Depósito Campus San Joaquín

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Adsorción columnar de contaminantes de riles mineros utilizando carbón obtenido a partir de cuesco de palta
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-06) Opazo Arancibia, Nicolás Marcelo; Domínguez Domínguez, María Paz; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Guerra Pinto, Paula Alejandra
La actividad minera en el norte de Chile, sumada a la escasez hídrica, ha generado un escenario ambiental crítico, particularmente por la generación de residuos líquidos industriales contaminantes como el drenaje ácido de mina (DAM). Este tipo de efluente, caracterizado por su bajo pH y alta concentración de metales pesados como el Cu+2 y Fe+3, representa una amenaza significativa para la calidad del agua. En este contexto, surge la necesidad de desarrollar tecnologías de tratamiento sostenibles. El presente estudio evalúa la utilización del cuesco de palta, un residuo agroindustrial, como materia prima para la producción de carbón y su aplicación en la remoción de iones Cu+2 y Fe+3 desde un efluente sintético ácido mediante un sistema de adsorción en columna continua. El adsorbente fue caracterizado mediante espectroscopía FTIR y punto de carga cero (pHZC), identificándose grupos funcionales oxigenados y una carga superficial neta positiva en condiciones ácidas. En ensayos batch, las isotermas de adsorción se ajustaron mejor al modelo de Freundlich (R2≥0,95), lo que indica una superficie heterogénea y posible adsorción en múltiples capas. En cuanto a la cinética, el modelo de pseudo segundo orden presentó mejor ajuste para Cu+2 (R2 ≈ 0,97), mientras que para Fe+3 se observaron ajustes tanto a primer como segundo orden dependiendo de las condiciones. En el sistema de columna, operado a 15 mL/min y con concentraciones iniciales de 20 mg/L (Cu+2) y 25 mg/L (Fe+3), se comprobó que el aumento del pH y de la altura del lecho mejora los tiempos de ruptura y saturación, así como la capacidad de adsorción. Se obtuvieron remociones del 57,9 % para Cu+2 (pH 4, 4 cm de lecho, qmax = 8,45 mg/g) y del 27,2 % para Fe+3 (pH 3, 4 cm de lecho, qmax = 9,60 mg/g). En condiciones binarias, la eficiencia disminuyó debido a la competencia iónica por los sitios activos. Los resultados validan el potencial del carbón de cuesco de palta como un adsorbente sostenible y debajo costo para el tratamiento de RILes mineros. Si bien el estudio fue desarrollado a escala de laboratorio, entrega bases relevantes para futuros procesos de escalamiento y optimización en sistemas continuos.
Análisis de frecuencia no estacionario como una herramienta para la verificación del diseño de obras hidráulicas bajo un escenario climático cambiante
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2024-07) Staplefield Zapata, Carlos Tomás; Departamento de Obras Civiles; Ossandón Álvarez, Álvaro Humberto
En Chile, el diseño de las obras hidráulicas se basa en el supuesto de que las variables hidrológicas son estacionarias, es decir, se mantienen constantes a lo largo del tiempo. Sin embargo, diversos estudios han cuestionado esta premisa, señalando que la estacionariedad es dudosa debido, principalmente, al cambio climático y a la variabilidad climática de baja frecuencia. Por ello, se ha realizado un análisis de frecuencia no estacionario de las series anuales de caudales máximos diarios en seis casos de estudio, abarcando desde Arica hasta Punta Arenas. Para llevar a cabo este análisis no estacionario, se emplearon modelos aditivos generalizados para ubicación, escala y forma (GAMLSS, por sus siglas en inglés). Estos modelos proporcionan un marco adaptable para condiciones de no estacionariedad, permitiendo capturar relaciones complejas entre predictores (como variables climáticas locales o índices climáticos de gran escala) y la respuesta observada. Además, se realizó un análisis estacionario de las series anuales de caudales máximos, ajustando distribuciones de probabilidad como Pearson 3, Gamma, Log-Normal y Gumbel. Estos resultados se compararon con los modelos no estacionarios mediante el método de Nivel de Vida del Diseño (Design Life Level, DLL). Este método iterativo consiste en igualar los riesgos de ambos enfoques, obteniendo magnitudes de diseño no estacionarias asociadas a distintos periodos de retorno(...).
Análisis del transporte de aerosoles generados por los incendios forestales en Australia (2019-2020) hacia Los Andes centrales de Chile
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-10) Morales Arredondo, Jesús Ignacio; Castro Heredia, Lina Mabel; Departamento de Obras Civiles; Bolaño Ortiz, Tomás R.
El presente estudio se realizó con el objetivo de analizar el transporte de aerosoles generados por los incendios forestales de Australia conocidos como "Black Summer" (2019-2020) hacia la región de Los Andes, Chile. Esta investigación surge de la necesidad de comprender la interconexión global de los efectos ambientales causados por estos eventos, que incluyen impactos en la calidad del aire, la salud humana y los ecosistemas sensibles como la criósfera chilena. Para llevar a cabo el análisis, se utilizó una combinación de herramientas tecnológicas y metodologías avanzadas. Esto incluyó la revisión de literatura científica, la recolección de datos satelitales mediante sensores remotos como CALIPSO y plataformas como Earthnullschool, y la comparación con datos obtenidos de estaciones de monitoreo locales de la red del Sistema de Información Nacional de la Calidad del Aire (SINCA). Adicionalmente, se empleó el modelo HYSPLIT para determinar la trayectoria y dispersión de los aerosoles, evaluando tanto su transporte como su impacto en la región de estudio. La escasez de estaciones activas durante las fechas clave del fenómeno representó una limitación importante en el análisis, evidenciando la necesidad de fortalecer las capacidades de monitoreo local. Los resultados muestran que los aerosoles generados por los incendios australianos del verano 2019–2020 alcanzaron Sudamérica con un intervalo cercano a una semana, siendo identificados en cuatro eventos clave mediante plataformas satelitales y modelos de trayectoria(...).
