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A twitter-based citizen channel for natural disaster situations.
(2015) Cobo Oberpaur, Alfredo; Navón Cohen, Jaime; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Durante las primeras 24 horas en que un terremoto ocurre, se genera una gran necesidad de informarse por parte de la ciudadanía. La mayor parte de esta información proviene de los medios más comunes, desde fuentes oficiales o mediada a través de periodistas de radio y televisión. Durante los últimos años las redes sociales (en particular Twitter) se han posicionado como un importante canal alternativo de información. Chile es un país con alta actividad sísmica, por lo que este tipo de desastre natural ocurre bastante frecuentemente. Por otra parte existe en este país una alta penetración de smartphones y es también uno de los líderes en el uso de redes sociales. Esto explica el gran aumento de ciudadanos que se conectan a Twitter y no a la radio o la televisión cuando algo sucede. Pero aún cuando este medio es rápido y bidireccional, es bastante ruidoso. En este trabajo describimos el desarrollo de un clasificador automático que utiliza algoritmos de aprendizaje de máquinas para filtrar el flujo de mensajes, seleccionando aquellos que son considerados ”relevantes” o ”relacionados” con el evento de desastre natural. En este trabajo se muestran detalles acerca del rendimiento de este clasificador. El modelo fue entrenado con un set de datos extruidos desde Twitter que fueron enviados durante y después del terremoto de magnitud 8.8 ocurrido en el 2010. Los mensajes seleccionados se usan para alimentar a una aplicación web móvil que los ciudadanos pueden acceder desde sus teléfonos.
Actual evapotranspiration estimates in arid regions using machine learning algorithms with in-situ and remote sensing data.
(2020) Mosre Poller, Josefina Amanda; Suárez Poch, Francisco Ignacio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
La evapotranspiración (ET) es un proceso hidrológico relevante en regiones áridas, donde el agua es vital para el desarrollo de comunidades locales y ecosistemas. Históricamente, realizar estimaciones de ET ha sido un gran desafío en estas áreas, debido a que sus paisajes se componen principalmente de vegetación dispersa adaptada a las condiciones de sequía, lo que se contradice con muchas de las suposiciones usadas en los métodos tradicionales de estimación de ET. Sin embargo, existen varios estudios realizados en zonas áridas que han mostrado buenos resultados cuando se implementan fórmulas empíricas de regresión que, a pesar de su simplicidad, son comparables en exactitud con modelos más complejos. Aunque existen muchos tipos de fórmulas de regresión para estimar ET, no existe un consenso respecto a qué variables se deben considerar en el análisis. En esta investigación se usaron algoritmos de aprendizaje automático para encontrar las principales variables que predicen la ET diaria y mensual en regiones áridas mediante el uso de ecuaciones de regresión lineal. Se utilizó como datos de entrada en las estimaciones mensuales solo información meteorológica y luego combinada con índices vegetacionales de percepción remota (VI's). Se recolectaron datos meteorológicos y flujos de ET de 10 sitios en Chile, Australia y Estados Unidos. Las estimaciones diarias y mensuales fueron evaluadas en tres sitios de validación, uno por país, en donde se obtuvo desempeños diferentes. Los resultados obtenidos indican que la energía disponible es la principal variable que predice la ET en los sitios de estudio, incluso cuando las regiones áridas son típicamente descritas como ambientes con agua limitada. El VI que representa mejor la ET es el Índice de Agua de Diferencia Normalizada (NDWI) que, a diferencia de otros VI, representa la la disponibilidad de agua en plantas y el suelo en vez de la actividad de la vegetación. El mejor desempeño obtenido en las ecuaciones de regresión se obtuvo en la estimación mensual con la incorporación de un VI el sitio de validación de E.E.U.U. (R2 = 0.82), mientras que el peor se obtuvo en la estimación mensual del sitio de validación de Australia cuando solo se consideró el uso de información meteorológica. Incorporar información de percepción remota resulta en mejores estimaciones de ET, en contraste a cuando solo se incluye información meteorológica en el análisis.
Adaptation to climate change in basins within the context of water-energy-food nexus
(2021) Jander Palma, Vicente Gabriel; Vicuña Díaz, Sebastián; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Los efectos del cambio climático implican incertidumbre sobre diferentes áreas, una de ellas los recursos hídricos y sus actividades productivas asociadas. Además, muchas regulaciones, acuerdos y obras de infraestructura se desarrollaron sin considerar los impactos sobre las temperaturas, los niveles de precipitación y la disponibilidad de caudales ; por lo que es necesario replantear estas herramientas para un uso eficiente del agua bajo un sistema regulatorio dado y diversos intereses productivos. La decisión de qué estrategia de adaptación debe ser implementada para mantener el desempeño de un sistema productivo en una cuenca del nexo Agua-Energía-Alimento debe ser abordada considerando el equilibrio entre el uso productivo del agua y la mantención ambiental del ecosistema. Recientemente, la cuenca del Maule en Chile se ha visto afectada por eventos de escasez hídrica, generando repercusiones negativas sobre la producción de cultivos y la permisividad de los derechos de agua, lo que genera preocupación por los eventos futuros. Este estudio presenta una modelación de la cuenca del Maule y los impactos de catorce escenarios de cambio climático sobre la misma, junto con un análisis comparativo de la implementación de estrategias adaptativas ; tanto desde el punto de vista de la Oferta (Operacion de Embalses) como de la Demanda (Eficiencia de Riego y Derechos de Agua). La modelación de la cuenca, incluyendo las características físicas, productivas y de regulación, se realiza con la herramienta computacional PYWR. Adicionalmente, se utiliza un Algoritmo Evolutivo Multiobjetivo (MOEA) para generar portafolios óptimos de estrategias. Los resultados muestran que existe un trade-off entre los objetivos ambientales y productivos, sin embargo, bajo un enfoque integral, los agentes productivos pueden incurrir en un escenario win-win si el análisis multiobjetivo considera tanto la producción hidroeléctrica como la de cultivos en un contexto agua-energía-alimento
Advances in the western Andean front aquifers characterization by gravimetric and electrical surveys (Central Chile - 32°50’S).
