Obras y Proyectos es una publicación cuya misión es difundir, promover y fomentar la investigación, contribuyendo al intercambio de conocimientos entre los profesionales de la comunidad de la Ingeniería Civil. Para ello se consideran trabajos originales y científicos, así como notas técnicas orientadas principalmente a mostrar y discutir trabajos y proyectos relevantes. También se presentan trabajos técnicos que muestran innovaciones y aplicaciones utilizadas principalmente por empresas y consultoras involucradas en Ingeniería Civil. De esta forma se desarrollan las ramas clásicas de la Ingeniería Civil, a saber, Estructuras, Hidráulica, Geotecnia, Transporte y Construcción. Además, se consideran otras áreas relacionadas y aplicadas a la Ingeniería Civil como Energía, Medio Ambiente, Geología, Minería, Informática y Tecnología.De esta forma Obras y Proyectos busca la participación de un grupo amplio que abarca desde el mundo universitario, organismos públicos y el mundo empresarial.
Universidad Católica de la Santísma Concepción
Planificación de recursos hídricos en zonas de secano usando un modelo de optimización no lineal
Se desarrolló una metodología de trabajo que permite identificar y planificar el uso de los recursos hídricos en zonas de secano, haciendo uso de una base de datos con información de un conjunto de cuencas identificadas con el software ARCVIEW 3.2. Se obtuvo información meteorológica de la zona de estudio que fue utilizada en un balance hídrico para cuantificar la cantidad potencial de agua a acumular en cada sitio identificado. Posteriormente se usó un modelo de optimización no lineal que determina un patrón de cultivo que maximiza el beneficio neto dado un conjunto de recursos y restricciones físicas, medioambientales y económicas. A través de un análisis de sensibilidad se encontró que las variables que más influyen sobre el beneficio neto son el precio de venta de los productos agrícolas, la disponibilidad de agua, la disponibilidad de mano de obra y la eficiencia del método de riego. También se determinó que las cuencas de tipo pequeño son más sensibles a los cambios en estas variables. Una estrategia adecuada de intervención en el secano es introducir especies que se adapten a esta condición y utilizar el agua acumulada para dar riegos suplementarios en épocas de mayor demanda hídrica. No se pretende transformar toda el área en una zona de riego, sino que desde sus limitantes y potencialidades planificar el uso racional del agua factible de acumular.
Derechos de autor 2011 Universidad Católica de la Santísima Concepción https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
Modelación de los efectos de prácticas de manejo agrícola en el agua subterránea en Shelton, EEUU
Se desarrolló una metodología integrada para evaluar el impacto en la calidad y cantidad de agua subterránea ocasionado por la tasa de recarga, infiltración de nitrato desde zonas de cultivos, e intensidad de bombeo para irrigación. Se calculan valores mensuales de percolación profunda, irrigación por bombeo e infiltración de nitrato-nitrógeno con un modelo de suelo-agua-planta. Un modelo de zona vadosa intermedia (IVZM) fue desarrollado y usado junto con modelos de flujo de agua subterránea (MODFLOW) y transporte de soluto (MT3D) para simular el movimiento del agua y nitrato-nitrógeno. IVZM genera archivos de recarga usados por MODFLOW y MT3D. La metodología fue aplicada a un área próxima a la localidad de Shelton, Nebraska, donde un acuífero somero de arena y grava está altamente contaminado por nitrato-nitrógeno. MODFLOW fue calibrado usando registros históricos de nivel de agua de 1981 a 1996. Resultados de simulaciones sugieren que reducciones de un 10% de la concentración en el tercio superior de la zona saturada son posibles después de 10 años de mejoras en el manejo de riego y de fertilizantes de nitrógeno. Los cambios en la calidad del agua subterránea se propagan lentamente gradiente abajo desde el terreno cultivado hacia la parte inferior del acuífero. Una técnica de rastreo de partículas mostró que el agua de pozo no entrega una buena indicación de la influencia de la mejora en el manejo en terrenos adyacentes. La calidad del agua bombeada de un pozo representa el efecto del manejo sobre 15 años y de más de 1.5 km gradiente arriba del pozo. La calidad del agua subterránea regional depende de prácticas locales de manejo sobre un periodo largo. Programas de regulación para mejorar la calidad del agua requieren por lo tanto ser adoptados ampliamente y con tiempo suficiente para lograr mejoras significativas de la calidad del agua.
Estabilidad de taludes en suelos residuales
Este artículo analiza y discute una serie de factores que hacen que las evaluaciones de estabilidad de taludes y la ingeniería de taludes en suelos residuales sean algo diferente a las de suelos sedimentarios. En particular, los taludes son generalmente más pronunciados y de mayor permeabilidad. También son probablemente más heterogéneos y por lo tanto, menos susceptibles a evaluaciones analíticas en comparación a los taludes en suelos sedimentarios. Se discuten estos factores con cierto detalle. Se explica que la influencia del clima y el tiempo es mucho mayor en suelos residuales que en suelos sedimentarios, y se presentan métodos teóricos para tomar esta influencia en consideración. También se demuestra que los métodos computacionales tradicionales de análisis de círculos de deslizamiento pueden dar lugar a errores muy grandes si se aplican a taludes empinados en los que ocurre escurrimiento. Es necesario un tratamiento más riguroso del estado de escurrimiento, especialmente el estado para el “peor caso”, con el objeto de obtener estimaciones razonables del factor de seguridad.
