Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniera en Recursos Naturales Renovables / El agua es un componente esencial para el desarrollo de la vida en la Tierra, ya que garantiza la sostenibilidad de los ecosistemas y suministra las bases para la satisfacción de necesidades humanas. A escala mundial la extracción de agua está representada en un 12% por el uso doméstico, en un 19% por el uso industrial y en un 69% por la agricultura, generándose conflictos de uso y sobreexplotación del recurso. Es por esto que la Eficiencia en el Uso del Agua (EUA), es un concepto que cada vez toma mayor protagonismo en la gestión hídrica, ya que plantea la reducción del consumo o de la intensidad de uso por medio de variables técnicas, organizativas, jurídicas y económicas.

Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Recursos y Medio Ambiente Hídrico / Memoria para optar al título de Ingeniero Civil / El presente trabajo incorpora el efecto no estacionario en el análisis de series hidrometeorológicas de precipitación mensual y extrema diaria, además de temperatura media mensual. Este efecto se considera para el desarrollo de una metodología estadística de corrección de sesgo para Modelos de Circulación General, como también en un análisis de frecuencia dinámico, basado en distribuciones de probabilidad condicionada. En un comienzo, se realiza un análisis de tendencias en las series hidrometeorológicas, incluyendo diferentes métodos para cuantificarla. Para la metodología propuesta de corrección de sesgo, se elige un GCM apropiado para el análisis, incorporando indicadores que logren cuantificar el efecto no estacionario. Luego, se propone un método basado en curvas adimensionales y tendencias observadas para corregir los datos desde los modelos y realizar una proyección en un futuro cercano (2020-2049), bajo el escenario RCP 8.5. La metodología se aplica para series de precipitaciones semestrales y temperaturas medias mensuales. Por otro lado, para las series de precipitaciones extremas, la no estacionareidad se incorpora en un análisis de frecuencia basado en distribuciones GEV, donde se incluyen dos tipos de covariables: (i) adoptadas en base a variables dinámicas, explorando teleconexiones entre los extremos y fenómenos de circulación general atmosférica, y (ii) modeladas como tendencias determinísticas lineales, dependientes del tiempo. Los resultados muestran, en líneas generales, tendencias a la baja para las series de precipitación semestral (-0,4 a -2,7 mm/año) y al alza para series de temperatura media mensual (0,01 a 0,1 °C/dec). Para el caso de las precipitaciones extremas, se distinguen tendencias levemente a la baja (-0,1 mm/año) en las medias, con una marcada tendencia al alza en la varianza de las series (hasta 0,2 mm/año). Con respecto a la metodología de corrección de sesgo, se obtienen proyecciones futuras con diferencias en medias de hasta 1,5 °C y 20% con respecto a la metodología de función de transferencia estacionaria, para series de temperatura y precipitación, respectivamente. La metodología propuesta logra cuantificar bien los diferentes cambios estacionales de invierno y verano. Para el análisis de extremos, se identifican dos zonas homogéneas en Chile Central: una zona norte, bien correlacionada con el fenómeno de El Niño (ρ=0.49) y una zona sur, relacionada con otros fenómenos de circulación atmosférica (vientos y presiones). Con respecto al análisis de frecuencia con tendencia lineal como covariable, se observa un incremento futuro de hasta 43% en los valores de precipitación asociados a periodos de retorno de 100 años. La conclusión sugiere que los resultados cambian al incorporar el enfoque no estacionario en el análisis de las series. Este enfoque resulta ser necesario para el trabajo con este tipo de datos, al menos para tener una discusión robusta de la incertidumbre.