(2020) Figueroa González, Ronny Javier; Yáñez Carrizo, Gonzalo Alejandro; Arancibia Hernández, Gloria Cecilia; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
En regiones áridas, las aguas subterráneas desempeñan un papel fundamental para el desarrollo de las actividades socioeconómicas y humanas. Las zonas montañosas proporcionan una gran parte del agua subterránea a través de diferentes mecanismos a las cuencas, donde las poblaciones se concentran mayoritariamente. Las zonas de falla condicionan la circulación del agua subterránea, debido a la modificación de la permeabilidad intrínseca de la roca fresca, en particular cuando se encuentra en la transición entre los frentes de montaña y las cuencas. Esta investigación se centra en la influencia de los límites y la geometría de las zonas de falla, en el flujo de agua subterránea de las áreas montañosas aledañas a la cuenca sedimentaria. Como caso de estudio, se estudió la Zona de Falla de Pocuro (PFZ), ubicada en la zona central de Chile (32.5S). Para llevar a cabo este objetivo, se usó una aproximación geofísica utilizando mediciones de gravedad y resistividad constreñida por datos geológicos e hidrogeológicos. Los resultados muestran variaciones significativas de la anomalía de la gravedad a lo largo de los perfiles: con (i) una anomalía nula en la parte alta de los cerros, debido a la fractura de las rocas, (ii) una anomalía negativa asimétrica al oeste del trazo de la falla, debido a un depocentro (alrededor de 150 - 200 m) de depósitos aluviales no consolidados en la cuenca, y (iii) variabilidad en los depósitos aluviales en la cuenca que sugiere una segmentación a lo largo de la zona PFZ. Las mediciones de resistividad eléctrica y las características de las aguas subterráneas (profundidad de la napa freática, conductividad eléctrica y ubicación de los manantiales) permiten definir tres posibles dominios hidrogeológicos: roca fracturada (de diferente intensidad), sedimentos y bandas subverticales de baja resistividad. Además, estas bandas subverticales, corroboradas con estudios geológicos, permiten un mapeo de fallas en profundidad. Finalmente, se propone un modelo conceptual para la Cuenca del Aconcagua en el borde de la PFZ, donde esta zona de falla es heterogénea y segmentada, por lo que la permeabilidad es variable a lo largo de la falla. El núcleo de falla es impermeable, debido a la presencia de salbanda rica en arcilla, mientras que las zonas de daño permiten el almacenamiento y el flujo del agua subterránea. Aunque este estudio se enfocó en la PFZ, la relación entre fallas y manantiales en otras partes de Chile sugiere que estas conclusiones pueden ser extrapoladas a otras zonas de fallas.
Amenaza sísmica en Mejillones mediante una aproximación geofísica : análisis dinámico y amplificación sísmica asociada.
(2017) Maringue Canales, José Ignacio; Yáñez Carrizo, Gonzalo Alejandro; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
La Península de Mejillones, ubicada en el norte de Chile, representa un sitio de interés en términos de peligro sísmico debido a una ‘laguna’ sísmica de aproximadamente 100 años en la zona, los grandes efectos de sitio potenciales, y la presencia del puerto más importante en la región de Antofagasta. Además, el borde oeste de la Pampa de Mejillones está limitado por la Falla de Mejillones, la cual controla el desarrollo de la Cuenca del mismo nombre hacia el este. En este trabajo, se realizó una caracterización dinámica de la porción norte de la cuenca usando una modelación integrada de observaciones geofísicas. Estas observaciones fueron: método gravimétrico, método magnetotelúrico (MT), y análisis de dispersión de ondas superficiales. Los resultados de la campaña geofísica muestran espesores de suelo de hasta 750 metros en la zona más profunda, con pendientes más fuertes hacia el Oeste, y variaciones más suaves hacia el Este, en concordancia con una geometría de cuenca del tipo hemi-graben asociada a una falla normal. El estrato sedimentario está caracterizado por velocidades de onda de corte entre 300 y 700 m/s, resistividades eléctricas extremadamente bajas (inferiores a 1 ohm-m) y densidades de entre 1.4 a 1.8 gr/cm3. La interpretación integrada permitió generar un modelo espacial y petrofísico de la cuenca de Mejillones, a partir del cual se estudia el comportamiento sísmico del lugar. Resultados preliminares del análisis dinámico inelástico (mediante el método de Elementos Espectrales) muestran aceleraciones en superficie de hasta un 100% superior a la solicitación, evidenciando posibles amplificaciones significativas en superficie ante movimientos sísmicos. Estos efectos se hacen más importantes en la porción centro-oeste (zona más profunda). Hacia los extremos, las amplitudes disminuyen junto con la disminución de la columna de suelo.
