Ingeniera Civil, Mención en Estructuras, Construcción y Geotecnia / La caracterización geotécnica de la cuenca de Santiago es de gran importancia para determinar se respuesta dinámica. La infraestructura urbana de Santiago ha mostrado diferentes niveles de daños tras los terremotos de Valparaíso 1985 (Mw 7.8) y del Maule 2010 (Mw 8.8), los cuales se han correlacionado con la geológica superficial y razones espectrales (H/V) de estudios previos. En la presente memoria se trabajó con registros sismológicos de tiempo continuo, de 25 sismógrafos banda ancha ubicados sobre diferentes tipos de suelos de la cuenca de Santiago para obtener razones espectrales (H/V). Los resultados obtenidos permiten agrupar las razones H/V en 4 grupos según la forma de las curvas: planas, con peak somero, con peak marcado y con peak muy marcado. Al correlacionar estos tipos de curva con los depósitos geotécnicos se pudo concluir que los registros obtenidos sobre roca y grava tienden a mostrar razones espectrales planas, mientras que otros tipos de suelo muestran razones con uno o más peak de distinta amplitud. Se estudió la variación de las razones de 5 estaciones durante 24 horas y de 29 días, obteniéndose que el periodo predominante asociado a los peak de las curvas se mantiene constante, con lo que se concluyó que la técnica de razones espectrales H/V es un método estable para estimar el periodo fundamental del suelo. Como recomendación práctica, dadas las diferencias en los valores H/V alcanzados durante el análisis diario, se sugiere utilizar un registro temporal de al menos media hora dentro del rango de las 1am hasta las 4am, periodo donde se observa mayor estabilidad en las señales. En otro horario se recomienda usar mayor tiempo de registro.

Ingeniero Civil / Las propiedades particulares de los suelos de origen volcánico han sido sujeto de estudio por diversos investigadores, quienes han reportado sus altos valores en los límites de Atterberg y su gran potencial de retención de agua. También han dado a conocer la alta sensitividad de estos suelos y los cambios que se producen en la plasticidad cuando el material es secado. Las experiencias se realizan con dos suelos, derivados de cenizas volcánicas (Trumaos), del sur de Chile. El primero proveniente de las cercanías de Temuco y el segundo de las cercanías de Chillán. La determinación de sus propiedades índice se realiza, en una primera instancia, de forma habitual (ASTM D4318), para luego dar paso a variaciones en las condiciones de la muestra para realizar los ensayos. Las muestras son secadas hasta llegar a distintas humedades y se les procede a determinar los límites de Atterberg, observando un descenso progresivo en ellos. Esta experiencia se realiza tamizando la muestra y sin tamizar, para luego realizar una serie secando las muestras a una temperatura mucho más agresiva, observando una pérdida de plasticidad mucho más brusca. Por otra parte, dos grupos de muestras son secadas hasta llegar a masa constante para luego rehidratarlas a distintas humedades y distintos tiempos a la misma humedad, observando una nula recuperación en sus propiedades índice. Las muestras además son sometidas a ensayos edométricos, a similares esfuerzos con series de carga y descarga, variando la confección de la probeta. Las muestras son ensayadas de forma natural, secadas al aire y al horno, remoldeadas con material natural y rehidratado. Resultando en una pérdida en la estructura, reflejada en las curvas e-log(σ) y en la disminución de los valores del módulo de compresibilidad volumétrica (mv). No se muestra una gran diferencia a partir del tipo de secado, ni el tipo de remoldeo, pero si entre los anteriores y la muestra inalterada. Se incluye la superficie específica como una propiedad relevante en los suelos provenientes de ceniza volcánica chilenos. Se presenta una recopilación de las metodologías más utilizadas para la medición, donde se sugiere que la óptima es mediante la absorción de EGME (Superficie Específica Total), debido a sus características y su alcance, y la medición mediante adsorción de nitrógeno, como una medición complementaria (Superficie Específica Externa). Además, el tratamiento previo que requiere la muestra es un tema a considerar al momento de realizar la medición de la superficie específica, debido a la alta sensitividad de la arcilla alofánica frente a un proceso de secado. Es por ello que se sugiere la utilización de técnicas minuciosas que produzcan el menor daño posible a la microestructura. En este trabajo se realiza la medición de superficie específica por medio de la adsorción de nitrógeno de 12 muestras de suelos de origen volcánico del sur de Chile. Con los resultados obtenidos se buscan relaciones entre la superficie específica y los límites de Atterberg.

