Ingeniero Civil Mecánico / Esta memoria surgió como un trabajo anexo a la investigación de la profesora Dra. Beatriz Maturana Cossio del Instituto de la Vivienda de la Facultad de Arquitectura de la Universidad de Chile, a través del proyecto Fondecyt Nº11130636: "Viviendas de Integración Social y la Sustentabilidad Medio Ambiental: una Investigación de Proyectos Claves en Chile". Esta investigación le permitió al estudiante ubicarse en un contexto real para aplicar una solución de ingeniería y eficiencia energética, la cual consiste en el diseño y estudio de pre-factibilidad de un sistema de bombas de calor geotérmicas para ser utilizado en la climatización de 2.088 viviendas de integración social que componen el proyecto San Alberto de Casas Viejas en Puente Alto, Santiago. El informe aborda los antecedentes necesarios para identificar la tecnología de interés. Se describe qué se entiende por geotermia de baja entalpía y su aprovechamiento por medio de bombas de calor. Con respecto a la metodología, se calcula la demanda energética para la climatización de las viviendas, y se determina el caudal de agua necesario que se debe bombear desde la fuente geotermal para suministrar de energía los sistemas de bombas calor. Luego, se modela el efecto que tiene en el acuífero la reinyección de agua más fría en invierno y más caliente en verano, y finalmente se dimensionan y caracterizan los principales componentes del sistema para estimar el costo de inversión, costo de operación y ahorro que determinarán la factibilidad económica de la propuesta. Se obtiene que el costo de inversión para el sistema de calefacción es en promedio de 15 millones de dólares y que el ahorro en el gasto de operación anual es de al menos 58% con respecto al gasto anual en climatización por medios convencionales alternativos. Se concluye que, tanto en un escenario favorable como uno promedio, la inversión se paga en un horizonte de entre 4 y 20 años. Además, es necesario considerar los beneficios sociales en medioambiente, salud y equidad social para justificar la inversión del proyecto, si se quiere, por parte del Estado. Finalmente, se discuten y proponen tres alternativas que lograrían reducir considerablemente el costo de inversión y los gastos de operación.

Ingeniero Civil / Esta memoria tiene como objetivo evaluar la factibilidad técnica y económica de la instalación de tecnologías de Energía Renovable no Convencionales (ERNC) en hogares chilenos. La metodología consiste en seleccionar 2 tipos de vivienda en función del costo (una avaluada en 650 UF y otra en 5500 UF), y ubicarlas en 4 ciudades; Iquique, Lonquimay, Santiago y Osorno; para diversificar el efecto del clima y disponibilidad de recurso energético en el análisis. Se determinan las tecnologías aplicables a nivel residencial y se evalúa implementar un reacondicionamiento térmico a viviendas que permitan ahorro en el gasto anual de calefacción. Con ayuda de Retscreen se diseña la implementación de distintas tecnologías, para dimensionar los sistemas y evaluar su rentabilidad. Mediante flujos de caja se estudia el comportamiento económico en un período de 20 años. Se seleccionan las tecnologías económicamente rentables para aplicarse simultáneamente en las viviendas de cada ciudad y se adiciona al costo inicial de los flujos de caja el valor de cada vivienda. Con las combinaciones apropiadas de tecnologías para cada caso, se recupera la inversión inicial de su implementación en ambas casas en todas las ciudades. En la vivienda 1 el promedio del tiempo de retorno es 8,2 años; y para la vivienda 2 es de 6,3 años. Al incluir el costo de la vivienda los proyectos son factibles sólo para la vivienda de 650 UF, ya que cuenta con acceso a subsidios que merman la inversión inicial, permitiendo un tiempo de retorno promedio de 16,7 años (excepto Iquique donde no resulta rentable); mientras que para la vivienda 2 el proyecto no resulta rentable. La instalación de sistemas basados en energías renovables no convencionales, junto a reacondicionamiento térmico, es un proyecto rentable si se seleccionan sistemas que posean potencial energético en la localidad de interés. Su correcta selección e implementación genera ahorros monetarios anuales que, para el caso de viviendas de costo bajo o moderado, pueden llegar a costear incluso el valor de la vivienda.