Análisis de flujos metabólicos para elaborar estrategias de ingeniería metabólica en una cepa de Saccharomyces cerevisiae productora de monoterpenos
(2012) Pérez Ascencio, Felipe Igor; Agosin T., Eduardo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Los terpenos son una vasta y diversa clase de compuestos orgánicos con más de 50.000 ejemplos. Estos compuestos pueden ser clasificados según el número de átomos de carbono que presenten, siendo los más importantes los monoterpenos (C5), sesquiterpenos (C15), diterpenos (C20), y los triterpenos (C30). Los terpenos pueden ejercer una amplia variedad de funciones tal que han sido utilizados como anticancerígenos, antivirales, antibióticos, suplementos alimenticios, nutracéuticos, colorantes, cosméticos, o fragancias. Sin embargo, debido a sus bajas concentraciones en el reino vegetal y su compleja purificación se ha justificado el desarrollo de procesos alternativos de producción a gran escala. Entre las alternativas, el enfoque de la ingeniería metabólica para la producción de terpenos en Saccharomyces cerevisiae ha sido considerada como una metodología adecuada para la biosíntesis, extracción y purificación de estos compuestos.
Análisis de la falla ocurrida en el molo del puerto de Iquique durante el terremoto MW8.2 de 2014
(2018) Morales Bravo, Camilo Ignacio,; Ledezma Araya, Christian Alfonso; Sáez Robert, Esteban; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
En este trabajo se estudia la falla sísmica de un antiguo muelle del Puerto de Iquique ocurrida durante el terremoto Mw 8.2 del 1 de abril de 2014 en Pisagua. Para caracterizar los materiales que componen el muelle se realizó una campaña de exploraciones basada en sondajes, geofísica mediante caracterización de dispersión de ondas de superficie y ensayos de penetración de cono. La información y datos obtenidos son analizados para generar un modelo geotécnico bidimensional de dos secciones transversales del muelle en el software Plaxis2D®, para determinar cuál fue el mecanismo de falla más probable. Los resultados obtenidos son comparados con las deformaciones medidas en diferentes secciones transversales del muelle, indicando que la falla puede ser explicada por un efecto combinado de las grandes fuerzas inerciales que actúan sobre los muros de contención, la inestabilidad bajo condiciones dinámicas de los prismas de enrocado bajo los muros de contención, y también por el efecto del incremento de las presiones laterales del suelo.
Analysis of spectral wave energy transfer methodologies from deep to shallow water.
(2011) Domínguez, Juan C.; Cienfuegos Carrasco, Rodrigo Alberto; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Antes de diseñar cualquier obra marítima es necesario conocer primero las condiciones de oleaje reinante a la cual estará sometida a fin de lograr un diseño adecuado. Como las boyas de medición son escasas considerando el tamaño del océano, los ingenieros generalmente recurren a modelos numéricos de generación de oleaje para determinar estas condiciones. El problema: el número de simulaciones que se requiere hacer en el modelo para generar una estadística completa es elevado, y el tiempo computacional que requiere cada simulación también lo es. En este trabajo se aborda el problema de la propagación espectral de oleaje desde aguas profundas a aguas someras, formalizando un método robusto de transferencia de climas de oleaje que permite ahorrar tiempos significativos de cálculo. Otros métodos de propagación son también descritos y comparados. El método propuesto consiste en propagar un número limitado de espectros sintéticos en el modelo y con esa información transformar un número cualquiera de espectros reales, mediante superposición lineal. El resultando de esa transformación es equivalente a haber propagado todos los espectros reales en el modelo numérico. El método logra reducir significativamente el número de simulaciones requeridas y al mismo tiempo representar adecuadamente la forma y los parámetros resumen del espectro de salida, con diferencias en estos menores al 1% en comparación con la propagación espectral completa. La desventaja del método es que sólo es válido en casos donde los efectos no-lineales son poco importantes. La información espectral de un estado de mar además presenta varias ventajas contra la información resumida en parámetros estadísticos de resumen. Entre ellas: (1) entrega mejores resultados al propagar estados de mar en un modelo numérico y (2) entrega una mejor estimación de la potencia media de oleaje. Los parámetros de resumen tienden a sobreestimar esta última; y la forma en que estos se extraen del espectro puede tener un gran impacto en los resultados.
Aplicación de métodos geofísicos basados en ondas superficiales para la caracterización sísmica de suelos : aplicación a la microzonificación sísmica del norte y poniente de Santiago
(2013) Humire Guarachi, Francisco Alejandro.; Sáez Robert, Esteban; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Existen métodos geofísicos no invasivos que permiten inferir las propiedades dinámicas de un sitio. Los métodos sísmicos basados en ondas superficiales son comúnmente usados para determinar las propiedades elásticas de los suelos, pero al ser métodos indirectos, existe un grado de incertidumbre importante que requiere ser estudiado. El principal objetivo de esta investigación es estudiar la aplicación del análisis multi-canal de ondas superficiales en sus variantes activa y pasiva, para obtener el perfil de velocidades de ondas de corte en diferentes tipos de suelos. El análisis espectral frecuencia-número de onda (f-k) y el método de autocorrelación espacial (SPAC) son utilizados para evaluar las propiedades dispersivas de cada sitio, mientras que el algoritmo del vecindario es usado para resolver el problema inverso asociado y así obtener el perfil de velocidades de ondas de corte.
