Memoria para optar al título profesional de Ingeniero Agrónomo Mención: Manejo de Suelos y Aguas / Con el propósito de caracterizar el ambiente lumínico y fotosintético de la uva de mesa conducida bajo sistema de parrón, se realizó el presente estudio durante los meses de enero y marzo del año 2008, en un predio ubicado en la localidad de Isla de Maipo, Región Metropolitana, Chile. Se estudiaron cuatro plantas de vigor medio, midiéndose en ellas la penetración vertical de luz. Con esta información se separo el follaje en tres capas: una expuesta mayoritariamente al sol llamada capa superior, una capa media expuesta a una condición de manchas de sol y una capa inferior expuesta mayoritariamente a condiciones de sombra.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Químico / La metanación de CO2 ha sido una reacción de gran interés el último tiempo debido a que permite la recaptación de este compuesto, pudiendo eventualmente aportar en la disminución de la contaminación atmosférica causada por este gas. Además, el metano es de amplio uso en la industria como combustible. De los catalizadores usados para llevar a cabo la metanación de CO2, el níquel soportado en titanato de calcio con una carga metálica de 10% ha mostrado una alta actividad catalítica en la reacción, obteniendo una conversión de CO2 igual a 64% y selectividad hacia el metano de 98% a 350°C, y además tiene un bajo costo económico. Este trabajo tiene como objetivo determinar los parámetros óptimos en la elaboración de un catalizador monolítico de Ni soportado en CTO a pequeña escala, para su uso en la reacción de metanación de CO2. Para esto, se estudiaron dos metodologías de fabricación del monolito: fabricación de un cerámico por molde e impresión 3D convencional del material cerámico, y se variaron los parámetros de fabricación más relevantes en el desempeño catalítico. Para la fabricación por molde, se utilizó silicato de sodio, hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) y metilcelulosa (MC) como compuestos aglomerantes de la mezcla precursora. Se investigó el efecto del número de canales en el molde entre 4 y 7, el tiempo de secado del molde previo a la calcinación del cerámico considerando uno rápido de 1 día a 20°C y 1 día a 50°C, uno medio de 2 días a 20°C y 3 días a 50°C y uno lento de 7 días a 20°C y 1 día a 50°C. Se modificó la temperatura de calcinación entre 600°C y 750°C, y la concentración del aglomerante para el cual se obtuvieron mejores resultados. Para la impresión convencional, se utilizó silicato de sodio, HPMC, MC y Pluronic F-127 como compuestos modificadores de viscosidad para la pasta de extrusión, así como distintos parámetros de impresión con tal de imprimir la estructura de forma correcta. La fabricación por molde generó mejores resultados que la impresión convencional, debido a su menor costo, facilidad de operación y accesibilidad a las herramientas. Los parámetros óptimos encontrados fueron el uso de HPMC como aglomerante por sobre los otros, a una concentración de 4% en peso ya que el silicato de sodio contamina la estructura disminuyendo el rendimiento catalítico y el MC presenta peor rendimiento. Un secado lento previo a la calcinación demostró ser clave para la resistencia estructural y para mejorar la actividad catalítica. El óptimo encontrado fue de 7 días a 20°C y un día a 50°C. Una mayor temperatura de calcinación influye negativamente sobre el rendimiento del catalizador, y el mejor resultado se obtuvo a los 600°C. Por último, no se encontró una diferencia significativa al variar el número de canales del molde. Finalmente, la conversión de CO2 obtenida fue de 70% y la selectividad hacia el metano de 99% para el monolito fabricado con los parámetros óptimos.

