Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniero en Recursos Naturales Renovables / La humedad del suelo es una de las variables climáticas esenciales de la biósfera debido a que dirige los flujos de agua y energía entre la superficie de la tierra y la atmósfera. Su estimación es importante para gran cantidad de estudios, entre ellos los relacionados a la demanda hídrica, modelos de predicción climática, estudios sobre la cobertura vegetacional y las actividades agrícolas. Entre los métodos para estimar la humedad del suelo se han desarrollado modelos semi-empíricos que utilizan la sinergia generada entre datos ópticos y las microondas pasivas en banda L provenientes de sensores remotos. La ventaja de estos modelos es que consideran los efectos producidos por la cubierta vegetal sobre la señal captada por el sensor, permitiendo estimaciones desde escalas locales a globales. El objetivo de este trabajo fue analizar el impacto de diferentes indicadores de vegetación sobre la estimación de la humedad del suelo utilizando el algoritmo óptico-microondas pasivo (OPM). Esto fue realizado para un periodo entre enero del 2010 hasta diciembre del 2015 considerando los datos de temperatura de brillo bipolarizada en banda L de la misión “Soil Moisture Ocean Salinity” (SMOS); el índice de vegetación de diferencia normalizada (NDVI) y el índice de área foliar (LAI) del sensor “Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer” (MODIS) y la humedad y temperatura de los primeros 7 cm de suelo provenientes del “reanalysis” ERA-Interim. Luego se evaluaron y compararon estas estimaciones utilizando las cartografías de uso de suelo de la Corporación Nacional Forestal (CONAF), de la “European Space Agency Climate Change Iniciative” (ESA-CCI) y de ECOCLIMAP. Con estos datos se generó una base de 6 años de datos para cada pixel dentro del área de estudio, utilizando desde el 2010 al 2014 para calibrar el método OPM y el año 2015 para validar los valores de humedad del suelo.

Memoria para optar al Título Profesional de: Ingeniero en Recursos Naturales Renovables / La humedad de suelo es una de las variables climáticas esenciales en la biósfera, pues se encuentra fuertemente relacionada a los procesos de intercambio de calor y de distribución de los flujos de energía en la interface superficie-atmósfera. Sin embargo, su determinación de manera periódica y a escala regional es difícil por medio de estimaciones puntuales. Frente a esto las técnicas de teledetección, y en particular las basadas en observaciones de microondas en banda L (1.4 Ghz), se presentan como una herramienta importante para su estimación periódica a escala regional. Lo métodos utilizados para estimar la humedad a partir de las observaciones de microondas de banda L, no suelen consideran los efectos de la cubierta vegetal sobre la señal recibida por un sensor remoto. Es por esto que se han desarrollado métodos semi-empíricos que buscan corregir los efectos de la cubierta vegetal en la estimación de humedad a partir de la información de un índice de vegetación. Para esta memoria se utilizaron los datos de temperatura de brillo bi-polarizada en banda L de la misión SMOS; el índice de vegetación de diferencia normalizada (NDVI) del sensor MODIS; la humedad y temperatura de los primeros 7 cm de suelo provenientes del “reanalysis” ERA-Interim, y 13 clases de cobertura de superficie obtenidas de la base de datos ECOCLIMAP. Los datos abarcan el periodo comprendido entre Enero de 2010 y Diciembre de 2012, y corresponden a la zona central de Chile. Con los datos se generó una base de 3 años de datos para cada pixel del área de estudio, con la cual se calibró, evaluó y validó un método de estimación de humedad de superficie tanto considerando el NDVI de MODIS, como no considerando un indicador de vegetación. Los resultados se analizaron según las clases de coberturas presentes en el área de estudio y en función del coeficiente de determinación (r2 ), de los coeficientes obtenidos en las regresiones y del “Unbiased Root Mean Square Difference” (ubRMSD). Los resultados mostraron aumentos en el r2 promedio para todas las clases de cobertura analizadas cuando se incorporó el NDVI de MODIS en la calibración del método. Los aumentos en el r2 variaron entre un 3% correspondiente a la clase de Cultivos y un 49% correspondiente a la clase de Matorral Cerrado. El ubRMSD presentó disminuciones de hasta un 1% de m3 /m3 en las clases de Bosque, Matorral Abierto y Matorral Leñoso, y disminuciones de hasta un 2% de m3 /m3 en