Daños estructurales en construcciones patrimoniales de la Iglesia Católica en la Arquidiócesis de Concepción producto del sismo del 27 de febrero 2010
El 27 de febrero del 2010 a las 3:34am (hora local), la zona centro-sur de Chile fue sacudida por un terremoto magnitud momento 8,8. A consecuencia de ello varias iglesias de la Arquidiócesis de Concepción sufrieron daños desde menores hasta algunas que tuvieron que ser demolidas o que simplemente colapsaron en el mismo instante del terremoto. Por lo anterior, las autoridades de la Universidad Católica de la Santísima Concepción pidieron se conformara una comisión para revisar estas iglesias y capillas. A través de un trabajo de ingenieros, arquitectos y constructores que constituyeron esta comisión, se logró tener una evaluación de estas construcciones. En esta evaluación se identificaron algunas fallas típicas propias de este tipo de construcción que evidenciaron que frente a movimientos telúricos de esta magnitud era claro que fallarían. Por eso este trabajo también trata de la identificación de estas fallas y entregar recomendaciones para que no se vuelvan a producir.
Estudio de los procesos hidrológicos de la cuenca del Río Diguillín
En el valle central del centro sur de Chile existe una gran demanda por recursos hídricos por parte de las actividades económicas como también por las demandas de una mejor calidad del ambiente. La agricultura es una de las principales actividades económicas de la zona, la cual requiere asegurar la disponibilidad de recursos con una planificación y gestión adecuada, en especial para escenarios hidro-meteorológicos que se alejan de las condiciones normales o medias. Para la gestión y planificación de recursos hídricos de la zona resulta necesario conocer los procesos hidrológicos que predominan en la generación de escorrentía y almacenamiento, y disponer de herramientas que permitan estimar condiciones futuras. En el presente estudio se implementa un modelo hidrológico sobre la cuenca del río Diguillín. El modelo incorpora una conexión entre el agua superficial y el agua subterránea en la zona alta de la cuenca con el objeto de reproducir el comportamiento de la cuenca de modo realista. El modelo una vez calibrado es capaz de reproducir condiciones pasadas. Luego, el modelo se utiliza para evaluar el comportamiento de la cuenca ante diferentes escenarios de variabilidad climática producidos por el fenómeno El Niño Oscilación del Sur.
Disponibilidad y manejo de recursos hídricos
Interacción agua superficial con agua subterránea
Derechos de autor 2012 Universidad Católica de la Santísima Concepción https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
Sobre la suave y salvaje rugosidad mecánica de la litósfera
La fractalidad mecánica espacio-temporal de la litósfera puede ser representada por medio de la estadística de Lévy y cálculo fraccional. Este nuevo concepto es planteado con argumentos geométricos y energéticos. La fractalidad se origina del sistema poroso y aparece en desplazamientos, tensiones y sismicidad. Se muestra que la rugosidad podría no ser considerada en el rango estable, pero esto no es posible en fenómenos críticos al borde de convexidad energética. Este planteamiento cubre bordes costeros rugosos, muestras de arena y reacciones tectónicas en cadena. Ecuaciones y teoremas son interpretados físicamente sin la necesidad de álgebra ni pruebas.
Estudio preliminar de microzonificación sísmica de Concepción basado en microvibraciones, geología y patrones de daño
Se realizan mediciones de microvibraciones en Concepción y se calcula la frecuencia predominante usando la razón espectral horizontal a vertical HVSR. Se comparan estos resultados con la geología superficial y varios antecedentes geotécnicos existentes en la región, permitiendo una caracterización general del área. Se presentan y complementan estos resultados con observaciones de daño producto del terremoto de Maule 2010 de Mw = 8.8. Resultados preliminares muestran la presencia de materiales finos en el área caracterizados por frecuencias predominantes muy bajas (menores a 1.5 Hz), lo cual podría explicar el daño extensivo observado en Concepción y sus alrededores.
El uso de diversos indicadores demuestra que el desarrollo de Chile está íntimamente asociado a su consumo energético. Esta relación se basa en el análisis de la evolución de su consumo energético primario en el contexto mundial y su impacto en indicadores de desarrollo y sostenibilidad ambiental. Los resultados en este análisis también indican una fuerte dependencia de combustibles fósiles, cuyo uso está asociado a importantes impactos ambientales. Esta situación empeorará debido al creciente uso de fuentes fósiles en la generación eléctrica y los costos asociados a sus externalidades. Para aminorar estos efectos se debe estimular principalmente el aprovechamiento de abundante energía solar y marina en el norte y sur del país, respectivamente. De esta forma, el desarrollo sostenible del país será compatible con restricciones ambientales y de abastecimiento.
