Depósito Campus Casa Central Valparaíso

Permanent URI for this collectionhttps://repositorio.usm.cl/handle/123456789/73009

Browse

Now showing 1 - 20 of 55

Análisis cualitativo de la factibilidad del uso de iot en el monitoreo de infraestructura vial, sanitaria y drenaje de aguas lluvias para la gestión integrada de infraestructura en Chile
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2026-04) Ketterer Sanhueza, Max Linhart; Departamento de Obras Civiles; Araya Araya, Felipe Andrés
Esta investigación analiza la factibilidad del uso de Internet de las Cosas (IoT) en el monitoreo de infraestructura vial, sanitaria y de drenaje de aguas lluvias en Chile, en el marco de la Gestión Integrada de Infraestructura (GII) y la Industria 4.0. El estudio se desarrolla bajo un enfoque exploratorio y de carácter cualitativo, que combina la revisión de literatura nacional e internacional con la aplicación de 16 entrevistas semiestructuradas a profesionales del sector público y privado vinculados a la gestión, operación y mantenimiento de las infraestructuras mencionadas. Los resultados evidencian que el monitoreo de los sistemas de infraestructura se caracteriza por un enfoque reactivo, sustentado en inspecciones visuales y respuestas ante fallas, con deficiencias en la disponibilidad, calidad y gestión de la información. Además, se identifica una mala coordinación entre las agencias que interactúan en el contexto urbano, fortaleciendo lo planteado por autores anteriores sobre los desafíos que dificultan la implementación de estrategias de gestión integrada. En este escenario, el IoT ha sido explorado por agencias del sector de la construcción y se posiciona como una tecnología de la Industria 4.0 con alto potencial para mejorar la obtención, almacenamiento e intercambio de datos en tiempo real, habilitar estrategias de mantenimiento predictivo y apoyar la toma de decisiones de manera integrada entre agencias. Sin embargo, su adopción enfrenta diversas barreras, entre las que destacan restricciones técnicas, organizacionales y culturales que deben ser abordadas para avanzar hacia la gestión integrada de infraestructuras.
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 movilidad potencial de metales pesados en relaves mineros mediante extracción secuencial BCR en diferentes fracciones granulométricas
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2026-03) Fuentealba Roussel, Martín Francisco; Gutiérrez Córdova, Claudia Andrea; Vinnett Peralta, Luis Eduardo; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Hansen Kirstein, Knud Henrik
La evaluación ambiental de la presencia de metales en relaves mineros no debe basarse únicamente en la concentración total, dado que su potencial liberación bajo cambios fisicoquímicos depende de factores como la asociación metálica dentro del relave. En este contexto, la extracción secuencial BCR (Bureau Communautaire de Référence) permite aproximar la movilidad potencial de metales, asociándolos a fracciones específicas en el relave. El presente trabajo evalúa la movilidad potencial de Cu, Fe, Cd y Zn en tres muestras de relave de diferentes granulometrías conocidas (P80 de 147 µm, 214 µm y 298 µm), para determinar el efecto del tamaño de partícula sobre el potencial de liberación de metales pesados bajo condiciones ambientales plausibles. Para ello, se realizó un esquema de extracción secuencial BCR, y se complementó con digestión ácida fuerte del residual del protocolo BCR, mediante método 3050B EPA (Environmental Protection Agency). Los resultados muestran que el Cu se concentró principalmente en fracciones oxidables y residual, en coherencia con su presencia en fases sulfuradas, mientras que el Fe se concentró mayoritariamente en fracción residual, con participación relevante en fracciones reducible y oxidable, resaltando su carácter estructural y rol regulador de la movilidad de otros metales. El Cd por su parte se presentó a nivel traza, destacando una elevada variabilidad y cercanía al blanco experimental, lo que permite su análisis principalmente como indicativo. El Zn exhibió un comportamiento dual, concentrándose su presencia en fracciones de mayor disponibilidad relativa y residual. En cuanto al efecto granulométrico, se concluye que no existe una regla universal de menor granulometría – mayor movilidad, y que la liberación potencial en el ambiente dependerá de factores adicionales como la mineralogía. Adicionalmente, se realizó análisis de sensibilidad del método ante cambios en solución extractiva y cinética del proceso, lo que arrojó que cambios en el protocolo pueden inducir redistribuciones operacionales entre fracciones, reforzando la importancia de la estandarización de procesos para garantizar la comparabilidad de estudios.