En la actualidad la Kinesiterapia Respiratoria es una herramienta muy importante en el manejo de pacientes críticos, su objetivo es optimizar el transporte de oxígeno, maximizando la oxigenación, minimizar o prevenir la retención de secreciones bronquiales, expandir o prevenir atelectasias en los diferentes segmentos pulmonares ayudando o previniendo intervenciones más invasivas. El propósito de este estudio es determinar como afectan un tipo de maniobras de expansión pulmonar a la Presión Inspiratoria Máxima. Las técnicas utilizadas fueron las compresiones y descompresiones torácicas superiores e inferiores, definidas como fuerzas manuales ejercidas en el tórax, durante la fase espiratoria y que deben ceder al final de la espiración. La hipótesis propuesta fue que la Presión Inspiratoria Máxima disminuye al realizar estas maniobras en pacientes ventilados mecánicamente en modalidad volumen control. Las mediciones se realizaron en un grupo de 44 pacientes pertenecientes a la Unidad de Pacientes Críticos del Hospital Clínico de la Universidad de Chile. En el grupo de pacientes estudiados se midió la Presión Inspiratoria Máxima previo a la Kinesiterapia, durante y posteriormente a ella, a través de datos proporcionados por el ventilador mecánico. Los valores obtenidos fueron sometidos a prueba t-Student, la cual arrojó como resultado que ambas maniobras producen una disminución estadísticamente significativa de la Presión Inspiratoria Máxima durante la realización de dichas técnicas. Se obtuvieron diferencias en los resultados previo a la técnica y posterior a esta, ya que las maniobras torácicas superiores no muestran una diferencia significativa de la disminución del parámetro medido a diferencia de las maniobras torácicas inferiores, las cuales mantuvieron esa disminución significativa luego de realizadas las maniobras.

Ingeniero Civil Mecánico / El Centro de Estudio y Trabajo (CET) Valle Verde, ubicado cerca de Puerto Aysén, posee unos invernaderos que abarcan un área aproximada de 1.000 m2, donde se cultivan diversas hortalizas y flores. Debido a las condiciones climáticas de la zona, es necesario entregar calor por una fuente externa para mantener los cultivos durante todo el año. Para aportar este calor, se estudia el uso de bombas de calor geotérmicas las cuales, al usar el subsuelo como foco frío, logran altas eficiencias que pueden compensar su elevado costo inicial, debido a que este medio presenta temperaturas casi constantes a lo largo del año cercanas a los 10° C en la zona. Esto motiva a diseñar el circuito del colector horizontal que va a tierra, con tal de encontrar una disposición que use adecuadamente este medio. Como objetivo se tiene determinar la factibilidad técnico-económica de este sistema para cultivos de lechuga y de tomate, mientras que como objetivos específicos determinar la necesidad térmica del invernadero, estimar el largo de las tuberías del colector, modelar este circuito a fin de diseñarlo y costear los equipos necesarios para que el sistema funcione. El trabajo inicia con los cálculos de balance de energía del invernadero a lo largo del año en base fórmulas para cada fuente o pérdida de calor en el sistema. Con la información del calor necesario que debe inyectarse, se estima el largo de la tubería enterrada en base a datos del subsuelo, y se modela en 2D con un software multifísico la transferencia de calor de forma de ver el comportamiento del subsuelo. Posteriormente se modela en 3D la disposición real de las tuberías, probando distintos modelos, así como medios, para los cultivos. Ya con las capacidades del sistema calculadas, se dimensionan los equipos necesarios, y se modela su funcionamiento dentro del invernadero. Por último, se encuentran los costos que conllevan la instalación y uso del sistema, para así finalmente determinar su viabilidad. Para realizar el estudio, se utilizan datos del sector, como temperatura, radiación ambiente e información del subsuelo, entregados por el Centro de Excelencia en Geotermia de Los Andes (CEGA). Junto a esto, se utiliza como software multifísico el programa ANSYS, facilitado por el Departamento de Ingeniería Mecánica (DIMEC). Finalmente se obtiene que los sistemas son factibles técnicamente para ambos cultivos, pero el tomate no logra sustentarse a lo largo del tiempo económicamente. Junto a esto, debido a la alta inversión inicial, el sistema para un cultivo de lechuga requiere de una subvención que ayude a cubrir este costo, para ser económicamente atractivo.