Aplicación de un modelo numérico para estimar curvas de evaporación a partir de información de granulometría básica
(2008) Torrealba Almarza, Andrés Alfredo; Muñoz Pardo, José Francisco; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
La evaporación a través del suelo puede constituir uno de los principales procesos de descarga de un acuífero. Esto resulta especialmente cierto cuando se trata de cuencas desérticas en donde el recurso subterráneo cobra vital importancia. El objetivo del presente trabajo consistió en aplicar un modelo numérico que permita predecir curvas de evaporación en función de la profundidad del nivel freático a partir de las características hidrodinámicas de un suelo. Interesa además estudiar la predicción en los casos en que se obtienen estas características a partir de información de granulometría básica.
Aportes de fuentes al material particulado fino y grueso en Santiago usando factorización de matrices positivas (PMF)
(2008) Aluanlli Villalobos, Patricia Karin; Cifuentes Lira, Luis Abdón; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Muestras de MP10 y MP2.5 fueron recolectados en Santiago, durante el año 2004 en dos estaciones de monitoreo: Las Condes (sector oriente) y La Paz (sector céntrico). Las muestras se obtuvieron de filtros dicotómicos, para su posterior caracterización elemental usando la técnica Fluorescencia de Rayos X (XRF) complementado con el monitoreo ambiental de carbono orgánico y carbono elemental. La información fue particionada en dos temporadas: cálida (1 de Septiembre hasta 15 de Abril) y fría (16 de Abril hasta 30 de Agosto), y posteriormente fue analizada usando Factorización de Matrices Positivas (PMF) para identificar las posibles fuentes de material particulado. Las principales fuentes que explican el MP2.5 y sus contribuciones (% sector oriente, % sector céntrico) para la temporada fría son: Fuentes de transporte (una mezcla de emisiones y desechos de vehículos más polvo resuspendido) (38%, 48%), combustión de biomasa (29%, 27%), sulfatos (24%, 22%) y una fuente rica en arsénico (8% en el sector oriente). Para la temporada cálida: Fuentes de transporte (35%, 41%), sulfatos (21%, 13%), combustión de biomasa (14%, 14%) y una fuente rica en arsénico (8%, 11%). Para la fracción gruesa, las principales fuentes y sus contribuciones son: Fuentes de transporte (35%, 53%), sulfatos (11%, 10%), una fuente rica en arsénico (9%, 6%), una fuente regional (13%, 7%) que incluye aerosol marino y polvo construcción (6%, 24%). Este estudio muestra la estacionalidad de las emisiones relacionadas con la quema de leña (combustión de biomasa) en la ciudad, no capturado cuando la información analizada por PMF no se particiona en temporadas. En la estación fría esta contribución alcanza el 30% del MP2.5.
Assessing the impact of travel time formulations on the performance of spatially distributed travel time methods
(2013) Zuazo, Vicente; Gironás León, Jorge Alfredo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Los modelos lluvia-escorrentía son herramientas valiosas para simular la respuesta hidrológica de una cuenca. En años recientes, modelos distribuidos de aguas lluvias han sido desarrollados tales como los modelos de Tiempos de Viaje Distribuidos Espacialmente (o SDTT, por sus siglas en inglés). En estos modelos, los tiempos de viaje del flujo en cada celda son integrados a lo largo de los caminos de flujo para generar el hidrograma a la salida de una cuenca. Algunos aspectos de estos modelos siguen sin clarificarse, incluyendo las implicancias de diferentes formulaciones del tiempo de viaje, el grado en que los modelos SDTT consideran las interacciones entre celdas, el efecto de la resolución espacial y la validez general de los supuestos de la teoría de Onda Cinemática, comúnmente considerada en el desarrollo de estos modelos. En el presente estudio, utilizamos un enfoque analítico así como un modelo SDTT para investigar la importancia de considerar contribuciones desde aguas arriba en el cálculo de los tiempos de viaje del flujo en una celda y su influencia en el cálculo del tiempo de concentración y en la forma del hidrograma.
