Memoria (licenciado en ciencias jurídicas y sociales) / Al escuchar la expresión “derrames de agua”, en general, lo primero que pensamos es en una acción descuidada y negligente en que dejamos caer o desperdiciamos parte de este vital recurso. Dicha expresión, en la legislación de aguas vigente, no tiene ese significado de descuido y pérdida, sino que, por el contrario, se refiere a una de las formas en que se presenta jurídicamente el uso de este importante bien económico que es el agua. A lo largo de este trabajo se ha buscado sistematizar su tratamiento jurídico en nuestra legislación de aguas. Para dicho objetivo, en primer lugar se analiza el concepto de las aguas de derrames, ya sea en la técnica agrícola, actividad en que tienen su origen, en la doctrina jurídica, la jurisprudencia, la evolución que ha tenido dicho concepto a través de las distintas legislaciones de aguas, hasta llegar al concepto actualmente vigente. En segundo lugar, se ha precisado la naturaleza jurídica de las aguas de derrames, conforme a la clasificación que de las aguas terrestres hace el código de aguas. En el capítulo tercero se ha establecido en qué situaciones estamos en presencia de producción de aguas de derrames, cómo se realiza su aprovechamiento o utilización, y la posibilidad de constitución de derechos de aprovechamiento sobre ellas; la celebración de actos o contratos que las tengan a ellas como objeto, lo que se profundiza en relación a la constitución de servidumbres en el capítulo siguiente. Finalmente, se han señalado las principales actividades económicas que utilizan agua para su desarrollo y si existe o no producción de aguas de derrames en cada una de ellas.

El objetivo de este trabajo de título fue evaluar el comportamiento del Sedimentador Secundario en una planta de tratamiento de aguas residuales (PTAS) de Lodos Activados con modalidad de Aireación Extendida, en condiciones de aumentos en las cargas y flujos afluentes, considerando diferentes escenarios. Se utilizó el software Biowin para simular el comportamiento de la PTAS Santiago Poniente, la cual en su línea de lodos está compuesta por un Espesador Gravitacional y un Deshidratador Mecánico, ambos con retornos al afluente del Reactor. La situación base se definió a partir de datos de caudales instantáneos capturados cada una hora durante siete días y las cargas orgánicas medias durante el mismo periodo. Luego, la situación base se modificó para generar cuatro diferentes escenarios, los que corresponden a distintas distribuciones de la carga afluente a la planta durante diferentes lapsos de tiempo. El tiempo de simulación en cada caso fue de un mes aproximadamente. Los cuatros escenarios considerados son: Carga Constante: aplicación de coeficientes de incremento a la carga base (variando entre 5% hasta 50%, con incrementos de 5%) Aumento por un día: incremento porcentual de la carga base durante un día a la semana (similar rango anterior). Aumento por una semana: incremento porcentual de la carga base durante una semana por medio. Una semana con incremento y la siguiente con la carga base. Aumento gradual: durante un día la carga es igual a la base, el siguiente día se incrementa la carga en un 5% de la carga base, y el siguiente un 10%, hasta alcanzar un máximo determinado; para luego disminuir a la misma tasa diaria hasta alcanzar la situación base nuevamente. Cada escenario se simuló utilizando dos edades de lodos (25 y 33 días), dos condiciones diferentes de sedimentabilidad del lodo (sedimentación buena y pobre), y dos formas de operar la PEAS a la entrada de la planta (utilizando un regulador de flujo y sin él). En cada simulación se registró la concentración de SST efluente del Sedimentador Secundario durante el periodo simulado. A partir de los resultados obtenidos se desprende que el sedimentador muestra mayor tolerancia a un aumento de carga y caudal para situaciones en las que el incremento corresponde a periodos cortos y graduales que para incrementos sostenidos o de mayor duración. Adicionalmente, las variaciones en el caudal afluente a la PTAS no producen mayor efecto en la calidad del efluente generadote esta unidad. Se concluye que el comportamiento del Sedimentador Secundario no se ve significativamente afectado por la operación de la PEAS; los aumentos abruptos en la carga afluente deterioran más la calidad del efluente que los aumentos graduales; los aumentos aislados de carga afectan más el funcionamiento del Sedimentador cuando su duración y frecuencia son mayores.

