Tesis Ingeniería Civil Oceánica

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Estudio de erosión costera y regeneración de espacios litorales. Una aplicación en playa El Papagayo, Quintero.
(Universidad de Valparaíso, 2007) Quezada Labra, Matías Fernando; Winkler Grez, Patricio
El presente documento consiste en el proyecto de título llamado "Estudio de Erosión Costera y Regeneración de Espacios Litorales. Una Aplicación en Playa El Papagayo, Quintero.". El cual ha sido abordado en tres puntos principales. En primera instancia se ha caracterizado el medio determinando las condiciones naturales presentes en el sector de estudio, para posteriormente analizar las causas que determinan el patrón de erosión de la playa y proponer alternativas de solución. En el estudio de erosión se determinó que la línea de costa ha retrocedido a una tasa de 2 m/año, después de la extracción de las algas, y que mediante la construcción del rompeolas al pie del talud, logró controlarse en ese sector el proceso erosivo, pero se perdió una gran extensión de playa. Finalmente, como alternativa para la regeneración de espacios litorales se consideró una playa de arena contenida por la intervención de un dique arrecife dinámicamente estable y por otro lado una playa de piedras que se mantiene estable de acuerdo al gran tamaño de la grava propuesta para la regeneración.
Metodología de análisis y dimensionamiento de elementos de fondeo y dispositivos de fondo de balsas-jaulas
(Universidad de Valparaíso, 2008) Cárdenas Martínez, Carlos Andrés; Gómez Araya, Ernesto
Chile presenta las condiciones naturales. geografía, temperatura y calidad de las aguas necesarias para un desarrollo favorable de la Industria del salmón. en particular en el sur del país. A esto se suma el apoyo de las políticas empresariales y comerciales que ayudan aún más al sostenimiento y crecimiento experimentado por el sector en estos últimos años. La globalización se refleja en un cambio en la organización de la producción de salmones o cualquier tipo de peces que se desee cultivar, pues la Industria hoy en día tiene la tecnología y los recursos para aumentar la producción a una gran velocidad. Para lograr la estabilidad de los precios y seguridad. es necesario desarrollar nuevos productos y descubrir nuevos mercados. reducir el costo de producción para ser más competitivos y equilibrar la oferta mundial de la industria a la demanda de los mercados de consumo. Esto implica la apertura de un mayor número de centros de cultivos y la incorporación de nuevas tecnologías que proporcionen ayuda al cultivo de las distintas especies que aportan a la exportación nacional. En este contexto. el diseño óptimo de las balsas-jaulas o estructuras de cultivos es un punto fundamental en el avance tecnológico. El siguiente documento busca generar una propuesta metodológica detallada de los procedimientos de análisis de dimensionamientos de las balsas-jaulas, enfocada principalmente en los sistemas de fondeo (tensión/desplazamiento en las líneas de fondeo) y los dispositivos de fondo. En la actualidad, en nuestro país no existe una metodología sistemática para el diseño y análisis de este tipo de estructuras, por lo que el siguiente documento tiene por objetivo ser una base de apoyo para realizar los análisis mínimos para fondear este tipo de estructuras flotantes. En el capítulo 1 se describirán los agentes oceanográficos que influyen en la funcionalidad y diseño de los sistemas de 'fondeo que componen las balsas-jaulas, tales como el viento, mareas. corrientes, oleaje, fouling, batimetría, etc. Estos agentes son de suma importancia ya que condicionan el análisis de estos artefactos navales, donde las mayores falencias en el diseño vienen dadas por la interpretación inapropiada o de los estudios realizados para representar las variables oceanográficas y de la simplificación extrema de las misma al ser analizadas como variables estáticas sin considerar variaciones en el tiempo. Los estudios oceanográficos se encuentran regularizados por el Servicio Hidrográfico y Oceanográfico de la Armada (en adelante SHOA) que mediante su publicación N° 3201 "Instrucciones Oceanográficas N"' - Especificaciones Técnicas para mediciones y análisis oceanográficos" reall2a recomendaciones sobre las mediciones, interpretación y presentación de informes de las distintas variables que influyen directamente sobre las estructuras de cultivo. En el capítulo 3 se presentan las expresiones de la hidrodinámica que permiten caracterizar los esfuerzos sobre la estructura recopiladas a través de una Investigación bibliográfica en la literatura nacional y extranjera. Destacan las expresiones expuestas por Det Norske Varitas (DNV). American Bureau of Shipping (ABS) y Lloyd's Register (LR) y la norma Nch 432.0f1971- Cálculo de la acción del viento sobre las construcciones. Se generan modelos que Incorporan el comportamiento de las líneas de fondeo (mediante métodos iterativos y discretos) y el comportamiento de la estructura en general {desplazamientos). Posteriormente se realiza un análisis de sensibilidad para determinar los agentes y/o componentes estructurales que influyen de manera directa en los resultados finales. Finalmente, obtenidas las tensiones a través de las líneas se obtiene el dimensionamiento de los dispositivos de fondo.