Ingeniero Civil Químico / Con el objetivo de disminuir la concentración de CO2 en la atmósfera, principal componente de los gases de efecto invernadero, existen diversas alternativas. La estudiada en este trabajo, fue la metanación de CO2 mediante catalizadores de Ni. El objetivo de este trabajo fue el estudio del efecto de la carga de Ni y del CTO como soporte, impregnado y dopado, en la actividad del catalizador sobre la metanación. Con el objeto de conocer las propiedades de los catalizadores sintetizados, se estudiaron cargas de Ni de 2,5; 5 y 10% en peso del catalizador, impregnado y dopado, usando CO2-TPD, H2-TPR y Difracción de Rayos X (DRX). De la primera técnica, se desprende que el catalizador que permitía adsorber un mayor porcentaje de CO2 sobre el CTO, y un bajo porcentaje sobre el Ni, fue el dopado con 10% de Ni, simbolizado por 10D. Del H2-TPR se obtuvo que los catalizadores impregnados se reducen en mayor proporción que los dopados, por lo que en los primeros existiría un mayor porcentaje de Ni metálico con su rol activo (adsorción y disociación de H2). De la DRX, se obtuvo que los catalizadores impregnados tienen tamaño de cristalito de CTO mayor que los del CTO (blanco) y de NiO que aumentan en tamaño al incrementar el porcentaje en peso de Ni, mientras que los catalizadores dopados tienen tamaños de cristalito de CTO incluso menor al CTO y de NiO que disminuyen al incrementar el porcentaje en peso de Ni (y menores a los obtenidos en los catalizadores impregnados). En relación a la conversión de CO2, los catalizadores que obtuvieron una conversión máxima de 80% a 350°C, temperatura en el rango óptimo para la metanación, fueron los catalizadores impregnados y dopados con 10% de Ni, 10I y 10D. Sin embargo, el 10D comienza su actividad a 25°C menos que el 10I. La selectividad a CH4 de todos los catalizadores, a excepción del 2,5D, fue cercana a 100% entre 200 y 400°C. La prueba de estabilidad térmica se realizó a 450°C durante 40 horas; la conversión de 10D al inicio y fin de la prueba fue de 60% y 59%, respectivamente, mientras que la conversión del 10I al inicio y fin de la prueba fue de 59% y 58%, respectivamente. Por otro lado, la selectividad de ambos catalizadores se mantuvo relativamente constante y cercana a 86% durante toda la prueba. Por lo que no se observa una diferencia significativa entre ambos catalizadores en las pruebas de estabilidad térmica. De estos catalizadores, 10D y 10I, el primero obtuvo mejores propiedades de adsorción de CO2 sobre el CTO, tamaños de cristalito menores de CTO y NiO (mayor área para adsorción), actividad catalítica a menor temperatura y una alta estabilidad térmica (similar al 10I), por lo que es el que se propone para la metanación de CO2.

Ingeniero Civil / Los salares se ubican típicamente en la región altiplánica andina de Chile, Perú y Bolivia. Los sistemas acuáticos formados en ellos, corresponden usualmente a lagunas extremadamente someras, sometidas a condiciones ambientales desfavorables como bajo oxígeno atmosférico, alta oscilación térmica, alta radiación y fuertes vientos durante las horas del día. Estos ecosistemas están principalmente sustentados por la producción bentónica primaria, la que funciona como alimento para aves de la zona, como los flamencos, ave que se encuentra en estado vulnerable. Debido a lo anterior es que el trabajo de título realizado, consiste en la elaboración de un modelo hidrodinámico de la variación intradiaria de dióxido de carbono y oxígeno en el salar de Huasco, dinámicas que se ven afectadas por los flujos en la interfaz agua-sedimentos, los procesos biológicos de la columna de agua y los flujos en la interfaz aire-agua. El objetivo general es describir y cuantificar los procesos de transporte-reacción de dióxido de carbono y oxígeno en la zona, mediante la elaboración de un modelo hidrodinámico impermanente en 0D del salar, que permita obtener las evoluciones diarias para el oxígeno y el dióxido de carbono, para luego ser validado utilizando mediciones del terreno. El fin de la modelación es adquirir conocimiento acerca de estos fenómenos que pueden afectar considerablemente a los ecosistemas de la zona, únicos en el mundo, adaptados a condiciones climáticas extremas. Inicialmente se realizó un procesamiento de los datos obtenidos en dos campañas de terreno realizadas en los años 2015 y 2016, el que complementado con una revisión bibliográfica orientada a la hidro y biodinámica de sistemas someros, permitió plantear un modelo conceptual que simula las evoluciones intradiarias de dióxido de carbono y oxígeno. Luego se procedió a calibrar y validar el modelo con datos medidos, para finalmente realizar un análisis de sensibilidad que explique los procesos y parámetros más significativos del modelo. El principal resultado del trabajo, corresponde a un modelo que permite cuantificar las variaciones intradiarias de dióxido de carbono y oxígeno. Este modelo permite identificar que los procesos más importantes para el salar corresponden a la producción primaria, y a los flujos de masa en la interfaz aire-agua, tanto para el dióxido de carbono como para el oxígeno. En estos flujos se presentan inconsistencias entre lo que se sabe de la literatura y lo que se observa en el modelo, donde se presentan grandes diferencias entre las tasas de trasferencia en esta interfaz según el compuesto que se esté analizando.