Tesis para optar al grado de Magíster en Gestión y Dirección de Empresas / El propósito del presente informe es desarrollar un sistema de gestión sobre el consumo del agua en dos de los procesos internos de Quebrada Blanca, que permita optimizar el uso del recurso hídrico. El sistema de gestión se basa en un conjunto de acciones, técnicas y procedimientos que tienen por objeto optimizar procesos a través de cuatro pilares que se relacionan entre sí formando un círculo virtuoso que se alimenta y fortalece con la incorporación del aprendizaje de incidentes a la planificación. Los cuatro pilares que se desarrollan son la Planificación, que incluye las subetapas de Matriz de Riesgos y Planes de Mitigación & Control, siguiendo el ciclo con Ejecución, Verificación y Aprendizaje. El sistema de gestión opera mediante acciones concretas durante su implementación enfocadas principalmente en los temas de revisión y modificación de procesos actuales, capacitación de personal, identificación de riesgos, planes de acción, implementación de planes de acción en los parámetros claves con verificación, aprendizaje de pérdidas, análisis estadístico de registros y gestión de personas. Adicionalmente, un objetivo importante de este modelo es la incorporación del personal a la gestión eficiente creando una cultura de aprendizaje a partir de la aplicación sistemática del sistema de gestión. Si se considera a las personas como capital humano clave para la mejora de productividad, la gestión de personas estimula las competencias mediante el entrenamiento y la capacitación permanente como estrategia de mejoramiento continuo que se suma al enfoque tradicional basado en la rentabilidad del negocio. De esta manera se espera aumentar la utilidad de la empresa. Para la prueba y aplicación del proyecto se selecciona dos de los procesos que consumen más agua fresca en la operación de lixiviación como son la Aglomeración y el Riego donde se recorren ambos procesos aplicando experimentalmente cada una de los cuatro pilares del sistema de gestión. Para el proceso de Aglomeración, se concluye que la gestión se debe enfocar en los parámetros que inciden en la correcta formación del glómero. Se pudo verificar también que la humedad óptima es un parámetro relevante en el control y adición de agua que puede ser determinado operacionalmente para su control, por lo tanto es un proceso que tiene oportunidades de optimización y, por ende, se justifica la aplicación del sistema de gestión. De la misma manera se pudo verificar para el proceso Riego que en la etapa de apilamiento, es muy importante generar una superficie horizontal y pareja en la pila de lixiviación. La evaluación económica del proyecto, expresada en cifras referenciales según datos obtenidos entre los años 2016 y 2017, permite concluir que la reducción de un 5 % anual en el consumo de agua dulce produce un ahorro significativo de 42 millones de dólares a un costo de realización del proyecto mucho menor, expresado principalmente en remuneraciones de personal dedicado exclusivamente a la implementación del sistema de gestión y se calcula cercano al millón de dólares. Se concluye que la aplicación del sistema de gestión es válido y permite optimizar procesos, por lo que constituye una poderosa herramienta de gestión para apoyar el futuro de los proyectos en la mina Quebrada Blanca.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil / Eventos como la megasequía ocurrida en el último tiempo en Chile se explican, en parte, por el cambio climático antrópico, por lo que se estima que acontecimientos de esa magnitud continúen ocurriendo en el futuro. La generación hidroeléctrica es una de las actividades perjudicadas por este suceso, debido a la disminución de los caudales afluentes a las centrales. Es por ello que el presente trabajo busca incorporar eventos como la megasequía ocurrida en el país, en la planificación del Sistema Eléctrico Nacional. Actualmente el Sistema Eléctrico Nacional define la operación de mediado plazo de los embalses del sistema considerando un conjunto de escenarios obtenidos a partir de la hidrología histórica, y por ende no consideran efectos del cambio climático antrópico que tienden a hacer más recurrentes eventos extremos como la megasequía ocurrida en el país. Es por ello que se define una nueva regla para la planificación del agua embalsada del sistema, (mediante la función de costo futuro, FCF) obtenida a partir del software AMEBA, la cual considera, dentro del cálculo de la FCF, escenarios hidrológicos sintéticos que poseen tendencias más conservadoras con respecto a la disponibilidad de agua. Luego de planificar el sistema, tanto con la metodología actual (caudales históricos) como con esta nueva FCF (caudales sintéticos), la operación futura es simulada bajo diferentes eventos de megasequía. Además, se simulan posibles escenarios hidrológicos futuros de diferentes características, para determinar el comportamiento de la nueva regla de operación. Todo esto se realiza utilizando dos metodologías de utilización de la FCF, una que toma los promedios de los escenarios (Average) y otra que utiliza el máximo de éstos (Max). Los resultados obtenidos se presentan en función de los indicadores de volumen embalsado, generación hidroeléctrica, costo marginal y costo total de generación, en donde se comparan tanto las metodologías de FCF, como la diferencia entre la regla de operación histórica y la sintética generada. En particular, con metodología Average, se observa que la FCF sintética se comporta mejor en los escenarios de megasequía. Existe un ahorro de 33 MMUSD en el horizonte de evaluación con respecto a la FCF histórica, si se simula la megasequía histórica con registro entre 2010-2014, además se evitan periodos con generación hidroeléctrica baja, que son suplidas con energía térmica más costosa y contaminante.