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.
Aplicación del método hidrometeorológico para mejorar las estimaciones de la precipitación máxima probable en la zona central de Chile utilizando datos de reanálisis
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-10) Lugo Soza, Jocelyn Viviana; Departamento de Obras Civiles; Ossandón Álvarez, Álvaro Humberto; Meza Araya, Joaquín Alejandro; Lagos Zúñiga, Miguel Ángel
Este estudio evalúa la Precipitación Máxima Probable (PMP) en las cuencas de los ríos Aconcagua, Maipo y Rapel en Chile central, utilizando métodos hidrometeorológicos con datos de reanálisis del Centro Europeo de Previsiones Meteorológicas a Plazo Medio (ECMWF) ERA5 validados respecto a registros históricos. Se considera el uso del método local o de maximización de humedad, calculando valores de PMP medios a nivel de cuenca y su distribución espacial a través de curvas de profundidad-área-duración. Estos resultados se contrastan con los registros históricos máximos en las cuencas y los resultados del método estadístico tradicional. Además, se proyecta la PMP a futuro considerando el efecto del cambio climático bajo el escenario de emisiones SSP5-8.5 utilizando modelos climáticos de circulación global del proyecto CMIP fase 6 en el periodo 2015-2100. Las estimaciones de PMP de 24 horas obtenidas por maximización de humedad corresponden a 187.5[mm] (Aconcagua), 193.0 [mm](Maipo) y 235.8[mm] (Rapel), con valores inferiores a las estimaciones estadísticas pero superiores a los máximos históricos en estaciones de valle. En zonas con efecto orográfico, la maximización adicional de viento entrega mejores resultados, acercándose de mejor manera a los máximos en estaciones de montaña. Por otro lado, las proyecciones climáticas indican un aumento en la intensidad de la PMP, especialmente en tormentas de menor duración. Los resultados muestran una alta variabilidad con aumentos medianos entre 20% y 100% para la PMP en la zona de estudio. La investigación concluye que el método hidrometeorológico, basado en datos de reanálisis, constituye una alternativa robusta para estimar la PMP, entregando resultados adecuados a escala de cuenca. En general, este enfoque permite obtener estimaciones físicamente fundamentadas y conservadoras, aprovechando la disponibilidad actual de datos de reanálisis.
Biosorción de cadmio con aristotelia chilensis activado químicamente, operado en columna de lecho empacado
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-12) Henríquez Agurto, Antonia Consuelo; Hansen Kirstein, Knud Henrik; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Lazo Acuña, Andrea Paola
El presente estudio tiene como objetivo evaluar la eficiencia de remoción y la capacidad de retención de cadmio (Cd²⁺) mediante el uso del material Aristotelia chilensis como biosorbente natural y activado químicamente, aplicado en un sistema de columna de lecho empacado. Se analizó la influencia de la altura del lecho, la concentración inicial de la solución metálica y el efecto del pretratamiento químico sobre la eficiencia global del proceso, aportando antecedentes relevantes para el diseño de sistemas continuos de tratamiento de efluentes contaminados con metales pesados. Los experimentos se realizaron en una columna de lecho empacado bajo condiciones controladas de flujo (6–7 mL/min), con alturas de 15 y 20 cm y concentraciones iniciales de 75 y 150 mg/L de Cd²⁺. La cuantificación del metal se efectuó mediante espectroscopía de absorción atómica (AAS), después de una digestión ácida. En cuanto a la activación del biosorbente, este se trató químicamente mediante dos procedimientos: uno ácido con HNO₃ y otro alcalino con NaOH, ambos a 1 M. La masa de biosorbente se agitó durante 8 horas a una temperatura de 50–60 °C, se lavó con agua destilada hasta alcanzar un pH neutro y, posteriormente, se secó durante 72 horas a temperatura ambiente. Los resultados mostraron que la altura del lecho fue el parámetro más influyente: al incrementarla de 15 a 20 cm, la eficiencia de remoción aumentó de 49,64 % a 56,63 %. En cuanto a la concentración, una menor concentración inicial (75 mg/L) favoreció la retención del metal, retrasando la saturación del lecho y confirmando la relación inversa entre la carga inicial y la capacidad de adsorción efectiva. La activación con ácido nítrico produjo una mejora leve, mientras que la activación con hidróxido de sodio incrementó significativamente la capacidad de retención, alcanzando 10,59 mg/g y una remoción de 82,55 %, evidenciando el efecto positivo del tratamiento alcalino sobre la afinidad superficial del material(...).
