Depósito Campus Casa Central Valparaíso

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Análisis de factores que afectan el funcionamiento hidráulico del humedal del Río Maipo
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-06-13) Lamoza Ramírez, Francisca Valentina; Soto R., Karina; Departamento de Obras Civiles; Flores Audibert, Raúl Pedro
En el contexto del Proyecto: Fondo de Protección Ambiental, FPA, 2023 “Implementación del plan de Manejo del Santuario de la Naturaleza Humedal Río Maipo: educación ambiental en torno al monitoreo del Río Maipo”, financiado por el Ministerio del Medio Ambiente y liderado por la Fundación Cosmos, fundación sin fines de lucro que actualmente posee la misión de manejo, gestión y rehabilitación del Parque Santuario Humedal Río Maipo. La Universidad Técnica Federico Santa María, específicamente el Departamento de Obras Civiles, actúa como contraparte técnica en el Proyecto, con la misión de monitorear periódicamente las condiciones hidrográficas del estuario, salinidad, temperatura, turbidez, etc., así como la supervisión, mantenimiento y análisis de datos provenientes de la nueva instrumentación instalada en el sistema estuarino (Flores, 2025). En este documento se detallan las visitas realizadas al sitio de estudio durante los meses de Septiembre, Octubre y Diciembre 2024, además de las que se llevan a cabo en Febrero y Marzo 2025, en ellas se efectuaron mediciones hidrográficas, perfiles de salinidad y temperatura, a lo largo del estuario. Adicionalmente, se detalla la información recogida por la estación de monitoreo permanente, y se presenta el análisis de las series de tiempo obtenidas tanto para profundidad como conductividad - salinidad y temperatura. En esta oportunidad, el análisis se enfoca en establecer las frecuencias - períodos de la variabilidad temporal asociada a cada variable, a través de un análisis espectral. Respecto a los resultados obtenidos, al momento de evaluar la confiabilidad de los sensores instalados y la información recolectada en terreno, se obtiene un resultado favorable pues los datos son consistentes y de muy buena calidad. Por otro lado, en términos hidrográficos, se puede advertir que la presencia de agua salada no se aprecia hasta mediados de Enero 2025, presuntamente por los altos caudales observados en el Río Maipo. Finalmente, con respecto a la morfología de la desembocadura, la barra se ha desplazado de tal manera que la descarga es casi paralela a la costa y el contraste de color entre el agua de río y agua de mar forman una pluma con elevada carga de sedimentos finos en suspensión.
Análisis de la oferta natural de recursos hídricos en la isla Robinson Crusoe, comuna de Juan Fernández
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-11) Hinostroza Lambert , Esteban Andrés; Departamento de Obras Civiles; Ossandón Álvarez, Álvaro Humberto
La Isla Robinson Crusoe, ubicada en la comuna de Juan Fernández (Chile), enfrenta una disponibilidad hídrica limitada y altamente variable, condicionada por su relieve abrupto, su aislamiento geográfico, la escasez de registros meteorológicos y la vulnerabilidad frente al cambio climático. Este estudio evalúa la oferta natural de recursos hídricos mediante la aplicación de dos modelos hidrológicos conceptuales (SAC-SMA y TUW), calibrados en la cuenca continental del río Cauquenes y transferidos a la isla mediante regionalización de parámetros a través del índice de disimilitud. Se integraron registros históricos, productos satelitales IMERG y bases climáticas del CR2, permitiendo simular caudales en ausencia de observaciones locales. Los resultados muestran que ambos modelos, calibrados con la métrica KMoments, lograron un buen desempeño, reproduciendo adecuadamente la variabilidad temporal de los caudales. En la isla, las simulaciones evidencian un régimen marcadamente estacional, con mayores aportes entre abril y octubre y una reducción significativa en verano. Además, el análisis de tendencias reveló disminuciones estadísticamente significativas tanto en los períodos parciales evaluados como en la serie completa, lo que confirma una reducción progresiva de la oferta hídrica. Estos hallazgos refuerzan la condición de vulnerabilidad de la isla ante sequías y eventos extremos, aportando evidencia científica relevante para la gestión y planificación del recurso hídrico.
Análisis incremental para cambio de tecnología de cultivos de lechugas
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-08) Acuña Valdivia, Sergio Alejandro; Departamento de Industrias; Salazar Albornoz, Rodolfo Ignacio
La presente memoria analiza la viabilidad técnica, económica y financiera de reemplazar el cultivo tradicional de lechugas por un sistema no tradicional, como alternativa sostenible ante la crisis hídrica, la pérdida de suelos agrícolas y los impactos negativos de la agricultura convencional. El objetivo principal fue determinar si es posible producir la misma cantidad de lechugas cultivadas en una hectárea a través del sistema de cultivo tradicional, mediante un sistema de cultivo sustentable, en este caso aeropónico, evaluando si este resulta igual o más rentable que el método tradicional. Para ello, se desarrolló un análisis comparativo entre ambos sistemas, considerando inversión inicial, costos operativos, productividad, uso de recursos y sostenibilidad. El estudio incluyó herramientas como análisis PESTA, DAFO y las cinco fuerzas de Porter, junto con una revisión técnica de sistemas de cultivo sin suelo, seleccionando la aeroponía por su eficiencia hídrica, menor uso de insumos y alto rendimiento. Se identificaron los recursos necesarios para ambos modelos productivos y se elaboró un estudio financiero con indicadores como VAN, TIR y payback, complementado por un análisis de sensibilidad. Los resultados muestran que, aunque la aeroponía requiere una mayor inversión inicial, ofrece mayor producción, una rentabilidad superior a largo plazo, con menores costos operativos, mejor control ambiental y respuesta positiva frente al cambio climático y las nuevas tendencias alimentarias. Se concluye que el cultivo aeropónico es una alternativa viable y sostenible, capaz de sustituir al sistema tradicional en condiciones comerciales, aportando eficiencia, sustentabilidad y respuesta a los desafíos actuales del sector agrícola.