Memoria para optar al título de Geólogo / El presente trabajo corresponde al estudio hidrogeológico realizado en la cuenca del lago Villarrica, en la región de La Araucanía, durante el año 2018, en el marco del desarrollo de los antecedentes técnicos para el plan de descontaminación de dicho lago. Este plan se inicia debido a los crecientes problemas de eutrofización que este lago presenta, debido al exceso de nutrientes. Esto se expresa en proliferaciones algales, que disminuyen la calidad de las aguas y traen problemas estéticos al lago y posiblemente de salud. Las proliferaciones algales no dependen sólo de los aportes de nutrientes, sino que factores climáticos también tienen una alta influencia. Sin embargo, la dependencia de los organismos del fósforo podría ayudar a determinar a este elemento como limitante para el crecimiento de las algas. El trabajo se basa en el análisis de 35 muestras de agua, 24 superficiales y 11 subterráneas, para comprender los procesos fisicoquímicos de los recursos hídricos que alimentan al lago Villarrica. Los resultados muestran aguas bicarbonatadas de buena calidad, tanto para consumo como para riego, debido a su baja mineralización, evidenciada en la concentración de sólidos disueltos (92 mg/L en promedio), la baja conductividad (80 µS/cm en promedio) y un pH cercano a neutro, variando entre 6.22 y 8.92. La química de las aguas es bastante homogénea, ya que todas son bicarbonatadas mixtas. Esto junto a la alta transmisividad de la zona (963 m2/día en promedio) permite inferir que las aguas superficiales y subterráneas están estrechamente relacionadas, y que los tiempos de residencia de las aguas en la cuenca probablemente sean cortos. Se requieren más estudios aún, pero en base a las estimaciones de aportes de fosfato y nitrato de este trabajo hay una posibilidad de que los aportes a través de aguas subterráneas sean significativos. Los resultados del análisis de componentes principales de las muestras indican que hay tres principales grupos: el primero relacionado a la interacción roca-agua, el segundo con el material volcánico de la zona, y el tercero con los aportes de nitrato. Se requieren más análisis, principalmente isotópicos, que puedan indicar con mayor seguridad las fuentes de los aportes de nutrientes.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Recursos y Medio Ambiente Hídrico. Ingeniero Civil / La representación del ciclo hidrológico es, hasta el día de hoy, difícil de modelar producto de diversos desafíos entre los que se encuentran la heterogeneidad de la cuenca, la representación de procesos físicos, las observaciones disponibles, la incertidumbre en las forzantes del modelo y la incertidumbre estructural, entre otros. Sin embargo, en los últimos años se ha puesto a dis-posición de la comunidad diversos productos e imágenes satelitales que buscan aumentar la disponibilidad de información mediante percepción remota. Algunas de las variables hidroló-gicas de interés que hay disponibles son la fracción de área cubierta por nieve, la humedad de suelo, la evapotranspiración, el equivalente en agua de nieve, índices de vegetación, precipita-ción, temperatura del suelo y el albedo. En este trabajo se busca incorporar información de percepción remota para analizar si su inclusión mejora la modelación hidrológica tradicional que se basa, principalmente, en el contraste de caudales modelados con los observados. La zona de estudio corresponde a tres sub-cuencas del río Elqui, en la Región de Coquimbo, que están definidas por estaciones fluviométricas pertenecientes a la DGA: río Cochiguaz en el Peñón, estero Derecho en Alcohuaz y río Toro antes junta río La Laguna. En estas cuencas se intenta (1) estimar los caudales usando el modelo CRHM (Cold Regions Hydrological Model) considerando que no existe información fluviométrica, bajo la hipótesis que es posible estimar el caudal de manera razonable si se calibran parámetros asociados a otros procesos del ciclo hidrológico, (2) calibrar el modelo usando sólo caudales y (3) incorporar la información de percepción remota junto con la fluviométrica para representar el ciclo hidrológico. Todo esto a una escala temporal horaria, con forzantes que se construyen a partir de información de la red meteorológica DGA en conjunto con la red CEAZA. Los resultados muestran que estimar la escorrentía en cuencas sin información fluvio-métrica sigue siendo un desafío, pues los caudales estimados a partir de la calibración de otros procesos entregan, para distintos sets de parámetros, índices NSE que, en promedio, son 0,56, 0,26 y -0,29 para Cochiguaz, Derecho y Toro respectivamente. No obstante, la modelación que considera percepción remota y caudales mejora los índices de 0,74 a 0,89 y de 0,75 a 0,8 para las cuencas Cochiguaz y Derecho respectivamente. En el caso del río Toro, el NSE se mantiene en 0,74.