Facultad de Ciencias - Facultad de Ingeniería

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https://tesis.ucsc.cl/handle/25022009/446

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Evaluación de la operación de camiones a h2v: análisis de variables técnicas y económicas de los camiones a hidrógeno verde recientemente incorporados en chile respecto a camiones diesel
(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2026) León Ayala, Matías Javier; Lizana Fuentes, Ricardo; Espinosa Neira, Eduardo
El cambio climático, impulsado por la quema de combustibles fósiles, genera emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) como el CO2, que en 2023 alcanzaron 37,01 mil millones de toneladas métricas a nivel global, con China y Estados Unidos como principales emisores (Statista, 2024; Parlamento Europeo, 2018). En Chile, el sector energético, especialmente el transporte terrestre, contribuye significativamente, con un 87,47% de las emisiones del sector transporte provenientes de camiones pesados y autobuses, que emitieron 9.766,2 kt CO2 eq en 2020 (Inventario Nacional de GEI, 2022). Estas emisiones no solo aceleran el calentamiento global, sino que también deterioran la calidad del aire, aumentando riesgos de enfermedades cardiovasculares y respiratorias (Torres Vázquez et al., 2023; Villanueva et al., 2019). Chile, altamente vulnerable al cambio climático, enfrenta desafíos como desertificación, pérdida de biodiversidad y olas de calor más intensas (ARClim, 2025). Para abordar esta problemática, Chile ha establecido metas ambiciosas hacia la carbono neutralidad al 2050, alineadas con el Acuerdo de París (2015) y su NDC 3.0 (2025), que priorizan la descarbonización del transporte y la energía (UNFCCC, 2025). La Estrategia Nacional de Electromovilidad (2021) impulsa la electrificación del transporte público y privado, mientras que la Estrategia Nacional de Hidrógeno Verde (2020) promueve el uso de hidrógeno verde (H2V) en sectores de difícil descarbonización, como el transporte de carga pesada. Este combustible, producido mediante electrólisis con energías renovables, ofrece mayor autonomía y tiempos de recarga más cortos que los vehículos eléctricos a batería, siendo ideal para camiones de gran tonelaje (Ministerio de Energía, 2020). Proyectos como el camión H2V de Walmart Chile y Marval Clean Logistics, con 750 km de autonomía y cero emisiones, demuestran su viabilidad (H2 News, 2024). Sin embargo, la adopción de camiones H2V enfrenta desafíos como altos costos iniciales, infraestructura limitada y necesidades de regulación (Estrategia Nacional de Hidrógeno Verde, 2020). La Ley de Eficiencia Energética (2021) y el Plan Nacional de Eficiencia Energética (2022-2026) fomentan estándares más estrictos y la transición hacia tecnologías limpias (Ministerio de Energía, 2022). Este estudio evalúa la viabilidad técnica y económica de camiones H2V frente a los diésel, analizando el Costo Total de Propiedad (TCO), autonomía y condiciones de mercado. Utilizando datos de fabricantes como Hyundai y modelaciones en Excel con Solver, se comparan escenarios con precios de H2V entre 1,5 y 5 USD/kg, identificando que flotas de más de 50 camiones y precios de H2V inferiores a 3 USD/kg son competitivos. El diagnóstico propone flotas piloto en regiones estratégicas, infraestructura de hidrolineras y políticas de incentivos para acelerar la transición, contribuyendo al cumplimiento de las metas climáticas de Chile y los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS 7 y 13).