Biosorción de Cu(II) en columna de lecho fijo empleando Aristotelia chilensis en solución sintética
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2026-03) Gutiérrez Fernández, Leonardo Andrés; Gutiérrez Córdova, Claudia; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Hansen Kirstein, Knud Henrik
La presencia de metales pesados en residuos industriales líquidos asociados a la minería y metalurgia representa un riesgo ambiental relevante, lo que motiva la búsqueda de tecnologías sustentables y de bajo costo frente a métodos convencionales. En este trabajo se evalúa la biosorción de Cu(II) en columna de lecho fijo utilizando biomasa deshidratada de Aristotelia chilensis (maqui), una especie endémica de Chile, como material adsorbente, con el objetivo de analizar su desempeño y estudiar la influencia de variables operacionales clave de este proceso. Para ello, se opera una columna a escala de laboratorio alimentada con soluciones sintéticas de cobre a pH 4,0, en un rango de concentraciones iniciales de 50, 100 y 200 mg/L, considerando dos alturas de lecho, 10 y 20 cm, y dos tamaños de partículas, 425-850 μm y 850-2000 μm. La cuantificación de Cu(II) en el efluente se realiza mediante espectrofotometría de absorción atómica, obteniéndose las curvas de ruptura correspondientes a cada condición. Los resultados muestran que Aristotelia chilensis es capaz de remover una fracción del cobre disuelto, alcanzando remociones del orden de 10-40 % y capacidades de adsorción en el rango de 1-8 mg/g, dependiendo de la configuración de operación. En general, la mayor altura de lecho favorece la remoción, especialmente para concentraciones iniciales bajas e intermedias, mientras que el uso de partículas más finas no siempre se traduce en una mejora, debido a la compactación del lecho, la reducción de la porosidad efectiva y la aparición de canalización. El ajuste de modelos dinámicos, Adams-Bohart, Thomas, Yoon-Nelson y Dosis-Respuesta, permite reproducir parcialmente la tendencia no ideal de la columna. En conjunto, el estudio demuestra que A. chilensis presenta potencial como biosorbente para la remoción de Cu(II) en sistemas de lecho fijo, pero también evidencia la necesidad de optimizar el diseño del lecho y las condiciones operacionales para mejorar la eficiencia global del proceso y acercarlo a escenarios de aplicación real.
Búsqueda de biosorbentes para tratamiento de cobre y cadmio en RILes sintéticos
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2026-03) Sarria Rojas, Iván Andrés; Gutiérrez, Claudia; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Hansen Kirstein, Knud Henrik
El agua es un recurso fundamental para el desarrollo de la vida en el planeta, un recurso limitado y cuya contaminación presenta un problema ambiental y de salud pública de gran relevancia. Los procesos industriales realizados para la extracción y procesamiento de metales, al igual que industrias productivas que los usan en sus procesos, como lo es la producción de baterías, generan residuos industriales líquidos (RILes) con altas concentraciones de metales pesados, como lo son el cobre, cadmio, arsénico, entre otros. Debido a su alta toxicidad y a su capacidad de acumulación en los ecosistemas, la remoción eficiente de estos residuos es un desafío para el tratamiento de aguas residuales. Una de las alternativas de remoción de metales pesados es la biosorción, utilizando material biológico para la adsorción de los metales pesados disueltos en el agua y su remoción de dicho medio, destacada por su bajo costo, simplicidad operativa y efectividad. La presente investigación se enfoca en un estudio bibliográfico con la finalidad de encontrar especies vegetales con potencial como biosorbentes para el tratamiento de metales pesados en aguas contaminadas, enfocada en la remoción de cobre (Cu+2) y cadmio (Cd+2). Se realizan experiencias de biosorción de dichos contaminantes en RILes sintéticos para evaluar su capacidad de remoción y la viabilidad de su uso como biosorbente. Para ello se preparan los biosorbentes con las especies vegetales seleccionadas, con un tamaño de partícula de 425 a 850 µm, realizando los experimentos en soluciones sintéticas con concentraciones controladas de cobre y cadmio, a un pH constante de 4,5 y una relación masa/volumen de 10 [g/L]. Las especies vegetales estudiadas son Equisetum Giganteum, Pelargonium Zonale, Lolium Perenne y Arundo Donax. Los resultados obtenidos muestran que(...).