Análisis técnico-económico de un sistema de extracción de agua ambiental alimentado por energía fotovoltica con prueba piloto en Taltal
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-10) Moro Quezada, Camila Paz; Lezana Illesca, Pablo Andrés; Departamento de Ingeniería Eléctrica; Norambuena Valdivia, Margarita Andrea
La crisis hídrica es un problema creciente en diversas regiones del mundo, y la comuna de Taltal no es la excepción. Con precipitaciones prácticamente nulas y una disponibilidad limitada de fuentes de agua para riego y consumo, es una tarea fundamental buscar alternativas sostenibles para la obtención de agua. En este contexto, la presente memoria propone un análisis técnico-económico de un sistema de extracción de agua ambiental alimentado por energía fotovoltaica. El objetivo principal es evaluar la factibilidad técnica y económica de implementar un sistema de deshumidificación fotovoltaica en Taltal, aprovechando el microclima único que tiene el sector para generar agua apta para regadío. Para ello, se analizarán datos climáticos de la zona, incluyendo temperatura, humedad relativa y radiación solar, se estudiará la capacidad del deshumidificador TTK27 para extraer agua bajo distintas condiciones climáticas monitoreando de forma continua su consumo de potencia y se dimensionará el sistema fotovoltaico que sea capaz de garantizar la autonomía energética del sistema de forma amigable con el medioambiente. Metodológicamente, el estudio abarcará una evaluación integral del sistema, donde se verificará la capacidad del deshumidificador para extraer agua de forma continua y se realizará un análisis de costos y beneficios para determinar su viabilidad económica. Adicionalmente, se llevará a cabo una prueba piloto del sistema integrado en una comunidad rural de agricultores en Taltal para evaluar el desempeño del sistema en condiciones reales. Los resultados esperados incluyen la cuantificación de la producción de agua, la eficiencia del sistema y una comparación entre costos y beneficios asociados a su implementación. De confirmarse su viabilidad, este proyecto podría ofrecer una solución innovadora y sostenible para mitigar la escasez de agua que enfrentan los pequeños agricultores en la región, sentando las bases para futuras aplicaciones en zonas con características climáticas similares. Se espera que este estudio contribuya al desarrollo de tecnologías limpias y eficientes en el ámbito de la energía renovable y que sea un paso para la agricultura sostenible en pequeñas comunidades agrícolas afectadas por la sequía y la escasez hídrica.
Centro Comunitario de Mitigación Ambiental La Greda, Puchuncaví
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-08) Flores Orellana, Carlos Osvaldo; Departamento de Arquitectura; Glaría Kahni, Amaya; León Canales, Jorge Enrique
Esta investigación aborda cómo el diseño arquitectónico puede contribuir a la mitigación ambiental en una zona de sacrificio, considerando los problemas medioambientales históricos que afectan al sector. El proyecto se emplaza en La Greda, Puchuncaví, una localidad marcada por la tensión entre su valor territorial y la contaminación provocada por el cordón industrial de Ventanas. Desde un enfoque de reparación ambiental y social, se propone un equipamiento público que articula programas culturales, productivos y comunitarios en un terreno triangular de alta visibilidad. La contaminación ambiental, los conflictos sociales y su configuración como territorio portuario evidencian la necesidad de un desarrollo más equitativo, resiliente y sostenible. La propuesta se organiza mediante una pasarela peatonal elevada que funciona como eje estructurante, permitiendo conectar los diferentes recintos programáticos, estructurar los recorridos y activar el sitio desde una nueva lógica de apropiación espacial y encuentro ciudadano. El proyecto incorpora estrategias de sostenibilidad pasiva, uso de energías renovables y recuperación del paisaje como herramientas de reparación ambiental y social. Se propone así un modelo replicable de infraestructura comunitaria adaptable a contextos rurales en conflicto ambiental, promoviendo el derecho a un territorio digno, accesible y cohesionado.
Desarrollo de un plan de mantenimiento integral para sistemas de tratamiento de aguas de relave con depósito en seco en Polpaico Soluciones S.A.