Ingeniero Civil / El trabajo de título se centró en la aplicación de la herramienta FEFLOW para la modelación y evaluación numérica de flujos de aguas subterráneas, en base a elementos finitos, en la zona saturada y no saturada del suelo. Se presenta un caso de estudio que fue analizado por la consultora de ingeniería ambiental Knight Piésold mediante la utilización, en conjunto, de otras herramientas de modelación como Visual Modflow y SEEP/W. Estos programas se complementan para analizar los flujos involucrados en la zona saturada y no saturada respectivamente, consignándose como una metodología a comparar frente a FEFLOW. Es así que se presenta como objetivo principal analizar la aplicabilidad, manejo y resultados numéricos de FEFLOW frente a lo realizado con Visual Modflow y SEEP/W. El desarrollo del trabajo consideró un análisis a las metodologías implementadas en la modelación de cada programa. De acuerdo a esto se presentan los resultados y pasos a seguir en la definición de la zona de modelación y sus condiciones de borde, interpolación topográfica y ajustes en la calibración de la zona saturada como de la no saturada de acuerdo a cada herramienta utilizada. Para complementar el estudio se realizó un análisis de sensibilidad del programa FEFLOW en función del número de elementos utilizados en la generación de la grilla de modelación y así conocer la influencia de esta variable en el modelo. Los resultados de ambas metodologías enfrentadas resultaron ser consistentes entre ellas y en línea a las consideraciones en la modelación. A su vez se analizaron las diferentes complejidades a enfrentar en la generación de un modelo con estas herramientas, por lo que la comparación no solo radica en elementos numéricos, si no también en las dificultades que el usuario debe hacer frente. Se concluye con un análisis a los objetivos y consideraciones más importantes observadas durante el estudio, tales como la utilización de programas basados en diferencias finitas y elementos finitos, la metodología en la caracterización de la zona no saturada, la modelación de una geometría compleja y la aplicabilidad del programa FEFLOW.

Memoria (licenciado en ciencias jurídicas y sociales) / Incuestionable es la importancia que representa el agua actualmente en el mundo entero, siendo un recurso de gran valor para el desarrollo de diferentes actividades industriales, agrícolas y energéticas, como así también de vital relevancia para la vida humana. El interés por las comunidades de aguas subterráneas surge al advertir la carencia de una regulación adecuada de las organizaciones de usuarios de aguas subterráneas, dentro de la legislación general del derecho de aguas vigente, en tiempos donde la asociatividad entre los usuarios cobra particular relevancia para una mejor gestión de los acuíferos. La actual regulación de las organizaciones de usuarios en el Código de Aguas presenta problemas estructurales al tratar en forma conjunta instituciones propias de las aguas superficiales aplicadas al recurso hídrico subterráneo, situación que será abordada en este trabajo de investigación y que constituye el eje del mismo. La carencia de normativa legal apropiada ha llevado a la Administración a suplir las deficiencias con actos administrativos como la Resolución DGA N° 425, de 2007, que constituye la principal fuente normativa de las aguas subterráneas en Chile. Como consecuencia de lo anterior, se presentan una serie de problemáticas en cuanto a la determinación de los supuestos fácticos que determinan el origen de una comunidad de aguas subterráneas, su ámbito de competencia, su procedimiento de registro en la Dirección General de Aguas, la relación con otras organizaciones de usuarios y la falta de conceptualización -legal y técnica- de los elementos que componen el sistema de las aguas subterráneas.