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.
Centro de aprendizaje hídrico, Oasis Chincolco
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2026-07) Fernández Cárcamo , Astry Nicol; Departamento de Arquitectura; Solís Figueroa, Raúl Alejandro; Silva Gopfert, Pablo Andrés; Serrano Rodríguez, Pedro Rolando
El proyecto de título Centro de Aprendizaje Hídrico “Oasis Chincolco” se desarrolla como respuesta a la crisis hídrica que afecta a la localidad de Chincolco, comuna de Petorca, territorio caracterizado por un clima templado semiárido, una prolongada disminución de las precipitaciones y la reducción de los caudales. Estas condiciones han afectado el abastecimiento de agua, las actividades agrícolas y ganaderas, la permanencia de la población y la continuidad de las prácticas rurales tradicionales. La propuesta consiste en un centro educativo, productivo y comunitario destinado a difundir conocimientos relacionados con la captación, circulación, almacenamiento y uso eficiente del agua. Su emplazamiento en un terreno de aproximadamente 3,27 hectareas, ubicado en el centro de Chincolco y contiguo al canal La Viña, permite vincular la arquitectura con la infraestructura hídrica existente y con los principales equipamientos educacionales y comunitarios de la localidad. El partido arquitectónico se organiza a partir del recorrido del agua, la cual es captada desde el canal, conducida mediante la pendiente natural del terreno, almacenada temporalmente en una cisterna y utilizada en sistemas de riego para plantaciones aromáticas y medicinales, y cultivos hidropónicos. Este proceso se integra espacialmente al recorrido de los usuarios mediante estaciones educativas, laboratorios, salas de talleres, áreas de exposición y espacios de encuentro. La propuesta incorpora, además, espacios intermedios y materialidades asociadas al territorio, buscando establecer una relación entre el edificio, el paisaje y la memoria hídrica local. El proyecto está dirigido principalmente a niños y jóvenes, aunque contempla la participación de habitantes de distintas edades, agricultores, organizaciones comunitarias y visitantes. De este modo, “Oasis Chincolco” se plantea como una infraestructura demostrativa que combina educación ambiental, experimentación agrícola y encuentro comunitario, contribuyendo a fortalecer la resiliencia territorial y la valoración del agua como recurso vital, productivo, cultural y simbólico.
Desarrollo de compuesto nanoestructurado con propiedades anti-biofouling para la manufactura de tuberías de captación de agua
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2026-08) Contreras González, Pedro Arturo; Salinas Psijas, Mario Rodrigo; Departamento de Ingeniería Mecánica; Parra González, Carolina Ivonne
El estudio desarrolla un nanocompuesto de HDPE reforzado con nanotubos de carbono (CNTs) al 2% y 6% en peso para aplicaciones antibiofouling en tuberías de captación de agua de mar. Se evaluaron sus propiedades mecánicas y superficiales, además de su desempeño en ambiente marino real y mediante un diseño experimental de manufactura. Los resultados evidenciaron fragilización por deficiente dispersión de los nanotubos, junto con un aumento de rigidez de hasta 45,1% y una transición de la superficie desde un carácter hidrofílico a uno superhidrofóbico, reduciendo la adherencia de biomasa respecto del HDPE puro, especialmente a menor concentración de CNTs. El diseño experimental mostró que los parámetros de dispersión tienen mayor influencia que la concentración de nanotubos sobre el desempeño antibiofouling. Se concluye que el nanocompuesto presenta potencial para esta aplicación, aunque requiere optimizar la dispersión y equilibrar el desempeño antibiofouling con las propiedades mecánicas.
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(...).