la clase de Matorral Cerrado. El análisis de los resultados sugiere que la incorporación del NDVI de MODIS en el método semi-empírico es capaz de mejorar las estimaciones de humedad de superficie para algunas coberturas. / Soil moisture is one of the biosphere’s essential climatic variables, as it drives the processes of heat exchange and energy fluxes distribution between Earth’s surface and the atmosphere. However, it periodical monitoring at regional scales using in-situ measurements is complicated. In this context, remote-sensing techniques, and in particular those based in L-band microwaves observations, appear as an important tool for the periodical estimation of soil moisture at regional scales. The approaches used to estimate soil moisture from L-band microwaves observations usually do not take into account the effects of the vegetation cover in the signal received by a remote sensor. Because of this, several semi-empirical approaches have been developed in order to correct the effects of the vegetation cover in the soil moisture estimation by using the information from a vegetation index. For this work, several datasets were used: Bi-polarized brightness temperature from the SMOS mission, the normalized difference vegetation index (NDVI) from MODIS, the temperature and water content from the first 7 cm of soil depth from the ERA-Interim reanalysis, and 13 land cover classes obtained from the ECOCLIMAP data base. The data period included years 2010, 2011 and 2012, and the method was applied over the central area of Chile. Using the data, a 3-year database was compiled for every pixel of the study area, which was used to calibrate, evaluate and validate a semi-empirical approach to estimate soil moisture, both using the NDVI from MODIS, and not including any vegetation index in the approach. Results were analyzed for every land cover class using the determination coefficient (r2 ), the coefficients obtained from the regressions and the unbiased root mean square difference (ubRMSD). Results showed an increase in the average r2 for all land cover classes when a vegetation index was used in the calibration of the approach. These increases in r2 ranged from a 3% for the Crop class, to a 49% for the Closed Shrubland class. The ubRMSD presented a decrease in its value up to 1% m3 /m3 for the Woodlands, Open Shrublands and Woody Shrublands classes and up to 2% m3 /m3 for the Closed Shrubland class. The analysis of the results suggests that the use of MODIS’s NDVI in the semi-empirical approach is able to improve the soil moisture estimation for some of the land cover classes.

Ingeniero Civil Eléctrico / El bombeo de barro corresponde a un ingreso repentino de mineral saturado a labores subterráneas. Este puede causar diversos daños y retrasos en la producción. Según estudios anteriores, una de las principales variables que determina el estado crítico es la cantidad de agua presente en el material fragmentado, y hoy en día todos los análisis de la cantidad de agua presente en el mineral fragmentado son realizados a través de un experto, el cual entrega una observación cualitativa del material. El presente trabajo tiene por objetivo seleccionar y diseñar un sensor capaz de medir el contenido volumétrico de agua presente en el mineral fragmentado en los puntos de extracción para block caving, con el fin de obtener mediciones cuantitativas y caracterizar el material. De la revisión bibliográfica se encuentran cuatro tecnologías candidatas, estas son infrarrojas de espectro cercano, reflectometria de microondas en el dominio de la frecuencia, reflectometria de microondas en el domino del tiempo y radar de penetración terrestre. Se realiza un proceso analítico jerárquico para determinar la tecnología más adecuada. Gracias al gran área que cubre el radar de penetración terrestre, fue escogida dicha tecnología. Para su utilización se desarrolla un método de inversión basado en la impedancia eléctrica del suelo, el cual estima la permitividad eléctrica de este. Los dos pasos más importantes de la inversión se basan en deconvoluciones para obtener las señales de interés. Además se utiliza una aproximación polinómica de tercer grado para estimar el contenido de agua tras obtener la permitividad eléctrica. También se identifican los problemas y se muestra como debe ser empleado el sensor en un entorno minero, entregando las especificaciones de la capacidad de medición para distintos tamaños de este. Para verificar la validez del esquema de inversión se desarrollan dos simulaciones con escenarios distintos. Luego se verifica si tras el esquema de inversión se logra llegar a los parámetros de entrada de la simulación. Los resultados arrojan que el método es capaz de recuperar dentro de un plano el contenido volumétrico de agua con una incertidumbre de 1%. Se concluye que el método es adecuado teóricamente para detectar la humedad en el punto de extracción. Se recomienda continuar el estudio con mediciones en terreno y mejoras en la reducción de ruido