No autorizada por el autor a ser publicada a texto completo / En los últimos años se ha visto un explosivo crecimiento de la actividad minera en nuestro país, que si bien ha permitido avances en el tema económico, por otro lado ha causado graves externalidades al medio ambiente. En particular, faenas mineras como depósitos de relaves, pilas de lixiviación y botaderos han afectado los recursos hídricos subterráneos mediante la introducción de compuestos contaminantes ajenos a su calidad natural. El presente trabajo tiene como principal objetivo estudiar el uso de la alternativa de remediación de acuíferos llamada Barreras Reactivas Permeables, y evaluar su aplicabilidad en eventos de contaminación de aguas subterráneas por efluentes mineros. En una primera etapa de este trabajo se realizó una caracterización físico-química de la calidad de las aguas residuales de los procesos mineros de cobre y oro y de las aguas subterráneas impactadas por estos efluentes líquidos. También se abordaron dos casos internacionales en que se observaron sustanciales mejoras en términos de la calidad de los acuíferos contaminados, sin embargo todavía falta estudiar su efectividad en el largo plazo. En el caso de nuestro país, aunque se han llevado a cabo algunos avances, todavía no se ha implementado esta alternativa. Para estudiar la aplicabilidad de este método de tratamiento se emplea el programa computacional Visual MODFLOW para desarrollar un modelo conceptual y numérico que reproduzca el transporte y los mecanismos de remoción de contaminantes dentro de una Barrera Reactiva Permeable. Específicamente, se considera un escenario donde existe contaminación del medio saturado, debido a una infiltración continua de lixiviados con una alta carga de sulfatos y metales como fierro y cadmio, los cuales provienen principalmente de un depósito de relaves mineros afectado por drenaje ácido minero. Para determinar los procesos de remoción de estos contaminantes se revisó una serie de estudios recogidos de la literatura internacional para identificar los mecanismos de reducción de sulfatos y la precipitación química de los metales. Además, se simularon dos tipos de barreras reactivas, una a base de materiales orgánicos y otra con hierro cero-valente, donde esta última demostró ser más efectiva en la remoción de sulfatos con una eficiencia superior al 90%. Dentro de las modelaciones planteadas, se efectuó un análisis de sensibilidad de algunos parámetros hidrogeológicos y cinéticos para precisar la incidencia de éstos, sobre la eficiencia de remoción del tratamiento. Lo anterior, dio como resultado una gran variabilidad de algunos de ellos, siendo reconocidos como claves en el proceso de remediación. Por último, se validaron y compararon los resultados obtenidos en la simulación de una Barrera Reactiva que emplea como medio reactivo el uso de compuestos orgánicos, con un caso de contaminación ocurrido en Canadá, en el cual se emplea esta misma clase de barrera para la limpieza del acuífero. Al comparar ambos casos, los resultados en cuanto a eficiencias de remociones alcanzadas fueron muy similares. Por otra parte, los tiempos de residencia de los contaminantes dentro de la barrera presentan una diferencia de apenas un 6%. De acuerdo a estos resultados, el empleo de este software computacional es adecuado para modelar numéricamente el desempeño de una Barrera Reactiva Permeable.

Ingeniera Civil Química / El aumento de la demanda de los recursos hídricos y las limitaciones que presenta su extracción en diferentes zonas del mundo, son problemas del desarrollo humano causados principalmente por el aumento de la población y los efectos del cambio climático en el planeta. El estrés hídrico que generado por la actividad humana e industrial, genera la necesiad de buscar nuevas fuentes de agua es fundamental para el desarrollo futuro de la humanidad. Países como Singapur, Israel y Estados Unidos, entre otros, han implementado el reciclaje de las aguas servidas generadas en su territorio como solución y como una fuente sustentable del recurso hídrico. El siguiente trabajo tiene como objetivo evaluar la implementación de un sistema de reciclaje de aguas servidas en la ciudad de Rancagua. Se realiza entonces, un análisis de prefactibilidad a nivel técnico y económico, a nivel conceptual, donde se estudian las tecnologías involucradas, dimensionamientos del proceso, costos principales asociados al proyecto, entre otros. El proceso propuesto para el proyecto de reciclaje de aguas consiste en un tratamiento avanzado de aguas que incorpora oxidación avanzada para la reducción de compuestos orgánicos, ultrafiltración y osmosis inversa para la separación de partículas y elementos contaminantes, y finalmente desinfección mediante cloro gas. Las etapas mencionadas permiten obtener agua reciclada dentro de los parámetros de calidad exigidos para el agua potable, según la normativa chilena. Como resultado, se propone una inyección de los flujos de agua reciclada a la red de agua potable, correspondientes a 20.217 m3/día, el 58% de la demanda de agua potable local. Respecto a la evaluación económica del proceso, se realiza un análisis tarifario de los montos que actualmente cobra la sanitaria de la zona con el fin de construir estimar los costos del agua reciclada. A partir del desglose de la tarifa de la empresa ESSBIO, correspondiente a $470,79 por metro cúbico de agua potable consumido, see calculan los costos del agua reciclada, dependientes de la distancia entre la planta de rpoducción de agua reciclada y la distancia hasta el punto de inyección en la red de agua potable. Además, se realiza un análisis de sensibilidad en los flujos de caja del proyecto para diferentes escenarios. Finalmente, se analiza el efecto del proyecto sobre los caudales del estero La Cadena, cauce donde actualmente son vertidos los efluentes provenientes de la planta de tratamiento de aguas servidas de Rancagua. Como resultado se observa una disminución del 1,9% en su caudal, además, de la disminución de las efectos ambientales producto de la mejora en la calidad de los efluentes que se inyectan a su cauce. Se concluye que proyectos como el propuesto deben ser analizados en detalle, con el fin de buscar soluciones a los escenarios ambientales que vive Chile, sobretodo en materia hídrica.