Evaluación técnica económica de una licitación de servicio de transporte marítimo para la interconectividad de la zona austral de Chile.
(Universidad de Valparaíso, 2008) Larrea Pérez, Maricruz; Bidart Loyola, Sergio
El presente trabajo se centra en el análisis y evaluación de un proyecto de conectividad marítima en la Zona Sur Austral de Chile, en base a la licitación por parte del Gobierno regional. Esto implica un detallado estudio de las características de la zona, tanto físicas como climáticas y también de la infraestructura disponible en los puertos. Se ha utilizado como base el actual servicio que ofrece ''Navimag" dada la complejidad en torno a la búsqueda de información referente a la nave. En el estudio se da cuenta de los resultados a desarrollar en los próximos años en base a la demanda actual y su proyección de crecimiento, determinando la necesidad de aplicación de subsidios del Estado a fin de hacer financieramente atractiva la inversión de empresas privadas en estos destinos dado que el nivel de inversión requerido es muy alto y que, producto de las condiciones extremas de operación y un flujo que no garantiza la plena utilización de la nave, se hace imposible que dichas rutas sean vistas como un rentable negocio por lo que pocas empresas se prestan para competir en estas rutas. Es tan relevante el poco interés comercial de la zona que la obtención de datos estadísticos que puedan sostener el análisis se hace muy difícil en vista que solo 1 empresa presta el servicio requerido de manera regular, mientras que la mayor parte de las compañías que navegan por dichas aguas, se dedican fuertemente al desarrollo turístico y de transporte de pasaje por sobre el movimiento de carga y rodado. Teniendo en cuenta lo expuesto, se llevó a cabo un acabado análisis de las bases de la licitación, las cuales se presentan en el anexo 6.1, determinando el enfoque con que se desarrollará el proyecto. Se creo una empresa ficticia, la constitución de la sociedad se encuentra en el anexo 6.4, capaz de prestar los servicios solicitados jurídica y financieramente. Se determinó que la nave será, arrendada por tiempo debido a que el contrato es solo por 4 años, mandar a construir una embarcación de estas características toma años, comprar una es una inversión de proporciones mayores para el tamaño de la empresa y no sería conveniente debido a que no hay seguridad que el contrato se renovará al término de los 4 años. Así fue que se busco una nave real disponible en el mercado, adecuada para la zona de acción y que cumpliera con los requerimientos mínimos de servicio. Paralelamente se hizo una caracterización de la zona geográfica, climática y servicios portuarios disponibles, para determinar el itinerario más conveniente, la ruta y los tiempos. Con estos antecedentes se desarrollaron los estudios de la factibilidad técnica y factibilidad económica del proyecto. Existe la factibilidad técnica para llevar a cabo proyecto, considerando las horas de llenante y vaciante de los canales de la zona como uno de los factores supeditantes en el diseño del derrotero y teniendo claro tanto por el proponente como por el licitante la 8 complejidad del clima que obligará a suspender esporádicamente el servicio cuando sea necesario. En la medida en que se entregue el 100% del subsidio ofrecido por la Intendencia de la Región de Magallanes y la Antártica Chilena, existe factibilidad económica para desarrollar el proyecto, si es que no aparecen nuevos competidores en el mercado. Con las condiciones actuales la demanda es cautiva y no se presentaran competidores si no cuentan con el subsidio, siendo prácticamente imposible que se de esta condición ya que el subsidio es único. A continuación se desarrollan la factibilidad técnica y económica para llevar a cabo el servicio de transporte en la zona austral, el que se resume en la Propuesta Técnica en el anexo 6.2 y la Oferta de Servicio en el anexo 6.3.