Assessment and modelling of organic carbon dynamic in soils of Chile
(2019) Ramírez Cisterna, Paulina; Bonilla Meléndez, Carlos Alberto; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
La comprensión y predicción de los cambios en el contenido del carbono orgánico del suelo (SOC) es fundamental para desarrollar estrategias que aseguren una mitigación efectiva del cambio climático y la productividad agrícola a largo plazo. Los cambios en el SOC pueden variar según las diferentes condiciones del suelo y del clima, sin embargo, esto sigue siendo un área activa de investigación, ya que el contenido de SOC no siempre responde de manera predecible, debido a su dependencia de las propiedades específicas de cada ecosistema. En esta tesis, evaluamos los cambios espaciales y temporales de SOC a lo largo de diferentes condiciones climáticas, tipos y usos de suelo. Además, estudiamos las propiedades químicas, físicas y microbiológicas asociadas con la dinámica de SOC en Chile. En este trabajo buscamos encontrar evidencia de los cambios de SOC en suelos cultivables en las últimas tres o cuatro décadas y comprender los principales factores involucrados para el futuro mejoramiento o desarrollo de herramientas de simulación de la dinámica de SOC. Las muestras de suelo se analizaron en relación al contenido total de C, N, estabilidad de agregados, textura, densidad aparente, pH, fracción lábil, atributos microbianos y propiedades espectrales. Nuestros hallazgos muestran que las mayores pérdidas de SOC se produjeron en áreas semiáridas y subhúmedas durante el marco de tiempo considerado, disminuyendo sus reservas iniciales de C en un 24,2% y un 26,7%, respectivamente, lo que es consistente con el mayor contenido de fracción lábil encontrados en estas áreas. Los resultados también indican que en las regiones más frías y más húmedas, los contenidos de SOC se mantuvieron estables o aumentaron con el tiempo. Entre los tipos de suelos, los Mollisoles mostraron las mayores pérdidas (29.9% de reducción entre las fechas de muestreo). Los resultados de espectroscopía indicaron que las bandas de minerales para arcillas y silicatos se asociaron con los sitios que muestran mayor almacenamiento de SOC, lo que sugiere que la protección mineral desempeñó un papel importante en la acumulación de SOC a largo plazo en áreas semiáridas. Los regímenes climáticos desempeñaron un papel importante en la estructura de la comunidad microbiana. La composición de la comunidad fue controlada en gran medida mediante las fracciones lábiles, en las que miembros de los phyla Bacteroidetes, Proteobacteria y Archaea se asociaron con una menor disponibilidad de agua y menores contenidos de SOC. El modelo RothC, el cual es ampliamente utilizado, fue una herramienta efectiva para reproducir la dinámica y las tendencias históricas de los contenidos de SOC en sitios con cultivo anuales (trigo y maíz), sin embargo, el modelo se desempeñó bien bajo ciertas condiciones climáticas y de tipo de suelo en Chile. Dadas las limitaciones del modelo, proponemos que los modelos matemáticos se pueden desarrollar teniendo en cuenta los atributos microbianos y el mecanismo de protección de SOC específico del sitio. Esta tesis analiza el papel de las propiedades de los ecosistemas como un factor limitante en las pérdidas de carbono, examina el impulsor más importante de la dinámica de SOC en Chile y evalúa el uso de un modelo del carbono orgánico para abordar la restauración y adaptación a las tendencias futuras en el contexto del cambio global.
Caracterización geotécnica de suelos diatomáceos
(2018) Arenaldi Perisic, Ghio Franco; Ovalle Ortega, Carlos Enrique; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
En esta investigación se presenta un exhaustivo estudio de laboratorio sobre ensayos de compresión edométrica, isotrópica y resistencia al corte en muestras diatomáceas de la Bahía de Mejillones, Chile. Se reportan también ensayos de columna resonante, torsión cíclica, triaxial cíclico y observaciones microscópicas SEM de estos fósiles y de su composición mineralógica. A pesar de su baja densidad (~103) y alta plasticidad (U.S.C.S: MH), el material alcanza valores elevados de resistencia al corte y un comportamiento relativamente rígido hasta una presión de preconsolidación del orden de 0.5 MPa, debido probablemente a procesos de diagénesis y a la trabazón entre resistentes microfósiles de sílice de superficie rugosa y forma irregular. Sobre dicha presión, el suelo presenta un comportamiento altamente compresible y contractivo, probablemente debido a la ruptura de frústulas de diatomea. También se obtienen significativas deformaciones por fluencia lenta (creep) medidas incluso hasta 50 días. Finalmente, los resultados se contrastan con datos reportados en la literatura para poder comparar el comportamiento de estos suelos singulares con respecto a resultados clásicos en finos y arenas.
Challenges in determining soil evaporation fluxes using distributed temperature sensing methods in the presence of shallow groundwater tables
(2017) Lagos del Río, Magdalena Sofía; Muñoz Pardo, José Francisco; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
La evaporación desde napas someras es un componente importante del balance hídrico de varias regiones. Sin embargo, es un flujo de agua complejo de medir y por lo tanto es importante evaluar nuevos métodos que cuantifiquen este proceso hidrológico. En esta investigación se propone un nuevo método para la determinación de flujos de evaporación desde napas subterráneas someras en base a la combinación del método AHFO (Actively Heated Fiber Optic por sus siglas en inglés) y modelación numérica. En este estudio, el método AHFO arrojó estimaciones del perfil de humedad Θ(z) del suelo con una resolución espacial de ~6.5 mm y un error de 0.026 m3 m-3. El perfil de humedad dado por el modelo numérico resultó ligeramente diferente al perfil medido experimentalmente, donde las mayores diferencias ocurrieron en la superficie del suelo. Los análisis de sensibilidad e incertidumbre resaltaron que, debido a que las mayores diferencias entre el perfil de contenido de humedad simulado y el determinado experimentalmente ocurren en la superficie, se requiere de una mejor precisión al determinar los parámetros hidrodinámicos del suelo – especialmente para el parámetro l de la función de conductividad hidráulica del modelo de van Genuchten-Mualem-. Se concluye además que para mejorar el método propuesto, es necesario incluir las dinámicas de calor-vapor-agua en el suelo. Adicionalmente, se observó que si la calibración de la curva del método AHFO es mejorada, los errores del perfil de humedad estimado se reducirían y de esta manera, estimaciones exitosas de tasas de evaporación para un amplio rango de texturas de suelo pueden ser logradas. De hecho, las escalas espaciales logradas con el método AHFO son una importante ventaja del método propuesto, las que deben ser exploradas para mejorar el análisis del presente trabajo.