Memoria para optar al título de Ingeniera Civil / Los fenómenos de eutrofización como respuesta biológica de los sistemas acuáticos ante la carga antropogénica de nutrientes, se han extendido en lagos, ríos y sistemas costeros. Los sistemas someros son un foco particular de estudio debido a la respuesta que ofrecen ante los efectos de la eutrofización. En este contexto, la laguna Carén, ubicada en la comuna de Pudahuel (Región Metropolitana, Chile), surge como un ecosistema acuático somero, cuyo interés de estudio recae en su condición de hipereutrofización que supera los índices señalados por \citet{Smith1999}. El principal objetivo de este estudio es caracterizar y cuantificar los procesos que vinculan al dióxido de carbono con los ciclos de nutrientes en cuerpos de agua someros y en estado eutrófico. En base a las mediciones realizadas en la laguna y la revisión de antecedentes de cuerpos de agua someros, se buscó elaborar un modelo numérico que reprodujera el comportamiento de las variables de oxígeno disuelto, dióxido de carbono, nitrógeno y fósforo en el tiempo. Entre las fechas del 22-12-17 y el 28-11-18 se realizó un monitoreo continuo de las forzantes del sistema, las variables hidrodinámicas y del intercambio de dióxido de carbono con la atmósfera. Se complementó la información anterior con muestreos puntuales para un análisis de calidad del agua de la laguna. A partir de estas mediciones se efectuó la calibración del modelo numérico de la laguna. Las mediciones en terreno mostraron una evolución estacional de la laguna, a la vez que una evolución intradiaria. Las concentraciones medidas de nutrientes corroboraron el estado de hipereutrofización de la laguna y mostraron el efecto que tiene la descarga de la planta de aguas servidas Izarra de lo Aguirre. Los resultados del modelo numérico lograron simular una variación estacional de las variables estudiadas ($NH_4$,$NO_3$,$PO_4$), sin embargo no se logró reproducir la fuerte dinámica intradiaria para las variables de OD y $CO_2$. Los resultados del estudio identifican como principales procesos la fotosíntesis, la mineralización y la respiración, cuya evolución es aún más significativa a nivel diario. Para reproducir la dinámica intradiaria de la laguna, es necesario profundizar en las variaciones verticales de la concentración de las variables OD y $CO_2$. En la misma línea, se requiere profundizar en la caracterización de los sedimentos y los procesos que ocurren en ellos, como también en la resuspensión y sedimentación. Por último, se recomienda estudiar las cargas externas de nutrientes que recibe la laguna, ya que pueden explicar las altas concentraciones observadas en terreno.

Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniera Agrónoma / Las emisiones de dióxido de carbono (CO2) pueden conducir a un aumento de la temperatura ambiental global e influir en el cambio climático, lo cual se ha convertido en un problema de discusión global. Los céspedes urbanos pueden mitigar estos efectos, ya que capturan el CO2 mediante el almacenamiento de carbono en los sustratos y la vegetación. El objetivo del presente estudio fue comparar estacionalmente la habilidad de secuestro de carbono y los parámetros fotosintéticos de tres cultivares de ballica perenne (Lolium perenne L.): ‘Derby Xtreme’, ‘Nobility’ y ‘Premier II’ y un suelo desnudo en la zona central de Chile. Se realizaron dos muestreos de suelo de los tres cultivares a tres profundidades (0–10, 10–20 y 20–30 cm), en la primavera de 2011 y en el otoño de 2012.

Ingeniero Civil Eléctrico / Los niveles de dióxido de carbono han alcanzado los niveles más altos en la historia escrita, de esta forma almacenando más calor en la atmosfera, generando condiciones climáticas cada vez más extremas y cambiando el clima más rápido de lo que las especies se adaptan. Esfuerzos mundiales se realizan para reducir las emisiones globales mediante metodologías de cambios tecnológicos y eficiencia energética, de las que destaca la COP21 y el tratado de París, del cual Chile es parte. En la presente memoria se procedió a desarrollar 4 escenarios de descarbonización de la matriz eléctrica chilena al largo plazo, reemplazando la potencia instalada en carbón por geotermia y concentración solar CSP. Adicionalmente se procedió a hacer un análisis técnico económico de las centrales de reemplazo con la reutilización del bloque de poder, en particular, la turbina de vapor de la central térmica desmantelada. Para los escenarios de reemplazo de largo plazo se utilizó el modelo desarrollado en la Mesa de Geotermia con software PLP. Este proceso ocurre en el periodo que abarca desde enero del 2017 hasta diciembre del año 2050. El análisis técnico económico se desarrolla con cifras obtenidas de la Mesa y por el software SAM de NREL. Los principales resultados muestran que al acortar la vida útil de las centrales térmicas a carbón, la generación por medios renovables y sostenibles aumenta, el perfil de costos marginales del sistema baja, en particular durante en los valles, se logra reducir considerablemente las emisiones y la intensidad de CO2 y los costos de operación del sistema se reducen, sin embargo existe una inversión de capital necesaria para el plan de reemplazo. Para escenarios con vida útil acortada, se alcanza una matriz energética sin carbón al año 2040 y 2048 para los escenarios de descarbonización normal. Con respecto al análisis técnico económico, se muestra que, en base a los resultados obtenidos, la reutilización de las turbinas de las centrales desmanteladas genera reducciones en el costo de inversión y costo nivelado de la electricidad, haciendo que estos proyectos sean más competitivos. La descarbonización del sistema muestra beneficios en el sistema, reduciendo las emisiones totales de CO2, llegando a un parque generador con una baja intensidad de carbono, en particular planteando una política de desmantelamiento más intensa.