Prefactibilidad técnica-económica de producir energía eléctrica mediante mareomotriz para contribuir al desarrollo de la matriz energética chilena
(Universidad de Valparaíso, 2009) Leyton Espoz, Jaime Francisco; Bidart Loyola, Sergio
A lo largo de la Historia, la humanidad siempre busca recursos que hagan la vida cotidiana más cómoda, saludable y agradable. En esta búsqueda el descubrimiento de nuevas fuentes de energía juega un papel importante en el desarrollo de la sociedad. Las tecnologías de Generación Eléctrica Oceánica (GEO), como la Mareomotriz, son técnicas de obtención de Energías Renovables No Convencionales (ERNC). Este trabajo presenta una factibilidad de evaluación técnico – económica para el proyecto de una central de generación de energía eléctrica por medio de mareomotriz, en la X región del país, entregando una visión general de la industria de generación eléctrica y su estado, actual y futuro, para contribuir al desarrollo de la matriz energética en Chile. En este contexto, se analizan las alternativas de desarrollo de esta tecnología en el país, especialmente la Energía Renovable No Convencional (ERNC), teniendo en cuenta el actual marco regulatorio y las condiciones de infraestructuras disponibles. Se presenta además una metodología para estimar el potencial generador de una determinada zona geográfica y se la aplica al fiordo que se encuentra al costado norte de Castro, Chiloé. Finalmente, se analizan las principales fortalezas que ofrecen esta tecnología y los problemas que ella enfrenta para su posible realización, considerando los factores tecnológicos y geográficos. Se realiza la evaluación económica bajo parámetros utilizados normalmente por la Corporación de Fomento de la Producción (CORFO), dando como resultado un VAN de 239,2 (MMUS$), una TIR de 26,4 (%) para una tasa de descuento del 12 (%) y un período de recuperación de capital de 11 años, en evaluación de tamaño óptimo. La descripción se basa en aspectos generales, que cruzan la industria y permiten tener una idea global del funcionamiento y enfoques de estudio de un proyecto para evaluar en Chile.
Verificación de un tramo de obra del proyecto reposición infraestructura marítima muelle caleta Portales mediante metodología R.O.M. 0.0.
(Universidad de Valparaíso, 2009) Cepeda Corrales, Pamela Loreto; Baquerizo Azofra, Asunción
El siguiente Proyecto de Título presenta la aplicación de la metodología propuesta en la R0M 0.0, “Procedimiento general y bases de cálculo en el proyecto de obras marítimas y portuarias”, para verificar la seguridad de un tramo de obra del Muelle Caleta Portales (Valparaíso, V Región), durante su vida útil. Para su realización, se analizan los antecedentes y los objetivos del proyecto " Reposición de Infraestructura Marítima del Muelle Caleta Portales" llevado a cabo por la Dirección de Obras Portuarias, DOP tras la destrucción del muelle anterior por el mercante Avon en el año 2000. A partir de dicha información se evalúan, para el tramo “cabezo”, el carácter general que mide las repercusiones económicas, sociales y ambientales que ocurrirían en el caso de que se produjera un modo de fallo pésimo. Conocido el carácter general, se determinan los Criterios Generales recomendados por la ROM 0.0 y se analizan los factores de proyecto que incluyen la definición de los parámetros, agentes y acciones. De entre los modos de fallo Deformación, Inestabilidad ó Colapso progresivo (Ref.10), se estima el modo de fallo pésimo Pérdida del equilibrio estático del muelle de pilotes y se elige para realizar su verificación, el método de Nivel III durante la vida útil de la obra frente a la acción predominante del oleaje. Este tipo de modo de fallo se encuentra adscrito a un estado límite último, y se refiere a aquel estado que produce la ruina o colapso de la obra debido a la ocurrencia e interacción de agentes climáticos sobre la estructura. Una de las primeras simplificaciones es que no se plantea un modelo estructural, sino que se estudia la verificación de un pilote, utilizando para el cálculo de la fuerza, la ecuación de Morison et al. (1950) (ANEXO 4). La ecuación de Morison et al. (1950) (Ref.15 y 16) se basa en la teoría lineal de oleaje y sólo es válida cuando la relación D/L es menor a 0.05. Estima una fuerza de arrastre dependiente de la velocidad, y una fuerza de inercia, dependiente de la aceleración del fluido sobre una estructura cilíndrica vertical. Para el desarrollo de esta ecuación, es necesario el conocimiento de parámetros físicos de la estructura como su diámetro y