Implicancia del Decreto 117 en la demanda sísmica y respuesta global en edificios de Antofagasta
Este artículo resume los resultados del estudio realizado sobre las implicancias del Decreto 117 del Ministerio de Vivienda y Urbanismo publicado en Febrero de 2011, en la demanda sísmica y respuesta global en edificios altos (mayor o igual a 10 pisos) ubicados en la ciudad de Antofagasta. Se describe en primer lugar las características geotécnicas de los suelos y se presenta un catastro de los edificios existentes en Antofagasta. Aun cuando en la ciudad se puede encontrar los tres tipos principales de suelos que identifica el decreto, para los cuales se define un espectro de diseño, la mayoría de los edificios altos se encuentran fundados en roca. Posteriormente se seleccionan nueve edificios, a los que se les realizó un análisis modal espectral según la norma NCh433 Of. 96 Mod. 2009 y según lo dispuesto por el Decreto 117. Se comparan los resultados obtenidos por ambas disposiciones en términos de esfuerzo de corte y momento volcante basal y esfuerzo de corte a nivel de piso. Finamente se concluye que la respuesta global de edificios fundados en roca (Tipo I) es muy similar aplicando ambas normativas. Por otra parte, para suelo Tipo II, se aprecian notorias diferencias de momentos volcantes y desplazamientos superiores y máximos de entre piso.
Implicaciones del tsunami de Tohoku del año 2011 para la gestión de desastres naturales en Japón
El 11 de Marzo del 2011 un terremoto de magnitud 9.0 en la escala Richter generó un devastador tsunami que arrasó una extensa área de la costa noreste de Japón. El Gran Terremoto y Tsunami del Este ha sido descrito como un evento que solo sucede una vez cada varios miles de años aproximadamente, y como consecuencia de éste es necesario que la filosofía sobre Gestión de Desastres Naturales en Japón sea revisada para tener en cuenta varias lecciones aprendidas a raíz de este desastre. En este artículo los auotres presentan los resultados de investigaciones de terreno en el área de Tohoku. Se detalla el daño en varias localidades y se analizan los mecanismos de daño sobre diversos tipos de estructuras. Los autores también presentan una serie de cambios que están ocurriendo en la filosofía de gestión de riesgos en Japón. Esencialmente, la idea que sólo los métodos de infraestructura física son siempre capaces de proteger las vidas de la población local ha sido descartada, y aunque se mantiene la idea de que estos métodos pueden resultar útiles para la protección de las propiedades, en última instancia los métodos de planificación deberían formar la pieza más importante del sistema de medidas para la protección de las vidas de las personas en estas áreas.
Integración de las nuevas tecnologías en el manejo de las aguas subterráneas
Se muestran las características de la Plataforma Modular Integrada PMI, elaborada por uno de los autores para el manejo de los recursos hidráulicos subterráneos. Se vincula la adquisición automatizada de datos en tiempo real, el procesamiento sobre una plataforma SIG, el uso de modelos de simulación y las técnicas de optimización para la gestión óptima de acuíferos y operación automatizada de las obras de captación. Se presentan las características y experiencias de aplicación en la modelación de acuíferos cubanos con el software AQÜIMPE, basado en el método de elementos finitos y que utiliza el triángulo cuadrático como elemento de discretización, lo cual permite utilizar elementos volumétricos representativos en acuíferos cársticos, como medios porosos equivalentes. Se muestra el procedimiento utilizado en Cuba encaminado a evaluar los recursos hídricos subterráneos utilizando el modelo de simulación del acuífero. Del trabajo se concluye que la utilización de modelos de administración para definir políticas óptimas de explotación, una vez definidos los recursos de explotación con un modelo regional de flujo según horizontes de planeamiento, es necesario vincularlo a las obras de captación mediante refinamiento de mallas y factores que consideren los efectos locales dependientes del gasto específico. Como caso de estudio de implementación de la PMI y de las nuevas tecnologías que en ella se contemplan, se presentan los resultados de la aplicación en un acuífero costero que abastece a la ciudad de La Habana.
Modelos de administración del agua subterránea
Sistemas integrados para la gestión de acuíferos
Relación de la variación del almacenamiento de agua local y el gravímetro superconductor en el Observatorio Geodésico TIGO, Concepción, Chile
Los gravímetros superconductores SGs miden variaciones temporales del campo de gravedad de la Tierra con alta precisión, y han sido usados tradicionalmente en aplicaciones geodésicas. Recientes estudios han mostrado que el componente de disturbio de la señal en las series de tiempo del SG puede ser usado inversamente como un sensor hidrológico-sensible a cambios en las masas de agua a su alrededor. Los SGs proveen mediciones únicas de variaciones totales de almacenamientos de agua, suma de la variación en almacenamientos de nieve, suelo no saturado y agua subterránea, para escalas locales de varios cientos de metros de distancia. En este estudio se investigó la relación entre la hidrología local y la gravedad para el sensor SG ubicado en el Observatorio Geodésico Integrado Transportable TIGO en Concepción, Chile. Las series de tiempo del SG son comparadas con la respuesta gravimétrica calculada por un modelo geodésico usando mediciones de humedad del suelo hasta 2.6 m de profundidad y un Modelo de Elevación Digital para un radio de 2 km alrededor del SG. Los resultados muestran que la variación de humedad y la respuesta gravimétrica están relacionadas con la topografía y profundidad de análisis. La variación estacional de la gravedad es de hasta 12 µGal, indicando que la importancia de la variación de los almacenamientos de agua está en la profundidad de la zona no saturada y en las aguas subterráneas.