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-10) Fuenzalida Vallejos, Roberto Andrés; Departamento de Industrias; Kristjanpoller Rodríguez, Fredy Ariel
La presente memoria de título tiene como objetivo diseñar un plan de mantenimiento integral para el sistema de tratamiento de aguas de relaves con depósito en seco de la empresa Polpaico Soluciones S.A., ubicado en su planta de producción de cemento en Cerro Blanco, comuna de Tiltil. Esta instalación, de reciente construcción, surge como respuesta estratégica a la condición de escasez hídrica declarada en la zona y al cierre proyectado del tranque de relaves original en 2025. El nuevo sistema, compuesto por espesador High Rate, bombas centrífugas, filtros prensa y unidades hidráulicas, permite recircular agua desde los relaves espesados y filtrados, disminuyendo el consumo de agua fresca y el impacto ambiental del proceso. Dado que se trata de un sistema sin historial operativo previo, se elaboró un plan de mantenimiento técnico basado en metodologías modernas como el análisis de criticidad (CTR), el análisis modal de fallos y efectos (AMEF), la clasificación de equipos críticos y la incorporación de inspecciones sensoriales mediante la metodología VOSO. El proceso fue complementado con herramientas de confiabilidad como el mantenimiento centrado en la confiabilidad (RCM) y el uso proyectado de un sistema CMMS para trazabilidad operativa. Los resultados obtenidos permitieron jerarquizar 57 equipos, identificando 14 activos críticos que concentraban el mayor riesgo operacional. Se definieron estrategias de mantenimiento preventivo y predictivo específicas para estos equipos, estableciendo frecuencias de intervención, tareas técnicas recomendadas y estimaciones de recursos requeridos. Además, se desarrolló un cronograma semestral de mantenimiento y una matriz de criticidad funcional. Con ello, se cumplió el objetivo de diseñar un plan de mantenimiento integral, técnico y preventivo, que permite garantizar la confiabilidad operativa del sistema, minimizar riesgos y asegurar su sostenibilidad en el tiempo.
Desarrollo de un prototipo de sensor virtual para monitorear el proceso de neutralización de aguas ácidas con cal
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025) Echegaray Leiva, Andrés Ignacio; Departamento de Ingeniería de Minas, Metalurgia y Materiales; Casas De Prada, Jesús Manuel
El drenaje ácido de mina representa una de las principales fuentes de contaminación ambiental en la industria minera, caracterizado por soluciones con alto contenido de metales disueltos y bajo pH. En ello radica la necesidad de realizar un tratamiento adecuado para evitar impactos en ecosistemas cercanos. Para abordar esta problemática, se desarrolló un prototipo de sensor virtual orientado al monitoreo y predicción dinámica de variables de respuesta clave como la conductividad iónica y el potencial redox durante el proceso de neutralización de soluciones ácidas, mediante la integración de datos experimentales con simulaciones geoquímicas realizadas en el software PHREEQC. La metodología aplicada se estructuró en tres etapas principales: calibración del modelo geoquímico a partir de datos experimentales obtenidos en laboratorio, validación del modelo ajustado y análisis de sensibilidad para evaluar la robustez de los parámetros estimados. En primera instancia, se calibraron los parámetros cinéticos asociados a la disolución de portlandita empleando la Solución 1, neutralizando con una concentración de 10% (CaO) de lechada de cal. Posteriormente, estos parámetros se mantuvieron constantes para neutralizar la Solución 2 por medio del mismo reactivo alcalino, incorporando ajustes únicamente sobre las constantes cinéticas del modelo de precipitación de yeso y la formación de hidróxido férrico. Finalmente, para validar la generalización del modelo, los parámetros obtenidos se utilizaron directamente en una tercera prueba con la misma Solución 2, neutralizando esta vez con una concentración del 5% (CaO) de lechada de cal, confirmando su aplicabilidad sin pérdida significativa de precisión en la simulación del proceso. Asimismo, se desarrolló y ajustó un modelo cinético simplificado para la formación de yeso, validado por comparación con balances estequiométricos del precipitado sólido(...).
Diseño y optimización de un sistema de almacenamiento de agua de canal para riego en la escuela Paso Histórico en la comuna de Putaendo
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-07) Gaete Lagos, Guillermo Andrés; Ramírez Livingston, Daniel Alberto; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Mery Araya, Camila Del Pilar
La región de Valparaíso, especialmente la comuna rural de Putaendo, enfrenta una crisis hídrica significativa producto del cambio climático, la disminución de precipitaciones y el aumento de la demanda, principalmente en el sector agrícola. Esta situación afecta a las comunidades locales y a instituciones como las escuelas rurales, que tienen dificultades para garantizar un suministro de agua sostenible para sus cultivos y áreas verdes. La Escuela General Básica Paso Histórico El Tártaro ejemplifica este desafío. Aunque cuenta con derechos de uso sobre un canal de riego cercano, enfrenta limitaciones para aprovechar eficazmente el agua disponible debido a horarios restrictivos y falta de capacidad de almacenamiento, lo que la obliga a depender de fuentes de agua potable para riego, un uso poco eficiente que implica un consumo innecesario. Para abordar esta problemática, se propone diseñar y optimizar un sistema de almacenamiento de agua que permita captar y acumular el recurso proveniente del canal, facilitando su uso autónomo y eficiente durante los ciclos de distribución. El sistema consiste en un estanque de polietileno de 3.400 litros, operado mediante un sistema de bombeo solar con sensores automáticos, lo que reduce la dependencia de la red eléctrica. Además, se realizaron análisis rigurosos de la calidad del agua, confirmando su idoneidad para riego según la normativa chilena vigente. La implementación del sistema busca disminuir la dependencia del agua potable, optimizar el uso del agua para riego de huertos y jardines educativos, y fomentar una cultura de gestión responsable del recurso hídrico en la comunidad escolar. El costo estimado total del proyecto es de 1.761.155 CLP, incluyendo equipos, materiales, envío y mano de obra. Los resultados obtenidos muestran que esta solución sostenible es viable y replicable en contextos rurales con problemas similares de escasez hídrica. Más allá de solucionar un problema inmediato, el proyecto promueve la educación ambiental y la participación comunitaria en el manejo sustentable del agua. En conclusión, el sistema autónomo de almacenamiento y bombeo solar propuesto representa una respuesta práctica y escalable a la crisis hídrica que afecta a la Escuela Paso Histórico El Tártaro, fortaleciendo su capacidad de adaptación y promoviendo prácticas sostenibles que benefician tanto al entorno educativo como a la comunidad en general.
