Ingeniero Civil / Las intensas lluvias del sur de Chile provocan un aumento en las presiones de poros, debido a un aumento del nivel freático, afectando directamente la estabilidad de un talud. Para aumentar el factor de seguridad, se ha observado que un método efectivo es la utilización de drenes subhorizontales. Éstos generan un gradiente de energía entre el interior del dren y el suelo, permitiendo un flujo de agua que disminuye la presión de poros. No obstante, el diseño del espaciamiento, así como el largo y diámetro de los drenes a utilizar no se encuentra detalladamente estudiado. Además, el diseño del sistema de drenaje propuesto es un problema que debe ser abordado tridimensionalmente pues la distribución de presiones de poros (y del nivel freático) es una variable que varía tanto en el plano a lo largo de los drenes como en el plano perpendicular a ellos. El objetivo de esta investigación es desarrollar y permitir determinar las variables más importantes para el diseño adecuado del sistema de drenaje, con un modelo numérico en 3D, con el fin de cuantificar el efecto del largo y espaciamiento de drenes horizontales en un talud. Se utiliza el software FLAC3D para estudiar el efecto de los drenes, bajo régimen permanente, en las tensiones efectivas del talud y en el factor de seguridad estático, utilizando el método de reducción de los parámetros de resistencia al corte. Se ha encontrado en la literatura (Teresik & Kealy, 1984) que la condición de borde que comúnmente es utilizada para representar el comportamiento de drenes, es considerar presiones de poros nula. Bajo esta condición, se ha observado que la distribución de carga hidráulica total no es representativa del fenómeno observado en el laboratorio (Kenney, 1977). Se concluye que solo cuando el dren posee una superficie libre, el comportamiento debe ser modelado con presión nula y cuando éste entra en presión (sin superficie libre, con presión hidráulica en su interior), la condición de borde adecuada es con caudales de extracción. Esto representa ambas formas en que los drenes responden disminuyendo las presiones de poros bajo diferentes gradientes de energía, siendo la condición de presiones de poros nula más efectiva que la de caudales. El parámetro que controla este comportamiento es el diámetro del dren, el cual debe ser diseñado teniendo como dato el caudal que debe ser evacuado. Las simulaciones numéricas con presión de poros nula realizadas permiten concluir que para el diseño del sistema de drenaje, las variables geométricas de largo, espaciamiento y diámetro deben ser abordadas como un conjunto, en donde el largo y espaciamiento especificados arrojan un caudal que debe ser conducido por un dren de diámetro adecuado para que trabaje como un canal y no como una tubería. Se obtiene un procedimiento de modelamiento de drenes validado el cual es aplicado en un talud del sur de Chile, en que sus parámetros de resistencia al corte han sido determinados. Para este talud se obtiene un gráfico que cuantifica el efecto que tienen los parámetros geométricos de drenes horizontales en la estabilidad del talud. Se obtiene que aumentar el largo del dren por sobre 10 m no aumenta considerablemente el factor de seguridad del talud. Por otro lado, el efecto del espaciamiento entre drenes es notorio cuando se trabaja con drenes más cortos. Se concluye que la utilización de drenes es una alternativa adecuada de mejoramiento de la estabilidad del talud.