Aplicación de redes neuronales artificiales para mejorar la descripción de la dispersión espacial y temporal de la humedad en la lixiviación de cobre
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-03) Zúñiga Ginestar, Francisco José; Cornejo García, Iván Andrés; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Navia López, Daniel Andrés
Este trabajo de título se enfocó en describir la dispersión espacial y temporal de la humedad en una columna de lixiviación mediante el uso de modelos fenomenológicos y redes neuronales artificiales (ANN). El objetivo general fue integrar redes neuronales dentro de un modelo fenomenológico basado en la ecuación de Richards, para determinar las variables de conductividad y difusividad hidráulicas y así obtener una predicción de la humedad en la columna de lixiviación. Se utilizaron datos simulados de humedad, conductividad hidráulica K y difusividad hidráulica D generados a partir de curvas de retención de Van Genuchten. Estos datos se emplearon para entrenar redes neuronales en dos configuraciones: una red con dos salidas (para K y D) y dos redes separadas, cada una con una salida para K y D. Las redes se entrenaron utilizando el algoritmo L-BFGS, y su desempeño se evaluó mediante métricas como curvas de perdida, el coeficiente de determinación , gráficos de dispersión e histogramas de error. Este trabajo demostró que las redes neuronales en conjunto con el modelo de Richards y especialmente aquellas con una salida para cada variable, son una herramienta capaz de realizar la descripción de la humedad en pilas de lixiviación, siendo una alternativa viable para la simulación matemática. Esto tiene implicaciones significativas para la optimización mediante la programación matemática del proceso, ya que, al reemplazar los modelos de curva de retención tradicionales por modelos diferenciables como lo son las ANN, no es requerido el uso de ecuaciones que aportan discontinuidad al modelo debido a su estructura matemática, no son diferenciables y conllevan un error estructural de las ecuaciones. Sin embargo, al ser las redes entrenadas con datos de estas curvas de retención, estas tienen a su vez una incertidumbre estructural implícita proveniente del sesgo de la obtención de los datos.(...).
Cambios interanuales de albedo a partir de datos de sensores remotos y observaciones terrestres en 25 glaciares de los Andes Centrales
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-10-29) Rodríguez Oliví, Alonso; Castro Heredia, Lina Mabel; Departamento de Obras Civiles; Barcaza, Gonzalo
Este estudio evalúa las variaciones interanuales del albedo superficial en 25 grandes glaciares de los Andes Centrales (32°–36°S), mediante la combinación de observaciones satelitales y mediciones in situ obtenidas desde Estaciones Meteorológicas Móviles (EMAM). El albedo derivado de imágenes Landsat (2000–2022) fue validado utilizando datos de radiación registrados sobre cinco glaciares piloto, asegurando coherencia entre distintas facies glaciares y condiciones superficiales. Los resultados muestran contrastes espaciales y temporales significativos entre subzonas, donde glaciares dominados por hielo limpio presentan descensos más marcados de albedo asociados a menores acumulaciones de nieve, mientras otros evidencian oscurecimiento producto del aumento de detritos y la deposición de polvo provenientes de actividades mineras cercanas. La megasequía que afecta a Chile central desde 2010 se identifica como el principal forzante climático de la disminución generalizada de la reflectancia estival, confirmando al albedo como un indicador sensible de la variabilidad climática y de posibles influencias antropogénicas. Este trabajo ofrece una evaluación actualizada y de alta resolución del estado superficial de los glaciares en una región clave para los recursos hídricos, destacando la relevancia de integrar observaciones satelitales y terrestres para mejorar el monitoreo y apoyar la gestión del agua frente al estrés climático creciente.
Clasificación morfodinámica de desembocadura de ríos chilenos en base al diagrama de Galloway
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-10) Montecinos Horta, Nicole Alexandra; Soto R., Karina; Departamento de Obras Civiles; Flores Audibert, Raul Pedro
Las desembocaduras son sistemas que cumplen un rol fundamental en el aporte de aguas continentales y sedimentos dirigidos hacia el océano (Stuardo & Claudio Valdovinos, 1989). Debido a su importancia, estos ambientes naturales han sido clasificados morfológicamente en función de métodos y criterios muy variados (Correa Arango et al., 2002). Uno de los estudios fundamentales es el Diagrama Ternario de Galloway, el cual establece que la morfología depende del proceso dominante entre marea, oleaje y río (Galloway, 1975). Este modelo ha sido utilizado como base para el desarrollo de nuevos estudios orientados a mejorar las formas de clasificación de los deltas. Sin embargo, actualmente se reconoce que estos enfoques comparten un factor en común asociado a métodos mal descritos e incertidumbres en la predicción de resultados (Paniagua-Arroyave & Nienhuis, 2022). Estos problemas derivan de la naturaleza cualitativa de la información utilizada, lo cual conduce a resultados subjetivos (Lisbet et al., 2023). En este contexto, resulta evidente la necesidad de realizar métodos cuantitativos más robustos que permitan estandarizar la clasificación morfológica de las desembocaduras. Estudios recientes han buscado cuantificar los parámetros definidos en el Diagrama Ternario de Galloway, confirmando la hipótesis de que la morfología de una desembocadura se determina mediante el equilibrio entre la influencia fluvial y marina. Sin embargo, estos trabajos no han logrado desarrollar una clasificación completa, debido a la falta de cuantificación de parámetros fundamentales en la descripción de las desembocaduras (Broaddus et al., 2022). Ante esta limitación, Paniagua-Arroyave & Nienhuis (2024) proponen un método que permite cuantificar las fuentes de incertidumbre en los procesos de clasificación, obteniendo resultados mediante predicción y observación ambos con base cuantitativa. Este modelo será implementado en la presente memoria con el objetivo de realizar una clasificación morfodinámica de las principales desembocaduras ubicadas en las costas de Chile.