Co-seismic landslides : an approach using synthetic seismograms and newmark analysis : case study : coastal range of Valparaíso, Chile
(2020) Valdivia Larenas, Dominique D.; Marquardt R., Carlos; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Las remociones en masa co-sísmicas son parte de una cadena de geo-peligros asociadas al evento desencadenante, las cuales son parte del inicio de varios procesos superficiales. En áreas urbanas costeras densamente pobladas con potenciales fallas sismogénicas, como el caso del área costera entre Valparaíso y Maitencillo, Chile, es necesario pronosticar potenciales terremotos y remociones en masa causadas por ellos. El objetivo de este trabajo fue estudiar las posibles remociones en masa causadas por terremotos corticales de cinemática Normal o Sinistral, bajo condiciones de suelo saturado y seco. Los potenciales escenarios sísmicos están asociados a las fallas Marga-Marga y Aconcagua, miembros del Sistema de Falla Valparaíso-Melipilla (VMFS). Primero, analicé las pendientes y la geología superficial para categorizar cualitativamente el peligro de remociones en masa. Segundo, elegí áreas de acercamiento en ambos bloques de cada falla, en cada una seleccioné puntos representativos de laderas críticas, donde desarrollé un modelo predictivo basado en sismogramas sintéticos y análisis de Newmark. Los desplazamientos son del orden de 10-7 a 101 m, están principalmente controlados por la litología, secundariamente por la ruptura sísmica y la directividad. El escenario de un sismo en falla Marga-Marga con cinemática normal, generaría los deslizamientos más grandes. En el escenario de un sismo en falla de Aconcagua con cinemática normal, los deslizamientos son ligeramente menores. Para ambas fallas, en los casos con cinemática normal poseen deslizamientos más grandes que los casos con cinemática Sinistral debido a la directividad sísmica. Aun cuando los deslizamientos calculados no pueden ser interpolados, pueden ser interpretados en terreno como una ladera más grande con las mismas características geológicas, geotécnicas y geomorfológicas, donde es posible extender el potencial comportamiento para la ladera completa bajo cada escenario.
Construction of a yeast platform for the synthesis of high value natural flavours
(2016) López Salinas, Javiera C.; Agosin T., Eduardo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
La ingeniería metabólica ha abierto una oportunidad para la producción de una amplia variedad de compuestos de alto valor industrial, especialmente aquellos producidos en bajas concentraciones desde fuentes no-renovables, o cuya síntesis química es difícil y costosa. En el caso de los terpenos, existen numerosas oportunidades y estrategias para su síntesis bioquímica usando microorganismos naturales o “ingenierizados”. Saccharomyces cerevisiae es uno de los principales microorganismos usados para la expresión heteróloga de genes, debido principalmente a su rápido crecimiento en diferentes fuentes de carbono, el amplio conocimiento de su genoma y las herramientas para su manipulación, y su robustez en fermentaciones a gran escala. Además, en el caso de S. cerevisiae, la vía del mevalonato que lleva finalmente a la producción de ergosterol, es también capaz de producir precursores de compuestos de alto valor. Avances en el campo de la biología de sistemas, ingeniería evolutiva, y biología sintética han acelerado el progreso para el uso de esta levadura como la factoría celular microbiana de elección.En este trabajo se construyeron una serie de plataformas en levadura para la síntesis de dos tipos de terpenos: el monoterpeno carvona y el norisoprenoides β-ionona. Los monoterpenos son principalmente producidos por las plantas como mecanismo de defensa contra depredadores, y pueden ser usados por la industria de los alimentos como antisépticos, fragancias y aditivos. Los norisoprenoides son conocidos por su agradable aromas y también usados en la industria de alimentos como aditivos, pero además, altamente apreciados por la industria cosmética. En este estudio, se usaron diferentes promotores de expresión y plasmidios para controlar la transcripción y la dosis génica. Para la síntesis de norisoprenoides, se construyeron varias cepas de levadura, capaces de producir β-ionona. Primero, se integraron tres genes heterólogos en la cepa ingenierizada SCGI22a: los genes carotenogénicos crtYB y crtI de Xanthophyllomyces dendrorhous, para producir β-caroteno, y el gen dioxigenasa de escisión de carotenos, (gen PhCCD1), de Petunia hybrida, para producir β-ionona. En esta cepa se alcanzó una concentración final de 0,63 ± 0,02 mg/g biomasa en