Doctora en Ciencias, Mención Geología / En esta tesis de doctorado se aborda el estudio de la erosión integrada de cuenca (~140-24000 km^2) en Chile Centro-Sur, particularmente en la Cuenca del Río Biobío, sus subcuencas principales y la zona de ruptura del terremoto del Maule. Las metodologías utilizadas son el análisis de series de tiempo de sedimentos suspendidos (Qs) y Caudal (Q) de la Direción General de Aguas y la tasa de erosión de cuenca derivada de concentraciones de 10Be en sedimentos fluviales. Comprender los factores que controlan la erosión y sus variaciones espaciales a las escalas utilizadas (decenas a miles de años) permite incorporar una mejor perspectiva de los procesos superficiales asociados a la movilización de sedimentos y la velocidad de respuesta del sistema geomorfológico ante perturbaciones en el clima, la sismicidad y la vegetación. A través del análisis de Qs y Q y sus variaciones espaciales, en esta tesis se obtuvieron tres resultados principales: (1) Se demostró que en un sistema Montaña-Piedemonte es imprescindible separar Q entre la fracción que tiene una corta residencia en la cuenca, llamada Caudal Directo (Qd) y la fracción que es retenida en diversos compartimientos hidrológicos, llamada Flujo Basal (Qb) para poder comprender la dinámica de movilización de sedimentos y sus variaciones espaciales. En el río Biobío esta separación mostró que Qs es proporcional a Qd tanto en la montaña como en el piedemonte. (2) Se mostró que a tres años del terremoto del Maule no hay una respuesta erosiva de gran envergadura que permita cuantificar una tasa de denudación mayor que la variabilidad habitual del flujo de sedimentos suspendidos en los ríos de la zona de ruptura y (3) al abordar la variabilidad inter e intra anual del porcentaje de vegetación verde en las cuencas y compararla con la variabilidad de Qs, se observó que cada año los máximos de Qs coinciden con los mínimos de vegetación verde, pero que el aumento interanual observado en el porcentaje de vegetación verde no ha significado una disminución de la erosión. A través de las tasas de erosión de cuenca de largo plazo (miles de años) y su comparación con las de corto plazo, que pueden obtenerse desde Qs (decadales), se obtuvieron dos resultados principales: (1) Las tasas de erosión de largo (0.01 a 0.17 mm/a) y corto (0.005 a 0.04 mm/a) plazo crecen con la pendiente y (2) las tasas de erosión de corto plazo (décadas) son ca. tres veces menores que las de largo plazo.

