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Consideración de Escurrimientos no Lineales en Sistemas Subterráneos de Gradientes Naturales Variables

En el presente Trabajo de Título se ha revisado la información bibliográfica existente y se ha estudiado la existencia del flujo no lineal en el Sistema Tuyajto, ubicado en la II Región de Antofagasta, aproximadamente 70 km. al sureste del poblado de Socaire. Esta cuenca presenta en algunas zonas valores de gradientes hidráulicos muy superiores a lo acostumbrado en flujos subterráneos, razón por la cual se pone en discusión la existencia del flujo laminar lineal. De esta manera, se pretende establecer las consideraciones especiales sobre el tratamiento habitual de evaluación de disponibilidad de recursos subterráneos. El estudio del comportamiento de los flujos en medios porosos ha sido estudiado por un gran número de investigadores, entre ellos Darcy, quien estableció empíricamente una relación lineal entre la velocidad del fluido y el gradiente de energía. En medios en los que en que se presentan altos gradientes hidráulicos, la ley de resistencia es proporcional a una combinación de la velocidad del flujo y el cuadrado de ésta, ya que se suman las fuerzas de inercia a los trabajos realizados por las fuerzas viscosas. Este fenómeno, ha sido motivo de muchos experimentos e investigaciones teóricas, centrándose en dos aspectos principales: establecer un límite superior a la ley de Darcy y proveer adecuadas relaciones para la ley de flujo. En este aspecto, los estudios realizados por Forchheimer, Ward, y Pérez Franco han sentado las bases conceptuales para poder definir de manera correcta el comportamiento del flujo y los parámetros propios que lo caracterizan. De esta forma, basándose en las investigaciones mencionadas y mediante el análisis de pruebas de bombeo, se determinó los parámetros intrínsecos del acuífero, asociados a los trabajos viscosos por medio de la metodología clásica, y los asociados a los trabajos inerciales mediante una viable metodología no convencional. De esta manera, fue posible establecer los límites de flujo de Darcy, y así identificar las zonas con flujo no lineal en el sistema. Luego, se concluye que el flujo no lineal puede aparecer en acuíferos de alta como baja conductividad, siempre qu la relación entre la conductividad hidráulica turbulenta y de Darcy sea pequeña. Finalmente, la evaluación de la recarga aportante en el traspaso de cuencas, resultó menor al utilizar la metodología no lineal, en comparación con el enfoque clásico de Darcy. De esta manera, cuando no se conocen las propiedades del acuífero, se recomienda partir de la suposición de que el flujo es no lineal.
Propuestas de Mejora al Diseño y Gestión del Fondo Nacional de Desarrollo Regional

En esta memoria se analiza el Fondo Nacional de Desarrollo Regional (FNDR), principal fuente de recursos de libre disposición con que cuenta la institucionalidad política regional en Chile, expresada a través de los Gobiernos Regionales (GORE), cuya conformación, estructura y relación con los demás actores regionales y nacionales es de una complejidad no menor. En base a una investigación documental y entrevistas a directivos y funcionarios públicos del nivel nacional y regional, se abordan los problemas del Fondo siguiendo una metodología de sistemas complejos que lleva a identificar desde lo general a lo particular los diversos factores que están en juego y que afectan de una u otra manera la buena ejecución del FNDR. Entre los problemas detectados destacan la deficiencia en el control y seguimiento de las iniciativas de inversión, la falta de coordinación institucional, la escasez de proyectos estratégicos y la atomización de éstos, la inexistencia de evaluaciones de impacto, la deficiencia en la cantidad y calidad de iniciativas formuladas al Fondo – especialmente por los Municipios –, y un estancamiento relativo del FNDR en comparación con el resto de los instrumentos públicos de inversión de impacto regional o local. A modo de síntesis se plantea que las causas profundas de los problemas detectados tienen que ver con aspectos político-institucionales como la complejidad del sistema político regional diseñado intencionalmente desde el nivel central, expresada en la doble dependencia de las autoridades regionales como los Secretarios Regionales Ministeriales e Intendentes, y la escasez de una masa crítica en las regiones capaz de darle más impulso al proceso de descentralización. Entre las ideas que se proponen destacan, en el ámbito institucional del GORE, la elección directa del intendente y la creación de un cargo de gerente o administrador regional, y en cuanto a la gestión, la implementación de un sistema de gestión y promoción integral de la inversión pública regional y el rediseño del proceso de inversión basado en principios de transparencia, participación, flexibilidad, tecnología, eficiencia y creación de valor público. A modo de conclusión, se plantea que el problema de la buena ejecución del FNDR está íntimamente ligado con el grado de empoderamiento y eficiencia del GORE como entidad administradora de dichos recursos, y si es que no se aborda este problema de raíz asumiendo un mayor grado de descentralización de parte nivel central cualquier mejora será marginal y no sustentable en el tiempo.
Estudio de Sobrevoltajes Causados por Impactos de Rayo en Sistemas de Transmisión con el Software ATP