matraces. Una posterior expresión de estos tres genes en vectores de alta copia, mejoró la concentración final, alcanzando mas de 5 mg/L en cultivos batch (Capítulo 2).La acumulación de ß-caroteno en todas las cepas construidas, puede indicar una baja eficiencia en la actividad de la enzima CCD1, o una baja expresión de su gen. Debido a que en este estudio, la sobre-expresión de este gen resultó en cepas que crecían muy lento, se decidió cambiar el promotor original usado para este gen (PTEF1) por el promotor Gal1 inducible por luz. En este sistema, el factor de transcripción Gal1 fue dividido en sus dominios de unión a ADN (BD) y de activación (AC), y estos dos componentes fusionados a dos criptocromos de Neurospora crassa llamados White collar -1 (WC-1) y Vivid-1 (VVD1). Estas dos flavoproteínas responden a luz azul interaccionando una con otra, reconstituyendo el factor de transcripción Gal1. A pesar de que este sistema funcionó con un gen reportero, no se logró optimizar la producción de β-ionona, probablemente por la inducción prolongada con luz, lo que afectaría a los carotenos (Capítulo 3). Sin embargo, este sistema presenta varias ventajas y futuras optimizaciones son promisorias.Finalmente, utilizando el mismo diseño usado para la producción de norisoprenoides, se construyó una cepa de levadura para la producción de los monoterpenos limoneno y carvona (Chapter 4). Para ello, se expresaron cinco genes heterólogos: El gen GPPS de Abies grandis que codifica para la enzima geranil difosfato sintasa; los genes de Mentha piperita, LS, LH y CD para la producción de los monoterpenos limoneno, trans-carveol y carvona respectivamente; y una versión mutada del gen de levadura ERG20, que codifica para la enzima que produce geranil difosfato (GPP) y farnesil difosfato (FPP). Ningún monoterpeno fue detectado en cultivos de esta cepa, debido posiblemente a la volatilidad/toxicidad de los monoterpenos y la ausencia de su precursor directo GPP. Otras optimizaciones son necesarias. Aún hay mucho espacio para la optimización de las cepas creadas en este estudio. El conocimiento generado, junto con los extraordinarios avances en biología sintética, nos permitirán la posibilidad de producir compuestos industrialmente competitivos, a través de procesos sustentables y de bajo costo.
Coping with unertainty in climate change: merging general circulation models and local climate to simulate the future performance of a reservoir system
(2018) Chadwick, Cristián; Gironás León, Jorge Alfredo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
La simulación de variables hidro-climáticas y su impacto futuro implica usar Modelos de Circulación General (GCM) bajo distintos escenarios de gases de efecto invernadero o RCP (Representative Concentration Pathways). Cuantificar y tratar formalmente la incertidumbre asociada a estos modelos y escenarios es clave en estudios de impacto y adaptación al cambio climático. Este trabajo propone metodologías para enfrentar esta incertidumbre, particularmente en el análisis del desempeño de embalses, por medio de la transferencia de los estadísticos de los GCM al clima local. Inicialmente se demuestra la contribución relevante de los GCM y sus realizaciones a la incertidumbre total. Luego se propone un tratamiento de los GCM mediante la fusión de ensambles de estos y el clima local para generar series de clima estadísticamente compatibles con las proyecciones globales. La metodología es aplicada en tres cuencas Chilenas (Limarí, Maipo y Maule) simplificando el correcto tratamiento de los GCM y la generación de climas futuros asociados a probabilidades de ocurrencia para la modelación hidrológica. Esta metodología se utiliza para identificar el tiempo de emergencia (ToE) en el que el cambio en precipitaciones y temperaturas en estas cuencas aparece significativamente. Finalmente se evalúa una meta cambiante de entrega de agua como estrategia de adaptación del sistema de embalses Paloma (Limarí). Junto con las metodologías de generación de clima e identificación del ToE, otros resultados relevantes son: (1) sólo 5 percentiles de tendencia del ensamble de GCM replican las estadísticas obtenidas a partir de series individuales de clima para cada GCM; (2) el ToE ocurre antes del 2030 para las tres cuencas bajo escenarios RCP 6.0 y 8.5, siendo el Maule donde las precipitaciones futuras cambian mayormente; y (3) la reducción progresiva del agua distribuida por el sistema Paloma mantiene constante el número de fallas, pero reduce fuertemente la disponibilidad de agua.
Crustal faults in the Chilean Andes : seismotectonic constraints from a combined geological and geophysical approach.
