La Planificación Ecológica es una de las disciplinas que puede contribuir de manera importante a la regulación del proceso de urbanización en áreas en donde la hidrodinámica, el entorno natural y el antrópico son susceptibles ante los cambios propios e inducidos del paisaje. En este trabajo se estudia la Hidrología apoyada en las taxonomías de las variables físicas con relevancia ambientalexistentes en el territorio fluvial del río Mapocho en su paso por seis comunas de la Región Metropolitana, desde Pudahuel hasta El Monte, el que es visualizado como un corredor ecológico cuyo eje central es el cauce de la sección inferior occidental del Río Mapocho. En la delimitación de este corredor en tanto sistema natural se consideró la divisoria de aguasdel cordón de cerros de la Cordillera de La Costa existentes al poniente,y la Autopista del Sol por el Oriente. Empleando técnicas de fotointerpretación y aplicando Sistemas de Información Geográfica, se analizan las variables del medio físico, se definen sistemas y subsistemas ambientales, se confeccionan matrices de Conservación y de Aptitud/Impacto para definir los usos o unidades de gestión sustentables de acuerdo a la Capacidad de Acogida del Territorio, por lo que a través de las matrices correspondientes se busca sintetizar las unidades de gestión territorial y planificar los usos actuales y potenciales dentro del marco del desarrollo sustentable.

Realiza un estudio hidrológico e hidráulico para el diseño del puente Pucayacu, el cual se localiza en el tramo Mayocc-Huanta en la progresiva 3+200. Para ello, se hará uso de los software HEC-HMS e IBER v2.0. De esta manera, se planteó la determinación de una cota mínima de fondo de viga de tablero y una cota máxima de socavación en las cimentaciones. Para llegar a dichos puntos, se plantean cinco capítulos. El primer capítulo abarco la introducción al proyecto en sí, especificando aspectos generales, la metodología para el diseño del puente, objetivos de la investigación y la ubicación del proyecto. El segundo capítulo aborda la parte conceptual que se utilizará para realizar los cálculos. Este capítulo se dividió en Hidrología, Hidráulica, Aspectos normativos referentes a puentes y la presentación de los softwares que se emplearon para el desarrollo de la tesis. El tercer capítulo detalló la recopilación de datos, esto incluye la información cartográfica, pluviométrica, batimétrica, evaluación de estudio de suelos y análisis de información de cobertura vegetal. Con respecto al cuarto capítulo, se presentó todos los cálculos realizados tanto para la hidrología como la hidráulica. En el quinto capítulo, se presentó las conclusiones y recomendaciones, así como el resultado final que es la cota mínima de fondo de viga de tablero y la cota máxima para Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas – UPC Facultad de Ingeniería Civilcimentaciones.

Se aplicaron tres modelos agregados precipitación- escorrentía de escala mensual (Gr2m, Témez y Lutz Scholz) sobre la cuenca alto-andina del río Callazas, y se evaluó mediante criterios estadísticos (pruebas de bondad de ajuste) la eficiencia hidrológica de dichos modelos. Tomando como referencia principal el coeficiente de eficiencia de Nash, se determinó que el modelo que se ajusta más al comportamiento de la cuenca es el Gr2m, con un valor de 0.846, le siguen el modelo de Lutz Scholz con 0.776 y Témez con 0.52. / Three conceptual rainfall-runoff models (Gr2m, Témez, Lutz Scholz) were applied on the high-andean basin Callazas at a monthly timescale and assessed through statistical criteria (goodness of fit). Taking the coefficient of Nash-Sutcliffe as the main reference, it was determined that the Gr2m model, with a value of 0.846, fits better with the observed data and reflects well the behavior of the basin, followed by Lutz Scholz with 0.776 and Témez with 0.52

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Este trabajo pretende entregar las herramientas necesarias para el correcto uso del Sistema de Modelación Hidrológica (SMH) como instrumento de apoyo en la enseñanza de temas relacionados a la hidrología. El SMH consiste en un equipo de modelación física que permite representar algunos procesos hidrológicos de interés, en particular en este caso, orientados al estudio de crecidas. Para cumplir con el objetivo propuesto, se han realizado una serie de experiencias prácticas en el sistema, buscando la generación de escorrentía a partir de precipitación incidente en la cuenca y diferenciando cada una de ellas al variar las condiciones de entrada. Éstas