Diseño y construcción de banco de ensayo para demostración de fenómenos de sedimentación de partículas en tubería
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-05) Mora Tobar, Christian Andrés; Cassineli Palharini, Rodrigo; Departamento de Ingeniería Mecánica; Roth Kliem, Miriam
El presente trabajo de memoria de titulación tiene como finalidad el diseño y construcción de un banco de ensayo experimental y modular orientado al estudio del transporte de partículas en suspensión, abordando fenómenos hidráulicos como la sedimentación, la recirculación y el transporte suspendido en condiciones controladas. El sistema desarrollado permite modificar parámetros operativos tales como la velocidad del flujo, la inclinación de las tuberías y la configuración de válvulas, incorporando tubería transparente y secciones con ángulos ajustables para facilitar distintas configuraciones geométricas. Con el fin de comparar la velocidad teórica de sedimentación con los valores observados experimentalmente, se realizaron ensayos bajo diversas combinaciones de configuración e inclinación, utilizando partículas de 2,2 mm, 3,0 mm y 3,7 mm de diámetro, con una gravedad específica de 2,65 y una concentración de sólidos en peso del 3,91 %. Como parte del análisis, se elaboró una tabla de clasificación del tipo de transporte observado en cada tramo, definiéndose cuatro categorías principales: clasificación 1, como flujo con lecho móvil; clasificación 2, correspondiente a un flujo con lecho estacionario; clasificación 3, asociada a un flujo con dunas en forma de montículos; y clasificación 4, cuando se alcanza un transporte en suspensión, indicando un régimen de flujo altamente eficiente. Los resultados indican que la tubería abatible B alcanzó un transporte continuo en rangos de velocidad entre 2,60 y 2,74 m/s, mientras que la abatible A lo logró solo al final del ensayo, y la tubería horizontal DN50 no presentó un desempeño adecuado. En configuraciones de derivación parcial, las tuberías abatibles evidenciaron transporte sin sedimentación entre 0,96 y 1,0 m/s, en concordancia con los valores teóricos estimados. Asimismo, el ensayo de inclinación variable reveló que ángulos entre 45° y 60° incrementan los efectos de sedimentación y recirculación, y el ensayo de aireación demostró que la presencia de burbujas disminuye significativamente la eficiencia del arrastre.
Elongación de ácidos grasos volátiles para obtención de ácidos grasos de cadena media
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-06) Bórquez Llanos, Ignacio; Jofré Dupré, Pablo; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Carvajal Guevara, Andrea Del Rosario
El constante aumento en la generación de residuos alimenticios representa un desafío ambiental a nivel global, por lo cual es imperativo buscar alternativas para su tratamiento, valorización y reincorporación en diversos modelos de negocios. Se presenta como solución novedosa y de alto potencial económico la producción de ácidos grasos de cadena media, a través de la elongación de ácidos grasos volátiles de cadena corta provenientes de residuos alimenticios. En este contexto, se expone el estudio del proceso de la elongación anaerobia, enfocado principalmente en la producción de ácido caproico, en base a dos tipos de sustratos: una matriz sintética, compuesta por ácido acético y etanol, y una matriz real, obtenida a partir del proceso de lixiviación por fermentación anaerobia de residuos alimenticios. El proceso de elongación se estudió en reactores anaerobios semicontinuos con condiciones controladas para favorecer las reacciones enzimáticas y adaptación de los microorganismos en la producción de ácido caproico. Para esto, se monitoreó periódicamente el comportamiento de los reactores, mediante diversas técnicas analíticas, estimando consumo, producción y rendimientos a los diversos compuestos implicados en los sistemas sintético y real. Los resultados demostraron que el proceso de elongación es técnicamente viable en la operación en ambas condiciones. El reactor con alimentación sintética, considerado como referencia teórica por la ausencia de compuestos supresores o inhibidores de las reacciones metabólicas de elongación, mostró patrones de una elongación secuencial y estequiométrica desde ácido acético a butírico para la posterior producción de ácido caproico, con una directa tendencia a la selectividad de cadenas de carbono más largas ante un aumento en la carga orgánica alimentada. Por otra parte, el reactor con alimentación proveniente de la fermentación en reactor lixiviado presentó una respuesta más rápida y eficiente para la producción de ácido caproico, alcanzando una máxima concentración de 16,4 ± 0,2 (𝑔/𝑙) y un rendimiento del 87% (𝑔𝐶/𝑔𝐶), frente a los máximos obtenidos por su contraparte sintética, siendo 13,2 ± 0,5 (𝑔/𝑙) y 70% (𝑔𝐶/𝑔𝐶), respectivamente. Esto sugiere una preferencia del inóculo a la utilización de sustratos con mayor disponibilidad y complejidad orgánica para el proceso de elongación. Ambos reactores estudiados, a pesar de mostrar un aumento progresivo en la productividad del inóculo para la reacción de elongación, no consiguieron alcanzar una estabilización del proceso, sugiriendo la necesidad de utilizar tiempos de residencia mayores que permitan el óptimo desarrollo y adaptación de los microorganismos. Además, en base a las limitaciones observadas en la operación, se proponen como recomendación para la mejora continua del proceso: una caracterización más rigurosa al inóculo inicial, la implementación de metodologías cromatográficas con capacidades de detección de cadenas de carbono más largas y la implementación de un plan para la preparación de la alimentación con menores intervalos de tiempo con la finalidad de evitar el riesgo de contaminaciones o degradación del sustrato.