Magíster en geografía, mención organización urbano regional / No autorizada por el autor para ser publicada a texto completo

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Memoria para optar al Título de Químico / En la actualidad, existen diversas plantas de tratamiento de aguas servidas, cuyos residuos, los biosólidos, pueden ser usados como fertilizantes complementarios y/o remediadores de suelos. Sin embargo, éstos pueden contener diversos tipos de contaminantes como metales traza, compuestos orgánicos e inorgánicos y compuestos de origen farmacéuticos. El organismo es capaz de metabolizar un porcentaje importante de los fármacos ingeridos, mientras que el restante se excreta junto con los metabolitos resultantes de la digestión del fármaco a las aguas. Este hecho, puede afectar al medio ambiente, debido al fenómeno de bioacumulación y toxicidad del fármaco, convirtiéndolo en un contaminante emergente. Los antiinflamatorios no esteroideos (AINEs), son drogas ampliamente utilizadas por el ser humano debido a sus efectos antiinflamatorios, analgésicos y antipiréticos, razón por la cual su incidencia en el medio ambiente es cada vez mayor. El objetivo de este trabajo fue estudiar el efecto de la incorporación de biosólido sobre la movilidad de antiinflamatorios no esteroidales en suelos de la Región Metropolitana. Se utilizaron dos suelos provenientes de la Región Metropolitana (Linderos y Lonquén) y un biosólido proveniente de una planta de tratamiento de aguas servidas de la misma región. La movilidad de antiinflamatorios en los suelos se estudió utilizando columnas de lixiviación divididas en secciones de 2 cm de alto cada una (sección superior con biosólido en dosis de 0 y 200 ton/ha y 0,5 mL de multiestándar de 2,4 mg/L (equivalente a 200 μg/kg de suelo), las 4 secciones siguientes se rellenan con suelo y la última sección rellena con arena de cuarzo). Las columnas fueron regadas diariamente con 3 mL de CaCl2 0,5M para simular la fuerza iónica de la fase acuosa del suelo, se mantuvieron a temperatura ambiente durante 15 días. Al finalizar este período, las porciones de cada sección de la columna se sometieron a un procedimiento de extracción secuencial asistida por ultrasonido: 20 mL metanol, 10 mL metanol, 2 x 10 mL acetona, considerando un tiempo de 5 min de ultrasonido en cada extracción; los sobrenadantes se evaporaron hasta 1mL y se diluyeron a 100 mL con agua milli Q, para luego someterlos a limpieza mediante extracción en fase sólida con cartridge OASIS HLB. La presencia de antiinflamatorios en los extractos de cada sección de la columna se determinó mediante HPLC con detector de arreglo de diodos, trabajando con una columna C18 (5 μm; 250 mm x 4,6 mm), utilizando como fase móvil una mezcla de acetonitrilo con fosfato diácido de potasio 50 mM a pH 4,2-4,5 a un flujo de 1 mL/min. En las columnas de lixiviación con suelos sin enmienda de biosólido, fue posible la determinación de ketoprofeno, naproxeno e ibuprofeno, los que se encontraron en las primeras fracciones del suelo. La aplicación de biosólido sobre los suelos incrementó el contenido de ibuprofeno en la primera fracción de las columnas, indicando que la aplicación de biosólido favorecería su retención en la capa superior. Los microorganismos del suelo cumplen un rol importante sobre la degradación de los analitos, pues en suelos esterilizados, se apreció una mayor recuperación de éstos. / Currently, there are various wastewater treatment plants whose stabilized waste or biosolids, can be used as fertilizers complementary and / or to improving soil. However, they may contain different types of contaminants such as, trace metals, inorganic and organic compounds as pharmaceutical derived compounds. The organism is capable of metabolizing a large percentage of ingested drugs, while the remainder is excreted with the metabolites resulting from the digestion of the drug to water. This fact can affect the environment, due to bioaccumulation and drug toxicity, making this an emerging contaminant. Nonsteroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) are drugs widely used by humans, due to its anti-inflammatory, analgesic and antipyretic effects, which is why its impact on the environment is growing. The aim of this work was to study the effect of the biosolids incorporation on the NSAIDs mobility from Región Metropolitana soils. Two soils from the Región Metropolitana (Linderos and Lonquén) and biosolids from a wastewater treatment plants from the Región Metropolitana were used. Antiinflammatory mobility in soil was studied using leaching columns divided into sections of 2 cm high each (upper section with the biosolids in doses of 50, 100 and 200 ton/ha and antiinflammatory solution of 200 mg/L, the following 4 sections are filled with soil and the last section filled with quartz sand). The columns were watered daily with 3 mL of 0.5 M CaCl2 to simulate the ionic strength of the soil aqueous phase, kept at room temperature for 15 days. After this period, the portions of each section of the column were subjected to a sequential extraction procedure assisted by Ultrasound: 20 mL methanol, 10 mL methanol, 2 x 10 mL acetone, 5 min of ultrasound between each extraction, the supernatants evaporated to 1 mL and diluted to 100 mL with Milli Q water and then submit them to cleanup by solid phase extraction with OASIS HLB Cartridge. The presence of NSAIDS in each extracts from section of the column was determined by HPLC with diode array detector, working with a C18 column (5 um, 250 mm x 4.6 mm) using as mobile phase a mixture of acetonitrile with potassium dihydrogen phosphate 50 mM at pH 4.2 to 4.5 at a flow rate of 1 mL/min. In the leaching columns with soils without biosolid amendment, it was possible the determination of ketoprofen, naproxen and ibuprofen, which were found in the soil first fraction. The biosolid application on soils increased, the ibuprofen content, in the first fraction of the column, indicating that the application of biosolids favored the retention in the top layer. Soil microorganisms played an important role on the analytes degradation, since in the absence of these (sterilized soil) was showing a greater recovery of these.