Aplicación del Índice de Sustentabilidad de Cuencas en la cuenca del río Elqui, Centro-Norte de Chile
El índice WSI, desarrollado para estimar la sustentabilidad de una cuenca en forma integrada con énfasis en la gestión de recursos hídricos, fue determinado en la Cuenca del Río Elqui considerando un período de 5 años (2001-2005). La cuenca del Río Elqui se ubica en una región semiárida de Chile, y ha sido incorporada a la red de cuencas hidrográficas del programa HELP de la UNESCO. El resultado fue un valor global de 0.61 para el indicador WSI (en el rango de 0 a 1), calificando el nivel de sustentabilidad como “intermedio”. Las mayores fortalezas de la cuenca se relacionaron con los indicadores de Ambiente y de Políticas. Por otro lado, las mayores debilidades observadas en la cuenca se relacionaron con el indicador de Hidrología, debido principalmente a la situación de escasez hídrica. La identificación de estas limitantes representan una oportunidad para mejorar la actual situación en la cuenca, lo que obliga a una coordinación más eficiente entre las diferentes instituciones involucradas en la gestión de los recursos naturales. La aplicación del WSI a la Cuenca de Elqui demostró su utilidad como instrumento analítico así como herramienta de gestión para autoridades relacionadas con el agua, usuarios y grupos de interés. Sin embargo, la actualización de la información local es necesaria para la planificación a mediano y largo plazo y la formulación de estrategias de desarrollo para esta cuenca y otras.
Método de incertidumbre paramétrica en la evaluación de un modelo hidrológico agregado
Los modeladores de recursos hídricos enfrentan el desafío de trabajar con diferentes tipos de incertidumbre debido a la falta de un completo conocimiento de los sistemas naturales, procesos de modelación, aproximaciones numéricas (ecuaciones, parámetros, estructuras, soluciones), y datos de terreno tomados para desarrollar y evaluar modelos. La propagación de la incertidumbre paramétrica en los resultados de las simulaciones es un tópico relevante en la hidrología ambiental. Los análisis de incertidumbre mejoran la evaluación en el modelamiento hidrológico. Existe una necesidad en la hidrología moderna de desarrollar y evaluar métodos de análisis de incertidumbre que apoyen la evaluación de los modelos hidrológicos. En esta investigación se evaluó la propagación de la incertidumbre de los parámetros de un modelo en los resultados del flujo simulado. Un programa de simulación hidrológico HSPF patrocinado por la Agencia Ambiental de los EE.UU., fue evaluado utilizando datos hidroambientales de la cuenca de la quebrada Luxapallila localizada en los estados de Misisipi y Alabama, EE.UU. Los límites de incertidumbre de las salidas del modelo fueron calculados utilizando los métodos de simulación Monte Carlo y el método probabilístico de estimación puntual de Harr. El análisis de la propagación de la incertidumbre paramétrica en simulaciones de caudales con HSPF utilizando 12 parámetros fue realizada con 5000 muestras aleatorias de Monte Carlo y 24 puntos seleccionados de Harr para cada parámetro evaluado. La comparación mostró que el método de Harr podría ser un indicador inicial apropiado de la propagación de la incertidumbre paramétrica en simulaciones de caudales, particularmente en modelos hidrológicos con varios parámetros.
Límites de incertidumbre de simulaciones de caudales
Caracterización del modelo HEC-HMS en la cuenca de río Arga en Pamplona y su aplicación a cinco avenidas significativas
Pamplona es una ciudad que es atravesada por el río Arga a lo largo de una llanura aluvial, que es susceptible de inundaciones cuando se producen avenidas de cierta magnitud. Ante esta situación es importante contar con un modelo hidrológico que permita simular los caudales del río que atraviesa el núcleo urbano, a partir de los datos de los distintos pluviómetros existentes en la cuenca, y que sirva para alimentar a modelos hidráulicos que permitan definir las zonas inundables asociadas a distintos niveles de probabilidad. Con esta finalidad, se ha montado y caracterizado el modelo HEC-HMS de la cuenca del río Arga en Pamplona, y posteriormente, se ha aplicado a las cinco avenidas más significativas de los últimos años, de las que se disponen de los mínimos datos de caudal y precipitación necesarios. HEC-HMS es un modelo lluvia-escorrentía que se basa en estructurar la cuenca origen en subcuencas asociadas a los cauces de la red fluvial. El flujo base en los hidrogramas observados se ha estimado mediante el filtro de Eckhardt. Después de realizar un análisis de sensibilidad de los parámetros inciertos del modelo, en el que se ha observado que el más sensible es el CN, se ha aplicado el modelo con los datos de las series de precipitación de las estaciones automáticas, y con los datos de las automáticas más las manuales, en este Segundo caso los resultados han mejorado significativamente obteniéndose resultados satisfactorios.