longitud, densidad, régimen del flujo, y de parámetros del oleaje como su velocidad y aceleración. Para ello, se analizan cuatro años de datos de oleaje (2000-2004) medidos en zona de aguas profundas a más de 35[km] de Caleta Portales, y se obtiene el régimen de temporales. Los datos se propagan con el modelo SWAN. “Verificación de un tramo de obra del Proyecto “Reposición Infraestructura Marítima Muelle Caleta Portales”, mediante Metodología R.O.M. 0.0” 11 La ROM 0.0 establece que mientras las actuaciones más pequeñas se pueden verificar con los métodos clásicos de coeficientes de seguridad Global o Parcial (Nivel I), para las acciones de mayor envergadura, recomienda recurrir a métodos probabilísticos de verificación (Nivel II ó momentos estadísticos y técnicas de optimización, y Nivel III ó integración y simulación numérica). En este proyecto se estudia la ocurrencia de las variables aleatorias en forma probabilista, y por lo tanto, se simulan con Técnica Monte Carlo los ciclos de solicitación durante la vida útil. La interpolación de la simulación en los estados de mar propagados, y finalmente la obtención de olas individuales en la zona de estudio, alimentarán la ecuación de verificación, y dará respuestas sobre la ocurrencia o no del modo de fallo. Para el desarrollo de la Memoria de Título se ha consultado una serie bibliográfica acorde con el tema propuesto (ANEXO 1). Además, se anexa un apartado con las definiciones necesarias para seguir el procedimiento ROM 0.0 utilizado en esta Memoria (ANEXO 2), los fundamentos teóricos de la ecuación de Morison et al. (1950) (ANEXO 4) para el cálculo de las fuerzas sobre el pilote, y los fundamentos teóricos del modelo de propagación SWAN (ANEXO 5).
Evaluación de herramienta tecnológica como apoyo a las estrategias frente a derrames de hidrocarburos en el mar.
(Universidad de Valparaíso, 2009) Oyarce Lineros, María Karina; Fedele, Aldo
Debido al interés en evaluar y disminuir el daño ambiental que se produce como consecuencia directa de derrames de hidrocarburos en el ambiente acuático, el presente trabajo propone implementar el modelo hidrodinámico RMA2 y de calidad de agua RMA4 desarrollados por el U.S. Army Corps of Engineers – USACE, los cuales serán aplicados en la Bahía de Quintero caracterizando el proceso físico de dispersión que afecta el transporte o movimiento del petróleo en el mar, permitiendo evaluar sus ventajas y/o inconvenientes. Además, los resultados obtenidos en el presente trabajo permitirán a la Autoridad Marítima saber si estos modelos entregan información válida para realizar sus planes de contingencia. Para implementar los modelos computacionales RMA2 y RMA4, es necesario conocer el campo de corrientes generados por mareas en la Bahía de Quintero, implementándose el modelo hidrodinámico por medio de una simulación dinámica de 25 horas, a partir de datos de mareas y vientos medidos en la campaña de terreno realizada durante agosto a noviembre del 2006. Para conocer la evolución de un derrame de hidrocarburo se implementó el modelo hidrodinámico RMA4, realizando una descarga de hidrocarburo accidental en un sector seleccionado a través del análisis de los registros históricos de derrames ocurridos. Obteniendo que el sector de ubicación de la Monoboya, es históricamente el que posee mayor ocurrencia de derrames de hidrocarburos. Por otro lado, el tipo de hidrocarburo a ser derramado fue elegido considerando los tipos de hidrocarburos transportados y/o transferidos en la Bahía de Quintero; en cuanto al tiempo de desplazamiento, los derrames ocurridos en el sector de la Monoboya han impactado la zona costera en lapsos de horas, en general dentro de las 6 primeras horas lo que ha sido dependiente de las características del hidrocarburo y de las condiciones meteo-oceanográficas imperantes durante la emergencia. Los resultados obtenidos mediante la modelación matemática, contrastados con la ocurrencia de eventos reales en la Bahía de Quintero y en consideración a los antecedentes proporcionados por personal perteneciente a la Autoridad Marítima en cuanto a la ocurrencia de derrames ocurridos en el sector de la Monoboya, señalan/muestran que el mayor número de derrames han ocurrido próximos al período estival, es decir, frente a una clara predominancia de vientos del 2do y 3er cuadrante. Estableciendo un escenario general frente a las características observadas en estas emergencias, se señala que éstos han mostrado un desplazamiento de las manchas predominantemente hacia el 2do y 3er cuadrante, es decir, hacia el sector de playa Loncura.