Desarrollo y prueba experimental de un prototipo de difusor marino para minimizar el impacto de descarga de efluentes
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2026-03) Montero Salfate, Francisco Ignacio; Winckler Grez, Patricio Alejandro; Departamento de Ingeniería Química y Ambiental; Ortiz Rojas, Adrian Enrique
El presente trabajo analiza el desempeño de distintas configuraciones de difusores marinos como alternativa para mitigar los impactos ambientales asociados a la descarga de efluentes salinos provenientes de plantas desalinizadoras. Se evaluaron experimentalmente cuatro configuraciones de difusores en laboratorio, variando el espaciamiento entre portas, el diámetro de estas y el caudal de operación, con el objetivo de estudiar la mezcla inicial y la dilución de la salmuera. La metodología consideró un diseño factorial completo con tres factores a dos niveles, realizándose ocho experimentos con duplicados para reducir el error experimental. Los espaciamientos evaluados fueron de 4 y 8 cm, los diámetros de 5 y 8 mm, y los caudales de 3,5 y 4,4 L/min. Los ensayos fueron registrados mediante grabaciones en vista superior, permitiendo analizar la evolución de los chorros y medir la altura de la pluma. Posteriormente, los datos fueron procesados en Matlab para determinar el factor de dilución y los perfiles de concentración axial. Los resultados indican que a caudales elevados no se alcanzan concentraciones cercanas a 0 g/L, debido a limitaciones del montaje experimental, mientras que a caudales menores se logra una mejor mezcla inicial. El análisis de significancia mostró que el espaciamiento entre portas, el diámetro y el caudal influyen en la dilución, destacando los dos primeros como los factores de mayor impacto. Finalmente, no se logró validar la escalabilidad del modelo, dado que el diámetro requerido para su aplicación real resulta significativamente superior a los valores utilizados en la industria.
Diseño de planes de mantenimiento centrado en confiabilidad para equipos críticos en los sistemas de tratamiento y filtración de agua en una planta embotelladora
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2026-03) Bettancourt Mayo, María Jesús; Viveros Gunckel, Pablo Andrés; Departamento de Industrias; Kristjanpoller Rodríguez, Fredy Ariel
La presente memoria de título desarrolla una propuesta de diseño y mejora de planes de mantenimiento para equipos críticos participantes en los sistemas de tratamiento y filtración de agua de una planta embotelladora, considerando el impacto que la indisponibilidad de estos activos genera sobre la continuidad operacional del área de suministros y sobre indicadores globales de desempeño, como disponibilidad, eficiencia y OEE. El estudio se enmarca en una investigación aplicada de carácter descriptivo, correlacional y explicativo, orientada a fortalecer la gestión de activos físicos mediante metodologías de confiabilidad. Para ello, se estructuró una metodología en cinco fases que incluyó el levantamiento del contexto operacional, evaluación de criticidad de equipos, análisis de modos y efectos de falla (AMEF), selección de estrategias de mantenimiento mediante lógica de Mantenimiento Centrado en Confiabilidad (RCM) y diseño de propuestas de planes de mantenimiento. A partir de una matriz de criticidad semicuantitativa, se priorizaron los sistemas de inyección de cloro, desinfección ultravioleta, abatimiento de arsénico y ultrafiltración, incluyendo tanto equipos existentes como activos nuevos asociados al proyecto Master Plan de Agua 2025. Posteriormente, se identificaron funciones, fallas funcionales, modos de falla, causas y efectos, permitiendo jerarquizar modos críticos mediante el Número de Prioridad de Riesgo (NPR). Sobre la base de los resultados obtenidos, se definieron(...).
Diseño instrumental de sistema de dosificación automático de hipoclorito de sodio al 16% en planta de tratamiento de aguas servidad Talagante - Aguas Andinas
(Universidad Técnica Federico Santa María, 2025-11) Cortés Zaguirre, Rodrigo Luis; Departamento de Electrónica; Ramírez Estay, Héctor
Este proyecto presenta el diseño instrumental de un sistema de dosificación automática de hipoclorito de sodio al 16 % en la Planta de Tratamiento de Aguas Servidas (PTAS) Talagante, operada por Aguas Andinas S.A. El trabajo fue desarrollado como parte de la migración del sistema de desinfección basado en gas cloro hacia una solución más segura, eficiente y alineada con los estándares actuales de seguridad industrial y medioambiental. El diseño contempló cinco sistemas principales: carga, almacenamiento, trasvasije, dosificación y lavado automático del insumo químico. Cada sistema fue equipado con instrumentación específica, incluyendo transmisores de nivel, interruptores de nivel, sensores de derrame, caudalímetros, analizadores de cloro residual, bombas dosificadoras y válvulas electroactuadas. Todos estos elementos fueron integrados mediante un sistema de control compuesto por un PLC Allen-Bradley ControlLogix y una HMI PanelView, conectados a la red Ethernet de planta. El proyecto fue ejecutado exitosamente y el sistema se encuentra en operación, cumpliendo con los objetivos de seguridad, eficiencia operativa y trazabilidad. Esta implementación representa un avance en la modernización de los procesos de desinfección, contribuyendo a una operación más confiable, automatizada y sustentable.
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.