El objetivo general del presente trabajo de título es habilitar en un computador del Área de Energía del Departamento de Ingeniería Eléctrica, una versión actualizada del ATP (Alternative Transients Program). El ATP es una de las principales herramientas para la resolución de transitorios en redes eléctricas y una de sus frecuentes aplicaciones es la resolución de problemas relativos a impactos de rayos en sistemas de transmisión; bajo esta premisa, se consideró que su aplicación para determinar sobretensiones de rayo en líneas de transmisión era un tema adecuado para ver sus fortalezas, y habilidades.
Estructuración y Desarrollo de los Lineamientos Básicos de un Servicio de Generación de Electricidad a Partir de Energía Solar

Este trabajo tiene como objetivo principal evaluar la factibilidad técnica y económica de una central de generación de energía eléctrica termo solar. Para lograr este objetivo, se evaluó en primer lugar, la energía proveniente de la radiación solar en el norte grande de Chile, considerando las condiciones geográficas y climáticas. Adicionalmente a lo anterior, se analizaron las diversas tecnologías que existen hoy en día para el procesamiento de la energía directa del sol, comparando sus virtudes y defectos para su aplicación en Chile. A partir de la información disponible de experiencias extranjeras en este tipo de tecnologías fue posible extrapolar magnitudes y costos, y comprender los aspectos relevantes para evaluar un proyecto de esta naturaleza en Chile. En este contexto se determinó, en primer lugar, el potencial de energía solar anual existente en las primeras tres regiones de Chile, que es igual a 70 [GW]. Adicionalmente, se estimaron factores y parámetros generales para poder dimensionar una central termo solar en base a paneles cilindro-parabólicos, y, también, la superficie de terreno utilizada y la energía generable anualmente. Se estudió los beneficios ambientales y económicos de generar electricidad a través de centrales solares, viéndose reflejados estos ingresos económicos en la venta de bonos de carbono a países desarrollados. También, se estudió el efecto que generará en la evaluación económica la ley de fomento de las energías renovables. Luego de haber dimensionado una central estándar y de estimar sus costos de inversión y operación, se hizo un análisis de rentabilidad, determinando que aún no se obtiene un VAN positivo en este tipo de proyectos (VAN = -31,5 millones de US$ y una TIR de 8,27%). Sin embargo, se prevé que todos los costos relacionados a la energía solar irán decayendo en los próximos años, producto de un mejoramiento de las tecnologías y del aumento en las escalas de las ventas. Finalmente, por tratarse de una tecnología limpia, seguramente su implementación será incentivada por diversas políticas estatales y mundiales.
Desarrollo e Implementación de un Modelo de Optimización para la Planificación Estratégica de Overhauls en Estaciones de Bombeo

El estudio tiene como objetivo planificar el reacondicionamiento de una red de bombas, considerando los costos de operación y mantenimiento sobre un intervalo de tiempo estratégico y bajo una restricción presupuestaria. El modelo matemático usado incluye un decaimiento de la eficiencia con respecto del tiempo de uso y minimiza los costos de energía y overhaul de acuerdo con los límites de presupuesto. Se considera el desarrollo de estudios de caso numéricos y experimentales. En ambos se incluye también la implementación en línea del modelo de optimización, resuelto bajo lenguaje de programación GAMS e inserto en la plataforma web PAM++. El tema corresponde al estudio de caso de un artículo del profesor Rodrigo Pascual titulado “An integrated model for optimizing strategic overhaul planning of distributed pump stations”, actualmente en desarrollo con fecha abril de 2009. Se desarolla, además, un estudio de caso con datos reales con la empresa de agua potable Essbio S.A. Los resultados muestran que, para un total de aproximadamente 90 bombas sumergibles, en la mayoría se observa un deterioro en el rendimiento global. Una vez calculados los decaimientos se obtienen los instantes óptimos de overhaul para cada una de las bombas.
Caracterización Litogeoquímica del Distrito Minero Talcuna IV Región de Coquimbo