Ingeniero Civil / El estudio detallado en el presente documento pretende dar a conocer una metodología para medir la resistencia al corte del suelo. A pesar de que no es nueva, no es tan utilizada en el país como los ensayos de laboratorio. Se conoce como Veleta de Corte Manual o Veleta de Corte. Los suelos estudiados tienen como material parental cenizas volcánicas. Es debido a este material que presentan características muy singulares. Por ejemplo, altas humedades naturales que son generadas por la alta capacidad de retención de agua. Esta propiedad es conferida por los minerales arcillosos Alofán e Imogolita, provenientes de la alteración en el tiempo del vidrio volcánico presente en la ceniza. Primero se realiza una campaña de extracción de muestras en la ciudad de Chillán hacia la cordillera, específicamente en la ruta N-55. Estas muestras son cuidadosamente manipuladas para evitar alteraciones durante su traslado, luego almacenadas en la cámara húmeda para intentar mantener su humedad natural. En la misma campaña de extracción, se procede a medir la resistencia al corte mediante la Veleta Manual. Se realiza este procedimiento en suelo inalterado, desde los lugares donde se extraen las muestras. Esto, con el fin de comparar las resistencias medidas por la veleta y la posteriormente determinada en laboratorio mediante la Compresión No Confinada (CNC). Se extraen 4 muestras diferentes para realizar esta comparación, específicamente Trumaos y Pómez Alofánicas. En todas las muestras que se logra comparar, la resistencia al corte obtenida con la Veleta Manual, es mayor que la obtenida mediante la Compresión No Confinada. Esta diferencia se debe a las condiciones de confinamiento impuestas en ambos casos. Para el primero, el confinamiento es el real, generado por el suelo colindante al sector de ensayo, en la CNC la presión de confinamiento es nula. Además, se comprueba en terreno que existe una dependencia entre la velocidad de rotación de la veleta y la resistencia que se determina con ésta. A mayor velocidad de rotación, mayor es la resistencia al corte del suelo. A partir de los resultados determinados en este trabajo, se propone agregar la metodología de la Veleta de Corte Manual a la práctica común de las exploraciones geotécnicas, favoreciendo la toma de decisiones en terreno. Esto cuando se trabaje en Suelos Alofánicos, pero pudiendo extenderse a otros suelos cohesivos.