corresponden a: variación en la intensidad, duración y distribución espacial de la precipitación incidente, variación de la pendiente media de la cuenca y variación del nivel freático al inicio de una tormenta, todo ello en una cuenca completa y en una cuenca intermedia. Una vez realizadas las simulaciones en el sistema físico, se contrastan los resultados obtenidos con modelos matemáticos, entre los que se incluyen la Fórmula Racional, el Hidrograma Unitario, dos Hidrogramas Unitarios Sintéticos (Nash y Clark) y el método de la curva número utilizado en analogía entre la elevación del nivel freático al inicio de una tormenta y las abstracciones de una cuenca. Los resultados obtenidos, muestran como el Sistema de Modelación Hidrológica permite generar información de calidad para los análisis que sean necesarios, presentando una buena correlación (r2 > 0.9 la mayoría de los casos) con los modelos matemáticos escogidos, lo que permite utilizarla sin problemas como herramienta de apoyo pedagógico.

La normativa contenida en el Decreto 291/2008 impone nuevas condiciones en la representación del sistema para los procesos de Planificación de la Operación del CDEC-SIC. Estas nuevas condiciones en la representación incrementarán el esfuerzo computacional asociado al algoritmo de Programación Dinámica Dual Estocástica que soluciona el problema de coordinación hidrotérmica, con el consecuente aumento en los tiempos de ejecución del software asociado, lo que puede comprometer el cumplimiento de los plazos con los que cuenta el Departamento de Planificación de la Operación del CDEC-SIC. Motivado por lo anterior se propone como objetivo de este trabajo de título, la evaluación de nuevas alternativas en el tratamiento de las series hidrológicas que alimentan el modelo de Programación de Largo Plazo (PLP) para obtener mejoras en la precisión de la solución y los tiempos de ejecución. Lo que se busca es reducir el número de hidrologías muestreadas durante la fase de optimización del modelo (aperturas). Para esto, en una primera instancia, se consideran: el Análisis de Componentes Principales, la aplicación de Modelos Temporales para la obtención de Series Sintéticas y el Agrupamiento de Hidrologías en Clusters; eligiendo esta última opción. Se propone la selección de k aperturas a partir de la estadística actual de 48 años hidrológicos, utilizando como referencia los centroides resultantes de la agrupación de esta estadística en k grupos o clusters. Con esto se espera incluir en las k aperturas escogidas, condiciones hidrológicas diferentes entre sí, a fin de mantener la variabilidad de la muestra original. El trabajo comienza con una etapa exploratoria donde se evalúa la reducción desde 48 a 24, 12, 6 y 3 aperturas. Se constata un descenso del tiempo de ejecución al disminuir el número de aperturas y se obtienen resultados acordes con los correspondientes a la metodología actual, analizándose para estos efectos, las series de: costos marginales en la barra Quillota 220 kV, costos térmicos por etapa y valor del agua en los embalses del SIC. A partir de los buenos resultados de la primera etapa, se analizan opciones intermedias entre 6 y 12 aperturas, las que resultan satisfactorias en tiempos de ejecución y precisión de la solución. Finalmente, se establecen criterios de selección del número de clusters a utilizar y, por ende, del número de aperturas; éstos son: el tiempo de ejecución del programa y el índice de validación de clusters “silhouette”. Del primero y, a fin de garantizar que la muestra sea insesgada, se obtiene que la replicación de aperturas no incrementa el tiempo de ejecución con respecto al caso que no las replica. El segundo criterio permite distinguir qué particiones realizadas no corresponden a una estructura natural de grupos de la muestra original, a partir del análisis del valor de “silhouette” promedio y de sus gráficas asociadas. El trabajo desarrollado determina la selección de un menor número de aperturas, manteniendo la precisión de los resultados y disminuyendo los tiempos de ejecución. Esta memoria selecciona las aperturas a partir de la energía afluente global del sistema, por lo que queda abierta la posibilidad de definir aperturas para cada cuenca o embalse separadamente, lo cual requeriría la intervención del código del Modelo PLP. En un sentido más amplio, poder modificar la programación del Modelo PLP permitiría evaluar, no sólo las aperturas de la fase de optimización, sino otros aspectos de la modelación del problema con miras a la reducción de los tiempos de ejecución.