Interacciones entre el agua superficial y subterránea en la región del Bío Bío de Chile
Los procesos geológicos que formaron el territorio de la zona central de Chile produjeron las condiciones para que existan importantes interacciones entre los sistemas de agua superficial y subterránea. Si bien estas interacciones son bastantes características en la zona Central de Chile, no son adecuadamente comprendidas por usuarios del agua, quienes aún mantienen un antiguo paradigma de considerar los sistemas superficiales como elementos separados de los sistemas subterráneos, situación que ha generado múltiples conflictos para la administración de los recursos hídricos de la zona. Con el fin de ilustrar los diferentes tipos de interacciones existentes en la zona central de Chile, este documento presenta casos de estudio realizados en la Región del Bío Bío de Chile, donde se identifica y explica este tipo de interacciones mediante análisis geológicos y aplicaciones de modelos hidrológicos. Se presentan tres casos de estudio: i) la zona alta del río Diguillín y su relación con la falta de agua en el Valle del estero Renegado, ii) la zona de Cato y su limitación productiva por altos niveles de agua subterránea, y iii) el efecto de la formación de las Arenas del Laja en el balance hídrico de los ríos de dicha cuenca. Luego de presentar estos casos de estudio se hace énfasis en que, el uso de modelos simples como la trasposición de caudales crecidas o el supuesto de igualdad de rendimiento específico, pueden generar resultados erróneos cuando existen cuencas donde las condiciones geológicas producen importantes trasvase de agua subterránea.
Interacción aguas superficial y subterránea
Revisión metodológica del diseño de espaldones en diques de escolleras
La utilidad de un dique con espaldón va más allá de una estructura que ofrece protección costera, sus alcances pueden abarcar también aspectos económicos, ecológicos y sociales. Los estudios científicos existentes respecto de su diseño y funcionamiento son escasos y con ciertas limitantes de precisión. Por ello se debe tener una idea muy clara de las condiciones de aplicación en la selección de la metodología que mejor se adapte para lograr un diseño seguro y funcional. En este artículo se presenta una revisión del estado del arte sobre el diseño de estructuras de piezas sueltas coronadas con un espaldón impermeable y una comparación entre los diferentes métodos disponibles, para brindar a los proyectistas un panorama general de las ventajas y desventajas que ofrece cada uno. Se utilizan, como ejemplo, las condiciones de oleaje frente a una terminal de gas licuado en las costas de Baja California, México, donde es necesario generar una condición de calma para garantizar la seguridad del buque durante las maniobras de atraque y descarga del producto; ello requiere poca transmisión y rebase nulo, condiciones que un dique con espaldón es capaz de ofrecer de manera adecuada.
Derechos de autor 2013 Universidad Católica de la Santísima Concepción https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
Estudio de la tecnología de concretos de contracción compensada aplicada a la construcción de pisos industriales
Esta investigación consistió en aplicar un Aditivo Compensador de Contracción ACC a una mezcla de concreto para disminuir la fisuración debida a la contracción por secado en la construcción de pisos industriales. Esto con el objeto de construir paños hasta diez veces más grandes del tamaño recomendado (3 x 3 m) para un espesor de 15 cm, según las normas ACI 360 y ACI 302. Así se minimiza el número de juntas y los problemas de alabeo, filtraciones de líquidos, fracturas en los bordes e inadecuada transferencia de cargas. La metodología consiste en buscar la dosis óptima de ACC, teniendo como base un diseño de mezcla para un módulo de rotura de 4.2 MPa, realizando ensayos de contracción y de expansión restringida con 3 tipos de cemento comerciales colombianos y diferentes porcentajes de dosificación del aditivo. Una vez realizados los ensayos de laboratorio bajo la norma ASTM C 878, se encontró que la dosificación del 9% de aditivo era la adecuada. Dosificaciones superiores al 11% generan fisuras internas en el concreto y dosis menores al 9% no generan la expansión requerida en el concreto para compensar la contracción del mismo. Posterior a ello, se construyó una losa a escala industrial cuyas dimensiones fueron de 9 x 12 x 0.15 m sin juntas, para evaluar el comportamiento del ACC en condiciones de obra. Puesta al servicio la losa siguiendo los procedimientos de curado no se generaron fisuras debidas a contracción por secado, corroborando así los datos obtenidos en el laboratorio y dejando abierta la posibilidad de hacer paños en losas industriales de mayor dimensionamiento.
Ozonización de aguas contaminadas con pentilacetato de la industria de limpieza en seco de textiles
En este artículo, se evalúa el uso del ozono para el tratamiento de aguas contaminadas con pentilacetato. El pentilacetato es un nuevo solvente que se ha comenzado a utilizar en el proceso de limpieza en seco de textiles, debido a sus beneficios económicos. Sin embargo, en la literatura técnica no existen datos experimentales registrados sobre ozonización de aguas contaminadas con pentilacetato. Este artículo presenta resultados experimentales del efecto del pH en la velocidad de eliminación de pentilacetato de aguas contaminadas a través de un proceso de ozonización. A pH ácido, el pentilacetato se elimina mediante una combinación de simple volatilización y reacción directa con el ozono molecular. Cuando el pH se incrementa, aumenta la velocidad de eliminación de pentilacetato, mostrando la importancia del mecanismo por radicales libres. La constante de velocidad de reacción para la eliminación indirecta del pentilacetato por acción de radicales es de 2,6 x 109 M-1s-1.