Ingeniero Civil de Minas / El presente estudio se origina en el marco de los requerimientos de la División Andina de evaluar mejores alternativas de producción; específicamente, en este caso, enfocados en el control de los taludes y cumplimiento de las líneas de diseño o límites finales de su mina a rajo abierto. El estudio apunta a obtener un mejor comportamiento de los taludes finales proyectados para el rajo, variando tanto los parámetros de diseño de las tronaduras de precorte y línea buffer, como asimismo las propiedades del explosivo. Se realizaron tres pruebas en la mina, las cuales consistieron en lo siguiente: Primera prueba: Modificación de la malla de perforación de la línea buffer, y reducción de la distancia entre la línea buffer y la línea de precorte. Segunda prueba: Modificación del diseño de perforación y tronadura, cambio de explosivo y disminución del espaciamiento entre los tiros de precorte. Tercera prueba: Cambios en el diseño de perforación de la línea de precorte y línea buffer. Reducción del ángulo de inclinación de los tiros de precorte y de la distancia entre línea buffer y la línea de precorte. A partir de los resultados obtenidos en estas pruebas se realizó una evaluación geomecánica del talud remanente y del cumplimiento de los límites de diseño del rajo. Las principales conclusiones se resumen a continuación: El banco 3468 obtuvo una calificación de 100% de grado de aceptabilidad, considerada como Muy Buena. La pared del banco evaluado presenta un aspecto sano y estable. Sin embargo, se observan algunas deficiencias como la presencia de sobrepiso en el banco superior y de cornisas en el banco intermedio. El banco 3596 obtuvo una calificación de 70% de grado de aceptabilidad, considerada como Buena. Las paredes del banco evaluado se presentan estables y con un buen saneamiento. Se observa presencia de deuda o remanente en la pata del banco. En suma, el análisis de los resultados de las pruebas realizadas permite concluir que los cambios introducidos fueron positivos. En los tres casos se observó una mejora con respecto a la situación concerniente a las prácticas preexistentes, en el sentido que con los nuevos parámetros de diseño es posible obtener taludes más estables. Dado los buenos resultados de estas primeras pruebas ya se están aplicando estos cambios en la faena. En todo caso, se recomienda realizar pruebas adicionales con el propósito de ratificar con mayores antecedentes la implementación definitiva de las modificaciones propuestas.

Ingeniero Civil Eléctrico / Los elevados potenciales con los que trabajan los sistemas eléctricos de potencia hacen imprescindible la presencia de elementos de seguridad que protejan a los equipos y personas que se encuentren en el lugar. Las puestas a tierra son la última línea de defensa en una compleja serie de mecanismos y protocolos dispuestos para este fin. Por esto es de vital importancia asegurarse de que el diseño de ésta se ajuste a los parámetros de diseño para comprobar que la operación se realice de manera segura. Una de las primera acciones es caracterizar apropiadamente el terreno en el cual la corriente será disipada. La otra es proyectar una malla de tierra que establezca condiciones seguras en todo el recinto donde se ubican las instalaciones. En el presente trabajo se ha creado una herramienta computacional que permite determinar la configuración de los estratos que componen el terreno, particularmente el espesor y la resistividad eléctrica de cada una de las capas, a partir de los datos obtenidos mediante un sondeo eléctrico vertical. Además se ha implementado un sistema que en situación de falla, permite determinar las corrientes que son inyectadas al terreno en cada punto de la malla, como también del aumento del potencial en ésta, y en cualquier lugar del espacio, para terrenos de dos capas. La puesta a tierra es modelada como un conjunto de pequeñas esferas, a fin de dar flexibilidad en el diseño geométrico de estas, a diferencia de trabajos anteriores, los cuales utilizan barras de dimensiones reducidas como geometría elemental para el cálculo de las características eléctricas. La modelación se implementa modelando las mallas como un conjunto de esferas pequeñas, lo cual entrega flexibilidad en el diseño de la puesta a tierra. Comparaciones con datos reales y mediciones en terreno, muestran que los resultados son suficientemente cercanos a la realidad, mostrando la idoneidad del modelo. La metodología utilizada permite obtener las características eléctricas de mallas que se encuentren en presencia de elementos metálicos separados tales como cables de telecomunicaciones, tuberías, rieles para el transporte de equipos en superficie, entre otros, lo cual no es posible determinar en forma precisa mediante los métodos simplificados actuales. También es posible visualizar las zonas en las cuales la densidad de corriente es lo suficientemente pequeña, tal que permita reducir la cantidad de conductores en la puesta a tierra, a fin de obtener soluciones de menor costo. El programa desarrollado en este trabajo tiene un gran potencial en la docencia, ya que permite obtener resultados de manera más transparente que los métodos actuales, obteniendo una mayor claridad de los fenómenos involucrados. En la industria es posible utilizar este programa para obtener resultados más precisos, seguros y de menor costo.