En el Distrito Minero de Talcuna, ubicado entre las coordenadas UTM 6.696.000 N – 316.000 E y 6.691.000 N – 323.000 E (IV Región, Chile) se explotan depósitos estratoligados de cobre-plata, en los que la mineralización precipitó y está hospedada en estructuras y estratos de tobas pertenecientes a la parte superior del Miembro 1 de la Formación Quebrada Marquesa (Barremiano Superior – Albiano; Aguirre y Egert, 1965), evidenciando un importante control estructural-estratigráfico. En el presente trabajo se estudian las rocas, vetas y mantos mineralizados de dicho distrito, tanto al interior mina Coca Cola 1, como en superficie. El objetivo es, mediante un estudio petrográfico, de difracción de rayos X y geoquímico, establecer una relación entre la mineralogía de alteración y la mineralización existente en el sector, basándose en la hipótesis que existe una alteración hidrotermal sobreimpuesta a un metamorfismo regional de bajo grado. Los estudios geoquímicos, petrográficos y de difracción de rayos X, realizados en muestras mineralizadas, muestran la existencia de una alteración, en todo el sector, dominada principalmente por la asociación mineral clorita, albita y calcita, y de forma incipiente, una alteración compuesta por la asociación mineral feldespato potásico, sericita y analcima en las unidades mineralizadas. Sin embargo, ambas alteraciones no se encuentran asociadas directamente a altas concentraciones de Cu y Ag, por lo que no se ha observado una mineralogía de alteración característica asociada a la mineralización de cobre. La única evidencia clara asociada mineralización la constituye la presencia de baritina, que precipitaría directamente a partir de los fluidos hidrotermales. Los estudios geoquímicos realizados en las distintas unidades establecen que los elementos fueron removilizados a lo largo de la columna estratigráfica, fenómeno relacionado probablemente a la alteración hidrotermal. Los resultados revelan una disminución en elementos asociados a mineralización y alteración en las unidades superiores, lo que sugiere que la intensidad de los fluidos ha disminuido a medida que éstos evolucionan.
Contaminación de Aguas Subterráneas: Determinación del Coeficiente de Dispersión Mediante el uso de Trazadores Conservativos

El objetivo principal del presente trabajo de título es identificar distintas metodologías que permitan cuantificar el transporte dispersivo de contaminantes en agua subterránea, con el objeto de mejorar la capacidad predictiva del comportamiento de una pluma de contaminante bajo condiciones de gradiente natural y para el diseño de técnicas de remediación. Las metodologías que permiten determinar valor de la dispersividad longitudinal son clasificadas en tres grupos: técnicas de laboratorio, técnicas de terreno y soluciones bibliográficas. Las dos primeras utilizan soluciones analíticas, mientras que soluciones bibliográficas corresponden a gráficos y expresiones matemáticas desarrolladas a partir de la recolección de datos, siendo de gran utilidad cuando no se dispone de información de la zona de estudio. De acuerdo a los antecedentes presentados en este trabajo, un modelo de simulación de transporte debe considerar que el valor de la dispersividad en la dirección principal de flujo aumenta a medida que la distancia recorrida por el contaminante aumenta. Adicionalmente, el valor de dispersividad depende de la estructura del acuífero. Luego, no existe una expresión universal que permita estimar el valor de la dispersividad longitudinal de manera exacta. No obstante, a escala de terreno, se sugiere estimar el valor de dispersividad longitudinal mediante soluciones bibliográficas con el objeto de definir un rango de valores o el orden de magnitud del valor esperado. Si el objetivo es caracterizar en detalle parámetros de transporte en un acuífero en particular, se sugiere implementar técnicas de terreno con trazadores. Mediciones de concentración en puntos de monitoreo permiten evaluar el valor de dispersividad longitudinal mediante el ajuste de soluciones analíticas que asumen un medio idealizado. Considerando lo anterior, el presente trabajo presenta un análisis crítico de soluciones analíticas para evaluar el valor de la dispersividad longitudinal a partir de técnicas de terreno. Se realizaron una serie de simulaciones numéricas en dos técnicas de terreno: prueba de pozo individual con fases de inyección y extracción, y prueba de dos pozos caracterizada por un flujo de tipo dipolo y una inyección de tipo instantánea sin recirculación. La modelación numérica se realizó en MODFLOW y MT3DMS, los cuales permiten modelar el flujo de aguas subterráneas y el transporte de solutos, respectivamente. Se seleccionó al método numérico TVD como técnica de solución por presentar un buen manejo de dispersión numérica y oscilaciones artificiales. Las técnicas de terreno son simuladas en tres tipos de acuífero: (1) acuífero confinado-homogéneo con el objetivo de validar soluciones analíticas; (2) acuífero libre-homogéneo para evaluar el efecto de la velocidad del flujo de agua subterránea generado por un gradiente natural constante; (3) acuífero libre y heterogéneo para analizar el efecto de la variabilidad natural del medio.
Diseño y Construcción de Electronic Marketplace

