Memoria para optar al título de Ingeniero Civil / La sedimentación en los embalses se produce por la disminución de la velocidad del flujo y el aumento del ancho del cauce, debido a la presencia de la presa, con lo cual se generan sedimentos gruesos que se depositan primero y sedimentos finos que se depositan al final, más cerca del pie de la presa. El volumen que se define para almacenar la sedimentación de los embalses, determina las dimensiones de la presa y otras obras. Hay casos en que la tasa de producción de sedimentos de la cuenca aportante es alta y aumenta los costos del proyecto, por la gran magnitud del volumen muerto que se debe considerar durante la vida útil del embalse. Con el propósito de reducir el volumen muerto de un embalse de riego y disminuir los correspondientes costos de las obras asociadas, se presentan cinco alternativas, que se dividen en los tres grupos siguientes: (i) reducir el aporte de sedimentos; (ii) pasar los sedimentos hacia aguas abajo del embalse; y (iii) extraer los sedimentos ya depositados. Para reducir el aporte de sedimento al embalse, se consideró el controlar con vegetación en la cuenca aportante, ya sea con especies nativas o exóticas. La otra alternativa es la construcción de pequeños muros llamados Sabo Dam, aguas arriba de la presa del embalse. Para pasar los sedimentos hacia aguas abajo del embalse, existen varias técnicas. En este caso, se analizó el Flushing, que consiste en vaciar el embalse. Para extraer los sedimentos ya depositados, se considera la extracción mecánica con excavadoras y el dragado con una draga hidráulica, para luego transportar los sedimentos a un botadero. En Chile existe una gran cantidad de embalses de riego, de los cuales, para este informe se presenta un análisis de los cuatro embalses mayores de riego siguientes: Embalse Chironta, Embalse Chalinga, Embalse Chacrillas y Embalse Ancoa. Como resultado del análisis de la información existente de dichos embalses, se seleccionó al Embalse Chacrillas, ubicado en la Región de Valparaíso, como el caso en estudio, debido a la información disponible y la ubicación que posee una gran superficie sin cobertura vegetal. Los resultados de la aplicación de las alternativas al Embalse Chacrillas, realizando un cálculo del VAN en la vida útil de 50 años del embalse, demuestran que reforestar con vegetación nativa o exóticas reduce más los costos, llegando a un 2% menos que la inversión total y junto al Flushing que reduce un 2,5% los costos. La construcción de Sabo Dam de enrocado, también disminuyen los costos en menor cantidad. Finalmente, la alternativa de dragado aumenta considerablemente los costos del embalse.Los principales impactos ambientales son positivos al disminuir las dimensiones de la presa y vertedero y disminuir el área de inundación, además de reforestar con árboles nativos. El principal impacto ambiental negativo es el comportamiento de la descarga de sedimentos aguas abajo del embalse en el flushing