Diseño y plan de implementación para el control de gestión de la empresa Arraval SpA
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-09) Oyarzún Leal, Héctor Javier; Valenzuela Oyaneder, Lionel Andrés; Acevedo Muller, Miguel; Departamento de Ingeniería Comercial; Romo Pino, René Marcelo
Arraval SpA es una empresa chilena de consultoría en ingeniería sanitaria e hidráulica, fundada en 2015, que presta servicios principalmente a organismos públicos como la Dirección de Obras Hidráulicas (DOH), municipalidades y empresas sanitarias. En los últimos años, ha enfrentado un estancamiento en su crecimiento, evidenciado por una baja en la captación de nuevos clientes, una menor tasa de adjudicación de licitaciones, y una alta frecuencia de ampliaciones de plazo en sus proyectos. A esto se suma la ausencia de un sistema formal de control de gestión, lo que ha dificultado la toma de decisiones estratégicas y la eficiencia operativa. Esta tesina tiene por objetivo diseñar un modelo de control de gestión para Arraval SpA y proponer un plan para su implementación, que permita optimizar los procesos internos, mejorar la eficiencia de ejecución y fortalecer la capacidad de planificación estratégica. Para ello, se realiza un diagnóstico organizacional detallado y un análisis comparativo entre dos metodologías reconocidas: el Balanced Scorecard (BSC), como modelo estructurado de control estratégico, y los Objetivos y Resultados Clave (OKR), como herramienta ágil de ejecución. El resultado es un modelo híbrido, que integra la lógica del BSC con la flexibilidad operativa de los OKR, adaptado a las características y desafíos específicos de Arraval SpA. Este modelo incluye un mapa estratégico con objetivos distribuidos en cuatro perspectivas (financiera, clientes, procesos internos, y aprendizaje y crecimiento), indicadores clave de desempeño (KPI), y OKRs definidos para impulsar la ejecución táctica en ciclos trimestrales. La propuesta contempla un plan de implementación de 12 meses, dividido en cinco etapas: sensibilización, capacitación, piloto operativo, evaluación de resultados y escalamiento progresivo. Se estiman costos iniciales de $13.900.000 CLP, incluyendo capacitación, horas hombre, software (como Power BI), y una eventual asesoría externa. Entre los resultados esperados se destacan: aumento del margen de utilidad neta ≥ 15%, mejora en el cumplimiento de plazos de entrega (del 85% al 95%), reducción de revisiones y ampliaciones de plazo, incremento en la satisfacción del cliente y fortalecimiento de las competencias del equipo técnico. En conclusión, el diseño del modelo híbrido de control de gestión y su respectivo plan de implementación entregan a Arraval SpA una hoja de ruta clara para profesionalizar su gestión interna, mejorar su posicionamiento competitivo y construir una cultura organizacional orientada a resultados, aprendizaje continuo y sostenibilidad.
Estrategia de inspección impredecible para vertederos ilegales de RCD bajo un enfoque de juegos de Stackelberg
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-10-24) Astudillo Rojas, Maximiliano Eduardo; López Campos, Mónica Alejandra; Departamento de Industrias; Escalona Rodríguez, Pablo
El vertido ilegal en microbasurales es uno de los principales retos de las ciudades del Sur Global, donde la limitada capacidad de aplicación de la ley y la marginación socioespacial amplifican los riesgos medioambientales y para la salud. Los residuos de construcción y demolición (RCD) constituyen una parte importante del total de residuos y, cuando se eliminan de forma inadecuada, degradan los suelos y las masas de agua, propagan enfermedades y aumentan el riesgo de incendios, lo que afecta de manera desproporcionada a las comunidades de bajos ingresos y deteriora la calidad de vida. Aunque existen multas para disuadir este comportamiento, su efecto disuasorio es paliativo cuando las inspecciones de las autoridades son predecibles y sus recursos operativos son limitados. En este trabajo se aborda el problema del vertido ilegal en microbasurales utilizando un enfoque de juego de Stackelberg, en el que la autoridad (el líder) define la distribución espacial de las probabilidades de inspección en la red de microbasurales, y los contratistas (los seguidores) eligen el lugar de disposición que minimiza su costo esperado teniendo en cuenta el riesgo de ser inspeccionados. El problema se formula como un problema de programación de optimización lineal single-level. Se deriva una formulación equivalente de los esquemas de inspección impredecibles utilizando generación de columnas, en la que cada esquema de inspección tiene asociada una probabilidad de ser seleccionado. Simulamos la aplicación sistemática del esquema de inspección impredecible para determinar el intervalo de tiempo necesario para que los contratistas depositen sus residuos en los vertederos legales.