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Recursos y Medio Ambiente Hídrico. Ingeniero Civil / En regiones áridas el agua subterránea constituye la principal fuente de agua para distintos usos. Teniendo en cuenta que la recarga principal de los acuíferos aluviales se origina durante eventos esporádicos de inundación que pueden ocurrir cada periodos secos prolongados sin ninguna recarga, es importante comprender la interacción entre el agua superficial y subterránea durante y después de dichos eventos para evaluar las tasas de recarga, gestionar y planificar de forma óptima el uso de los limitados recursos hídricos. La infiltración está controlada temporal y espacialmente por las fluctuaciones de la altura de escurrimiento, que junto a las propiedades de retención y condición de humedad del suelo determinan el gradiente hidráulico en la interface agua-sedimento y el volumen disponible para recargar. Por otro lado, en zonas áridas el espesor de la zona no saturada es típicamente grande, por lo que puede pasar un tiempo largo entre que ocurre la infiltración y se recarga el acuífero. Hoy en día, la medición in-situ de estos factores y la estimación espacio temporal de la recarga siguen siendo un desafío. Esto motiva la aplicación de un modelo totalmente acoplado de flujo superficial-subsuperficial basado en procesos físicos para estudiar los mecanismos de recarga durante y después de un evento extremo de inundación registrado en un valle aluvial del norte de Chile. El modelo calibrado para reproducir la tendencia general de los niveles de agua subterránea y caudal superficial observado permite investigar la magnitud y distribución temporal y espacial de la recarga del sistema, la cual se estimó en un 41\% del volumen de la crecida. Considerando diferentes parámetros superficiales y subterráneos, y diferentes condiciones iniciales de saturación se identifican variables y mecanismos que controlan la recarga originada por eventos extremos de inundación en el valle, y se extiende la discusión para mejoras en la aplicación de este tipo de modelos en sistemas hidrológicos similares, los cuales son comunes a otras regiones áridas del mundo.

Memoria para optar al título de Geólogo / El presente trabajo se enmarca en el estudio de la disponibilidad de recursos hídricos en una de las cuencas de cabecera del río Maipo, cuyas aguas tributan al embalse El Yeso. Mediante la medición de trazadores naturales y propiedades hidrogeoquímicas del agua, específicamente isótopos estables, iones y conductividad eléctrica, se pretende estudiar los aportes hídricos de glaciares a la escorrentía, así como también de otros reservorios, durante una temporada de deshielo, y, de esta manera, aumentar el conocimiento de las dinámicas hidrológicas que ocurren en un sistema de alta montaña. La cuenca estudiada tiene punto de salida en el sector de Termas del Plomo en el río Yeso (lat. 33°36 , long. 69°54 ), y alberga 4 glaciares de distinto tipo: los glaciares Bello y Yeso, que corresponden a glaciares descubiertos o blancos, el glaciar Pirámide que es un glaciar cubierto de detritos y el glaciar D-073 que es un glaciar rocoso. Se estudiaron las variaciones espaciales y temporales de los trazadores considerados y se implementaron modelos de mezcla basados en miembros extremos usando distintos trazadores. A partir de lo anterior, se realizó la separación del hidrograma registrado en una estación fluviométrica instalada en el punto de salida de la cuenca, según los aportes directos de glaciares, los aportes directos de nieve y los aportes de agua con procesos interacción con las unidades geológicas. Los resultados indican que en la cuenca dominan las aguas que han sufrido procesos de interacción agua-roca, las cuales comprenden en gran parte los aportes de la cuenca del glaciar Pirámide y los aportes de aguas provenientes de depósitos morrénicos del valle de los glaciares Bello y Yeso. Son seguidos por las contribuciones directas de glaciares, las cuales corresponden en gran medida a los aportes de glaciares descubiertos. Finalmente, la fracción menor, corresponde a aportes directos de derretimiento de nieve, es decir, que se incorpora rápidamente a la escorrentía, sin interactuar con las unidades geológicas. El glaciar D-073 no presentó aportes de escorrentía superficial en las fechas en que fue monitoreado.