El objetivo central de esta tesis es cuantificar el efecto de la incertidumbre de precios de cultivos en la evaluación de un proyecto de construcción de embalses de riego. El resultado final es un histograma de distribución de VAN del proyecto que permita a la dirección de obras hidráulicas (DOH) evaluar el riesgo asociado al proyecto. Objetivo que surge a petición de la misma entidad.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Recursos y Medio Ambiente Hídrico / Embalses a nivel mundial son operados con el objetivo de satisfacer demandas de agua para diferentes usos: consumo humano, agricultura, hidroelectricidad, caudales ambientales e intereses recreacionales. Estos uso debido a periodos prolongados de sequias, generados por el cambio climático, aumento de la población, degradación del medio ambiente y aumento de la demanda energética han exacerbado diferentes conflictos en la utilización del recurso a diferentes escalas especiales y temporales . Por lo anterior, decisiones de asignación de agua desde embalses y el análisis de sistemas de recursos hídricos en general deben tener en cuenta diferentes trade-offs entre los usos que se ven beneficiados con el recurso, con el objetivo de realizar una efectiva coordinación y resolución de conflictos. El riego y la hidroelectricidad son los principales usos en los sistemas hídricos a nivel mundial. Estos usos del agua en algunas zonas geográficas sostienen un conflicto inherente a sus requerimientos de agua debido a que son estacionalmente dispares. La hidroelectricidad tiene las mayores demandas en invierno y el uso agrícola concentra la utilización del recurso en los meses de verano. Por otro lado, la escala espacial de utilización del recurso puede transcender la cuenca, debido a la interconexión del sistema eléctrico, el cual es operado en base a intereses del operador del sistema eléctrico. Por tal, la decisión de asignar agua de un embalse puede involucrar información de disponibilidad del recurso de otras cuencas, además de información propia del sistema eléctrico, relacionada con incertidumbre de precios de combustible, estado de líneas de transmisión, demandas energéticas, entre otras. Éste trabajo plantea una propuesta metodológica para la planificación de la asignación del recurso hídrico, considerando el valor económico de los usos, integrando funciones de demanda mensual para uso agrícola, con dos representaciones del valor marginal de la generación eléctrica, inserta en un sistema eléctrico interconectado el cual transciende la cuenca. El enfoque propuesto realiza una correcta representación del uso hidroeléctrico en un modelo a escala de cuenca, lo cual alivia los conflictos entre el riego y la hidroelectricidad en presencia de escasez hídrica.

Memoria para optar al título de Arquitecto

En busca de dar un rol social a un proyecto de riego como es un embalse de regulación de aguas superficiales en zonas de escasos recursos económicos, además del rol económico que debe satisfacer, se plantea la introducción del concepto Derecho Eventual – Permanente, el cual consiste para una operación estacional del embalse, la asignación en forma alícuota el recurso hídrico excedente al volumen embalsado asociado a un riego con 85% de seguridad. La diferencia de este concepto con la legislación vigente, en este caso el Código de Aguas, es el cambio en la forma de asignar los recursos eventuales que son almacenados en los embalses, distribuyéndolos en forma proporcional a todos los beneficiarios contemplados en un proyecto de riego y no según el orden de solicitud realizada, con lo cual se logra entregar en forma permanente a cada uno de los pequeños agricultores una proporción del recurso disponible en cada periodo. La implementación del Derecho Eventual – Permanente, cambia la evaluación económica de este tipo de proyecto, al presentarse una menor superficie con 85% de seguridad y una superficie excedente variable en cada periodo, la cual estará destinada a cultivos anuales, que se suponen menos rentables. La metodología de análisis, consistió en un cambio en la regla de operación de un embalse, proyecto en etapa de diseño en la localidad Empedrado, VII Región del Maule. Se analizó la superficie potencial de riego ante una regulación multianual y una regulación estacional. Adicionalmente, se diseñaron de las obras del Muro de la Presa, Obras Anexas y la Red de Distribución a la zona de riego de Empedrado, para una capacidad de almacenamiento de 2,7 millones de m3 . Junto con los costos de las obras diseñadas, se estimó la diferencia de beneficios entre ambos escenarios. Con la metodología propuesta, se obtuvo una superficie potencial máxima de riego de 164,9 ha para una operación estacional del embalse, superficie superior a las 121,1 ha asociadas a la operación multianual, de esta forma beneficiando a un mayor número de habitantes, pero con un menor beneficio que incidirá en la rentabilidad del proyecto. La diferencia entre ambos beneficios podría considerarse el costo social del proyecto, el cual alcanza a 88,6 millones a precios privados y 64,2 millones a precios sociales.