Ingeniero Civil / La programación de la operación intradiaria de centrales hidroeléctricas de embalse, está determinada por la capacidad de éstas para responder de manera rápida y económica frente a cambios en la demanda eléctrica. Esta variabilidad en la operación provoca fluctuaciones importantes en los caudales aguas abajo del punto de restitución de la central. El objetivo de la presente memoria es evaluar el grado de alteración hidrológica intradiaria debido a las operaciones de las centrales hidroeléctricas Ralco y Pangue del Sistema Interconectado Central (SIC), tanto para las condiciones actuales de operación como para escenarios alternativos de restricciones operacionales que apunten a limitar la alteración hidrológica intradiaria. La alteración hidrológica intradiaria se cuantificó en base a los cuatro indicadores propuestos por Zimmerman et al. (2010). Estos indicadores se obtienen a partir de series de tiempo de caudales horarios en un período de 24 horas. Estas series de operación se obtienen mediante la utilización del modelo MIPUC, modelo de pre-despacho del SIC, que resuelve el problema de coordinación hidrotérmica de corto plazo. Los resultados del modelo MIPUC permiten, además, analizar el impacto económico producto de las restricciones a la operación. El diagnóstico consistió en comparar los indicadores de alteración hidrológica intradiaria obtenidos bajo la operación real observada y una situación natural definida por la ausencia de los embalses. Dado que el diagnóstico arrojó un grado de alteración significativo respecto del régimen natural de caudales en el período de estudio, se definieron e impusieron restricciones de caudal mínimo y variación máxima horaria de caudal sobre la operación de la central Pangue. Se consideraron caudales mínimos entre un 30% y un 60% del caudal medio mensual histórico del río Biobío en el punto de interés. Las variaciones de caudal entre horas consecutivas se limitaron entre 14 m /s y 68 m /s. Ambos tipos de restricciones a la operación de la central Pangue producen mejoras en los indicadores de alteración hidrológica intradiaria. La restricción de variación máxima horaria de caudal produce una mejora significativa de los indicadores durante todo el período de evaluación, mientras que la restricción de caudal mínimo sólo es efectiva en cierto período del año. Adicionalmente, se observó que el efecto sobre el grado de alteración hidrológica no es proporcional a la magnitud de las restricciones. Restricciones de pequeña magnitud no producen una mejora muy significativa sobre los indicadores. En términos económicos, el aumento del costo total del sistema debido a las restricciones sobre la operación de la central Pangue resulta del efecto neto entre las variaciones del costo futuro del agua y del costo de producción térmica. Al comparar los efectos de ambas restricciones sobre los indicadores de alteración hidrológica con el aumento de los costos, se deduce que la restricción de variación máxima horaria de caudal mejora los indicadores a un menor costo que la restricción de caudal mínimo mensual. Se determinó que para el caso más restrictivo, el aumenta de costo representa un 0,2% de los ingresos a nivel semanal de la central Pangue. Se concluye que la restricción de variación máxima horaria de caudal obtiene mejores resultados tanto en términos de efectividad como de eficiencia económica. Adicionalmente, las restricciones ambientales parecen no producir un aumento excesivo de costos sobre la operación del sistema.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Recursos y Medio Ambiente Hídrico / Ingeniería Civil / La demanda por recursos hídricos en Chile es cada vez mayor, debido al incremento de la actividad industrial, minera, agrícola y al aumento demográfico de la población. Paralelamente los estudios sobre el cambio climático pronostican una reducción de los caudales en los ríos, por lo que el tema hídrico es una prioridad dentro de las discusiones que se deberán afrontar en el futuro. El estudio que se presenta a continuación aborda el tema de la disponibilidad de recursos hídricos en la alta cordillera de los Andes, sector en que se tiene escasa información. Mediante el uso de trazadores, tales