Memoria para optar al título profesional de: Ingeniero en Recursos Naturales Renovables / La humedad del suelo es una variable fundamental en términos agronómicos y en el manejo de recursos naturales, usualmente estimada de manera puntual. Para su caracterización espacial, en los últimos años se han desarrollado varias técnicas que incluyen herramientas de SIG y percepción remota como insumos. Aun cuando se reportan resultados promisorios, no se emplean como práctica habitual en el manejo de recursos naturales debido a la falta de estudios que permitan caracterizar las relaciones entre distintos aspectos ecosistémicos dentro de lugares de importancia ecológica, como lo son las zonas áridas de nuestro país. En particular, se ha demostrado que la evapotranspiración diaria ( ) representa un buen descriptor de variaciones espaciales del agua intercambiada con la atmósfera. El objetivo de este estudio fue determinar las relaciones entre y la Humedad Aprovechable ( ) en distintas zonas topográficas de una cuenca árida en la Región de Coquimbo. Se estimó la del 23 de Septiembre de 2003, además de productos topográficos de primer y segundo orden derivados del Modelo Digital de Elevación (DEM) ASTER. Se obtuvieron mediciones de variables texturales y de humedad del suelo en 30 ubicaciones, y se analizaron las relaciones entre y la humedad, topografía vs humedad y vs texturas y finalmente entre y humedad en zonas topográficas distintas, evaluando las relaciones en forma separada. De las variables topográficas simples, la pendiente explica 29% del contenido de agua en el suelo y (índice de posición topográfica derivado del DEM) a 5000 metros explica un 20%. El mismo explica un 14% de y 36% del porcentaje de limo. El índice de geoforma muestra resultados prometedores en la descripción de texturas El análisis segmentado por criterios topográficos entre y representa mejoras en el ajuste y significancia de la regresión a varias escalas. Sin embargo se hace hincapié a considerar que las clasificaciones topográficas dependen mucho de los parámetros con que opera el algoritmo, y no existe un único criterio de clasificación. Se concluye que la registrada posterior a eventos pluviométricos del año 2003 posee relación significativa con la capacidad de almacenamiento hídrico del suelo en zonas de pendientes medias en la cuenca de Las Cardas. / Many ecological processes are affected by soil moisture, which is essential in fields of agronomy and management of renewable natural resources. In the last years, Remote sensing and GIS tools has been used for spatial characterization of soil moisture. Although promising results, this tools are not used as a routine practice in the management of natural resources due to the lack of knowledge in relationships between different ecosystem components in ecological significant areas, such as arid zones. In particular, the daily evapotranspiration ( ) is a key variable, because is strongly driven by soil moisture. The objective of the study is to determine the relationships between and Available Soil Moisture ( ) over different topographical zones in an arid watershed of the Coquimbo Region. Daily actual Evapotranspiration for September 23th of 2003 and first and second order topographic products were mapped from ASTER imagery. Data of variables related to soil moisture and textures were retrieved from 30 locations. The relationship between moisture vs and textures vs topography were evaluated. Amongst the simple topographic variables, slope explained 29% of the water content; meanwhile 5000 meter radius explains 14% of and 36% of Silt percent. The moisture vs relationship in different topographical zones improves the fitting and significance of the regression at various observational scales. However, the topographic classifications strongly rely on the parameters of the algorithms, because there is no single criterion for classification. It is concluded that of September 23th of 2003 has significant relationship with for Middle Slope zones in Las Cardas watershed.