Sobre el avance de un frente de saturación bajo condiciones de apozamiento
La infiltración vertical de agua es un proceso de flujo parcialmente saturado hasta que el suelo ubicado bajo un área inundada esté completamente saturado. Sin embargo, en muchos estudios de modelación sobre interacción de agua superficial-subterránea, el proceso de infiltración vertical bajo condiciones de apozamiento es modelado como un proceso de flujo en suelo saturado. Con la finalidad de estudiar si esta simplificación es adecuada, se determina el tiempo de saturación de un suelo ubicado bajo un área inundada. Esto es realizado mediante la evaluación de un modelo de análisis de infiltración a través de dos ejemplos de suelo bajo diferentes condiciones iniciales y para diferentes profundidades de apozamiento. Los resultados del modelo indican que para un suelo arenoso bajo condiciones de apozamiento, la saturación de varios metros se lleva a cabo en horas. Para el caso de suelo arcilloso el proceso de saturación ocurre en días, y si la arcilla se encuentra inicialmente seca puede durar incluso semanas. Esto lleva a concluir que la simplificación de un modelo saturado es adecuado para suelos arenosos y gravosos, siempre y cuando no sean subyacentes a un estrato de arcilla. En suelos arenosos la profundidad de apozamiento influye en la velocidad de infiltración y en el avance del frente de saturación, mientras que en suelos arcillosos inicialmente húmedos la profundidad de apozamiento influye marginalmente en la velocidad de infiltración.
El Dilatómetro Sísmico SDMT para ensayos de suelos in situ
Este artículo describe el equipo de ensayo del dilatómetro plano DMT e importantes aplicaciones en Ingeniería Geotécnica. El ensayo DMT es cada vez más usado alrededor del mundo debido a que el equipo y método de ensayo son confiables, adaptables y robustos. Comparado con ensayos convencionales, el DMT ha probado ser de más bajo costo, menor tiempo de ejecución y mejor repetibilidad. El SDMT es un DMT con sensores sísmicos incorporados para medir la velocidad de ondas de corte VS . Tanto el DMT como el SDMT pueden resultar particularmente útiles en proyectos donde la rigidez del suelo y las predicciones de asentamientos resultan críticas para un diseño adecuado. Además se discuten aplicaciones para detectar superficies de deslizamientos en taludes de arcilla, determinar curvas P-y de pilotes cargados lateralmente, controlar el mejoramiento de suelos y compactación, evaluar el potencial de licuación y determinar el módulo de Young secante para modelaciones numéricas.
Abrasividad y su influencia en el rendimiento de una excavación mecanizada
El empleo de tuneladoras TBM (Tunnel Boring Machine) es cada vez más frecuente aunque su optimización requiere la evaluación precisa de varios riesgos geotécnicos entre ellos, el efecto de la abrasividad del suelo en el coste y planificación de un proyecto dado. El desgaste de las herramientas es más difícil de calcular que el resto de parámetros de la maquinaria, debido a la complejidad de la interacción entre herramienta de corte y terreno. En este trabajo se usan datos de un caso real de túnel en terrenos mixtos suelo-roca para examinar el resultado de varias metodologías de predicción de la penetración de TBM. También se examinan algunas predicciones de desgaste y se describe y aplica un nuevo método para la evaluación de la abrasividad de geomateriales que puede aplicarse tanto a materiales sueltos como a rocas.
Enfrentando la incertidumbre en Ingeniería Sísmica: una discusión sobre la aplicación de la Teoría de Sistemas Dinámicos Abiertos
Los terremotos, como fenómeno natural y sus consecuencias en estructuras han sido abordados desde perspectivas deterministas, pseudo-empíricas y desde un punto de vista probabilístico-estadístico primario. En este último enfoque, el adjetivo ‘primario’ significa que la aleatoriedad ha sido introducida en forma artificial en las variables de investigación relevantes en Ingeniería Sísmica. Una perspectiva alternativa ha sido planteada por investigadores que han clasificado los terremotos, desde un punto de vista ontológico, como fenómenos caóticos. Sus argumentos se fundamentan en el alto grado de no-linealidad y complejidad de las ecuaciones que gobiernan la ecuación de las ondas sísmicas. Sin embargo, la sensibilidad de la respuesta dinámica en el largo plazo debido a pequeñas variaciones en las condiciones iniciales, conocido como el Paradigma del Caos, aparece como un subproducto de una mirada más profunda dentro de fenómenos naturales en general, llamada Teoría de Sistemas Dinámicos Abiertos ODS. Un sistema abierto se define como la relación entre una parte de la naturaleza, el sistema primario que contiene nuestras observaciones, y el sistema que lo contiene. Los principios de ODS han sido aplicados a distintas disciplinas científicas tales como la física, la química y la biología, con la inten-sión de identificar y controlar comportamientos caóticos no deseados en sistemas altamente no-lineales. Se postula que los terremotos y su interacción con estructuras constituyen un caso de un sistema abierto. Reconociendo que en Ingeniería Sísmica la aplicación de dichos conceptos no ha sido anteriormente investigada, en este artículo se presenta una discusión sobre su posible uso en dicha disciplina. Utilizando un modelo que representa el caso más básico de un oscilador de un grado de libertad con rigidez lineal elástica sometido sólo a un registro sísmico, se discuten las diferencias en la respuesta del oscilador obtenida usando la dinámica clásica de Newton y conceptos de ODS que incluyen procesos estocásticos como el que se utiliza en esta contribución. Conclusiones sobre las consecuencias de la aplicación de ODS son formuladas para re-entender la Ingeniería Sísmica, incorporando una crítica a enfoques probabilísticos primarios para abordar el mismo problema.