Estimación de la profundidad de nieve en la zona centro y centro-sur de Chile mediante imágenes satelitales
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-08) Figueroa Diéguez, Gonzalo Andrés; Departamento de Obras Civiles; Castro Heredia, Lina Mabel
En Chile el monitoreo de la cobertura nival es complejo debido a la baja densidad de estaciones nivometeorológicas en zonas de montaña, a tal magnitud que sólo se tienen 17 estaciones registradas por la DGA a lo largo de toda la cordillera de los Andes que son capaces de medir la profundidad de nieve. Es por esto por lo que, se requieren nuevas herramientas de observación, como la teledetección satelital, para ampliar la cobertura del monitoreo nival. En este estudio se estimó la profundidad de la nieve en la cordillera de los Andes chilena mediante imágenes Sentinel-2, calculando la fracción superficial cubierta de nieve (FSC) a partir de la reflectancia de la banda (B4) y aplicando una adaptación del método de (Romanov & Tarpley, 2004) para determinar la reflectancia característica de suelo descubierto (R4land) y de nieve pura (R4snow). Además, se aplicaron filtros para descartar píxeles afectados por sombras, nubes o baja calidad espectral, y se excluyeron valores de profundidad extrema (< 10 cm y > 100 cm). Las estimaciones resultantes se compararon con datos de cuatro estaciones nivometeorológicas de referencia (Portillo, Laguna Negra, Termas del Flaco y El Soldado). Los resultados muestran un error medio absoluto (MAE) entre 12,53 y 27,84 cm, y un porcentaje de error absoluto medio (MAPE) entre 29,26 % y 88,53 %. Las mejores estimaciones se obtuvieron en las estaciones de Termas del Flaco y Laguna Negra, con MAPE inferiores al 40 %, demostrando la potencialidad del método propuesto para extender el monitoreo de la nieve en áreas cordilleranas.
Estudio de toxicidad de compuestos farmacológicos en soluciones mono y multicomponentes mediante la técnica Microtox
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2024-12) Valdivia Yáñez, Aracely Andrea; Palma Toloza, Carolyn Lilian; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Carvajal Guevara, Andrea Del Rosario
En las últimas décadas, el desarrollo de técnicas analíticas avanzadas ha permitido detectar nuevos contaminantes que representan una amenaza tanto para la salud humana como para el medio ambiente: los llamados contaminantes emergentes. Estos compuestos son especialmente problemáticos debido a que las plantas de tratamiento de aguas residuales no están diseñadas para eliminarlos por completo, ya que suelen encontrarse en concentraciones muy bajas. Un ejemplo de contaminantes emergentes son los productos farmacéuticos. Aunque existe información sobre los valores de toxicidad de fármacos individuales en diversos organismos, los estudios que analizan la toxicidad de las mezclas de estos compuestos son limitados. El objetivo de este trabajo busca evaluar la toxicidad de compuestos farmacológicos en soluciones acuosas, considerando tanto sistemas de un solo componente como sistemas con múltiples componentes. El procedimiento consistió en realizar una revisión bibliográfica para establecer las concentraciones iniciales en las soluciones. Luego se realizó un diseño experimental Simplex lattice a través del programa Minitab para buscar las soluciones mono y multicomponentes significativas y establecer un orden de experimentación, una vez definido este orden se realizó la medición de toxicidad con el equipo Microtox M500 a través del parámetro de la concentración efectiva media (𝐸𝐶50) . Para ello se preparó soluciones acuosas con la bacteria Vibrio fischeri y se midió la luminiscencia inicial, luego se expuso esta bacteria al fármaco de estudio y se midió la luminiscencia luego de 5 y 15 min. Entre los 7 fármacos estudiados (paracetamol, ibuprofeno, cafeína, naproxeno, carbamazepina, metformina y diclofenaco), el ibuprofeno (𝐸𝐶50 de 8,9 mg/L) y diclofenaco (𝐸𝐶50 de 9,3 mg/L) se clasificaron como tóxicos para los organismos acuáticos, mientras que el naproxeno (𝐸𝐶50 de 44,4 mg/L) se consideró nocivo. En cuanto a la interacción significativa que mostro una interacción sinérgica (toxicidad potenciada) fue la metformina – diclofenaco. Mientras que para el ibuprofeno – metformina, cafeína – metformina y carbamazepina – metformina resultaron en una interacción antagónica (toxicidad reducida). En conclusión, los resultados destacan a la metformina como el principal compuesto que disminuye la toxicidad en sistemas multicomponentes. Este estudio también resalta la importancia de evaluar las interacciones entre fármacos en el medio ambiente para comprender su impacto real y promover estrategias de gestión ambiental más efectivas.