Memoria para optar al título profesional de Ingeniero en Recursos Naturales Renovables / La humedad del suelo es un factor fundamental en la biósfera y en la interacción suelo-atmósfera. Contribuye en el desarrollo de modelos predictivos climáticos y meteorológicos aportando a la toma de decisiones relacionadas con el manejo de aguas. A pequeña y mediana escala espacial es de gran relevancia en la productividad agrícola, y con ello en la seguridad global alimentaria, haciéndose necesaria la estimación y medición de esta variable. Debido a la variabilidad espacial y temporal de la humedad del suelo es que existen diversos métodos de estimación y medición, siendo uno de estos el uso de métodos basados en teledetección. En este trabajo se presenta una validación del método óptico microondas pasivo (OPM) a partir de datos in-situ (LAB-net) en dos zonas de Chile con distinto régimen hídrico: Chimbarongo y Oromo ubicadas en la VI y en la X región de Chile, respectivamente.

Estima la distribución espacial de la evapotranspiración real a partir de datos imágenes, utilizando el modelo de balance de energía SEBAL (Surface Energy Balance for Land) propuesto por Bastiaanssen (1995). El área de estudio comprende el Valle de Pampas, ubicado en el distrito de Pampas, capital de la provincia de Tayacaja, al norte de la región Huancavelica, en el Perú. El modelo está basado en la estimación de los componentes de la ecuación del balance de energía en la superficie del suelo y la estimación de los flujos de energía a partir de datos imágenes que registran información en las regiones del visible, infrarrojo cercano e infrarrojo térmico del espectro electromagnético. Para implementar el modelo SEBAL, se adquirieron tres datos imágenes multiespectrales provenientes del sensor Thematic Mapper (TM) a bordo del satélite Landsat 5 (21/06/200, 03/06/2005, 07/08/2011). Además, se adquirieron datos meteorológicos provenientes del servicio nacional de Hidrología y meteorología (SENAMHI) y un modelo de elevación digital ASTER GDEM. El procesamiento, análisis, e interpretación de los datos imágenes fueron tratados usando el lenguaje de programación IDL y el software ENVI v5.2 Entre los resultados, se obtuvieron en primer lugar, los parámetros de entrada del modelo, tales como: el índice vegetación de diferencia normalizada (NDVI), el índice de área foliar (IAF), el índice de vegetación ajustado al suelo (SAVI), el albedo de superficie, emisividad de la superficie (ε଴) y la temperatura de la superficie del suelo, estimados a partir de los datos imágenes multiespectrales. Luego, se estimaron los componentes del balance de energía como son la radiación neta, flujo de calor del suelo, flujo de calor sensible, flujo de calor latente. Finalmente, se estimó la evapotranspiración como residuo de la ecuación de balance de energía en la superficie. Los resultados muestran que valores de NDVI para la fecha del 21 de junio del 2000, oscilan entre [0.104 - 0.840] con una media de 0.584. Para la imagen del 03 de junio del 2005 los valores oscilan [0.096 - 0.846], con una media de 0.553, mientras que para la imagen del 07 de agosto del 2011 los valores de NDVI varían entre [0.068- 0.851] con una media de 0.499. Los valores obtenidos para el albedo de la superficie del suelo dentro del valle de pampas oscilan entre [0.040 - 0.141] para la fecha del 21 vi de junio del 2000, entre [0.039 - 0.165] para la fecha del 03 de junio del 2005 y entre [0.046 - 0.1932] para la fecha 07 de agosto del 2011. Por otro lado, también fueron estimados los componentes de la ecuación de balance de energía en la superficie del suelo, es decir, la radiación neta, el flujo de calor sensible, flujo de calor latente. Los resultados obtenidos muestran que los valores de radiación neta para la fecha del 21 de junio del 2000 oscilan entre [478.07 – 565.95 W/m2], para la fecha del 03 de junio del 2005 los valores oscilan entre [424.36 –543.36 W/m2] y para el 07 de agosto del 2011 oscilan entre [421.72 – 551.82 W/m2]. De acuerdo a (Allen et al., 2002), los valores de radiación neta se encuentran entre [100 – 700 W/m2]. Por lo tanto, los valores obtenidos concuerdan con los valores esperados. A partir del análisis estadístico, se encontraron correlaciones significativas positivas y negativas entre las variables estimadas. Se obtuvo