El objetivo general de este trabajo es diseñar y construir el prototipo de un electronic marketplace, con un formato y funcionalidades que lo hagan fácil de usar incluso para personas poco familiarizadas con la Web, orientado a la colaboración entre consumidores, y a negocios para los que el precio y la cercanía son parte de los factores competitivos más importantes. En el mercado local, debido a la falta de información, los consumidores desperdician recursos al no poder cotizar adecuadamente. Para quienes venden, el ofrecer sus productos a valores competitivos no produce necesariamente todo el beneficio que debiese otorgar. El proyecto fue desarrollado en vista a este problema y apoyándose en la enorme penetración de Internet en la vida cotidiana, lo cual permite que una plataforma Web como un e-marketplace, sea hoy en día una solución eficiente. No obstante, si bien se acepta que en general su adopción beneficia a sus participantes, aspectos como el modelo de ingresos del sitio, el rezago tecnológico de una parte de sus potenciales usuarios y la dificultad de uso que puede involucrar la herramienta, genera enormes barreras a su aceptación. El trabajo inició con el estudio del concepto y herramientas Web 2.0; características y posibilidades de los e-marketplaces, fundamentos de usabilidad y metodologías de desarrollo de software. Posteriormente, se estableció el diseño basado en cuatro principios: La información de precios es patrimonio de la sociedad en su conjunto, por lo que los consumidores sean capaces de publicar información sobre las ofertas de comerciantes. Los resultados de búsquedas se pueden mejorar si se consideran variables de decisión de compra reales, como la cercanía. Así como los consumidores pueden buscar ofertas de comerciantes, éstos últimos puedan revisar las de sus proveedores y viceversa, ampliando los mercados a los que logran acceder. Mientras más fácil de usar sea un sitio web, más personas se pueden beneficiar del servicio que presta. Esta variable es crítica para el desarrollo del proyecto. La construcción se realizó siguiendo los principios de Desarrollo Ágil de Software. Debido a prestaciones que debía realizar la plataforma, se utilizó AJAX, PHP y MySQL en su elaboración, privilegiando además la facilidad de programación. Para evaluar su usabilidad, se empleó el método Lost Our Lease, propuesto por Steve Krug. Empleando un modelo de negocio de publicidad adaptativa (basada en la autosegmentación que realizan los usuarios al ejecutar consultas), el cual permite entregar gratuitamente el servicio; sumado a observaciones sobre el comportamiento de compra de los consumidores y a consideraciones rigurosas sobre usabilidad (las cuales, al contrastar dos sitios ceteris paribus, proporcionan diferencias estimadas de un 150% en la tasa de visitas y un 100% en la tasa de conversión), fue posible reducir las barreras antes mencionadas, en consecuencia desarrollando un e-marketplace más potente para enfrentar el problema económico originalmente planteado.
Estudio Numérico Usando el Código FDS para el Confinamiento Celular de Calor al Interior de Túneles