como iones e isótopos, se busca conocer mejor el ciclo hidrológico que se presenta en la cordillera y cuál es la contribución de los distintos reservorios que almacenan el agua desde el invierno hasta el verano, muchas veces de forma interanual. En particular, la importancia de los glaciares, cobertura nival, lluvia y del agua subterránea sobre el caudal de los ríos ha sido estudiada en diversas investigaciones las que han mostrado distintos resultados. El mayor conocimiento sobre el comportamiento de los reservorios de agua permite llevar a cabo mejores políticas de regulación de los recursos hídricos, así como identificar variaciones en las reservas de agua debida a la variabilidad climática, cuyos efectos adversos para la población pueden menguarse mediante obras civiles que ayuden al control del agua. Se realizaron mediciones en dos cuencas de la zona alta del río Aconcagua cuyos nombres son Ojos de Agua (lat. -32,86º, long. -70,17º) y Juncal (lat. -32,86º, long. -70,14º). Con el objetivo de estudiar el comportamiento de las reservas en dos cuencas de alta montaña en los Andes de Chile Central se plantean tres metodologías para poder procesar los datos, el primero construido en base a un análisis de componente principales utilizando el muestreo isotópico efectuado en la zona de estudio, el segundo basado en un modelo de mezcla simple (EMMA) y el último sustentado en un modelo bayesiano que no considera información precedente en el área de investigación. Por otra parte, se aplica análisis de componentes principales a todos los datos, para permitir una manera sencilla de visualizarlos y conseguir una mejor interpretación de la información. Los resultados muestran que en una cuenca dominada por glaciares como Juncal al menos el 30% del caudal de la Estación fluviométrica Juncal en Juncal proviene de glaciares de forma directa, un 20% de la nieve y el restante 50% proviene del suelo, que es una combinación de las dos primeras. Mayores estudios son necesarios para definir la proporción real de cada fuente. Por otra parte, se muestra que en un año seco, como el 2011, una gran cantidad del caudal provino de glaciares, probablemente esto refleja una reducción de su extensión. Por su parte, los resultados en Ojos de Agua muestran una alta influencia de la nieve en el caudal y una mínima influencia de glaciares. Su química difiere en gran manera a Juncal debido a la geología. La información meteorológica se compara y se aprecia la importancia de la radiación incidente y el aumento de temperatura sobre la fracción de caudal de glaciar, expresado sobre la estación fluviométrica Juncal en Juncal, así como de la nieve presente en una cuenca de características netamente nival. Por último, la variación entre años húmedos y secos da origen a distintas señales químicas que reflejan un comportamiento distinto dentro de la cuenca, que es importante en la acumulación de recursos en la cordillera.

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Diseña los componentes hidráulicos, estructurales y económicos de un proyecto de acuicultura con la técnica de circuito cerrado. Se hará una investigación sobre las tres principales técnicas de acuicultura: Pozas de tierra, jaulas en el mar y circuito cerrado. Se investigará sobre sus componentes, aplicación y se hará un balance de los beneficios de las tres. En el escenario que se presenta en los años futuros, es decir, la problemática ambiental que escalona de manera intensiva, muchas empresas de alimentos ya no se vuelven rentables por los problemas que tienen. Generar cultivos y comida para satisfacer a la población ya no puede darse de manera aislada de los impactos ambientales que generen las técnicas de producción. Es en este escenario que surgen los sistemas de recirculación para cultivar peces. Estos ofrecen una manera de producción de pescado que genera huellas ambientales de escala mínima por no decir nula. Por lo cual, no se enfrentan a los problemas ambientales de los años venideros, ni empeoran los ya existentes. Es por esto que he considerado pertinente desarrollar mi investigación en este tipo de sistemas para promover el interés en estos proyectos ingenieriles que ofrecen una serie de ventajas ambientales.