Evaluación de la factibilidad del uso de un framework de gestión integrado de infraestructura urbana en Chile
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-07) Urra Mateluna, Isaac Alonso; Departamento de Obras Civiles; Araya Araya, Felipe Andrés
El presente trabajo evalúa la factibilidad de implementar un modelo de gestión integrada de infraestructura urbana en Chile, tomando como base el framework propuesto por Abu-Samra et al. (2020), el cual plantea una estrategia de intervención coordinada entre pavimentos, redes de agua potable y alcantarillado. Este enfoque busca maximizar beneficios técnicos, sociales y económicos mediante un modelo de optimización trilevel multiobjetivo, con criterios de salud del corredor (CCS), duración de intervención (NCR) y costos del ciclo de vida (LCC). Para analizar su aplicabilidad en el contexto chileno, se adoptó una metodología exploratoria basada en revisión documental y análisis crítico de fuentes técnicas y normativas locales. Se contrastaron las exigencias del modelo con la estructura institucional, la disponibilidad de datos, y las capacidades operativas de los municipios chilenos, tomando como caso de estudio la comuna de Providencia. Además, se evaluaron estudios nacionales e internacionales relacionados con la gestión integrada de infraestructura y se identificaron barreras y oportunidades específicas para el sector hídrico y vial urbano. La metodología incluyó el levantamiento de antecedentes técnicos de infraestructura urbana, revisión de modelos de deterioro aplicados en Chile, y un análisis cualitativo de los supuestos del framework frente al escenario operativo y regulatorio nacional. Los resultados muestran que, si bien la estructura del modelo es técnicamente adaptable, su aplicación enfrenta desafíos importantes en términos de interoperabilidad de datos, coordinación interinstitucional, y criterios de priorización que integren adecuadamente los servicios sanitarios. Se concluye que el framework es potencialmente viable en Chile bajo ciertas condiciones institucionales, siendo su implementación más factible en comunas con capacidad técnica consolidada y acceso a información sistematizada.
Evaluación de la respuesta del caudal máximo diario mediante redes Long Short Term Memory
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-04-29) Rojas Fredes, Luis Daniel; Castro Heredia, Lina Mabel; Departamento de Obras Civiles; Fuente Contreras, Luis Andrés De la
La predicción e interpretación de caudales extremos representa un desafío crucial para la gestión hídrica y la planificación de infraestructura en Chile, donde la fuerte variabilidad climática, los gradientes altitudinales y la escasa cobertura de observaciones —menos de 0,3 estaciones por cada 100 km² sobre los 2000 m s.n.m. (Álvarez-Garretón et al., 2018)— limitan la aplicación de modelos físico-conceptuales tradicionales. Estos modelos, aunque basados en principios hidrológicos explícitos, dependen de calibraciones locales y pierden robustez ante condiciones no observadas o bajo cambio climático (Vicuña et al., 2011; Nauditt et al., 2017; Parra et al., 2019). Ante esta limitación, se implementó un modelo Long Short-Term Memory (LSTM) regionalizado, entrenado con trece cuencas representativas de las seis macrozonas climáticas del país. Este enfoque multicuenca permitió compensar la falta de datos locales mediante la diversidad espacial, siguiendo la evidencia de que las LSTM regionales pueden generalizar patrones hidrológicos entre cuencas (Kratzert et al., 2019; De la Fuente et al., 2023). Más que buscar un mejor desempeño predictivo, el objetivo fue abrir la caja negra del aprendizaje profundo mediante un análisis de sensibilidad ante perturbaciones controladas en precipitación, temperatura y cobertura forestal, constituyendo la primera aplicación de este tipo en Chile. El modelo reprodujo relaciones hidrológicas coherentes: la precipitación surgió como forzante dominante; la temperatura mostró respuestas asociadas a la posición de la isoterma 0 °C, y la cobertura forestal evidenció un efecto amortiguador sobre los caudales máximos. En escenarios combinados, se observaron interacciones no lineales: las lluvias cálidas amplificaron las crecidas, mientras que el aumento de vegetación o el enfriamiento térmico tendieron a atenuarlas(...).
Evaluación de la respuesta hídrica de la cuenca Juncal en Juncal, mediante un modelo hidrológico nivo-glaciar de base física bajo un escenario de variación climática
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-10) Echeverría Robles, Constanza Almendra; Lagos Zúñiga, Miguel Ángel; Departamento de Obras Civiles; Castro Heredia, Lina Mabel
Esta investigación evalúa la respuesta hidrológica de la cuenca Juncal en Juncal frente a escenarios de cambio climático, mediante la aplicación del modelo hidrológico USM-Stowhas basado en procesos físicos. El estudio integra submodelos de nieve (UEB), glaciar (ETI) y escorrentía (EM), calibrados con datos observacionales y meteorológicos corregidos espacialmente. Las proyecciones futuras se realizaron bajo el escenario climático SSP5-8.5 (2035–2065), considerando variaciones de temperatura y precipitación provenientes del conjunto de datos ARCLIM. Los resultados indican una disminución promedio del 53% en el equivalente de agua en nieve (SWE) y una reducción del 22% en la cobertura nival (SCA), reflejando un acortamiento de la temporada nival en más de 40 días. A su vez, los balances de masa glaciar se vuelven más negativos, con pérdidas entre –0,49 y –1,52 m w.e./año, lo que representa un incremento de hasta 234% respecto al período histórico. Estas condiciones, combinadas con una menor precipitación proyectada, conducen a una reducción de los caudales estivales y un aumento de la vulnerabilidad hídrica. En conjunto, los resultados evidencian que la cuenca Juncal experimentará una menor acumulación nival, mayor derretimiento glaciar y una alteración en la estacionalidad de los flujos, comprometiendo la disponibilidad de agua en periodos de estiaje. El estudio subraya la urgencia de implementar medidas de adaptación y gestión que garanticen la sostenibilidad del recurso hídrico frente a escenarios más cálidos y secos.