Aplicación del método de opciones reales en la valoración de proyectos inmobiliarios
En este trabajo se aplica la metodología de las opciones reales a un proyecto inmobiliario absorbiendo la variabilidad que puede presentar. Al mismo tiempo se complementa con la evaluación tradicional del VAN que se utiliza en este tipo de proyectos por las empresas del sector inmobiliario, el cual indica en cuánto aumentará de valor la empresa si se realiza el proyecto. Sin embargo, esta evaluación económica considera un único escenario esperado, asumiendo una gestión estática en el desarrollo del proyecto. La teoría del análisis de inversiones ha incorporado de la teoría de valoración de opciones financieras la valoración de oportunidades de inversión en un escenario flexible y de incertidumbre. Conocida como teoría de las opciones reales, nace como complemento a la evaluación tradicional de proyectos. Con el fin de aplicar el método propuesto se ha considerado el estudio de un proyecto inmobiliario de casas ubicado en el Gran Concepción, casas en el rango de UF1000 a UF1500. Este proyecto se evaluó en una primera instancia mediante la metodología tradicional para posteriormente evaluarlo de acuerdo al método de las opciones reales; a través de un modelo Binomial Logarítmico Transformado. Se comprobó que el valor del proyecto en estudio aumentó significativamente en relación a la evaluación tradicional al valorar las opciones reales que comúnmente no se consideran en este tipo de proyecto; abandonar y expandir. Por consiguiente, la metodología de valoración mediante opciones reales, manifiesta el potencial que posee un Proyecto cuando presenta incertidumbre, utilizando ésta como un elemento fundamental en la agregación de valor al mismo.
Comparación entre mediciones de velocidad obtenidas con los equipos GPS y Pistola Láser
La modelación de relaciones entre la velocidad de operación y la geometría de las carreteras requiere contar con registros de velocidad precisos y exactos. Existen dispositivos pasivos y activos para la medición de velocidad, entre los cuales resaltan el GPS y la pistola láser, dado su bajo costo y fácil implementación en terreno. Los estudios de precisión de estos equipos requieren además un control preciso de la velocidad de referencia del vehículo de prueba, lo cual se logra con el tacómetro. Por otro lado, el uso combinado de GPS y pistola láser, requiere conocer la relación de lecturas de velocidad entre ambos. En este trabajo se estudió en terreno la relación entre las lecturas de velocidad obtenidas con tacómetro, GPS y pistola láser. Para ello se implementó en terreno un experimento que consideró mediciones con ambos equipos a velocidades entre 20 y 120 km/h. Los datos se procesaron y depuraron a fin de eliminar datos anómalos. Los datos de GPS fueron procesados mediante el filtro de Kalman para acoplar lecturas de velocidad y posición. Luego del análisis estadístico, se elaboraron correlaciones entre lecturas de velocidad obtenidas con tacómetro y GPS y con pistola láser y GPS. Se concluye que las diferencias entre las lecturas de velocidad del tacómetro y del GPS son estadísticamente diferentes, variando entre 3 y 10 km/h, y que las lecturas entre pistola láser y GPS son estadísticamente iguales con una diferencia sistemática de 0.5 km/h.
Estudio experimental de microaglomerado asfáltico antiderrapante modificado con NFU
Dadas las actuales mayores velocidades de circulación en vías urbanas y rurales, tipologías de vehículos y aumento de accidentes por excesos de velocidad, son necesarios nuevos diseños de mezclas asfálticas que permitan mayor adherencia neumático calzada y mejor evacuación del agua de la calzada para así disminuir las distancias de frenado. Para tal fin se ha considerado utilizar micromezclas en caliente en donde, a efectos de garantizar una adecuada macro y microtextura, se otorgan discontinuidades en la curva granulométrica y en la relación tamaño máximo de árido versus espesor de la capa especial. Sin duda para que estas condiciones de regularidad superficial permanezcan en el tiempo y no se deterioren bajo la acción de las cargas del tránsito y de las condiciones ambientales, es necesario utilizar un ligante asfáltico modificado con polímero. En el presente trabajo se presenta la factibilidad de modificar el asfalto con polvo proveniente del reciclado de Neumáticos Fuera de Uso NFU. Se estudia experimentalmente el desempeño de este aglomerado en comparación a otro considerado como blanco comparativo en donde el ligante asfáltico se modifica con un polímero virgen convencional, como lo es el estireno butadieno estireno, conocido como SBS, de mucho mayor costo sin considerar los beneficios del proceso de reciclado del caucho de los neumáticos. Se concluye que los cambios producidos fundamentalmente en la microtextura es uno de los puntos más favorables en la disminución de la distancia de frenado.