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Tesis presentada a la Universidad de Chile para optar al Grado de Doctor en Química / Los biosólidos son residuos del tratamiento de aguas servidas, que al ser tratados y procesados, pueden ser reciclados y aplicados como co-fertilizantes en suelos. También pueden ser una fuente de contaminación de diversos tipos de compuestos orgánicos. Triclocarbán (TCC) ha sido utilizado ampliamente desde 1970 como agente antimicrobiano en jabones, enjuagues bucales y pastas dentales. Este compuesto, es apolar, por lo que se une a la materia orgánica de los biosólidos. La determinación de la fracción biodisponible implica el uso de plantas o animales y un tiempo prolongado de estudio. Por lo tanto, es necesario desarrollar metodologías simuladoras, para obtener una determinación rápida y simple de la biodisponibilidad de TCC en suelos tratados con biosólido. Dos métodos de extracción podrían ser adecuados: el empleo de una solución acuosa de hidroxipropil-β-ciclodextrina (HP-β-CD) y la extracción acuosa con CaCl2 seguida de una extracción con disco rotatorio en dos disposiciones, horizontal y vertical (EA/RDSE), utilizando como tejido vegetal plantas de trigo. En los cultivos realizados en sistemas suelo-biosólido, TCC fue detectado en las raíces de las plantas de trigo. En cambio, para los tratamientos con biosólido enriquecido y con biosólido con alta concentración “nativa” de TCC, fue detectado tanto en la raíz como en la parte aérea. Los valores de los factores de translocación son menores a 1, indicando que TCC permanece preferentemente en la raíz de la planta. Los factores de bioconcentración (FBC) es la razón entre la concentración de TCC en el tejido vegetal y el suelo. Para las raíces y parte aérea, se obtiene que los suelos tratados con biosólido no acumulan TCC, ya que FBC <1, a excepción de las raíces del suelo tratado con biosólido con una alta concentración “nativa” de TCC (FBC: 1,7). Los factores de concentración (FC) fueron calculados para los métodos simuladores. Para la extracción con HP-β-CD, los FC < 1, lo que indica que esta metodología no sobreestima la fracción biodisponible, sino que se comporta muy similar a ella. Para la extracción con EA/RDSE, se obtienen FC del orden de 10-4, corroborando una característica de TCC como su baja solubilidad. Para validar los métodos como biosimuladores, se realiza un modelamiento a través de una correlación simple entre las concentraciones de TCC en el tejido vegetal y las concentraciones determinadas a través de los métodos (HP-β-CD y EA/RDSE, significativas al 95%). Para la ciclodextrina, se obtienen correlaciones significativas y explican entre 37 y 95% de la variabilidad de los datos para las raíces y la parte aérea. Para el modo vertical de EA/RDSE, las correlaciones son significativas y explican entre el 26 y 57% de la variabilidad, para las raíces y la parte aérea, respectivamente. Para el modo horizontal, la correlación es significativa para las raíces, con una explicación del modelo de un 81%. Se puede concluir que los dos métodos desarrollados, la extracción con HP-β-CD y la EA/RDSE, son biosimuladores de la fracción biodisponible de TCC en las raíces de planta de trigo cultivadas en suelos tratados con biosólido / Biosolids are a residue of water treatment, which when are treated and/or processed, can be recycled and used as co-fertilizing agents in soils. They are also a pollution focus of organic compounds. Triclocarban (TCC) has been widely used since 1970, as antimicrobial agent in soaps, mouthwashes and toothpastes. This compound, is non-polar, reason why it binds with organic matter of the biosolids. The determination of the bioavailable fraction involves the use of plants or animals and prolonged study time. Therefore, it is necessary to develop simulating methodologies for a rapid and simple determination of the bioavailability of TCC in soils amended with biosolids. Two extraction methods may be suitable: the use of an aqueous solution of hydroxypropyl-β-cyclodextrin (HP-β-CD) and the aqueous extraction with CaCl2 followed by an extraction with the rotating disk in two orientations, horizontal and vertical (EA/RDSE), using