(2019) Santibáñez Boric, Isabel V.; Cembrano, José; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Los Andes chilenos, entendidos como una región tectónica y geomorfológica característica, son un lugar perfecto para revelar la naturaleza geológica del peligro sísmico. El segmento chileno de la zona de subducción Nazca-Sudamericana ha experimentado mega-terremotos de Magnitud de Momento (Mw) >8,5 (e.g., Mw 9,5 Valdivia, 1960; Mw 8,8 Maule, 2010) y numerosos terremotos de Mw >7,5, ambos tipos con tasas de recurrencia de decenas a cientos de años. En contraste, las fallas corticales en la placa superior sudamericana comúnmente tienen tasas de recurrencia mayores (miles de años) y son conocidas por producir terremotos con magnitud Mw máximas 7,0 a 7,5. Los terremotos del tipo subducción han sido considerados como el principal peligro sísmico en Chile, con el potencial de causar daño importante a la población y economía, pero los terremotos corticales también tienen la capacidad de causar gran destrucción a escala local, debido a la menor profundidad de sus hipocentros. Sin embargo, la naturaleza, las tasas de recurrencia y el deslizamiento de las fallas corticales en Chile están pobremente delimitadas. Este trabajo tiene como objetivo investigar el potencial sismogénico de las fallas corticales en Chile, y contribuir en la estimación de los principales parámetros de las fallas para la evaluación del peligro sísmico. Se examinaron los parámetros principales involucrados en la magnitud de un terremoto, incluyendo largo, ancho y desplazamiento medio de las fallas corticales y su disposición morfotectónica, revelando las similitudes en los parámetros en cada dominio longitudinal (franjas N-S) y una mayor disparidad de W a E (dominios latitudinales). Las fallas en cada uno de los dominios paralelos al margen comparten algunas características geométricas, cinemáticas y de potencial sismogénico de primer orden. Las máximas profundidades de hipocentros corticales cambian en los dominios tectónicos paralelos al margen continental desde 25-30 km en el antearco externo a 8-12 km en el arco volcánico, lo que permite una primera aproximación a la evaluación del potencial sísmico. Aunque dispersos y limitados, los datos estructurales, paleosismológicos y geodésicos actuales sugieren tasas de deslizamiento de las fallas corticales en Chile entre 0,2 mm/a (dominio antearco) y 10,0 mm/a (dominio intraarco). Las fallas de la región del antearco externo tienen el potencial de generar terremotos Mw 7 cada pocos miles de años. Una característica clave de estas fallas es que pueden reactivarse como resultado de los terremotos de subducción de Mw >8,5, como el caso de la falla Pichilemu en 2010, que generó dos terremotos, solo unos días después del terremoto de Maule. Son factibles terremotos más grandes, porque la corteza gruesa y fría de la región del antearco externo permite la nucleación de terremotos con profundidades de hasta 30 km. Las fallas típicas del antearco interno, como la falla de San Ramón al este de Santiago, han demostrado generar terremotos de Mw ~7–7,5 con tiempos de recurrencia similares o ligeramente más largos que los del antearco externo. Por último, las fallas en el arco volcánico, como los segmentos de 40 km de longitud del sistema de fallas Liquiñe-Ofqui en el sur de Chile, son capaces de producir terremotos Mw 6-7 cada pocos cientos de años; sin embargo, su tamaño máximo está limitado por una corteza sismogénica relativamente delgada (8 a 12 km) que evita la propagación de los terremotos más profundo. Las diferentes condiciones tectónicas de reactivación de las fallas corticales junto al amplio rango de tasas de deslizamiento complican la estimación del peligro sísmico. La investigación rigurosa del peligro sísmico debe considerar los diferentes escenarios tectónicos, las tasas de recurrencia naturaleza de estas fallas nos ayudará no solo a entender mejor el peligro sísmico asociado, sino que también a precisar la conexión con el ciclo sísmico de subducción.
Crustal paleo-stress and permeability in a strike-slip setting : |b insights from the southern volcanic zone (38-39°), Chile
(2017) Pérez Flores, Pamela Viviana; Cembrano, José; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
Esta tesis explora el control de los campos de deformación/esfuerzo en la migración de geofluidos en Zona Volcánica Sur (ZVS) de los Andes. La ZVS coexiste con los sistemas de falla Liquiñe-Ofqui (SFLO) y con las Fallas Transversales a los Andes (FTA). Para abordar el rol de los diferentes sistemas de fallas y fracturas en la distribución de la deformación y el transporte de geofluidos, se mapeó la geometría y cinemática de fallas, vetas, y diques a varias escalas. El análisis de datos de fallas permitió calcular el campo de esfuerzo y deformación a escala regional y local. A escala regional se registra una deformación con fallamiento heterogéneo, mientras que el campo de esfuerzo muestra un régimen de transpresional con σ1 orientado N64E y σ3 N30W. La deformación es particionada dentro del arco en fallas de orientación NNE dextral y dextral-inversas, NE dextral-normal, y NW sinistral-inversas con reactivaciones de cinemática normal. El campo de esfuerzo regional controla la geometría de diques y centros volcánicos. Las zonas de fallas NE registran un campo de esfuerzo local tensional (volcán Tolhuaca) rotado en dirección horaria con respecto a campo de esfuerzo regional. Fallas NNE y NE están favorablemente orientadas para la reactivación bajo el campo de esfuerzo regional y muestran zonas de daño poco desarrolladas. Por el contrario, fallas NW sinistral-inversas se encuentran mal orientadas para la reactivación bajo el campo de esfuerzo regional. Estas fallas presentan múltiples núcleos de fallas, amplias zonas de daño y densas redes de vetas, desarrolladas bajo tensión NS las que podrían haber sido activas bajo sobrepresión de fluido. Medidas experimentales de permeabilidad en muestras representativas de la ZVS registran que roca intrusiva (granodiorita) intacta tiene una permeabilidad dos órdenes de magnitud más alta (10-18 m2) que las rocas volcánicas (andesita y toba cristalina) (10-20 m2). Esto podría favorecer la existencia de reservorios fracturados de fluidos hidrotermales en rocas intrusivas, la litología principal del basamento al sur de los 38°S. La permeabilidad aumenta con el deslizamiento de fallas desde 4x10-20 m2 a 8x10-14 m2 en tobas cristalinas y desde 1x10-18 a 3x10-14 en granodiorita. La permeabilidad, en macro-fracturas, decrece con el aumento de la presión confinante (profundidad) mientras que el desplazamiento de las fracturas permite mantener una alta permeabilidad (10-14) a alta presión efectiva (60 MPa).

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