El presente trabajo consiste en el estudio, por medio de simulación numérica usando el código FDS (Fire Dynamics Simulator), del fenómeno de difusión y convección desde una fuente de calor al interior de un túnel vial, provisto de un sistema de confinamiento celular con cortinas de aire doble jet - doble flujo. El trabajo se enmarca en el proyecto FONDECYT Nº1085015, que apunta a la caracterización experimental y numérica de los fenómenos de transporte de calor, de momentum y de masa, a través de un dispositivo de cortinas de aire doble jet – doble flujo. Este estudio se motivó por la importancia de definir las condiciones óptimas de operación de este tipo de sistemas de confinamiento; por el creciente uso de programas de cálculo numérico; y por el creciente interés en el desarrollo de sistemas de ventilación y confinamiento de gases de combustión al interior de túneles viales. Las simulaciones numéricas se llevaron a cabo utilizando el código FDS, con el fin de familiarizarse con el uso del código en esta situación. Este software implementa el modelo de turbulencia LES (Large Eddy Simulation), que calcula directamente las vorticidades de gran escala, que tienen mayor influencia en el transporte de energía y de masa, y las de menor escala son filtradas, modelándose su efecto disipativo. Se simularon dos casos, los cuales se definieron de manera de hacerlos comparables con resultados experimentales disponibles. Los resultados muestran que FDS predice un comportamiento de la doble cortina de aire similar al observado experimentalmente, tanto para los perfiles de velocidad como para los gradientes de temperatura. Además se evidencia la naturaleza plana de las cortinas de aire, al compararse los perfiles en distintas secciones del túnel. También muestran que el incluir los ductos de ventilación en el modelo a simular no tiene gran impacto sobre la dinámica de las cortinas de aire en el túnel. Se concluye que FDS predice de buena manera la capacidad confinatoria de las cortinas de aire confirmándose esto por resultados experimentales disponibles. Las cortinas de aires son capaces de confinar en la medida que ambos jets de cada cortina no se hayan fusionado en uno solo. Una vez que se fusionan en un jet único, el gradiente de temperatura disminuye notablemente. Sin embargo, la diferencia entre los resultados numéricos con experimentales indica la importancia de definir correctamente las condiciones de borde.
Estudio de Viabilidad en la Obtención de Celdas Solares de Bajo Costo

El objetivo general del presente trabajo de título es estudiar la viabilidad de obtener celdas solares de bajo costo, con la finalidad de fabricar una celda solar con los equipos y tecnología disponibles en la actualidad en la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile. Para esto se estudiaron las etapas de obtención de una celda solar, tal como el proceso de formación de textura en el sustrato, deposición y difusión de distintas capas dopantes y formación de contactos metálicos. En la actualidad, nuestra facultad ha considerado la importancia que existe en la investigación de este tipo de energía. Es por esto que la Dra. Denise Criado, del Departamento de Ciencias de los Materiales de la Universidad de Chile, ha iniciado esta línea de investigación, comenzando con la fabricación y caracterización de películas delgadas para aplicación en celdas solares de bajo costo en un laboratorio convencional. Sin duda, para desarrollar esta tecnología es necesario disponer de un laboratorio con las características adhoc, el cual no está disponible. Por lo tanto, es necesario reacondicionar equipos e instalaciones para cumplir los requerimientos mínimos de fabricación y limpieza. Los procesos iniciales de fabricación fueron destinados para acondicionar y mejorar las condiciones de construcción y poder definir factores que influían de forma relevante en los flujos de corriente del dispositivo definitivo. Para esto se determinaron volúmenes óptimos de películas a través de los experimentos y literatura, tiempos óptimos de exposición y deposición dentro de los diversos procesos involucrados. Se logró fabricar una juntura de aluminio, silicio y fósforo, para posteriormente depositar contactos metálicos y así lograr medir flujos de corriente. A su vez, se probó una celda solar, donde los contactos eran proporcionados por un polímero conductor. De estas medidas se logró determinar la existencia de aumentos en el flujo de corriente, tanto en junturas con contactos poliméricos como en junturas con contactos metálicos comparadas con medidas realizadas a la juntura sin contacto. El mayor aumento en el flujo de corriente fue obtenido en una celda con contactos metálicos, llegando cerca de 49 mA, por sobre el flujo de 3,3 mA obtenido en celdas con contacto polimérico, sobre probetas de 1 in2 . Se obtuvo una eficiencia de 1,5 % para la celda de contactos metálicos, valor que puede aumentar mejorado procesos que lleven a un mejor contacto metálico, disminuir resistencias en el cuerpo de la celda y en los contactos, disminuir impurezas, mejorar gradiente de difusión y minimizar contacto lateral entre capas.