as vegetal tissue wheat plants. In crops of wheat plants in soil-biosolid systems, TCC was detected in the roots. On the other hand, in plants grew with spiked biosolids and biosolids with high “native” concentration of TCC, it was detected in roots and shoots. Translocation factor are lower than 1, showing that TCC remains preferentially in the root. Bioconcentration factors (BCF) is the ratio of the concentration of TCC in plant tissue and soil. For the roots and shoots, is obtained that soils treated with biosolids do not accumulate TCC, cause FBC <1, with exception of the soil treated with biosolids with a high concentration of “native” TCC (FBC: 1,7). Concentration factor (CF) were calculated for the simulator methods. For the extraction with HP-β-CD, FC<1 indicating that this methodology does not overestimate the bioavailable fraction, but behaves very similar to it. For the EA/RDSE method, FC of 10-4 are obtained, corroborating TCC characteristic such as low solubility. To validate the methods as biosimulators, a modeling through a simple correlation between TCC concentration in plant tissue and concentrations determined by simulator methods is used (HP-β-CD and EA/RDSE, 95% significant). For the cyclodextrin, significant correlations are obtained and explain between 37 and 95% of the variability for roots and shoots. For the vertical mode of EA/RDSE, correlations are also significant explaining between the 26 and 57% of the variability for roots and shoots, respectively. For the horizontal mode, correlation is significant to the roots, with a model explanation of 81%. It can be concluded that, the two developed methodologies (HP-β-CD and EA/RDSE) are biosimulators of the TCC bioavailable fraction in the roots of wheat plants cultured in soils treated with biosolids / Fondecyt; Conicyt; NIFA Multi-State FLA-SW-005368 / 2020

Propone una metodología para la predicción y estimación de áreas degradadas a partir del análisis de las tendencias lineales de las series de tiempo de los productos MOD13Q1-índice de Mejorado de Vegetación (EVI) y MOD11A2-Temperatura de la Superficie de Suelo (LST) del sensor MODIS. Descargados los datos, se filtraron los píxeles contaminados debido a los artefactos atmosféricos mediante la capa de fiabilidad y se completaron las series con interpolaciones en función al tiempo. Luego, se generaron los máximos compuestos anuales (MCA), cuyas tendencias se determinaron píxel por píxel con su respectivo test de significancia. Se obtuvieron mapas de tendencias de la degradación en base al EVI, mostrando un total de 26.97% de área degradada con significancia (p < Ͳ.Ͳͷ) y 34.97% con significancia (p < Ͳ.ͳ). A su vez, este resultado se relacionó con el mapa de tendencias de la temperatura superficial (Tୱ ), basado en el balance de energía entre el calor sensible y el calor latente de vaporización, mostrando un 26.59% de área de estrés hídrico con significancia (p < Ͳ.ͳ). El mapa de tendencias de la temperatura superficial permitió observar un estrés hídrico en la cobertura del bosque seco y usos. Esto fue relacionado con el mapa de tendencias de degradación del EVI en el cual, los resultados de degradación en el valle para ambas variables fueron debido al problema de la salinización, y en el bosque seco por el estrés hídrico y la deforestación. La degradación obtenida guarda relación con los llamados síndromes de la degradación, mostrando tendencias negativas para el EVI y tendencias positivas para la temperatura de superficie de suelo de acuerdo al balance de energía. / Tesis

Memoria para optar al título de Químico / En la actualidad existe un creciente interés por los “contaminantes emergentes”, los cuales corresponden a contaminantes no regulados, pero que pueden ser candidatos para una futura regulación. Estos compuestos no necesitan persistir en el medio ambiente para ser dañinos, ya que son introducidos constantemente en el medioambiente, compensando así su alto índice de remoción, degradación y transformación. Dentro de estos contaminantes emergentes se encuentran los fármacos, de los cuales no existe información disponible sobre su incidencia y riesgo en el medio ambiente ni datos ecotoxicológicos, por lo que