Estudio analítico del fenómeno de golpe de ariete en plantas elevadoras de agua con baja inercia
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-11) Aguilera Vera, Manuel Ignacio; Kamann Chacana, Pedro Gaspar; Departamento de Obras Civiles; Aranda Núñez, Vivian Clarisa
Producto de la deficiente gestión de los recursos hídricos en el país y la crisis climática que ha tenido lugar durante los últimos años, surge la necesidad de optimizar el transporte de agua, ya sea cruda, potable o servida. Frente a este escenario, y con el objetivo de asegurar la conducción del agua, es necesario analizar las impulsiones desde las fuentes de agua hasta estanques de acumulación, cuyo diseño debe considerar el caso más desfavorable desde el punto de vista de las presiones máximas y mínimas, es decir, el escenario de golpe de ariete o transiente hidráulico. Respecto a las bombas utilizadas, el caso más preocupante corresponde a bombas de baja potencia (≤30 [kW]) de baja a nula inercia, en particular aquellas de eje vertical o centrifugas, donde el método de las características presenta problemas de aplicación, siendo este el método más utilizado para el análisis el fenómeno de golpe de ariete. La metodología existente se basa fundamentalmente en un equilibrio entre las fuerzas iniciales y la cantidad de movimiento del fluido, hay parámetros que no son considerados debidamente, tales como la variación del largo de desarrollo del golpe de ariete y la aceleración de gravedad. Dado que este tipo de parámetros no son cuantificados ni evaluados de manera satisfactoria, surge la necesidad de contrastar la metodología existente en base a la teoría de conservación de energía y generar las bases para un posible modelo experimental que permita refinar y corroborar a futuro los valores obtenidos de este análisis teórico. Por todo lo anterior, nace este estudio analítico del fenómeno de golpe ariete en plantas elevadoras de agua con baja a nula inercia empleando un método físico alternativo.
Estudio de la biosorción de Cd²⁺ desde soluciones sintéticas empleando una columna de lecho empacado y un biosorbente elaborado a base de plantas endémicas de Chile
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025) Torres Díaz, Roberto Antonio; Ramírez Livingston, Daniel Alberto; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Lazo Acuña, Andrea Paola
La contaminación por metales pesados representa una grave amenaza ambiental y sanitaria, especialmente en cuerpos de agua expuestos a descargas industriales. Entre estos contaminantes, el cadmio (Cd²⁺) destaca por su alta toxicidad, movilidad en medios acuáticos y persistencia en organismos vivos. Existen diversos tratamientos para remover metales pesados, entre los que destaca la biosorción en sistemas por lotes o de lecho fijo, por su eficiencia y el uso de biosorbentes vegetales, lo que la convierte en una alternativa viable para el tratamiento de RIL. El presente estudio evalúa la eficiencia del proceso de biosorción para la remoción de Cd²⁺ utilizando una columna de lecho empacado cargada con biosorbente vegetal, específicamente de Leptocarpha rivularis (palo negro) y Aristotelia chilensis (maqui), ambas especies endémicas de Chile. Por otra parte, se ve el efecto que tiene la concentración inicial de Cd²⁺ sobre el rendimiento del proceso, y se aplican modelos cinéticos para describir su comportamiento dinámico. A partir del estudio inicial, se selecciona a Leptocarpha rivularis como el biosorbente con mejor desempeño, alcanzando una remoción del 99,50 % y una capacidad de retención de 1,306 [mg/g] en solo 2 horas, superando a Aristotelia chilensis, que presenta valores inferiores. Posteriormente, se evalúa el efecto de la concentración inicial de Cd²⁺ (50 y 100 [mg/L]) en el proceso de biosorción, aplicando distintos modelos(...).
Estudio de la influencia de aditivos en procesos de nitrificación y desnitrificación heterótrofa
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-04) Basáez Puyol, Carlos Alberto; Barahona Lloré, Andrea; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Guerrero Saldes, Lorna Elena
Con el advenimiento de la revolución industrial, la concentración de la población, la actividad humana y el empleo de combustibles fósiles como nuevas formas de energía, los ciclos biogeoquímicos como el del nitrógeno se han visto radicalmente alterados, desatando problemáticas ambientales y fenómenos como la eutrofización de aguas, la lluvia ácida y el aumento de gases de efecto invernadero. El estudio de la acumulación de nitrógeno en la naturaleza se ha vuelto necesario para comprender y remediar el efecto de la acción humana, especialmente en cuerpos de agua, lo que afecta negativamente la salud de los ecosistemas y las comunidades. En esta investigación se estudió el efecto de dos potenciadores biológicos aplicados con éxito en reactores biológicos anaerobios, en los procesos de nitrificación y desnitrificación Estos potenciadores o aditivos están constituidos principalmente por compuestos vegetales como saponinas de quillay, entre otros. Los potenciadores se denominan S1 y S2, ya que debido a razones de confidencialidad no se puede dar más detalle de ellos. La remoción de nitrógeno convencional por medio de la nitrificación consiste en la oxidación biológica del nitrógeno amoniacal en condiciones aerobias a nitrito y posteriormente nitrato, mientras que, la desnitrificación, corresponde a la reducción de nitrato a nitrógeno gaseoso en condiciones anaerobias, donde al utilizar una fuente de carbono como dador de electrones se denomina heterótrofa. Para llevar a cabo el estudio se utilizaron tres reactores secuenciales batch (SBR) de 1,6 [L] de volumen a 35 [°C], utilizando 0,5[L] de inóculo enriquecido y 1 [L] de agua residual, acorde a las necesidades nutricionales específicas de los procesos nitrificante y desnitrificante a evaluar. Cabe destacar que los procesos de nitrificación y desnitrificación se llevan a cabo simultáneamente en los SBR. Este estudio, se realizó utilizando un reactor de control (sin aditivos), un reactor con el aditivo potenciador S1 y el último con el aditivo S2. La metodología de estudio consistió en llevar a cabo ciclos operacionales con concentraciones crecientes de potenciadores (entre los 0 a 100 [mg/L]), con el fin de evaluar los efectos de estos en los parámetros de remoción de nitrógeno. Al término de cada ciclo el reactor se decantaba y alimentaba para dar comienzo a una nueva medición(...).