una correlación negativa de - 0.620, -0.737 y -0.708 entre los valores el NDVI y la temperatura de la superficie del suelo dentro del valle de pampas, para las fecha del 21 de junio del 2000, 03 de junio del 2005 y 07 de agosto del 2011 respectivamente. Además, se encontró una correlación positiva entre el NDVI y la radiación neta. Los coeficientes de correlación obtenidos son 0.63, 0.713, 0.764 para las fecha del 21 de junio del 2000, 03 de junio del 2005 y 07 de agosto del 2011 respectivamente. Adicionalmente, los coeficientes de correlación de Pearson obtenidos del análisis ente la radiación neta y el albedo de la superficie fueron -0.895, -0.8740 y -0.919 para las fechas del 21 de junio del 2000, 03 de junio del 2005 y 07 de agosto del 2011, respectivamente. Los resultados obtenidos a partir de los valores puntuales extraídos dentro del valle de pampas muestran para la fecha 21 de junio del 2000 los valores de ET oscilan entre [0.132 – 0.927 mm/hr], para la fecha 03 de junio del 2005 muestran valores de ET que oscilan entre [0.006– 0.781 mm/hr] y para la 07 de agosto del 2011muestran valores de ET que oscilan entre [0.002 – 0.831 mm/hr]. Los valores promedios de la evapotranspiración para la fecha del 21 de junio del 2000, 03 de junio del 2005 y 07 de agosto del 2011 son 0.57 mm/hr, 0.36 mm/hr y 0.33 mm/hr, respectivamente. / Tesis

El problema que se tiene en la industria maderera es la cantidad de agua que contiene la madera. Si el agua no es quitada, la madera no puede ser usada para producir un producto terminado de buena calidad. Madera apropiadamente secada se vende por un precio más alto y es mucho más fácil para trabajar que la madera que no ha sido secada. Cuando la madera es secada correctamente mecaniza mejor, pega mejor, y tiene mejor acabado. El secado también mejora la resistencia de la madera, mata infestaciones, Endurece la savia de la madera, preserva el color, reduce el peso y controla el encogimiento. Madera que no está seca bajo condiciones controladas es susceptible a fisuras, manchado, y otras degradaciones que rebajan su precio de venta y su viabilidad de ser trabajada. 4. Objetivos 4.1 Objetivos General Diseñar e implementar un sistema de automatización y control del secado de madera para el mercado nacional. 4.2 Objetivos Específicos Seleccionar los equipos y componentes necesarios para la implementación del sistema de automatización y control para la cámara de secado. Definir el mejor y más económico método, para proporcionar el calor a la madera dentro del horno. Calcular los costos para la construcción de la cámara de secado. 5. Antecedentes 5.1 Nigos Elektronik 1990. La compañía NIGOS ELEKTRONIK de Rusia fue fundada en 1990, produciendo equipos de medición y control para cámaras de secado. En 1995 comenzó a producir cámaras de secado para maderas de diferente capacidad desde los 1000pies hasta 20000 pies de madera. 5.2 UPC Sistema de secado de madera 2004. El sistema de secado de madera desarrollado, está basado en un micro controlador PIC, el cual controla la temperatura y la humedad relativa, teniendo como energía principal una resistencia eléctrica. El sistema fue desarrollado por dos alumnos de la UPC para capacidad de 4000pies, considerando un sistema de secado antieconómico para la industria maderera. 6. Resultados Se logró tener resultados óptimos para madera blanda, semi-blanda y dura, libres de tensiones con parámetros diferentes para cada especie y espesor de la madera, obtenido respuestas que me permite hacer un buen acabado con la madera. En las prueba se obtuvo un excelente secado de la madera hasta 12% de humedad ,libres de alabeos, libres de tensiones ,debido a que se trabajó con gradiente de secado de madera bajo . 7. Conclusiones Se logró proyectar una cámara de secado con una capacidad de 1167 pies, en donde se controlaron variables como temperatura y humedad relativa del interior de la cámara de secado. Los equipos necesarios para el funcionamiento de la cámara de secado fueron seleccionados especialmente para poder soportar las condiciones de humedad y temperatura en el interior. En este trabajo se cumplierón todos los objetivos propuestos. Se proyectó una cámara permitiendo abaratar los costos contra las cámaras de secado importados utilizando equipos nacionales con diseño hardware y software nacional.