Propuesta de monitoreo online de MP2,5 en la ciudad de Constitución como herramienta para la gestión ambiental y la salud pública
(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2026) Freire Reyes, Yasna Karina; Espinosa Neira, Eduardo; Nisar, Muhammad; Garcés H., Hugo
La calidad del aire en las ciudades de la zona centro-sur de Chile constituye un desafío creciente, particularmente en territorios donde predomina y no está certificada, y las condiciones geográficas favorecen la acumulación de contaminantes atmosféricos. La ciudad de Constitución, en la Región del Maule, presenta características ambientales y socioeconómicas que sugieren un riesgo relevante de exposición a material particulado fino (PM2,5). Sin embargo, la comuna no cuenta con sistemas de monitoreo ni con datos oficiales que permitan evaluar la magnitud real del problema, lo que limita la capacidad institucional para diseñar estrategias preventivas y proteger la salud de la población. El presente trabajo se desarrolla en este contexto de ausencia de información local, con el objetivo de comprender los factores que podrían influir en la generación y concentración de PM2,5 en Constitución. Para ello, se analizan antecedentes nacionales e internacionales sobre la contaminación por leña, episodios críticos, impactos en la salud y experiencias de monitoreo en territorios de características similares. Paralelamente, se incorpora un diagnóstico territorial que considera elementos climáticos, geográficos, urbanos y socioambientales que permiten caracterizar las condiciones potenciales de riesgo en la ciudad. A partir de la revisión teórica y del análisis del territorio, se evaluó la pertinencia de incorporar en el futuro estaciones de monitoreo de bajo costo como herramienta inicial para establecer una línea base de calidad del aire. En este marco, se definen criterios técnicos y territoriales para orientar la selección de zonas prioritarias de emplazamiento, tales como densidad residencial, uso de leña, presencia de fuentes emisoras, patrones de ventilación local, vulnerabilidad social y accesibilidad. La propuesta no contempla costos ni especificaciones de instalación, sino que se orienta a entregar una fundamentación técnica y espacial que permita, en etapas posteriores, avanzar hacia la implementación de sistemas de vigilancia atmosférica. Los resultados evidencian una brecha crítica de información que dificulta la evaluación de los riesgos sanitarios asociados al PM2,5 en la ciudad de Constitución. Asimismo, se identifican sectores del territorio donde la interacción entre condiciones sociales, ambientales y habitacionales podría favorecer una mayor exposición, lo que subraya la necesidad de contar con instrumentos de monitoreo a corto y mediano plazo. En conclusión, la presente investigación constituye un aporte inicial para la futura construcción de una línea base de calidad del aire en la ciudad de Constitución. La definición de criterios de localización y el diagnóstico territorial realizado permiten orientar decisiones municipales y regionales en torno a la instalación de estaciones de medición, contribuyendo al fortalecimiento de la gestión ambiental y a la prevención de riesgos sanitarios asociados a la contaminación por PM2,5.
Desarrollo de un modelo de aprendizaje automático para detección de peces por acústica pasiva
(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2026) Sepúlveda Pinto, Diego Ignacio; Hinojosa Toledo, Iván; Mennickent Barros, Daniela
El ruido submarino antropogénico representa una presión ambiental creciente sobre los ecosistemas marinos, alterando el paisaje sonoro y afectando procesos ecológicos clave en numerosas especies. En este contexto, el monitoreo acústico pasivo (PAM) se ha consolidado como una herramienta eficiente para estudiar la biodiversidad marina a partir de registros sonoros; sin embargo, su aplicación se ha concentrado principalmente en mamíferos marinos, existiendo una brecha metodológica y tecnológica significativa para el caso de los peces. Esta brecha limita además la efectividad de los instrumentos regulatorios vigentes en Chile, que carecen de protocolos estandarizados para evaluar el impacto acústico sobre fauna ictiológica. El presente trabajo tuvo como objetivo desarrollar un modelo de detección basado en algoritmos de aprendizaje automático para identificar señales acústicas de peces en registros submarinos, como insumo para el diagnóstico ambiental. Para ello, se utilizaron grabaciones obtenidas con un hidrófono calibrado instalado en la bahía de Cumberland, Isla Robinson Crusoe, Archipiélago de Juan Fernández. Los registros fueron segmentados y etiquetados manualmente en tres categorías: señales individuales de peces, coros de peces y otras fuentes acústicas, conformando un dataset de 9.000 fragmentos de entrenamiento y 3.600 de validación. A partir de estos datos se extrajeron coeficientes cepstrales en escala Mel (MFCC) y valores de energía RMS calibrados, seleccionando mediante análisis VIP las 17 características más relevantes como entrada a un modelo de clasificación basado en HistGradient Boosting. Los resultados muestran un desempeño satisfactorio del modelo, con una precisión superior al 80% y un F1-score de 80,5% para la detección de coros de peces. La aplicación del modelo a series temporales continuas permitió identificar patrones diarios de ocurrencia de coros consistentes con ciclos de actividad de tipo circadiano, y detectar diferencias estacionales en los horarios de actividad acústica entre enero y abril. Se concluye que la integración de PAM y aprendizaje automático constituye una herramienta viable, replicable y de bajo impacto para el monitoreo acústico de peces en contextos locales, con potencial de aplicación en procesos de evaluación y gestión ambiental marina en Chile