Geólogo / La bomba de calor geotérmica es el principal medio de explotación de la energía geotérmica de baja entalpía. Las estadísticas muestran que su uso ha aumentado un 10% anual a nivel mundial en los últimos cinco años con una capacidad instalada de ~40 GWt en 2016. En Chile su uso es limitado, pero también tiene una tendencia al alza en los últimos años. Temuco en la Región de la Araucanía presenta serios problemas de contaminación por el uso de leña húmeda como combustible y su aporte a la emisión de material particulado, el cual llega en el mes de junio a los 98 µg/m3 en el caso de MP 2,5 y 115 µg/m3 para el MP 10, superando ampliamente la norma nacional y de la OMS. Este trabajo estima el potencial del recurso geotérmico aplicado a bombas de calor geotérmicas en Temuco sus 3 modalidades: circuito cerrado horizontal (GSHP Ground Source Heat Pump), circuito cerrado vertical (BHP Borehole Heat Pump) y circuito vertical abierto (GWHP Groundwater Heat Pump). Trabajando en la hipótesis de que existen predios en la ciudad donde es posible la instalación de colectores horizontales cerrados y que las características hidrogeológicas son favorables para sistemas verticales, se estima el potencial de cada uno de los intercambiadores de calor geotérmicos. La metodología considera un análisis hidrogeológico con información de la Dirección General de Aguas (DGA), un análisis cívico con el Plan Regulador Comunal (PRC) de la ciudad y su interpretación mediante el software geoestadístico Arcgis 10.3. Se estudia la profundidad del agua subterránea y su temperatura, para evaluar la viabilidad de sistemas abiertos (GWHP). Se realizan secciones estratigráficas y un estudio del calor extraíble de los sedimentos con el fin de estimar la capacidad de los sistemas BHP. Finalmente, las restricciones espaciales del PRC indican la favorabilidad de implementar sistemas GSHP. Los resultados muestran que un de 49% del PRC de la ciudad, puede ser climatizado mediante sistemas del tipo GSHP. La temperatura del suelo a 1,5 m de profundidad permitiría al sistema un coeficiente de rendimiento (COP) entre 3,7 y 4,3, significando costos operacionales anuales de 90 a 320 mil pesos (USD$ 140 a USD$ 490). La profundidad del agua subterránea está entre los 3 y los 30 m, lo que sumado a una potencia del acuífero de al menos 100 m sugiere a los sistemas GWHP como una buena alternativa, ya que requieren profundidades a perforar de 24 a 64 m en promedio (solo pozo productor) y presentan un COP promedio de 5,6 implicando un costo operacional anual de 65 a los 230 mil pesos (USD$ 100 a USD$ 350). También se realiza el estudio para sistemas del tipo BHP, donde la profundidad a perforar requerida para suplir las demandas térmicas para una vivienda pareada de 68 m2 está entre los 20 y los 42 m y el costo operacional es similar al de un sistema GSHP. / Esta memoria fue financiada por el proyecto Conicyt-Fondap 15090013

La ganadería es una de las actividades que más contaminan la atmósfera por la emisión de grandes cantidades de metano (CH4), un gas del efecto invernadero que absorbe 25 veces más calor que el dióxido de carbono (CO2) contribuyendo al calentamiento global del planeta. El metano que generan las excretas animales es también combustible que se puede aprovechar y, mediante un sistema de tratamiento, convertirse en gas y finalmente en energía eléctrica. Este gas se puede producir en condiciones anaeróbicas en un dispositivo conocido como biodigestor. Esta tecnología se puede aplicar en el sector pecuario para el desarrollo sustentable promoviendo una cultura ecologista, mediante el aprovechamiento de los desechos animales para la generación de energía. La Asociación de Ganaderos de Lambayeque, en el año 2018, cuenta con 340 cabezas de ganado vacuno, de las cuales alrededor de 265 son