Estudio y evaluación de la viabilidad técnica y económica de la reutilización del agua de enjuague de la Viña San Pedro Tarapacá Molina
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-10) Espinosa Fuentes, Felipe Ignacio; Correa Méndez, Daniel; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Núñez Muñoz, Patricio
El presente trabajo presenta el estudio de la factibilidad técnica y económica de la reutilización del agua proveniente de los sistemas de enjuague de botellas de la Planta VSPT Molina, con el fin de optimizar el uso de recursos hídricos en sus operaciones y contribuir al cumplimiento de las metas de sustentabilidad corporativa. Se realizó una caracterización del consumo y generación de efluentes en la Planta, identificando que el área de envasado representa un 27% del uso total de agua, con un consumo promedio de 76,6 [m3/día] de agua por las enjugadoras. También se realizó una caracterización fisicoquímica y microbiológica determinándose que el efluente posee una baja carga contaminante y biodegradabilidad. En base a la caracterización del efluente, se determinó un tren de tratamiento compuesto por una filtración de lecho profundo, seguido de adsorción con carbón activado granular y desinfección por ozono. Con estos tratamientos se garantiza la reducción de sólidos y materia orgánica, junto con la eliminación de microorganismos, obteniéndose una calidad de agua superior a la esperada con reducciones teóricas del 83% para DQO, 88% para el DBO5 y del 65% para los SST. El análisis económico considera un horizonte de 10 años, con una tasa del 12%. Obteniéndose así valores de: VAN 78.991.660 [CLP], TIR 49% y un Payback de 2,4 años. El análisis de sensibilidad considerando una variación de ±30 % del CAPEX, evidenció que el proyecto se mantiene rentable frente a distintos escenarios de inversión. Por último, la implementación del sistema propuesto permitiría un ahorro anual aproximado de 23.387 [m3] y una reducción del KPI hídrico de un 9,9%, alineándose así con los compromisos y programas de sustentabilidad de VSPT.
Evaluación de desempeño sísmico de estanques elevados de hormigón armado en Chile
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-08) Jofré Oñate, Álvaro Esteban; Fermandois Cornejo, Gastón Andrés; Departamento de Obras Civiles; Leiva Henríquez, Gilberto
Los estanques elevados de hormigón armado son estructuras críticas para la sociedad debido a su función de almacenamiento y distribución de agua. Su desempeño ante eventos sísmicos es fundamental para evitar colapsos que afecten la infraestructura y la comunidad. Este estudio tiene como objetivo evaluar el desempeño sísmico de dos estanques típicos del país, Cartagena y Rancagua, ubicados en zonas de alta actividad sísmica en Chile. Para ello, se ha elaborado modelos estructurales de elementos finitos, en los cuales el pedestal se ha modelado con elementos tipo shell, mientras que la copa del estanque ha sido representada mediante un sistema de pilares rígidos y flexibles que simulan las masas impulsiva y convectiva del fluido almacenado. En primer término se realizó, un análisis estático incremental no lineal (pushover), que permitió identificar los puntos críticos de fluencia y los posibles mecanismos de colapso de las estructuras bajo cargas laterales crecientes. Luego, se llevó a cabo un análisis dinámico tiempo-historia no lineal, utilizando como solicitación varios registros de sismos chilenos, cuyos resultados mostraron que ambos estanques incursionan levemente en el rango no lineal en el caso más crítico. Utilizando la metodología de análisis dinámico incremental (IDA), se obtuvo los factores de amplificación de los registros para generar el colapso de las estructuras. Finalmente, se evaluó el desempeño sísmico de los estanques a través del Margen de Colapso (CMR) y el Margen Ajustado de Colapso (ACMR) de la metodología FEMA P695 (FEMA, 2009), ajustados por la incertidumbre en los parámetros del modelo. Estos resultados permitieron determinar que las estructuras cumplen con los estándares de seguridad sísmica requeridos, asegurando su estabilidad durante eventos sísmicos severos.