Propuesta metodológica para la implementación de una declaración de impacto ambiental en una empresa de transporte por calle y carretera de sustacias líquidas peligrosas
(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2019-08) Burgos Murillo, Katherine; Díaz Peralta, Christian
La normativa ambiental en Chile avanza cada día, con la creación del sistema de evaluación ambiental, los proyectos deben evaluarse ambientalmente antes de poder operar, sin embargo, el actual sistema de evaluación posee en la actualidad una baja cantidad de proyectos de transporte de carga por calle y carretera sometidos y aprobados en él. Sumado a esto, las autoridades avanzan lentamente en un proyecto que regule el transporte de carga por calle y carretera; por lo cual, a la fecha de esta investigación el rubro no se encuentra regulado por una ley específica, generando la inexistencia de un registro certero de empresas dedicas al transporte por calle y carretera de sustancias peligrosas. El estudio presenta un análisis de los requisitos establecidos en la actual normativa chilena, a los cuales deberán someterse un proyecto de transporte de carga por calle y carretera de sustancias líquidas peligrosas que desee evaluarse ambientalmente. La investigación sistematiza y ejemplifica cada uno de estos requisitos, con el fin que los titulares de proyectos puedan entender los contenidos que una declaración ambiental debe contener, haciendo el actual sistema de evaluación más cercano y fácil de administrar en empresas de transporte. Como forma de aplicar el método propuesto, se realiza una evaluación del estado de cumplimiento de los requisitos contenidos en una declaración ambiental para la empresa Transportes Bretti Ltda., realizando una evaluación de los plazos requeridos y estimación de costos asociados para un futuro ingreso al sistema de evaluación ambiental.
Estrategia para la educación ambiental pre-escolar : diseño e implementación para un nivel medio de un establecimiento educacional
(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2020-01-22) Caro Cárcamo, Iván Daniel; Díaz Peralta, Christian Javier; Catterine Sobenes Vennekool
Frente al deterioro ambiental de nuestro planeta, se demanda de la sociedad efectuar un cambio de orden social, económico, cultural y especialmente en el sistema educativo. En este sentido, la Educación Ambiental es una valiosa estrategia para lograr un cambio sostenido en el tiempo y que contribuya a mitigar los problemas ambientales. Más aún si las acciones educativas se inician a edades tempranas, el impacto en el individuo será más perdurable y beneficioso. Es así como, la incorporación de la Educación Ambiental en el nivel de Educación Parvularia de nuestro país, ha permitido avances significativos. Sin embargo, aún se requiere de un mayor esfuerzo para construir un trabajo educativo más profundo e integral y que vaya en la línea de los objetivos propuestos por la Educación Ambiental, las nuevas tendencias y enfoques de la Educación, estos últimos materializados en las nuevas Bases Curriculares de la Educación Parvularia. Es así como los establecimientos educacionales pueden hacer la diferencia asegurando que la Educación Ambiental sea incorporada en el aula y para para lograr aquello, debe existir un trabajo homogéneo, sobre la base de una estrategia que oriente su implementación en el proyecto educativo. Es por ello, que el presente trabajo plantea los elementos que una institución educativa debe considerar al momento de construir su estrategia de Educación Ambiental en el aula, tales como, los principios de la Educación Parvularia, los objetivos de la Educación Ambiental, el rol del educador, entre otros. Estos elementos deben ser incorporados en el ideario institucional y desde allí, desplegarlo como una carta de navegación en el quehacer del establecimiento educacional. Así también, y con la finalidad de disponer de material actualizado para la Educación Ambiental, se formuló una propuesta didáctica orientada al Nivel Medio de Educación Parvularia, enfocada en cuatro problemáticas ambientales. Su contenido se aborda considerando los nuevos lineamientos de las Bases Curriculares de la Educación Parvularia. Finalmente, con el objetivo de obtener una propuesta didáctica validada, fue sometida a la evaluación de seis Educadoras de Párvulo, a través de la metodología de “juicio de experto”, logrando la máxima calificación en las diferentes categorías.