las consecuencias de su presencia en ambiente son inciertas. Estos compuestos han sido encontrados en aguas superficiales, aguas subterráneas, en la red de alcantarillado e incluso en fuentes de abastecimiento de agua potable. La presencia de fármacos en la red de alcantarillado se debe principalmente al excesivo uso de éstos por parte de la población humana al ser excretado mediante heces fecales y orina; por otro lado, una gran cantidad de fármacos vencidos son vertidos directamente al alcantarillado, tanto por parte de hospitales como por farmacias. En la Región Metropolitana, la gran mayoría de industrias farmacéuticas vierten sus desechos directamente al alcantarillado, cumpliendo escasamente con la norma que actualmente se encuentra vigente para desechos de RILES al alcantarillado. Posteriormente, las aguas llegan a las plantas de tratamiento de aguas servidas, que se encargan de descontaminar los recursos hídricos de la región, para luego ser utilizados con fines agrícolas. Es sabido que una fracción de los contaminantes presentes no son eliminados en el proceso, pudiendo quedar en las aguas, lo que provocaría contaminar los suelos agrícolas del lugar que son regados con éstas o en el biosólido. Una de las disposiciones finales de estos biosólidos es el uso de fertilizantes, ya que son ricos en nutrientes como Nitrógeno, Fósforo y Potasio (NPK), pero a la vez puede presentar contaminantes orgánicos e inorgánicos, lo que originaría una contaminación no solo de los suelos remediados con estos fertilizantes, sino que también la posible agricultura del lugar. La utilización de plantas como bioindicador es una manera de determinar la posible introducción de contaminantes emergentes, como también sus metabolitos, en la cadena trófica. Sin embargo, debido a la excesiva demora en el análisis de los fármacos en plantas, se hace necesario implementar otras metodologías que involucren un menor tiempo de análisis, como extracciones con solventes de diferente capacidad extractiva que permitan estimar la fracción disponible. Por lo que el objetivo de la investigación en estudiar la disponibilidad de antiinflamatorios no esteroidales en suelos y suelos tratados con biosólido mediante la aplicación de solventes de diferente poder extractante y su comparación con la fracción biodisponible utilizando plantas de trigo. En general, las extracciones con agua y azida de sodio correlacionaron con lo absorbido por la planta con coeficientes de determinación superiores a un 60%, indicando que con ambos extractantes sería posible estimar el efecto de estos antiinflamatorios sobre la biodisponibilidad en plantas y evaluar la influencia de la incorporación de biosólido en esta, considerando que la extracción con solución acuosa y agitación más rápido que el uso de plantas y que permitiría la realización de un mayor número de análisis en paralelo / Fondecyt

Memoria Geógrafo / Se analizan las características físicas y morfológicas de suelos desarrollados en dunas antiguas de tres sistemas litorales de Chile Central. El sistema El Yali, ubicado en el suroeste de la Región de Valparaíso y los sistemas Chanco y Putú, ambos localizados al sur-oeste de la Región del Maule. Se estudió la relación suelo-geomorfología, la identificación de dunas antiguas y la descripción morfológica de los perfiles de suelos que fueron realizados de acuerdo al USDA. Las dunas parabólicas, upsiloidales y longitudinales antiguas se caracterizan por no poseer actividad y presentar suaves pendientes, logrando un equilibrio natural con la vegetación. Poseen un tipo de horizonte preferentemente A-C, con profundidades no superiores a los 40 cm., estructura granular a bloques subangulares débiles. La clase textural es arenosa (a) a areno francosa (aF) y el color grada de pardo grisáceo a pardo grisáceo oscuro en profundidad en un matiz 10 YR. En profundidad existen moteados comunes de hierro difusos. La clasificación taxonómica es dominada por los suelos Typic Ustipsamment, no obstante, el sistema Putú y Chanco presenta una cantidad de suelos más variable, donde es posible encontrar suelos Aquic Ustipsamment. Palabras claves: dunas antiguas, suelos arenosos, pedogénesis-morfogénesis, Entisoles.