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Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Recursos y Medio Ambiente Hídrico / En la presente investigación se describe la vulnerabilidad de un proyecto de riego ante los efectos del cambio climático, desde el punto de vista de la sensibilidad a la variabilidad climática de sus principales variables de diseño como son la capacidad útil y la demanda de los cultivos. Además se propone medidas de adaptación ante la problemática planteada. El proyecto escogido, denominado Proyecto de Regadío Lonquén , se encuentra en su etapa de factibilidad y se ubica en la provincia de Ñuble al norte de la VIII región de Chile, cuyo propósito es abastecer del recurso hídrico a 2,315 hás ubicadas en los pueblos de Ninhue, San Carlos y San Nicolás. El estudio revela que hasta el año 2065, año en que termina la vida útil del proyecto, el efecto del cambio climático, tomando como referencia el escenario A1B del informe del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC), hace que en la zona de estudio la temperatura media anual tenga un incremento de 0.6 °C y que exista una disminución de la precipitación del 20.3% en su valor anual promedio, todo esto con respecto a los datos registrados. Se demostró que dicha variación afecta a la hidrología de la cuenca del embalse con una disminución del caudal medio anual del 37 %, pasando la oferta de agua de 3 m3/s a 1.91 m3/s; afectando dichos cambios hidroclimáticos a las princípiales variables de diseño del proyecto, donde se comprobó que la capacidad útil del embale está sub-dimensionada en un 66.2% si se toma sólo como referencia los datos registrados, siendo incapaz de satisfacer la demanda hídrica con una SR ≥85%, valor mínimo en Chile para estos efectos. Por su parte se analizó que la demanda hídrica se ve afectada por un incremento del 4.5% en su valor anual. Demostrado el alto grado de vulnerabilidad del proyecto tanto en la oferta como en la demanda se estableció medidas de adaptación basándose en ocho escenarios futuros de vulnerabilidad, donde la medida de adaptación tiene que ver en aceptar la hipótesis y resultados de la modelación operacional de cada escenario. Se observó que el mejor de los escenarios hace que SR aumente del 88% al 96% considerando la capacidad útil actual, mientras que el peor establece un incremento del 91.5% en su valor con una SR del 85.2%. Por ultimo cabe señalar que los escenarios propuestos deben tomarse como una alternativa para el estudio costo-beneficio del proyecto y el escogimiento de ellos dependerá del grado de incertidumbre que le quiera dar al diseño.

Magíster en Ciencias de loa Ingeniería, Mención Recursos y Medio Ambiente Hídrico. Ingeniera Civil / En Chile la coordinación hidrotérmica interfiere con el uso de agua para riego porque se tiene un desfase en las demandas, por lo que se genera un conflicto entre los usos. La operación óptima de embalses que son utilizados para hidroelectricidad y riego ha sido estudiada, pero no en el contexto de un sistema eléctrico donde se minimizan los costos de generación térmica. De aquí nace la pregunta de qué pasaría si se incorpora el riego en la coordinación hidrotérmica y la inquietud de conocer los tradeoffs entre ambos usos de agua. Se define un sistema de estudio inspirado en el Sistema Interconectado Central de Chile (SIC). A partir de este, se formula el problema de coordinación hidrotérmica de largo plazo. Sobre este modelo se incorpora el riego de dos formas: como un requerimiento de agua fijo en la temporada de riego; y cómo una función de costos por riego no satisfecho, que debe ser minimizada en la función objetivo junto con los costos de generación térmica. Esta función de costos de riego es ponderada junto a los costos de generación, convirtiendo el modelo en uno de optimización multi-objetivo. Estos modelos se resuelven con optimización dinámica dual estocástica (SDDP por sus siglas en inglés) y tienen como resultado la función esperada de costo futuro (FCF). De las cuales se concluye que a medida que aumentan los usos de agua, el recurso hídrico es más valioso para el sistema. Estas funciones se utilizan para simular cincuenta escenarios hidrológicos, obtenidos de las series de afluentes históricos, de donde se obtiene que la operación de los embalses se ve afectada la por incorporación de riego, ya que los niveles de volumen embalsado disminuyen hasta un 10% de la capacidad, manteniendo los ciclos de llenado y vaciado. Además, a medida que aumenta la ponderación de los costos de riego en el modelo de optimización la seguridad de riego aumenta proporcionalmente. Con respecto a los costos del sistema, se concluye que según la ponderación que tome el riego en la formulación, las ganancias o pérdidas de ambos sectores toman la misma magnitud en dólares, hasta 90[MUSD]. Sin embargo, un ahorro de 90 [MUSD] es mucho más significativo para el sector de riego ya que representa un ahorro del 98%, mientras que para el sector hidrotérmico corresponde al 2%. Por lo tanto, el sector de riego se puede ver altamente beneficiado al ser incluido en la formulación de la coordinación hidrotérmica.