Análisis de riesgo en etapa de cierre para la gran minería de caliche y tierras raras
(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2017-11) Espinoza Chávez, Viviana Soledad; Sabando Del Castillo, Felipe; Bull Torres, María Teresa
Chile avanza hacia una minería responsable, ya que en noviembre del año 2011 promulga la Ley 20.551, que regula el Cierre de Faenas e Instalaciones Mineras, generando un nuevo escenario el cual incorpora en su diseño y operación una visión o criterios generando una oportunidad de incorporar buenas prácticas y optimización de las operaciones. Un plan de cierre principalmente corresponde a un conjunto de medidas que la empresa minera adopta, con el único fin de lograr el cierre de su faena en forma ordenada, eficiente y oportuna, dentro del marco legal vigente, considerando el control y mitigación de las situaciones que puedan generar impactos sobre la salud y seguridad de las personas o el medio ambiente al cierre y periodo de post cierre de faena. A raíz de lo antes mencionado, el Servicio Nacional de Geología y Minería (SERNAGEOMIN) pone a disposición de la industria extractiva minera una Guía metodológica para la presentación de planes de cierre sometidos al procedimiento de aplicación general también llamado Guía de Evaluación de Riesgos para cierre de faenas mineras, el cual se utiliza como orientación para la presentación de los planes de cierre, ya que no tiene carácter de obligatoria. Esta guía fue desarrollada para aquellas empresas mineras de exportación de cobre, hierro, oro y carbón, dejando fuera a la minería llamada no metálica. De las 150 faenas obligadas a presentar su Plan de Cierre en régimen general (F. Sabando, com.pers.), al menos un 22,9 % se dedican a otras actividades mineras no metálicas como son: caliza, sal, caliche, tierras raras entre otras. Así, el objetivo general fue revisar la metodología propuesta de Análisis de Riesgos presentada por SERNAGEOMIN para la estabilidad física y química, considerando las diferencias con la industria cuprífera, adaptando los factores y ponderaciones para que respondan a la realidad de operaciones de la extracción de la Gran Minería del Caliche y Tierras Raras, en su etapa de cierre. Frente a lo expuesto, se justifica revisar la metodología de SERNAGEOMIN, para tener claridad de los pasos a seguir en esta modificación, identificando las faenas mineras de Caliche y Tierras Raras con una extracción o producción mensual sobre las 10.000 toneladas. De acuerdo a lo último, se revisaron los procesos productivos de cada faena, identificando las instalaciones remanentes tras el cierre, para posteriormente determinar aquellos impactos directos provocados por los procesos productivos y su efecto posterior, en relación a lo contenido en la Guía de SERNAGEOMIN. Como ejemplo para desarrollar los Factores Técnicos se tomó la empresa SQM, ya que utilizan la extracción por solventes para concentrar las soluciones además de la utilización de pozas de evaporación, lo que lo hace que el proceso realizado en la minería de Caliche sea similar al proceso de Tierras Raras.