Ingeniera Civil / Con motivo de la construcción de la extensión de la Línea 3 de Metro hacia Quilicura, surge la necesidad de estimar los parámetros geotécnicos de los suelos finos del noroeste de Santiago. Para realizar esta estimación se utiliza información asociada a los túneles interestación de la Línea 3 del Metro de Santiago, en particular del sector norte. Esta información incluye datos sobre la geometría de los túneles, el método constructivo utilizado y los parámetros geotécnicos del suelo, además del monitoreo de deformaciones realizado durante la ejecución de las obras. Considerando estos datos es posible recrear el modelo numérico utilizado para el diseño de los túneles interestación de la Línea 3 del Metro de Santiago. Para esto se utiliza FLAC3D, software que permite simular el comportamiento de estructuras subterráneas en tres dimensiones, y los modelos constitutivos para suelo: (a) Mohr-Coulomb y (b) Cysoil. Luego, comparando las deformaciones obtenidas por el modelo numérico y los asentamientos superficiales registrados por el monitoreo, se corrobora la necesidad de realizar un back analysis. Considerando los dos modelos constitutivos, y un espectro de variaciones del módulo de elasticidad y del coeficiente de empuje en reposo, se obtienen 4 configuraciones que logran representar el comportamiento real del suelo. Luego, realizando un análisis de sensibilidad se determina cómo afectan las variaciones de los parámetros geotécnicos a los resultados del modelo. Cómo los registros de los puntos subsuperficiales obtenidos en monitoreo no fueron suficientes como para realizar un back analysis, esta información se utilizó para validar los parámetros geotécnicos ya estimados. A partir de las deformaciones subsuperficiales obtenidas con los modelos numéricos que consideran los parámetros geotécnicos ya estimados, se tiene que el modelo Mohr-Coulomb sobreestima en aproximadamente 10 [mm] las deformaciones reales del suelo, mientras que Cysoil, entrega un asentamiento 0,8 [mm] mayor al registrado en terreno. Luego, se tiene que todos los modelos estimados logran representar el comportamiento del suelo en superficie, específicamente la zona que se encuentra justo sobre la excavación del túnel, mientras que sólo el modelo estimado para Cysoil, que considera aumento del 10% del módulo de elasticidad, logra reproducir las deformaciones reales producidas en los puntos subsuperficiales.

Ingeniero Civil / El trabajo de título realizado consiste en estimar la distribución espacial de evapotranspiración del cultivo de referencia en la cuenca alta del río Elqui, IV Región de Coquimbo, usando imágenes de temperatura de suelo generadas por tres satélites desde 2002 a 2016. La necesidad de realizar la estimación a partir de imágenes satelitales surge debido a la escasa disponibilidad de estaciones meteorológicas, lo cual limita la determinación de variables de interés para la realización de estudios hidrológicos de precisión. Una de estas variables, de alta relevancia para el análisis de ciclos hidrológicos, corresponde a la evapotranspiración, para la que se han desarrollado productos satelitales tales como MOD16, a una resolución de 500 metros cada 16 días, pero cuentan con la limitante de la espacial y temporal, por lo que poder realizar una estimación a nivel diario y en alta resolución de manera remota es una muy buena solución a dicha problemática. El objetivo general consiste en mejorar la resolución espacial y temporal de la estimación de evapotranspiración del cultivo de referencia a través de imágenes satelitales. Para ello se propuso una metodología para estimar la distribución de temperatura media diaria de suelo, mejorar la resolución espacial del producto de temperatura media diaria del suelo entregado por los satélites y se establecieron relaciones entre la temperatura del suelo y la del aire registradas, así mediante el método Penman-Monteith, se estimó la evapotranspiración del cultivo de referencia en la cuenca y se validaron los resultados con las mediciones directas de las diferentes estaciones y con el producto acumulado MOD16 anteriormente nombrado. Posterior a una extensa revisión bibliográfica, se analizó y seleccionó la metodología que permitió distribuir espacialmente la temperatura de suelo medida, se parametrizó la relación entre temperatura del aire registrada y temperatura del suelo, se generó una matriz espacio temporal de valores diarios de evapotranspiración del cultivo referencia, se acumuló la evapotranspiración a nivel anual para obtener promedio anual y mensual. Se obtuvieron como resultados la distribución de temperatura del aire a nivel diario con buena resolución espacial, una matriz de valores de evapotranspiración diaria y acumulada y, por último, mapas de temperatura y evapotranspiración del cultivo de referencia media mensual y anual promedio para los años 2002 a 2016. Los resultados obtenidos con respecto a las mediciones directas presentan un comportamiento similar, pero una mayor dispersión y sobrestiman los medidos in-situ, el error asociado promedio es de un 25%. Al validar con respecto al producto MOD16 se obtienen coeficiente de determinación mayor a 0.5 y en promedio mayor a 6.5.