Alternativas de defensas contra inundaciones para la parte baja del río Bío Bío, Chile
El río Bío Bío es el segundo más grande de Chile en cuanto a caudal y largo; fluye a través de la segunda zona económica más importante de Chile y ha sido recientemente clasificado como uno de los sistemas fluviales más grandes del mundo afectado fuertemente por fragmentación y cambio de régimen de flujo, debido principalmente a la producción hidroeléctrica y el riego. Las ciudades de Hualqui, Chiguayante, Concepción, Hualpén y San Pedro de la Paz se encuentran ubicadas a lo largo de los últimos 25 km de su curso y están expuestas a un alto riesgo de inundación debido a la combinación de intensos frentes de lluvia y la operación de represas ubicadas en la parte alta de la cuenca. En este trabajo se evalúan varias alternativas de defensas fluviales, estructurales y no estructurales, para los últimos 25 km del río. Se ha utilizado un modelo hidráulico unidimensional (1D) bajo diferentes escenarios de caudales. Los resultados muestran que no son soluciones adecuadas, a lo largo de la parte baja del río Bío Bío, las áreas de almacenamiento y los canales de desvío. No obstante, se encontró que la alternativa más efectiva implica una operación de embalse que apunte a almacenar el exceso de agua que producirían las inundaciones. Las conclusiones ratifican la materialización de los protocolos de operación de emergencia de embalses, como se indica en el Reglamento de Ley Nº20.304, aprobado por Decreto de Ley 138, Chile.
Pérdidas de vidas, viviendas, infraestructura y embarcaciones por el tsunami del 27 de Febrero de 2010 en la costa central de Chile
El terremoto Mw = 8.8 del 27 de febrero de 2010 en Chile se encuentra entre los sismos de mayor magnitud registrados por instrumentos a la fecha, posicionándose como el segundo más fuerte en la historia del país y uno de los diez más fuertes en el mundo registrados mediante instrumentos. Una de sus principales consecuencias fue la generación de un tsunami destructivo por la deformación del fondo marino. Las olas asolaron casi 600 km de la costa de Chile central y fueron la causa de un tercio de las víctimas fatales (181 sobre un total de 521), convirtiéndose así en el tsunami con mayor número de muertes asociadas a este tipo de eventos en Sudamérica en los últimos 30 años. En el presente trabajo se reúnen y sistematizan una serie de antecedentes entre los que se contemplan informes, artículos y campañas de investigación y evaluación post–tsunami, realizados en el litoral afectado. Se establece una caracterización cualitativa y estadística de las pérdidas de vidas humanas, viviendas, infraestructura costera y embarcaciones, separando pérdidas asociadas al tsunami de aquellas atribuibles exclusivamente al sismo. Mediante este catastro que integra información proveniente de fuentes de diferente naturaleza, se espera contribuir a evaluar los daños asociados al tsunami.
Validación de modelos constitutivos avanzados de comportamiento mecánico para la arcilla estructurada de Brasilia
La mayoría de los modelos constitutivos inicialmente no tomaron en cuenta el efecto de la estructura y la cementación del suelo. Sin embargo, en las últimas décadas estas variables han sido incorporadas en varios modelos constitutivos para describir el comportamiento mecánico del suelo en estado natural. Para incluir estas variables es necesario desarrollar leyes de estructura que reproduzcan adecuadamente el comportamiento del material. En este artículo se analiza el comportamiento de la arcilla estructurada y cementada de la ciudad de Brasilia por medio de ensayos triaxiales y simulaciones numéricas. Para realizar las simulaciones se escogieron los modelos Cam Clay con estructura, Subloading Cam Clay e Hipoplasticidad con estructura combinados con dos leyes de estructura. Los dos primeros están basados en elastoplasticidad y el último en hypoplasticidad. De las simulaciones, se obtuvieron varias virtudes y defectos en comparación con los ensayos realizados. Finalmente, se discute ampliamente cuál es el modelo más conveniente para simular el comportamiento mecánico de la arcilla de la ciudad de Brasilia.
Derechos de autor 2014 Universidad Católica de la Santísima Concepción https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
Evaluación de la estabilidad hidráulica de un muro pantalla en suelos granulares recargados por un acuífero no confinado
Muros pantalla son normalmente elegidos para subterráneos profundos en suelos granulares porque entre otras razones, ellos sirven como estructura de contención impermeables y pueden formar parte de las fundaciones de la estructura. Cuando el nivel freático es alto y la excavación es profunda existe un probable riesgo de problemas de estabilidad hidráulica. En este trabajo se estudian redes de flujo bidimensionales alrededor de un muro pantalla de 20 m de profundidad y 0.8 m de espesor para diferentes etapas de construcción/excavación. El nivel freático detrás del muro es el resultado de la geometría de la excavación, permeabilidad del suelo y características del acuífero, es decir, no se impone un nivel horizontal del nivel freático. Se determinan distribuciones de velocidades y gradientes hidráulicos usando un programa computacional comercial de flujo estacionario 2D. Basándose en la definición de factor de seguridad de piping, se determina una profundidad de excavación máxima y un empotramiento mínimo del muro pantalla. Se comparan estos resultados usando valores del coeficiente de permeabilidad isotrópico y anisotrópico. También se determinan presiones hidrodinámicas sobre el muro, las cuales son comparadas con las presiones hidrostáticas. Finalmente, se señala que se debe verificar un empotramiento mínimo del muro pantalla para así evitar piping o efectos de erosión, los cuales pueden ser perjudiciales para la estabilidad del proyecto durante su construcción.