Evaluación de métodos para estimar condiciones de sequía en una cuenca en la zona centro norte de Chile
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-09) Caro Gaete, Chrystian Andrés; Castro Heredia, Lina Mabel; Departamento de Obras Civiles; Ossandón Álvarez, Álvaro Humberto
El cambio climático ha intensificado la frecuencia y severidad de los eventos de sequía en Chile, especialmente en la zona centro-norte, donde desde 2010 se ha experimentado un periodo prolongado de déficit hídrico conocido como “Megasequía”. Ante este panorama, es crucial disponer de herramientas que permitan caracterizar y monitorear estos eventos de manera precisa. En este estudio, se evalúa la aplicabilidad de tres índices comúnmente utilizados para estimar las condiciones de sequía (SPI, SRI y SPEI) en la cuenca del Estero Derecho en Alcohuaz, Región de Coquimbo, mediante el análisis de su desempeño en diversas escalas temporales y su comparación con registros históricos de eventos documentados entre 1950 y 2023. Se emplean datos meteorológicos provenientes de estaciones locales y del reanálisis climático ERA5-Land. Los resultados muestran que el SRI presenta la mayor concordancia con los eventos observados, seguido por el SPEI, cuyo desempeño varía según el método de estimación de la evapotranspiración potencial. Por otro lado, el SPI mostró limitaciones en escalas temporales cortas debido a la aridez de la zona. El análisis multiescalar permitió identificar que las escalas largas ofrecen mayor estabilidad en la detección de eventos prolongados, mientras que las escalas cortas son más sensibles a sequías breves. En conjunto, este estudio subraya la importancia de seleccionar adecuadamente el índice y sus parámetros según el contexto climático y la disponibilidad de información, con el objetivo de mejorar las capacidades de monitoreo y gestión de sequías en territorios altamente vulnerables.
Evaluación del modelo estadístico SARIMAX para el pronóstico de caudales de crecida en la cuenca del río Maipo
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-07) Gutiérrez Vilches, Marcelo Iván; Ossandon Álvarez, Alvaro Humberto; Departamento de Obras Civiles; Lagos Zúñiga, Miguel Ángel
Los estudios hidrológicos continuos en la Cuenca del Río Maipo son fundamentales no solo por ser una de las principales fuentes de agua potable para Santiago de Chile y su capacidad para generar energía, sino también debido a los graves daños ocasionados por las inundaciones en esta cuenca. Siendo inundación más reciente, la ocurrida durante junio del 2023 la cual tuvo severas consecuencias para las personas e infraestructura (Martínez et al., 2023). Este trabajo propone la utilización de una modelación estadística basada en modelos estacionales autorregresivos integrados de medias móviles con variables exógenas (SARIMAX), con el objetivo principal de representar y pronosticar series temporales de crecidas en el caudal horario en la estación Río Maipo en El Manzano, dentro de la Cuenca del Río Maipo. Se generaron modelos utilizando distintas combinaciones de predictores (Temperatura, Precipitación y Caudal Aguas Arriba) para representar el caudal horario en la cuenca. El estudio abarcó aproximadamente 15 años de datos de caudal, enfocándose en las crecidas desde el año 2010 en adelante. Adicionalmente, se analizó el comportamiento de los modelos para tiempos de adelanto de 1 a 6 horas, obteniendo resultados favorables en los pronósticos a corto plazo (con tiempos de adelanto de 1 a 3 horas), los resultados muestran un decrecimiento en la precisión a medida que aumentan los tiempos de adelanto, especialmente en las predicciones a 5 y 6 horas. A pesar de que la precisión disminuye con el tiempo, los resultados aún se mantienen dentro de un rango aceptable en distintas métricas de error. En particular, se obtienen para cada uno de los tiempos de adelanto, pronósticos con un valor del coeficiente de determinación R2 mayor a un 0,85, lo que permite su uso en aplicaciones prácticas, como los sistemas de alerta temprana. Los resultados obtenidos en este estudio demuestran que los modelos SARIMAX son efectivos para el pronóstico de crecidas en la Cuenca del Río Maipo a corto plazo. A pesar de la disminución de precisión a medida que aumentan los tiempos de adelanto, los pronósticos siguen siendo útiles para aplicaciones prácticas, como los sistemas de alerta temprana. En cuanto a las perspectivas futuras, es crucial continuar con la mejora y validación de estos modelos utilizando datos adicionales y con el ajuste de nuevos predictores, con el fin de aumentar la precisión de los pronósticos a plazos más largos. Además, el desarrollo de una herramienta de monitoreo en tiempo real podría ser clave para anticipar y mitigar los impactos de futuras crecidas, optimizando así la gestión de recursos y la protección de la infraestructura en la región.