Reducción potencial de huella de carbono de la Compañía Aguas Andinas mediante el aprovechamiento de sus conducciones para la generación de energía eléctrica
(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2019-12) Abarca Liberona, Nelson Rodrigo; Espinosa Neira, Eduardo; Ramírez Arias, Guillermo Esteban
En la actualidad Aguas Andinas S.A., empresa de Servicios Sanitarios más grande de Chile, se ha declarado como una compañía de servicios medioambientales, en base a que actualmente la empresa se encuentra implementando varias iniciativas al respecto, tales como la Biofactoría (Economía Circular), cogeneración en la Planta de Tratamiento de Agua Potable San Antonio (infraestructura que pertenece a la filial Aguas Cordillera) e incorporación de vehículos eléctricos para su operación. Con el ánimo de realizar un aporte a esta línea de trabajo, el presente proyecto de habilitación de grado propone evaluar la reducción potencial de huella de carbono de Aguas Andinas, aprovechando su infraestructura sanitaria vinculada a conducciones de agua potable en grandes diámetros, particularmente en estaciones reguladoras de presión, las cuales corresponden a infraestructura sanitaria destinada a inducir pérdida de energía para evitar afectación de las redes y conducciones hidráulicas que se ubican aguas abajo, debido a altas presiones. Para identificar la infraestructura considerada se empleó el estudio denominado: “Actualización Plan General de Producción y Transporte (PGPT)”, realizado por Aguas Andinas en el año 2011. En aquel estudio se identifican las estaciones reguladoras de presión de las que dispone la empresa, por medio de la recopilación de datos operativos en conducciones con diámetros iguales y superiores de 300 mm. La tecnología que se considera corresponde a implementar microturbinas en By-Pass a las Válvulas Reguladoras, se seleccionan microturbinas apropiadas para la operación en los rangos de presión y caudales presentes en las estaciones reguladoras que en concreto se estudian. Asimismo, se establece como un elemento de análisis el marco regulatorio vigente, determinando las restricciones y requerimientos a cumplir para la materialización de este proyecto, cuyo elemento de juicio es la decisión de la empresa para el destino final de la energía generada. El estudio da cuenta que existe la posibilidad realista de instalar estas micro turbinas en conducciones hidráulicas que en términos virtuales permitirían generar energía eléctrica en una potencia estimada de 2,6 MW, con la correspondiente reducción por año de huella de carbono a nivel compañía de 9.656 tCO2eq. Asimismo, se evalúa en términos económicos el daño ambiental evitado, dentro del cual se encuentra la salud de las personas, logrando un valor de $CLP 108.000.000 anuales.
Estudio de sedimentos lacustres superficiales en el gradiente latitudinal y longitudinal de la costa oeste de sudamerica mediante la evaluación del contenido y composición de la materia orgánica e isotopos estables (δ 13c y δ 15n), una aproximación ambiental
(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2017-08) Cortés Matamala, Nelson Antonio; Contreras Quintana, Sergio ; Placencia Hernández, Juan
Los sedimentos lacustres, además de ser importantes en el registro de las condiciones ambientales pasada de los ecosistemas, corresponden a archivos ambientales de complejos procesos químicos, físicos y biológicos que dependen de factores que determinan la dinámica lacustre y de los ambientes adyacentes donde se emplazan. En tal sentido, la influencia ambiental y climática sobre la cuenca sedimentaria, configura los ciclos estacionales que dan cuenta cambios de las características físico – químicas de los sistemas naturales que intervienen en las propiedades de dichas cuencas. Asimismo, las distintas fuentes de materia y energía disponible en el ambiente a través de procesos biogeoquímicos en distintas escalas de tiempo, configuran y conforman la composición y característica del sedimento lacustre. En tal sentido, la composición de la materia, sea de origen alóctono o autóctono, y la velocidad con que se depositan en el fondo de los lagos, dan cuenta de la actividad del éste como receptor de una cuenca y como centro de actividad biológica. En particular, los registros sedimentarios expresados como el contenido de materia orgánica (MO), los constituyentes de carbono y nitrógeno (expresados como carbono y nitrógeno orgánico [COT y NOT]) y su composición isotópica (δ13C and δ15N), permiten hacer un análisis retrospectivo de las condiciones climáticas y ambientales de distintos sistemas hídricos, especialmente de aquellos de baja escorrentía y de alta residencia de las masas de aguas, como es el caso de los sistemas lacustres. En este contexto, el presente estudio busca evaluar, sobre la base de series de datos de materia orgánica evaluada como COT, NOT, y sus isótopos estables 13C y 15N, además de datos climatológicos y