Evaluación de la factibilidad técnica y económica de la recuperación y reutilización de una solución ácida desde el proceso T-PHITE
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-08) Vargas Mansilla, Mónica Javiera; Departamento de Ingeniería de Minas, Metalurgia y Materiales; Ibáñez Rivera, Juan Patricio
En términos económicos, se elaboraron flujos de caja proyectados y análisis de sensibilidad ante fluctuaciones de insumos críticos, con el fin de caracterizar la estabilidad financiera del proyecto. Ambos casos presentaron viabilidad económica, destacando el Caso 2 por su mayor estabilidad y mejor aprovechamiento del recurso ácido y, por otro lado, el Caso 1 se posicionó como una opción de menor inversión y operación más simple. El presente estudio evaluó la factibilidad técnica y económica de implementar un sistema de electrodiálisis (ED) para la recuperación y reutilización de una solución ácida utilizada en el proceso T-PHITE, específicamente en la etapa de lavado de carbón activado (CA). Se analizaron dos estrategias operacionales: el Caso 1, basado en la reutilización directa sin prelavado, y el Caso 2, que incorpora una etapa de prelavado previo al contacto con el ácido. Desde el punto de vista técnico, ambos casos demostraron ser viables, logrando remover el Zn+2 presente en la solución ácida y permitiendo su reutilización sin comprometer la calidad del CA final, manteniéndose por debajo del umbral de 1 ppm de Zn. La implementación del prelavado en el Caso 2 permitió extender la vida útil de la solución reutilizada hasta cuatro ciclos antes de requerir tratamiento por ED. Se identificaron como condiciones óptimas de operación una temperatura de 40 °C y una densidad de corriente de 250 A/m², las cuales permitieron un balance adecuado entre eficiencia de transporte iónico, consumo energético y estabilidad operativa. Las soluciones tratadas mediante ED mostraron un comportamiento comparable al de una solución ácida fresca, alcanzando porcentajes de remoción de Zn cercanos al 91 %. En términos económicos, ambos escenarios resultaron rentables, con indicadores positivos de VAN y TIR bajo distintas proyecciones de mercado. El Caso 2 destacó por su mayor estabilidad financiera frente a fluctuaciones en el precio del ácido sulfúrico y una menor frecuencia de reemplazo de membranas, lo que se tradujo en un mayor VAN y menor costo anual equivalente. Por su parte, el Caso 1 se posicionó como una alternativa de menor inversión inicial y operación más simple, adecuada para contextos de implementación progresiva. En conjunto, los resultados obtenidos validan la hipótesis planteada, confirmando que la tecnología de electrodiálisis, en conjunto con un adecuado pretratamiento, permite recuperar y reutilizar solución ácida de manera eficiente, sustentable y económicamente viable. El estudio sienta las bases para una futura implementación a escala piloto e industrial, orientada hacia un modelo de producción más circular y con menor impacto ambiental.
Evaluación de la interacción fluido-estructura en estanques de hormigón armado
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-08-12) González Becerra, Manuel Esteban; Aranda Núñez, Vivian Clarisa; Departamento de Obras Civiles; Leiva Henríquez, Gilberto
En el presente estudio se evalúa la interacción fluido-estructura en estanques cilíndricos de hormigón armado utilizados para el almacenamiento de agua potable, mediante un modelo de elementos finitos implementado en el software ANSYS, que considera el acoplamiento de las ecuaciones de movimiento relativas al elemento estructural y al fluido acústico. El análisis se realizó para dos estanques cilíndricos reales, diseñados y construidos de acuerdo a la práctica en el país. En primer lugar, se verificó los resultados del análisis de elementos finitos para los parámetros estructurales de los estanques, los que fueron comparados con los obtenidos mediante el procedimiento de diseño propuesto en la norma ACI 350.3-20 (2021). El análisis permitió identificar adecuadamente los modos impulsivos y convectivos del líquido, obteniendo una buena concordancia en términos de periodos, pesos equivalentes y formas modales. Se verificó que la flexibilidad estructural del estanque afecta significativamente la respuesta impulsiva, lo cual no es capturado por el método normativo que asume rigidez total. En segundo término, se comparó los resultados para un análisis sísmico, mediante un análisis modalespectral, de acuerdo a o las disposiciones de las versiones 2003 y 2023 de la norma chilena NCh 2369 de diseño sísmico de instalaciones industriales. En general, el análisis normativo entregó resultados más conservadores que el análisis de elementos finitos, aunque en ciertos aspectos, como las fuerzas internas, subestimó algunas solicitaciones. Se observo que el uso del espectro de diseño de la versión 2023 de la norma NCh 2369 genera mayores exigencias sísmicas para el modo convectivo, mientras que para el modo impulsivo fue necesario corregir los resultados a partir del corte basal mínimo. El estudio concluye que el uso de herramientas de elementos finitos permite capturar de forma más precisa el comportamiento sísmico de estanques de lmacenamiento, siendo una alternativa válida para evaluar los criterios de diseño establecidos en la normativa vigente.
