Geólogo / En este trabajo se presenta una estimación del ujo de calor HF (por sus siglas en inglés Heat Flow) para la cuenca de Talca (35° 25' 59'' S, 71° 40' 0'' W) , a partir de la medición de la producción de calor radiogénico RHP (por sus siglas en inglés Radiogenic Heat Production) de las rocas perteneciente a la corteza superior, esencialmente a oramientos mesozoicos y cenozoicos. Considera por parte de la literatura, el RHP del resto de la corteza y el manto litosférico, así como el flujo de calor derivado por la diferencia de temperatura entre la base de la litósfera y la super cie. Se estimó el RHP de las rocas de la corteza superior en base a la concentración de U, Th y K en ellas mediante un espectrómetro/escintilómetro portátil de rayos gamma, los datos para el resto de la litósfera y las propiedades físicas de las rocas fueron obtenidas de la literatura. Para la estimación del HF se utilizo modelación de elementos nitos sobre un per l estructural de la cuenca, en el cual se incluyen las propiedades físicas, RHP y temperaturas bordes de la litósfera. El programa utilizado para la modelación fue el software COMSOL Multiphysics (versión 4.3a). El RHP de las formaciones de la corteza superior varía desde 0,4 µ W/m^3 a 2,8 µW/m^3, teniendo como media una producción de calor radiogénico de 1,3 µ W/m^3 . El HF estimado por el modelo para la cuenca de Talca es de entre 62-65 mW/m^2 de los cuales 15 mW/m^2 son producidos en la corteza superior siendo un 23% del fl ujo de calor que llega a la super cie. El gradiente térmico estimado bajo Talca corresponde a 23 °C/km.

Geólogo / El objetivo de este trabajo fue estimar la influencia de la producción de calor radiogénico (RHP por sus siglas del inglés Radiogenic Heat Production), en el flujo calórico total que llega a la base del relleno sedimentario de la cuenca de Santiago. La cuenca de Santiago corresponde a una depresión irregular, ubicada entre los 33-33.9°S y 70.5-71°W. Sus límites son: hacia el norte el cordón de cerros de los Altos de Polpaico y los Cerros de Colina, hacia al oeste la Cordillera de la Costa, hacia el este la Cordillera de Los Andes y hacia el sur la Angostura de Paine. La RHP se estimó en base a la concentración de elementos productores de calor radiogénico (RHPe: U, Th y K; por sus siglas del inglés Radiogenic Heat Production elements), de las diferentes litologías que componen el basamento de la cuenca de Santiago. Los RHPe, fueron medidos en numerosos afloramientos de rocas mesozoicas y cenozoicas, que rodean a la cuenca de Santiago, con lo que se logró determinar la concentración de RHPe en las litologías que componen la corteza superior. Las concentraciones de RHPe de las capas inferiores de la corteza y manto litosférico fueron obtenidas de la literatura. Las RHP promedio que componen la corteza superior, variaron entre 0,33 y 2,17 uW/m3, con un promedio de 1,3 uW/m3. Los componentes que se necesitaron para estimar el flujo calórico fueron: estructura de la litósfera, propiedades físicas y termales de las unidades que la componen, entre ellas la RHP. La estimación del flujo calórico se realizó en base a una modelación de transferencia de calor en sólidos, ocupando elementos finitos, en el software COMSOL Multiphysics (versión 4.3). El flujo calórico que llega a la base del relleno sedimentario de la cuenca de Santiago fue estimado en 61-67 mW/m2. El aporte de la RHP de toda la litósfera, en el flujo calórico que llega la superficie, estuvo entre 28,5 a 30 mW/m2, constituyendo un 45-48% del total, mientras que aporte del RHP de la corteza superior fue 12 mW/m2, constituyendo un 18% del flujo calórico total que alcanza la superficie. El relieve afectó de la siguiente manera al flujo calórico: en altos topográficos, porque el calor se distribuye en un área mayor, se produce una disminución del flujo calórico que llega a la superficie, en cambio en bajos topográficos sucede todo lo contrario, es decir, disminuye el área y aumenta el flujo calórico que llega a la superficie. Finalmente, el gradiente geotermal, en las rocas cercanas a la superficie de Santiago, fue estimado en 24°C/km. Esto implica que las temperaturas necesarias para algún uso geotérmico de muy baja entalpía se encontraron alrededor de los 200 m de profundidad; y para uso de geotermia de alta entalpía, la profundidad requerida es alrededor de 6 km.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Recursos y Medio Ambiente Hídrico / Ingeniero Civil / En los últimos años, han habido varios avances en las técnicas computacionales que han permitido investigar diferentes procesos físicos en medios permeables a la escala de poros, a través de simulaciones numéricas. En general estas simulaciones consideran medios porosos sintéticos formados por granos regulares y dispuestos en diferentes configuraciones geométricas. A partir de las distintas configuraciones y a través de modelos computacionales, es posible imitar los patrones de flujo que existen en medios permeables reales y simular procesos de transporte que ocurren a la escala de poros. A pesar de avances recientes en este tipo de estudios, existen pocos resultados que permitan determinar la influencia de la estructura del medio poroso sobre los procesos de flujo y transporte. El objetivo principal de esta investigación es estudiar la influencia de las configuraciones geométricas en los campos de velocidad simulados y en las propiedades macroscópicas de transporte de calor para medios porosos saturados bidimensionales (2D). Por esto se generaron medios permeables sintéticos en 2D, a partir de granos sólidos circulares ubicados de manera ordenada y aleatoria. Para generar los campos de velocidades a partir de simulaciones numéricas se utilizó OpenFOAM. Usando este software es posible simular simultáneamente diversos procesos físicos, por ejemplo, el flujo y ecuaciones de transporte en geometrías complejas. Para cada configuración geométrica se simuló el campo de flujo y se calculó propiedades efectivas, tales como la tortuosidad, velocidad media y conductividad hidráulica. El análisis de los resultados de las simulaciones muestra que, en todas las configuraciones simuladas, las propiedades de flujo efectivas se hacen válidas a partir de un volumen que contiene entre 30 a 100 granos. Para una misma porosidad y condiciones de borde, la tortuosidad en la geometría aleatoria es mayor que en las configuraciones ordenadas, mientras que la conductividad hidráulica es menor en una de las geometrías simétricas. Para el transporte de calor se calculó el coeficiente de dispersión térmica longitudinal en cada geometría, ajustando las curvas de temperatura vs tiempo (``breakthrough'') simuladas a la solución analítica propuesta por \cite{levec1985b}. En todos los casos analizados se logró un buen ajuste entre los datos simulados y la solución analítica, indicando que a la escala simulada, que consideró hasta 300 granos aproximadamente, el comportamiento a la escala continua puede ser representado por propiedades efectivas, calculadas a partir de simulaciones a la escala de poros. En los casos simulados la dispersión térmica longitudinal es mayor en las estructuras simétricas con menor tortuosidad. Los resultados obtenidos para el transporte de calor y propiedades del flujo indican que el ordenamiento espacial de los poros tiene influencia en los parámetros efectivos que se utilizan para describir medios permeables como medios continuos, por lo tanto la generalización de los resultados obtenidos a partir de las distintas geometrías de granos puede ser difícil o imposible.