Evaluación técnico-económica para una planta de cultivo y elaboración de productos terapéuticos en base a cannabinoides de grado farmacéutico
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-08) Olivos Araneda, Benjamín Rodrigo; Pino, Sebastián; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Benavides Valenzuela, Rodrigo
Se llevó a cabo una evaluación de mercado, técnica y económica para una planta de cultivo de cannabis medicinal y la producción de extractos farmacológicos, para determinar la factibilidad de la inclusión de aspectos de economía circular en el proceso además de la factibilidad económica de un proyecto integrado de cultivo y extracción, con altos estándares de calidad y salud. El proyecto desarrollado sirve como propuesta para LABSUN, empresa dedicada a la investigación y desarrollo de productos terapéuticos naturales de alto valor, la cual busca obtener una inyección de capital con el objetivo de aumentar su capacidad de operación. En Chile, el consumo de cannabis con fines medicinales constituye un derecho civil para las personas, su cultivo, procesamiento y distribución está regulado por el SAG y el ISP, aunque el reconocimiento de este derecho por parte de las entidades públicas (carabineros, centros hospitalarios, etc.) está aún en vías de desarrollo, por lo que el avance la aceptación de su uso supone grandes posibilidades de inversión (LABSUN como pionero en el desarrollo de productos terapéuticos en base a cannabis busca posicionarse como uno de los actores principales en esta industria). Existen tres formas de acceder legalmente a cannabis medicinal; el autocultivo, la venta en farmacias y mediante la participación en organizaciones sin fines de lucro que llevan a cabo el cultivo para sus miembros, estas asociaciones se conocen normalmente como dispensarios o clubes; LABSUN desarrolla actualmente sus productos mediante una corporación llamada Club Aldea Secreta. El desarrollo actual del proyecto Club Aldea Secreta, permite la investigación y el acceso a productos terapéuticos derivados de cannabis, lo que permitió definir el mercado del proyecto, conociendo las principales necesidades del público objetivo, desarrollándose así una propuesta para un universo de 2.000 clientes nacionales, el enfoque científico pone a la empresa una posición privilegiada para su inserción en nuevos mercados como farmacias y hospitales, además de presentar posibilidades futuras de internacionalización gracias a las certificaciones GACP y GMP de las instalaciones(...).
Evaluar la capacidad de remoción de cafeína en matrices carbonáceas funcionalizadas en sistemas mono y multicomponentes (BATCH)
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2024-12) Díaz Faúndes, Antonia Patricia; Palma Toloza, Carolyn Lilian; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Carvajal Guevara, Andrea Del Rosario
En Chile, los efluentes generados a partir de plantas de tratamiento de aguas servidas son descargados en ríos y diversos cuerpos de agua dulce, el cual presenta contaminantes en concentraciones traza, que no son removidos con la tecnología que posee el tratamiento de agua actual, denominados contaminantes emergentes. Los contaminantes emergentes causan daños en la flora y fauna, y minimizan la capacidad de reúso del agua tratada. De los que demandan mayor atención corresponden a los fármacos, donde destaca la cafeína, identificada en altas concentraciones, en un rango entre 3,4 -13.150 ng/L. Esto se debe a que es un compuesto altamente consumido y presente en muchos productos de consumo diario. Con la finalidad de remover fármacos del agua residual, se propone un proceso de adsorción utilizando carbón activado funcionalizado como adsorbente, considerando, además, la biodegradación de ellos a partir de una enzima llamada Lacasa. Se realizaron 3 experimentos, con el objetivo de obtener la capacidad de remoción del carbón activado cuando la cafeína se encuentra en sistemas mono y multicomponente, mediante estudios de equilibrio y cinéticos. Además, para el sistema multicomponente donde se pone en contacto la cafeína con ibuprofeno, naproxeno, paracetamol y carbamazepina, se evaluó la interacción molecular entre los fármacos y la competitividad por los sitios activos disponibles del carbón activado con y sin enzima Lacasa inmovilizada. El modelo que mejor se ajustó a los datos experimentales de ambos sistemas multicomponentes, con carbón activado funcionalizado y carbón activado funcionalizado con enzima Lacasa ocupando un 20% de sitios activos, fue el de Langmuir-Freundlich con un R2 de 0,85 y 0,74 respectivamente, lo cual indica que los 5 fármacos competirán por la misma cantidad de espacios disponibles, siendo más adsorbidos la carbamazepina, el naproxeno y el paracetamol por las características hidrófobas que poseen y su tamaño molecular, mientras que a la cafeína es absorbida correctamente pero se le dificulta más debido a su estructura polar. Además, se obtuvo que luego de las 72 h de operación, los 3 sistemas llegaron al equilibrio, sin embargo, la enzima Lacasa degradó moléculas a las 360 h de operación. Fármacos como la cafeína, carbamazepina y naproxeno fueron degradados eficientemente por la enzima(...).
Impacto de eventos de lluvia sobre nieve ante proyecciones de cambio climático en la cuenca alta del río Maule, Chile
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-10) Benavente Moreno, Constanza Javiera; Castro Heredia, Lina Mabel; Departamento de Obras Civiles; Lagos Zúñiga, Miguel Ángel
La escorrentía derivada del deshielo nival es una fuente esencial de agua en cuencas montañosas, y en Chile central cumple un rol fundamental en el abastecimiento para riego, consumo humano y generación hidroeléctrica. Sin embargo, el cambio climático ha modificado los patrones hidrometeorológicos, con aumentos sostenidos de temperatura y disminuciones en las precipitaciones, reduciendo la acumulación de nieve y aumentando la ocurrencia de fenómenos extremos. En este contexto, los eventos de lluvia sobre nieve (ROS, por sus siglas en inglés rain on snow) adquieren una gran relevancia, ya que combinan la ocurrencia de precipitación líquida con una fusión acelerada del manto nival, generando caudales elevados en poco tiempo. Este tipo de eventos ha sido asociado a grandes crecidas, inundaciones y avalanchas en zonas de montaña, y en la cordillera andina, representando una amenaza para la infraestructura y la gestión del recurso hídrico. El presente estudio analiza y modela la ocurrencia de eventos de lluvia sobre nieve en la cuenca alta del río Maule, evaluando sus impactos hidrológicos en el período histórico y en el futuro, proyectado para 2035–2065 bajo el escenario SSP5–8.5. Para ello se utilizaron registros horarios meteorológicos, nivales y de caudal de estaciones nivométricas y fluviométricas de la red de la Dirección General de Aguas, además de datos del reanálisis ERA5-Land y proyecciones climáticas de ARClim. Con esta información se estudió la frecuencia, duración, magnitud y condiciones meteorológicas de los eventos entre 2015 y 2023, y se evaluaron los posibles cambios futuros mediante la implementación del Cold Regions Hydrological Model (CRHM) en configuraciones puntual y distribuida(...).