Evaluación de una especie sulfato reductora en el ciclaje de arsénico en ambientes sulfhidogénicos
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-08) Giovine Puebla, Cristian Ignacio; Barahona Llore, Andrea; Orellana Román, Roberto Andrés; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Guerrero Saldes, Lorna Elena
Chile, como un país principalmente minero, genera una gran cantidad de relaves que suscitan una preocupación por el potencial de liberación de arsénico a fuentes de aguas subterráneas. La zona de interacción entre relaves y cuerpos de agua, y con especial relevancia zonas sulfidogénicas, que provoca cierta preocupación por ser un área biogeoquímicamente activa. En estas zonas sulfidogénicas predominan bacterias sulfato reductoras que tienen un rol importante en la movilización de contaminante desde relaves mineros como metales pesados (plomo, mercurio, cadmio y otros) y metaloides tóxicos como el arsénico, por lo que es importante comprender la dinámica de estos elementos como del metabolismo de los microorganismos que permita generar las herramientas para el control y/o abatimiento de estos contaminantes. En este estudio, se propone el análisis del rol de una especie de bacteria sulfato reductora (BSR), Halodesulfovibrio aestuarii, como un modelo en el ciclaje del arsénico producto de su alta predisposición a ambientes contaminados y alta tolerancia a la salinidad, característica de entornos mineros. Para ello, se analizaron una serie de mejoras en el procedimiento de cultivo. El medio de cultivo DSMZ 195c tradicional presenta Na2S como agente reductor que precipita con As(III), por lo que este medio se modificó con 1 mM de citrato de titanio (III) o 1,42 mM de HCl-cisteína. El primero generó un precipitado marrón en conjunto al aumento paulatino del potencial reductor evidenciado por la coloración rosada de resazurina. Por otro lado, el segundo no evidencio cambios visuales o del potencial reductor, siendo escogido para el análisis de crecimiento. El análisis de la afección del crecimiento bajo la exposición de arsénico fue analizado y comparado con una bacteria modelo ferro reductora, Geobacter sulfurreducens. Mientras esta se ve drásticamente afectada a 0,1 mM de As(III) y a 1 mM de As(V), disminuyendo la densidad óptica (OD) máxima un 39,3% y 71,4% respectivamente, Halodesulfovibrio aestuarii se vio levemente afectada bajo las mismas concentraciones de As(III) y As(V), disminuyendo su OD solo un 21% y 59,5% respectivamente, dando indicios de un mecanismo contra arsénico más sofisticado que su par ferro reductora. Así lo demuestra el análisis de las anotaciones del genoma, en donde se evidencian estructuras asociadas a la reducción de As(V) a As(III), a través de una arseniato reductasa ArsC; la expulsión de arsenito a través de la bomba de eflujo acr3, y a la biometilación de este último mediante una arsenito metiltransferasa ArsM. Sin embargo, la precipitación de sulfuros de arsénico, advertido en otras BSR, no fue evidenciada. Con ello, se revela parte del potencial de Halodesulfovibrio aestuarii como BSR modelo ante la exposición de arsénico, sugiriendo que su metabolismo podría entregar algunas directrices para la generación de tecnologías para el control y abatimiento de este contaminante en entornos sulfidogénicos.
Evaluación del potencial de generación de hidrógeno verde a partir de las aguas residuales de la región de Valaparaíso
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-07-28) Salazar Gahona, Paula Andrea; Demarco Bull, Rodrigo Andrés; Departamento de Industrias
El presente estudio evalúa la viabilidad técnica, financiera y ambiental de generar hidrógeno verde a partir del uso de aguas residuales tratadas en la Región de Valparaíso, Chile, con el objetivo de contribuir a una transición energética sostenible, aprovechar un recurso subutilizado y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Se analizaron 24 plantas de tratamiento de aguas servidas (PTAS) que descargan en cuerpos de agua, identificándose en ellas tecnologías maduras y operativas. Información que permitió, junto a un modelo de optimización espacial, determinar seis ubicaciones óptimas para instalar plantas de producción de hidrógeno, priorizando tanto la cercanía entre instalaciones como la estabilidad del suministro hídrico. El estudio aplica modelos predictivos LSTM para estimar el suministro de agua hasta 2030, y principios estequiométricos para calcular la capacidad de producción, con proyecciones entre 392 mil y más de 9 millones de kilogramos de hidrógeno, según el escenario. Proyectando un costo nivelado (LCOH) entre 3,57 y 4,10 USD/kg-H2, posicionando al sistema como competitivo. Las tecnologías consideradas, como electrolizadores alcalinos y PEM, presentan un alto grado de madurez tecnológica. Y la infraestructura energética regional permite su conexión al sistema eléctrico, destacando las plantas con acceso a fuentes renovables. Validando los resultados en conjunto, la viabilidad técnica y financiera de la propuesta, consolidándola como una alternativa estratégica para avanzar en sostenibilidad energética y economía circular en Chile.
Evaluación del software HEC-RAS para el modelado y estimación de concentración de sedimentos en el estuario del río Maipo
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-08-18) Rojas Ávila, Karina Alejandra; Departamento de Obras Civiles; Flores Audibert, Raúl Pedro
El presente estudio se centra en el estudio sedimentario del estuario del río Maipo, por lo que se realizó una revisión a diferentes estudios que emplean el software HEC-RAS para realizar una modelación bidimensionales de sedimento, además de que se investigó las funciones empleadas por el programa para el transporte de sedimento, método de clasificación y velocidad de caída de sedimentos. Se delimitó la zona de estudio en base a la batimetría disponible, se utilizaron caudales diarios del año 2018 de la Estación Cabimbao y se estableció la curva granulométrica que está compuesta principalmente por arena y limo grueso. Se presentó la metodología escogida para realizar el modelo 2D en HEC-RAS, la cual se centra en la geometría, caudal y granulometría. Los resultados que se obtuvieron indican una erosión elevada en la desembocadura del río Maipo, además de sedimentación en la playa debido a la morfología de la zona. Se observó una mayor concentración de sedimento en los periodos de mayo a agosto con un valor promedio igual a 200 [mg/L] en los días con mayor caudal y para el caso de la tasa de transporte de sedimento se obtuvieron valores máximos igual a 10 [Tonn/m/día] considerando un caudal con una probabilidad de excedencia del 20 %. Para el caso de la zona de la desembocadura aumenta considerablemente la concentración y tasa de transporte de sedimento.