and salt management in olive tree orchards in the Copiapó Valley is being done without the appropriate technology and supervision, which may causes a water overestimation by the farmers, causing hypoxia, or conversely a constant salinization of the soil profile. There are many forms to deal with this problem; most of them is focused on the resolution of a mass and energy balance in the continuum soil-plant-atmosphere. One of these methods is the numerical simulation with the software HYDRUS, which solved the Richard’s equation for water flux and the AdvectoDispersive equation for heat and solute transport in the soil. Accordingly, it was proposed to calibrate a water and solute balance with the HYDRUS model in a saline soil condition with olives trees under drip irrigation and to validate it with FDR disposed in the plant row under the drip irrigation system. The methodology considered the installation of five FDR sensors in a layered soil (loam to silty clay loam). It was measured the volumetric water content, (WC) and the solution electrical conductivity (ECp), comparing them with the simulated values from HYDRUS parametrized with soil water retention curve, saturated hydraulic conductivity and inverse solutions of each layer of the soil profile. It was evaluated the relative root mean square error (RRMSE) and Nash, between other statistics, as reliability criteria. The obtained results shown a RRMSE of 13.8% and 29% and a Nash of 0.64 and 0.72 for WC and ECp respectively. These results show that HYDRUS is an alternative tool for arid zones, where it can simulate the soil water content and pore electrical conductivity with high confiability.

Tesis para optar al grado de Doctor en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ingeniería Química y Biotecnología / Molybdenum(Mo)-doped ceria (CMO) nanoparticles were synthesized by the combustion method with three different Mo concentrations: 5 wt.%, 7 wt.% and 10 wt.%. The catalytic activity of CMO for wet gasification of carbon was studied in a fluidized bed reactor, while the mechanical and electrical properties of this material were characterized using dense sintered CMO pellets. The Young s modulus increases with the Mo content; the highest measured value is 340.3 GPa for CMO with 10 wt.% Mo. Measurements of Vickers microhardness demonstrate that an increase in the Mo content produces a decrease in the microhardness of the material, suggesting that Mo confers semimetallic characteristics to CMO. The highest fracture toughness value, determined by the Niihara equation, is 4.65 MPa m^0.5 for CMO with 10 wt.% Mo. In addition, an increase in the molybdenum content produces an increase in the electrical conductivity under air and H2 atmospheres. The maximum electrical conductivities under air and H2 are found for CMO with 10 wt.% Mo at 800 °C: 1.87x10^-3 S cm^-1 and 9.37x10^-1 S cm^-1, correspondingly. Therefore, CMO with 10 wt.% Mo shows good catalytic activity during carbon gasification. Based on its mechanical, electrical and catalytic properties, CMO 10 wt.% Mo was selected to perform electrochemical impedance spectroscopy (EIS) measurements in symmetric-cells with CMO-based electrodes, and polarization curve measurements in SOFCs with CMO anode, YSZ electrolyte and LSM cathode. The area specific polarization resistance (ASPR) values measured in air and hydrogen-water atmospheres are 6.76 Ohm cm^2 and 5.68 Ohm cm^2 at 800 °C, respectively. These ASPR values are lower than those reported in the literature for the same system under study, which was related to the improve synthesis method proposed in this work (combustion method). The diffusion of gaseous oxygen was related to a Knudsen-type mechanism, while the diffusion of hydrogen-water was related to a mixed mechanism between molecular and Knudsen-type diffusion. The maximum electrical power density obtained in the SOFC (using CMO-YSZ as cell anode) was 48.9 mW cm^-2. This low value was related to cathode problems and inadequate SOFC fabrication procedures. The addition of molybdenum to cerium oxide improves its mechanical, electrical and catalytic properties, while the CMO anode in this work shows a lower polarization resistance compared to the results reported in the literature. These results show that the CMO is a good candidate for use as a carbon-air solid oxide fuel cell (CA-SOFC) anode. However, it is necessary to improve the SOFC fabrication method to determine if it is the reason for the low electrical power density obtained.

Título de Biólogo con mención en Medio Ambiente / En Chile los ríos presentan alta variabilidad ambiental en la conductividad, este parámetro es un estresor de los organismos acuáticos y sirve para estimar el grado de perturbación de los ríos. Los efectos de la conductividad sobre los macroinvertebrados bentónico son contexto-dependientes y pueden usar mecanismos homeostáticos que son necesarios para mantener su concentración interna de solutos. Existen respuestas que pueden darse en macroinvertebrados como resultado de (entre otros fenómenos) adaptación local y plasticidad fenotípica. Un organismo que habitan este tipo de sistemas lóticos dentro de los macroinvertebrados bentónicos es Smicridea annulicornis. Proponemos que S. annulicornis responde plásticamente en sus rasgos de desempeño a distintas conductividades y que depende de la cuenca de origen. Las capturas del macroinvertebrado fueron hechas en ríos de las cuencas de Choapa, Maipo y Maule. Se determinó que los rasgos nado, protección y caminata poseen diferencias significativas entre poblaciones en asociación al tamaño corporal. Mientras que al considerar la cuenca hidrográfica los rasgos nado, protección y flexión poseen diferencias significativas entre poblaciones lo que se puede interpretar como adaptación local, solo caminata presenta estas diferencias significativa en interacción de conductividad con cuenca. No existieron estas diferencias en los rasgos con conductividad por lo no se podría expresar plasticidad fenotípica. Comprobamos que los rasgos de desempeño S. annulicornis dependen de la cuenca de procedencia lo que se podría interpretar como adaptación local y que la conductividad no afecta estas respuestas. / In Chile rivers have high environmental variability in conductivity, this parameter is a stressor of aquatic organisms and serves to estimate the degree of disturbance of rivers. The effects of conductivity on benthic macroinvertebrates are context-dependent and can use homeostatic mechanisms that are necessary to maintain their internal concentration of solutes. There are responses that can occur in macroinvertebrates as a result of (among other phenomena) local adaptation and phenotypic plasticity. An organism that inhabits this type of lotic systems within the benthic macroinvertebrates is Smicridea annulicornis. We propose that S. annulicornis responds plastically in its performance traits to different conductivities and that it depends on the basin of origin. The macroinvertebrate catches were made in rivers of the Choapa, Maipo and Maule basins. It was determined that swim, protection and trek traits have significant differences between populations in association with body size. While when considering the watershed the swim, protection and flexion features have significant differences among populations that can be interpreted as local adaptation, only trek presents these significant differences in conductivity interaction with basin. These differences did not exist in the traits with conductivity so it is not express phenotypic plasticity. We found that S. annulicornis performance traits depend on the basin of origin, which could be interpreted as local adaptation and that conductivity does not affect these responses. / El financiamiento de este estudio está inserto dentro de los proyectos FONDECYT N° 1114098 a cargo del Dr. Mauricio José Carter Montecinos (Co-director de tesis) y Nº 1150348 a cargo del Dr. R. Ramos.