El objetivo de este trabajo de título es diseñar, construir y emplear un equipo portátil, capaz de simular exigentes condiciones de lluvia y viento, para estudiar el comportamiento de muros de albañilería frente a estas solicitaciones. El método de ensayo desarrollado consiste en someter un muro a una condición de lluvia artificial de 552 mm aproximadamente, durante 4 horas, acompañada de una velocidad de viento constante cercana a 103 km/h, durante el mismo período de tiempo. Se deben registrar: el tiempo de aparición de humedad sobre la parte de atrás de la probeta, el tiempo de aparición de la primera agua visible sobre la parte de atrás de la probeta, área de humedad sobre la parte de atrás del muro al término del ensayo y el agua total colectada durante las 4 horas de ensayo. Luego de construir el equipo de ensayo se evaluó el comportamiento de 5 muros de albañilería, lo que permitió establecer la eficacia del método de ensayo al obtener valores comparativos que permiten evaluar diseño y terminaciones impermeabilizantes en muros de albañilería. El ensayo de penetración y filtración de agua a través de la albañilería permite hacer un estudio del comportamiento global de muros de albañilería, por lo tanto, entrega información completa y decisiva del desempeño de las probetas estudiadas.

La implementación de un sistema HVAC aplicado un centro de datos y telefonía, donde operan distintos equipos electrónicos que en conjunto son el medio principal de comunicación en determinada empresa, es un tema de suma importancia, ya que se hace uso de equipos de aire acondicionado obsoletos que operan ininterrumpidamente, lo que trae como consecuencia un alto consumo de energía y alto riesgo de fallo. Esta central está ubicada en una ciudad donde se presentan temperaturas elevadas de día y temperaturas adecuadas para el funcionamiento de los equipos de noche, característica del clima de este lugar que podría ser aprovechada para reducir costes en el consumo de energía. / Tesis

En la presente tesis se desarrolla, construye e implementa un cuarto húmedo para el curado de probetas de concreto el cual obvia las condiciones climáticas del medio a través de un sistema automatizado que permite acondicionar un ambiente óptimo de curado a través de la integración de dispositivos electrónicos como sensores y actuadores. La tesis permite contrastar los resultados de las pruebas de la resistencia a la compresión que se obtienen de las probetas curadas dentro del cuarto húmedo versus los resultados adquiridos de las probetas curadas en una poza llena de agua, de manera rudimentaria, en donde los factores climatológicos interfieren directamente sobre el producto final. Se analiza el marco teórico necesario que permita asimilar nuevos conceptos y así comprender los eventos involucrados en el proceso de curado del concreto. Por otro lado, se pone en práctica conocimientos matemáticos y científicos con la finalidad de describir y entender la solución propuesta a lo largo de este documento. Por último, se describe el proceso tecnológico ejecutado para poner en marcha la solución planteada. Es decir, se analiza a detalle el hardware y software desarrollado junto a una serie de subsistemas específicos que forman parte del proceso. / In this thesis develops, builds and implements a wet room for the curing of concrete specimens which obviates the climatic conditions of the environment through an automated system that allows conditioning an optimal curing environment through the integration of electronic devices as sensors and actuators. The thesis allows to contrast the results of the tests of the compressive strength that are obtained from the cured samples inside the wet room versus the results obtained from the cured samples in a waterhole, in a rudimentary way, where the climatological factors interfere directly on the final product. The theoretical framework necessary to assimilate new concepts and thus understand the events involved in the concrete curing process is analyzed. On the other hand, mathematical and scientific knowledge are put into practice in order to describe and understand the solution proposed throughout this document. Finally, the technological process executed to start the proposed solution is described. That is, the hardware and software developed together with a series of specific subsystems that are part of the process are analyzed in detail. / Tesis