vacas lecheras, cuya producción de leche disminuye (7 litros aproximadamente) en los meses de verano debido a las condiciones ambientales al que el animal es expuesto y cuyas condiciones traen efectos negativos en la producción y composición de la leche, por lo que en este trabajo se propone el uso de ventiladores para refrescar al ganado. Estos equipos serán accionados por biogás obtenido a partir de estiércol tratado en un biodigestor tipo chino. La cantidad promedio en un día de excretas es de al menos 3 302 kg y de los cuales se obtiene 21,4 m3 de biogás limpio, que cubrirán un requerimiento de 88,8 kW/día. Hecho el análisis se determinó que la propuesta será viable con una relación costo-beneficio de 2,74.

En la actualidad, un gran porcentaje de las viviendas construidas en Perú son producto de la autoconstrucción, estas son construidas con materiales inadecuados, presentan deficiencia estructural y se encuentran ubicadas en zonas no aptas para la construcción, lo cual genera peligro a la población. En el primer trimestre del 2017, ocurrió el fenómeno del Niño Costero, en el cual se generaron importantes daños a la población, viviendas, infraestructura vial, servicios básicos y paralización de actividades socio-económicas. Piura fue uno de los departamentos más afectados por el fenómeno del Niño Costero, donde se registraron en total 105 369 viviendas afectadas y destruidas, 889 establecimientos educativos y 240 establecimientos de salud afectados, 189 790 km de caminos rurales, 1377 km de carreteras afectados y destruidos, y 27 puentes destruidos. Hasta la fecha, las obras e intervenciones de reconstrucción y soluciones de vivienda, no se han ejecutado según lo planificado, motivo por el cual, existe una gran cantidad de familias damnificadas que esperan acceder a una vivienda segura. En la presente investigación, se desarrolló la propuesta de diseño general de un módulo de vivienda sostenible con el objetivo de implementar y valorar la construcción de módulos de vivienda sostenibles en el distrito de Sondorillo - Huancabamba - Piura, basado en la Construcción Vernácula a través del uso de materiales eficientes según los criterios establecidos en el Reglamento Nacional de Edificaciones. El diseño general de la vivienda modular sostenible desarrollado en la presente investigación, está compuesto por una cimentación corrida de concreto ciclópeo de 0.40 m de ancho de base, 0.50 m de altura y sobrecimiento de 0.30 m; vigas soleras de sección de 4” x 4” con longitud máxima de 6.25 m y longitud mínima de 3.30 m; columnas de sección de 4” x 4” y 2.50 m de altura; muros de quincha con ancho desde 0.40 m - 1.40 m con espesor de 0.10 m y alturas de 1.00 m, 1,90 m y 2.50 m; el techo del ambiente social de 4.80 m de luz con viguetas transversales de madera y viguetas de caña en el mismo sentido de la caída del agua con secciones 2” x 4” y 25 mm respectivamente, techo de la cocina comedor de 3.30 m de luz con viguetas transversales de madera y viguetas de caña en el mismo sentido de la caída del agua de secciones 2” x 4” y 25 mm respectivamente. Asimismo, se desarrolló el análisis estático y el análisis dinámico, según los parámetros establecidos en la E.030 Norma de Diseño Sismoresistente y la E.080 Norma de Diseño y Construcción con tierra reforzada, donde se determinó la fuerza sísmica horizontal o cortante basal de 3.51 t, y se registró la aceleración espectral más baja de 0.18 para un periodo mayor de 3 segundos Así mismo, se comparó la literatura estudiada con un modelo matemático analizado en SAP 2000, cumpliendo los criterios de resistencia, estabilidad y comportamiento sismo resistente, donde el øRn fue menor que el Ru con valor de 3509.9 kg. / Nowadays, a large percentage of the houses built in Peru are the product of self-construction, these are