Influencia de reactivos químicos de supresión de polvo sobre la eficiencia de la electroobtención: estudio a escala de laboratorio
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-07) Gálvez Herrera, Baltazar Alejandro; Gaete González, Omar Alexis; Montes Atenas, Gonzalo; Departamento de Ingeniería de Minas, Metalurgia y Materiales; Encina Montenegro, Víctor Raúl
En la industria minera, las operaciones iniciales como el chancado, la molienda y el transporte generan levantamiento de polvo. Veolia, una empresa especializada en soluciones químicas y ambientales, desarrolló 3 reactivos para el control de polvo, diseñados para reducir la volatilización de partículas sólidas finas mediante su aplicación diluida en agua sobre las pilas de acopio o los caminos. La influencia de su uso previo en los procesos hidrometalúrgicos posteriores, particularmente en la recuperación de cobre, no había sido estudiada empíricamente de manera exhaustiva. Los procedimientos hidrometalúrgicos como la lixiviación (LX), la extracción por solventes (SX) y la electroobtención (EW), así como la flotación (FL), son fases esenciales para la producción de cobre de alta pureza. La adición de sustancias químicas para el control de polvo en el material a tratar podría resultar perjudicial, por ello, se consideró fundamental analizar sistemáticamente el impacto de estos reactivos y sus concentraciones. El objetivo principal de este trabajo fue cuantificar experimentalmente la influencia de los supresores de polvo en la recuperación cuprífera a través de pruebas de laboratorio enfocadas en la electroobtención (EW). De los 3 aditivos desarrollados por Veolia, se seleccionaron 2, Supresor de Polvo 1 (SP-1) y Supresor de Polvo 2 (SP-2), para la experimentación, ya que un tercer aditivo fue descartado por su inviabilidad de disolución en agua para su aplicación. Se realizaron ensayos con 3 concentraciones de cada uno de los dos aditivos, además de una prueba control sin aditivos externos, sumando un total de 7 experimentos en una etapa de control (grupo A) y en la etapa definitiva (grupo B). Los procesos de lixiviación en columnas (LX), extracción por solventes (SX) y flotación (FL) fueron objeto de revisión bibliográfica para entender sus posibles interacciones, pero no se incluyeron en el estudio experimental directo con los supresores de polvo. Las pruebas se llevaron a cabo replicando condiciones similares a las de una planta de tratamiento de gran minería(...).
Modelación hidrogeoquímica de la reinyección de salmueras residuales de litio como estrategia de uso eficiente del recurso hídrico en el Salar de Atacama
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025) Rubilar Cortez, Rodrigo Omar; Lagos Zúñiga, Miguel Ángel; Departamento de Ingeniería de Minas, Metalurgia y Materiales; Barraza Sandoval, María Belén
La creciente demanda global de litio plantea desafíos relevantes en la sostenibilidad de los salares y la gestión del recurso hídrico en zonas áridas. Frente a esto, la Estrategia Nacional del Litio en Chile propone avanzar hacia tecnologías de extracción directa (DLE) más responsables, destacando la reinyección controlada de salmueras residuales como una medida de mitigación clave, reduciendo la dependencia de los estanques de evaporación. Este estudio presenta un modelo hidrogeoquímico conceptual y numérico desarrollado con el software PHAST, herramienta de la United States Geological Survey (USGS) que acopla simulaciones de flujo subterráneo y transporte reactivo de especies químicas. El objetivo principal es evaluar la viabilidad y los efectos de la reinyección de salmueras agotadas en acuíferos profundos, empleando como caso de estudio el sistema lagunar de Tilopozo, en el sector suroriental del Salar de Atacama. El modelo considera condiciones representativas del sistema, incluyendo evaporación, recarga meteórica y subterránea, así como la inyección forzada de salmueras industriales. Se incorpora el transporte reactivo de especies iónicas clave como Li⁺, Na⁺, Cl⁻, junto con procesos de precipitación y disolución en equilibrio de minerales típicos de ambientes salinos (halita, yeso, calcita), además de reacciones de sorción e intercambio iónico. Los resultados muestran que la reinyección de salmueras residuales modifica el gradiente hidráulico local, elevando el nivel freático en hasta 1.5 m con caudales de 15 L/s, e incluso invirtiendo flujos en sectores adyacentes a los pozos. Geoquímicamente, se evidencian cambios significativos en la concentración de litio (de 40 a >1000 mg/L) y también, aumentos en el índice de saturación de halita (de –2.49 a –0.83) con la dolomita (de 0.03 a 1.32), indicando condiciones favorables para la precipitación mineral que podrían reducir la porosidad efectiva. Estos resultados destacan la necesidad de un diseño cuidadoso de pozos y compatibilidad química entre el eluato y el acuífero receptor. El modelo desarrollado constituye una herramienta clave para evaluar escenarios de reinyección en términos de viabilidad técnica y riesgo geoquímico, aportando evidencia para una gestión más sostenible del litio en ambientes salinos complejos.