geográficos de 76 lagos del cordón andino ubicados en la costa oeste de Sudamérica, patrones geográficos y ambientales con el objeto establecer y/o identificar patrones de gradientes climatológicos, y potenciales efectos antropogénicos determinados por proximidad a centros urbanos o usos intensiva y extensiva de las cuencas lacustres en sus más variadas formas. Los resultados obtenidos en el presente estudio permitieron establecer patrones distribucionales en la composición geoquímica de los sedimentos lacustres en gradientes que pueden ser asociados a los componentes hidroclimáticos (i.e. precipitación y temperatura) y/o por el emplazamiento en el eje longitudinal de la costa oeste de Sudamérica. Los resultados permitieron identificar un punto de inflexión en el comportamiento latitudinal en la data geoquímica a partir de los 40°S, el que fue asociada al límite norte del núcleo de la deriva de los vientos del oeste (SWW de su sigla en inglés) que marcan un cambio climático caracterizado por una disminución de precipitaciones y aumento de temperaturas hacia el norte afectando el origen y composición isotópica de la materia orgánica. Los hallazgos del presente estudio permiten establecer que el mayor aporte del COT tiene su origen en plantas terrestres del tipo C3 y algas lacustres, permitiendo inferir además de las condiciones tróficas de los lagos, donde se reportan altos niveles de N, y consecuentemente bajas relación de las variable C:N. En la búsqueda de identificar patrones geográficos en los cluster de sistemas lacustres, los resultados permitieron identificar dos principales grupos de cuerpos lacustres, uno representado por lagos costeros o situados bajos los 200 msnm y el otro grupo dominado por lagos montañosos o precordilleranos, condición presumiblemente atribuida a las condiciones ambientales definidas en cada uno de estas áreas tales como grado de intervención antrópica potencial asociada, características de las condiciones vegetacionales ribereñas, entre otras. Dentro de este segundo grupo se evidencia un grupo de lagos dominados por sitios presentes en las latitudes 42 y 46°S, que corresponde a aquellos cuerpos lacustres que por condiciones de acceso presentan las condiciones de menor intervención ambiental. La ubicación y características generales de los lagos que conforman esta asociación, se interpreta como lagos con condiciones ambientales moderadas desde el punto de vista de la intervención antropogénica asociado a cuencas en cordones montañosos. Finalmente, los resultados arrojan importante evidencia de variaciones en la composición geoquímica de los sedimentos respecto de variables climatológicas estudiadas y de particularidades espaciales que dan cuenta las variaciones de los contenidos de materia orgánica y composición isotópica relacionada con los principales aportes de material alóctono de las cuencas lacustres.
Aplicación de la Rom 5.1 para la gestión de la calidad del agua en el puerto de Coronel
(Universidad Católica de la Santísima Concepción, 2017-06) Leiva Costa, Juan Paulo; Beyer Barrientos, Jorge Humberto
Dada la importancia que revisten los puertos para el desarrollo del comercio exterior, en un país con pocas aguas abrigadas y en general poco profundas, se hace necesario compatibilizar distintas actividades que se ejecutan en los espacios colindantes, debiendo contar con procedimientos que permitan determinar el origen y los efectos de los distintos peligros que inciden en la calidad del agua de los recintos portuarios, se propone una herramienta metodológica y técnica para la gestión integral de los sistemas acuáticos portuarios, basado en la norma española ROM 5.1, en la cual se delimitan y tipifican los puertos como unidades de gestión, y se aborden aspectos como la evaluación de riesgos ambientales, la vigilancia de la calidad ambiental y los episodios contaminantes. Lo anterior fue efectuado en la bahía de Coronel, en particular sobre el Puerto de Coronel, puerto privado destinado a la transferencia de graneles, contenedores y cargas de proyecto, rodeado de distintas actividades, tanto industriales como artesanales, además de a una alta sensibilidad de la población por los temas ambientales. Para lo anterior se adaptaron los programas de la ROM conforme a la institucionalidad y legislación vigente en Chile, pudiendo concluir que dicha recomendación es aplicable a la realidad chilena, permitiendo efectuar una sistematización de la información ambiental relevante para el desarrollo de las actividades portuarias, permitiendo familiarizarse a los gestores portuarios con la terminología ambiental. Por otro lado, desde la perspectiva de la Autoridad Marítima, fomentar este tipo de sistemas de gestión le permitiría contar con información homogeneizada sobre el estado ambiental de las aguas bajo su jurisdicción, mejorando la disponibilidad de esta ante episodios contaminantes.

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