built with inadequate materials, have structural deficiencies and are located in areas not suitable for construction, which generates danger to the population. In the first quarter of 2017, the Coastal Child phenomenon occurred, in which significant damage was generated to the population, housing, road infrastructure, basic services and paralysis of socio-economic activities. Piura was one of the departments most affected by the El Niño Costero phenomenon, where a total of 105,369 affected and destroyed houses, 889 educational establishments and 240 affected health establishments, 189,790 km of rural roads, 1,377 km of affected roads, and destroyed, and 27 bridges destroyed. To date, the reconstruction works and interventions and housing solutions have not been carried out as planned, which is why there are a large number of affected families waiting to access safe housing. In the present investigation, the general design proposal of a sustainable housing module was developed with the objective of implementing and evaluating the construction of sustainable housing modules in the Sondorillo - Huancabamba - Piura district, based on Vernacular Construction through the use of efficient materials according to the criteria established in the National Building Regulations. The general design of the sustainable modular house developed in the present investigation, is made up of a continuous cyclopean concrete foundation of 0.40 m in base width, 0.50 m in height and a rise of 0.30 m; 4 "x 4" section sole beams with a maximum length of 6.25 m and a minimum length of 3.30 m; columns of section 4 "x 4" and 2.50 m high; quincha walls with width from 0.40 m - 1.40 m with thickness of 0.10 m and heights of 1.00 m, 1.90 m and 2.50 m; the ceiling of the social environment of 4.80 m light with wooden cross joists and cane joists in the same direction as the waterfall with sections 2 "x 4" and 25 mm respectively, ceiling of the kitchen-dining room of 3.30 m light with transverse wooden joists and cane joists in the same direction as the water fall of sections 2 "x 4" and 25 mm respectively. In addition to this, the static analysis and the dynamic analysis were developed, according to the parameters established in E.030 Design Standard for Earthquake Resistant and E.080 Design and Construction Standard with reinforced earth, where the horizontal seismic or shear force of 3.51 t, and the lowest spectral acceleration of 0.18 ms2 for a period greater than 3 seconds Likewise, the literature studied was compared with a mathematical model analyzed in SAP 2000, meeting the criteria of resistance, stability and earthquake resistant behavior, where the øRn was less than the Ru with a value of 3509.9 kg. / Tesis

Las infecciones intra hospitalarias (IIH) se definen como procesos infecciosos no previamente existentes que se manifiesten 2 o 3 días después de la estadía de un paciente en una Institución Prestadora de Servicios de Salud (IPRESS). Una forma de transmisión es por vía área, por ello, se tuvo como objetivo proponer un sistema de ventilación basado en el cumplimiento de estándares internacionales a partir de la evaluación de un centro de salud de la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP). La metodología para obtener los resultados fue la guía de la Harvard School of Public Health para obtener las renovaciones de aire y compararlo junto a la temperatura, la humedad relativa y diferentes condiciones del centro de salud con la normativa ASHRAE 170-2017. A partir de lo cual, se realiza una propuesta de ventilación que cumple con la normativa internacional, la cual cuenta con diversos ventiladores, deshumificadores, renovadores de aire y hace uso de los splits del centro de salud. La propuesta requiere un capital de $34 730,00 y tiene un costo operativo de $972,00.