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.

El primer capítulo trata acerca de los antecedentes, la evaluación de aguas residuales y sus orígenes e historia. Se señalan cuáles son sus características y la evolución de los diferentes tratamientos que reciben éstas, así como el desarrollo tecnológico de los diferentes sistemas de tratamiento, es decir, el tratamiento convencional y el tratamiento biológico natural. El segundo capítulo describe las características del distrito de Jesús María, tales como su ubicación geográfica, el clima del distrito, los servicios de abastecimiento. Se plantea la alternativa para mejorar esta problemática distrital que encierra estos tres servicios básicos. El tercer capítulo desarrolla los aspectos técnicos del proyecto. Se plantea el objetivo, se determina la ubicación de la planta de tratamiento de aguas residuales, se realiza un predimensionamiento con los valores obtenidos en el análisis de laboratorio del agua residual captada en el punto de toma, se calcula el caudal a partir de los requerimientos de riego, y se determina sus características a la salida del proceso. Se complementa con un sistema de riego por aspersión para hacer más eficiente el proceso. Además, se realiza una comparación económica de dos alternativas, la planteada en esta tesis y otra muy común utilizada en diversos distritos, en la cual se puede mostrar que lo planteado en esta tesis presenta una factibilidad económica que, junto con la factibilidad técnica y ambiental, hace viable el proyecto. Finalmente, en el cuarto capítulo se realiza el análisis de impacto ambiental, que determina el impacto que traería al medio ambiente, una planta de tratamiento de aguas residuales en el distrito, en sus diferentes etapas y las maneras de mitigarlos para no generar alteraciones al ecosistema. / Tesis

El presente trabajo tiene como finalidad la valorización de los lodos que se generan en las lagunas de estabilización de la empresa Epsel S.A., partiendo de la falta de tratamiento sobre estos lodos; debido a que este tipo de residuos son causantes de contaminación al ambiente, creando uno de los retos a los que la sociedad se enfrenta, en su preocupación por la disposición de lodos. Así se plantea la valoración de lodos para obtener abono orgánico, por lo cual se analizó la situación actual del mercado de fertilizantes en la región de Lambayeque, encontrando una gran demanda sobre el uso de este producto. Se realizó la caracterización de los lodos para fijar y evaluar las condiciones fisicoquímicas y microbiológicas que posee, fijándose dentro de los parámetros para su uso como enmienda de suelos. Se estableció la metodología para obtener el abono orgánico a partir de los lodos, resultando el proceso de compostaje por pilas de volteo como el más viable; para la ubicación de la planta se tuvo en cuenta factores como disponibilidad de materia prima, teniendo un área de 3 483,23 m2. Por último se determinó la viabilidad económica y financiera de la producción de abono a fin de establecer la factibilidad para la aplicación en suelos agrícolas de la región. De esta manera se pretende reducir la contaminación ambiental y contribuir con el desarrollo sustentable de Lambayeque, para lo cual se establece una propuesta de manejo adecuada de lodos para la planta de tratamiento de aguas residuales de Epsel S.A.

La propuesta de un sistema de tratamiento y reutilización del agua de teñido de la Empresa Textil Hilados Richard’s S.A.C., a partir del actual manejo ineficiente de las aguas residuales y su arrojo directo hacia las redes de alcantarillado. Con la ayuda de un examen físico – químico, se comprobó que los parámetros de salida, como la dureza y los Sólidos Suspendidos, del agua residual están fuera tanto de los Valores Máximos Admisibles para la evacuación de efluentes, como de los estándares para la reutilización dentro del proceso de teñido. La dureza con que sale el agua es de 127,75 mg CaCO3/L y 994 mg/L de SST. Teniendo los valores de los parámetros de salida del agua residual, y utilizando un diagrama de decisiones, se escogió el sistema de tratamiento que consta de un tratamiento primario: la sedimentación, que haciendo uso de floculante y coagulante, permite remover los sólidos disueltos en un 70%; obteniendo un valor menor a los 500 mg/L de SST en el agua. Y un tratamiento secundario: la adsorción mediante zeolita, con el cual se reduce los gramos de dureza a 12 mg CaCO3/L. Con dichos valores, se podrá reutilizar el 85% del agua residual. Esta propuesta de sistema resulta rentable, como lo demuestra el estudio de costo – beneficio, se determinó que el beneficio de la propuesta es 5,6 veces mayor que la inversión, con un periodo de recuperación de 2,2 años; y en caso sea financiado el proyecto, el período de recuperación se reduce a 1,7 años.