Memoria (licenciado en ciencias jurídicas y sociales) / Esta investigación tiene la intención de realizar un análisis acerca de la idoneidad de la regulación del Caudal ecológico mínimo como una norma de protección ambiental respecto de los objetivos establecidos en el art. 129 bis 1 del Código de Aguas: la preservación de la naturaleza y protección del medio ambiente. Así, en este trabajo se contextualiza la política hídrica vigente en Chile, las problemáticas que ésta enfrenta y la incorporación del Caudal ecológico mínimo dentro de este contexto como una norma destinada a la protección del desarrollo de los ecosistemas. En el primer capítulo, se efectúa un análisis de la historia de los principales cuerpos normativos que regulan las aguas en Chile (Constitución Política de la República, el Código Civil y el Código de Aguas), para luego realizar una revisión de los tratados internacionales ratificados por Chile que han abarcado la materia, con el fin de contextualizar la política hídrica nacional. En el segundo capítulo se estudia la configuración del Caudal ecológico mínimo en la regulación, la que abarca desde la discusión parlamentaria hasta la posterior formulación de norma, analizando los objetivos que esta persigue y su aplicación. Por último, en el tercer capítulo, se desarrollan críticas acerca de la idoneidad de la norma, se analiza la reforma al Código de Aguas en curso respecto del art. 129 bis 1 y, finalmente, se da una propuesta sobre consideraciones necesarias para establecer una nueva regulación.

Ingeniero Civil / La recarga a un acuífero constituye una de las principales fuentes de incertidumbre en modelación hidrogeológica, debido a la imposibilidad de ser medida de manera directa, existiendo a la fecha enfoques indirectos para estimarla. En el presente estudio, se plantea el análisis de ésta variable según un enfoque estocástico, en donde se evalúa la incertidumbre de un modelo hidrológico construido mediante el software GoldSim, de manera que éste genere, mediante simulaciones de Montecarlo, diversas series de recarga posibles las cuales se analizan de manera cualitativa y cuantitativa. Dichas series se ingresan, entonces, a un modelo hidrogeológico desarrollado en Groundwater Vistas como condición de borde de entrada al sistema, de donde mediante el proceso de calibración se determinan una combinación de parámetros hidrogeológicos para cada caso que mejor calibre los niveles observados, obteniendo así un rango posible para cada parámetro del modelo. Para ilustrar lo anterior, se confecciona un modelo integrado (hidrológico e hidrogeológico), conectado mediante la recarga, de la subcuenca del río Rapel, IV Región. El análisis estocástico del modelo hidrológico entrega 15 simulaciones (y 15 escenarios de recarga) las cuales, en su calibración hidrogeológica entregan rangos posibles para las conductividades hidráulicas y coeficientes de almacenamiento. Los resultados indican una tendencia a almacenamientos altos (15%) dado posiblemente por la modelación hidrológica de la recarga en términos temporales, mientras que las conductividades hidráulicas calibran en los rangos conceptuales esperados, destacándose zonas ante las cuales el modelo es altamente sensible, como la kx1, con una variabilidad entre 50 y 160 m/d, aproximadamente. Como se mencionó, existen zonas dentro del área de modelación (en general las que cuentan con observaciones) que influyen significativamente en la calibración (kx1, kx8, kx5), en cambio otras presentan una dispersión en la distribución de sus parámetros asociada a una baja o nula incidencia en la calibración final (kx3), lo cual da pie a un análisis mucho más detallado en términos estadísticos relativo a la fuente de incertidumbre de la parametrización hidrogeológica. Finalmente, se observa una fuerte dependencia de la parametrización y la sensibilidad del modelo ante ésta con la recarga media considerada: Dado un rango de recargas medias admisibles entre 533 y 1417 l/s, en general a menor caudal de recarga, mejor es el ajuste global de la calibración, pero al aumentar la recarga aumenta la sensibilidad del ajuste con respecto a los parámetros que controlan la calibración.