El sistema de ventilación de una mina subterránea debe ser el óptimo para permitir el correcto desarrollo de las operaciones. El diseño actual de la mina y las simulaciones de los diferentes escenarios de trabajo son realizados empleando el software de simulación de sistemas de ventilación de minas subterráneas Ventsim, el cual recibe diferentes parámetros que permiten la generación automática de los caudales de aire y temperatura que circulan a través de los conductos de la mina. Entre los parámetros mencionados están: los datos de infraestructura de la mina, las dimensiones y formas de las secciones transversales de los conductos internos, la longitud de éstos, la rugosidad de las paredes, la altitud (sobre el nivel del mar) de la ubicación de la mina, las curvas de funcionamiento de los ventiladores que se emplean en campo, entre otros. Mediante una minuciosa calibración del sistema, y teniendo en cuenta los datos de las velocidades y áreas medidas en campo, se logra obtener un balance de flujos másicos muy aproximado al real. Para alcanzar dicha aproximación en los resultados, se ajustan características de los conductos en el modelo virtual de la mina, tales como las condiciones de rugosidad y fricción. Luego de este proceso, se puede afirmar que el sistema diseñado es técnicamente aceptable y puede ser empleado para simular escenarios o proyectos futuros. De este modo, las variaciones de la magnitud de los caudales, así como las direcciones del flujo de aire, podrán ser detectadas y analizadas. Para los cálculos de este estudio se tomó como referencia las especificaciones del D.S. 1886 de Colombia “Reglamento de seguridad en labores mineras subterráneas”.

Actualmente, las viviendas construidas de manera convencional en el poblado de Chillaco, ubicado en la provincia de Huarochirí, en el departamento de Lima, Perú, contemplan una estructura que no incluye el concepto de bioclimatismo, el cual ayuda a garantizar un nivel de confort óptimo considerando parámetros climáticos tales como temperatura, humedad y viento, estas viviendas a su vez no consideran los estándares requeridos para mejorar su desempeño ambiental tal como disminuir su huella de carbono. Es así que con el fin de asegurar el cumplimiento de los parámetros ambientales establecidos y conseguir un nivel de confort aceptable en las diversas estaciones del año para cada habitante de la zona, esta investigación realizó el modelado de una vivienda ecosostenible mostrando el análisis de los desempeños bioclimáticos y ambientales de las viviendas convencionales en comparación de la modelada, a fin de analizar y obtener resultados comparativos entre ambos casos para que el poblado de Chillaco pueda replicar el modelado en nuevas construcciones. La vivienda ecosostenible modelada ha considerado como material principal el carrizo propio de la zona, también la trayectoria del sol según la ubicación, la transmitancia térmica de los materiales utilizados, parámetros climáticos como la temperatura, humedad y viento, y ha tomado en cuenta el estilo de vida de los pobladores para el diseño de la distribución interna de la vivienda. Con los resultados obtenidos se pudo concluir que tanto el desempeño bioclimático como ambiental de la vivienda ecosostenible modelada era mejor que la de una convencional de la zona. / Currently, conventionally built homes in Chillaco, located in the province of Huarochirí, in the department of Lima, Peru, contemplate a structure that does not include the concept of bioclimatism, which helps to guarantee an optimal level of confort considering climatic parameters such as temperature, humidity and wind, these conventional houses do not consider the standards required to improve their environmental performance such as reducing their carbon footprint. In order to ensure compliance with the established environmental parameters and achieve an acceptable level of comfort in the various seasons of the year for each inhabitant of the area, this research modeled an eco-sustainable house showing the analysis of the performances bioclimatic and environmental aspects of conventional housing comparing to the modeled house, in order to analyze and obtain comparative results between both cases so that the town of Chillaco can replicate the modeling in new constructions. The modeled eco-sustainable house has considered the area's own reed as the main material, as well as the path of the sun depending on the location, the thermal transmittance of the materials used, climatic parameters such as temperature, humidity and wind, and has taken into account the style of life of the habitants for the design of the internal distribution of the house. With the results obtained, it was possible to conclude that both the bioclimatic and environmental performance of the modeled eco-sustainable house was better than that of a conventional one in the area.