Desde la década de 1960 se vienen realizando en la plataforma continental del Perú, diversas investigaciones en sedimentos superficiales referidas a estudios geoquímicos, biogénicos y sedimentológicos; sin embargo, hasta el momento, no se cuentan con estudios que describan la mineralogía de los mismos, siendo necesario desarrollar el tema en esta oportunidad, para la parte central de la plataforma. Es objeto de este estudio caracterizar mineralógicamente los sedimentos mencionados y evaluar su distribución así como relacionar su presencia con las áreas de aporte. La información batimétrica obtenida, permitió inferir los principales rasgos geomorfológicos condicionantes para su concentración en la zona de estudio así como las estructuras principales que controlan las disposiciones espaciales del fondo. En este sentido y con el propósito de iniciar estas investigaciones, se realizó el presente estudio contando para ello con las muestras de sedimentos del archivo técnico del Instituto del Mar del Perú (IMARPE), proponiéndose la determinación mineralógica de los sedimentos limo arcillosos mediante estudios de difractometría de rayos X en los laboratorios del Instituto Geológico Minero y Metalúrgico (INGEMMET). A todo esto, se añade el análisis sobre la proveniencia de los sedimentos mediante el estudio de los materiales sedimentarios de los principales ríos que desembocan en la región estudiada a fin de determinar las zonas de aportes. Para ello, de un total de 50 muestras estudiadas y mediante el estudio de difractometría de rayos X, se han identificado 58 minerales, 15 de los cuales se encuentran distribuidos en toda la zona de estudio y son: Cuarzo, Albita, Muscovita, Clorita, Augita, Riebeckita, (siendo estos los mas abundantes en toda la plataforma), Rodonita, Cloromagnesita, Rodocrosita, Anortoclasa, Pirita, Yeso, Actinolita, Jarosita y Ortoclasa realizándose la determinación de sus atributos y características. La presencia de estos minerales indican tipos tanto autígenos formados en la misma plataforma como terrígenos, transportados por los ríos. En cuanto a los sedimentos fluviales, se realizaron análisis por difractometría de rayos X, los que arrojaron resultados similares a los sedimentos marinos mientras que los resultados de los análisis de las muestras de continente permitieron determinar una procedencia de arco disectado de acuerdo a los resultados procesados según el Método de Dickinson.

La contaminación por hidrocarburos de petróleo en ecosistemas terrestres y acuáticos representa un problema ambiental en todo el mundo, incluyendo el continente Antártico, estos hidrocarburos son utilizados como combustible y traen consigo la contaminación de suelos de las estaciones científicas y zonas aledañas. Existen consorcios bacterianos conformados por bacterias psicrófilas y psicrotolerantes con capacidad bioremediadora, logrando degradar hidrocarburos a bajas temperaturas. En este trabajo se evaluó la eficacia de un consorcio bacteriano aislado de la Base Peruana “Machu Picchu” – Antártida en la bioremediación de suelos, en laboratorio. El consorcio bacteriano psicrotolerante estuvo integrado por: Pseudomonas putida (63Bb, 9Ab, 60Bf y 39 Bfa), Pseudomonas sp. 9Aa, Pseudomonas aeruginosa 63Ba, Aeromonas sp. 39Bf, Stenotrophomonas rhizophila 116B y Paenibacillus lautus (95Fa y 95Fb). Se acondicionaron 3 terrarios (23cm x 12cm x 8cm) con 1.3 Kg de suelo contaminado con petróleo (5% p/p); el primero fue inoculado con el consorcio psicrotolerante, el segundo con un consorcio bacteriano control positivo formado por 2 cepas de Pseudomonas aeruginosa (68P y 202P) y un Bacillus subtilis (202G) aisladas de la zona Norte del Perú y el tercero fue el control abiótico. El proceso duró 180 días a 4 - 5°C, evaluando la biodegradación de petróleo a través de la cuantificación de los hidrocarburos por métodos gravimétrico (3540 EPA-SOXHLET) y saturación de fluidos (API RP40 - RETORTA), conteo de microorganismos viables y medición de los parámetros físico - químicos de cada terrario en intervalos de 30 días. Los resultados mostraron que el crecimiento bacteriano aerobio fue exponencial hasta los 120 días, con un máximo valor de 2.18 x 105 UFC/g y las bacterias psicrotolerantes hidrocarbonoclásticas alcanzaron 4.3 x 104 NMP/g, lo cual coincide con el 57.88% de reducción registrada en 120 días. Finalmente, al cabo de 180 días, se observó reducción mínima de hidrocarburos en los terrarios control positivo y abiótico, 37.30 % y 11.96% respectivamente; alcanzándose en el terrario psicrotolerante una reducción significativa de 58.41% (p<=0.007). Se concluye que este consorcio psicrotolerante fue efectivo en la bioremediación de suelos contaminados con hidrocarburos de petróleo a nivel terrarios, controlando humedad y pH.