Ingeniero Civil / Este trabajo se enmarca en la incorporación de los costos asociados al déficit de agua de riego, correspondientes a los embalses Maule y Laja, en la operación de largo plazo del Sistema Eléctrico Nacional, SEN, a través del software AMEBA, desarrollado por la compañía Spec Energy Consulting. El software constituye un conjunto de metodologías, algoritmos computacionales y modelos matemáticos para abordar íntegramente la toma de decisiones en los mercados eléctricos, que se utilizan para asignar la operación de todas las centrales de generación, con la lógica de satisfacer la demanda eléctrica a mínimo costo esperado en el largo plazo, tal como opera el sistema eléctrico chileno. En el marco de lo anterior, se desarrolla una representación de la función de costo de déficit de agua de riego, que sea compatible con la estructura de AMEBA, recurriendo a modelos agroeconómicos como, Positive Mathematical Programming, obteniendo los beneficios marginales de temporada y, por ende, las funciones de beneficio, a partir de las cuales se construye la función de costo asociado al déficit. Luego, se introduce dicha función en AMEBA como una penalización económica al riego no servido. Finalmente, se evalúa el impacto sobre los indicadores de operación del sistema, como la variación de los volúmenes en los embalses Maule y Laja con respecto a la operación puramente eléctrica, el impacto en el precio de la energía, la generación en dichas cuencas y el porcentaje de riego abastecido en relación al otorgado por cada convenio. En conclusión, se propone una nueva política de asignación de agua, la cual otorga mayor flexibilidad al sistema eléctrico al reemplazar los convenios de riego por penalizaciones económicas, considerando su valor tanto en hidroelectricidad como en riego, dándole así un sentido más amplio al agua como recurso.

El presente trabajo tiene por finalidad identificar la alternativa de solución más adecuada a la pérdida de capacidad de volumen útil de agua por la colmatación de sedimentos, dicha alternativa se aplicará al caso del embalse Gallito Ciego (cuenca del río Jequetepeque). Para ello se recopiló información de diferentes autores sobre los métodos existentes, adicionalmente información sobre el embalse; entre datos estadísticos, geográficos, hidrológicos, procesos constructivos, etc. Este estudio se llevará a cabo debido a que el embalse en cuestión es uno de los más importantes en el territorio peruano, debido a que su volumen de vida útil inicial fue de 426.80 MMC, en el último estudio batimétrico realizado en el año 2017 el volumen útil actual es de 366.08 MMC, habiéndose perdido un total de 60.72 MMC. Finalmente, se optará por la mejor alternativa para el caso en estudio. / The finally of this paper work is to identify alternatives of solution to the loss of water volume capacity by clogging of sediments, these alternatives would be applied on the case of the Gallito Ciego reservoir (river Jequetepeque basin). For this purpose we have compiled information from different authors about the existing methods, additionally information about the reservoir; including statistical, geographical, hydrological data, construction processes, etc. This study will be carried out because the reservoir in matter is one of the most important reservoirs in the Peruvian territory, since its initial volume of useful life was 426.80 millions of cubic meters; and now, in the last bathymetric survey made in 2017 the actual volume is 366.08 millions of cubic meters, having a total loss of 60.72 millions of cubic meters. Finally, the group will propose the best alternative for this study case. / Tesis