Diseño de defensas costeras una aplicación al puerto de Iquique.
(Universidad de Valparaíso, 2010) Giuffra Machuca, Pedro Luis; Winckler Grez, Patricio
El presente proyecto de título denominado “Diseño de defensas costeras, una aplicación al puerto de Iquique”, contiene los estudios necesarios para desarrollar un proyecto de ingeniería, destinado a diseñar una defensa costera. El caso en estudio, corresponde a una situación real, en el cual se pretende ganar terrenos al mar, con el objeto de habilitar un área de aproximadamente 6000 m2 destinada a estacionamiento de camiones, calles de circulación y mejoramiento del acceso al puerto de Iquique. Las obras tiene el carácter de provisorias, con una vida útil no superior a 5 años. Dado lo reducido de la vida útil de las obras, la proximidad de canteras para el suministro de material y condiciones de oleaje, en el presente estudio, sólo se analiza la posibilidad de constituir una defensa de escollera. En primera instancia se realiza un análisis de las condiciones naturales del sector en estudio, para posteriormente desarrollar el diseño de las obras de defensa. El diseño incluye un estudio de estabilidad, destinado a definir el peso de los diferentes elementos que constituyen la defensa, en sus diferentes secciones, además de un estudio hidráulico, con el objeto de determinar los caudales de sobrepaso que se generan en la estructura, para las dos alternativas de defensa propuestas. Finalmente se desarrolla una evaluación económica de las alternativas, con el objeto determinar cual de ellas presenta el menor costo de construcción.
Determinación de la operabilidad de un buque amarrado para el futuro terminal de descarga de carbón en Mejillones, II región.
(Universidad de Valparaíso, 2010) Córdova Vázquez, Carlos Daniel; Reyes Gallardo, Mauricio
En el marco de los estudios preliminares para el diseño de un muelle granelero en el puerto de Mejillones, que ejecuta y avala la empresa PROCON S.A. Ingeniería, se propone este tema para Proyecto de Título, cuyo objetivo central es determinar la operabilidad de un tipo de buque de diseño, simulando la condición futura del terminal de descarga de carbón en Mejillones. En lo medular, para logro del objetivo principal señalado, se ejecutará el estudio del comportamiento dinámico de buques amarrados, mediante un modelo numérico de respuesta de buque desarrollado por TERMSIM II del Maritime Research Institute Netherlands (MARIN), versión 2008, basado en la resolución de las ecuaciones de fuerza de oleaje, corrientes y viento (Referencia 1), sobre la estructura del buque. Los parámetros y variables de ingreso y calibración del modelo, se obtendrán a partir de estudios existentes acerca de las condiciones oceanográficas, que fueron encargados especialmente por PROCON S.A. Ingeniería, a una empresa especializada en el rubro. Como parte del perfil académico de este Proyecto de Título, se incorpora un análisis de antecedentes donde está información es revisada y comentada en cuanto su fundamento y justificaciones teóricas. Finalmente, se propondrán y estudiarán en detalle el sistema de atraque y amarre, características de cada nave y las restricciones al movimiento del buque. Con ello, y a partir de la aplicación del modelo calibrado, se obtendrán las tensiones en espías de amarre y reacciones en las defensas, así como rangos de desplazamiento, cuyos resultados serán comparados con las exigencias de la normativa vigente, verificando que el layout en estudio garantice una operación de transferencia de carga segura y eficiente.
Caracterización de oleaje e hidrodinámica para la operatividad en playa caleta Abarca, V región Chile.
(Universidad de Valparaíso, 2010) Mercado Cuellar, Juan Carlos; Torres Contador, Arnaldo
La presente investigación tuvo por finalidad identificar áreas seguras y peligrosas para el nado de los bañistas, en función de los parámetros de ola y corriente estudiados. El estudio se realizó mediante la propagación de olas y corrientes, con diversos modelos que logran obtener resultados de distribución de estas propiedades en la zona de estudio. Se realizó una primera validación de los resultados, comparándolos con los datos in situ de corriente medidos en el lugar de estudio. Los datos in situ se obtuvieron mediante un correntómetro y un ADCP remolcado, los cuales se utilizaron para validar las magnitudes y direcciones. La implementación numérica que se desarrollo, aproximó de manera aceptable el campo de magnitudes de corrientes observado. Se concluye que en gran parte del ano, la playa Caleta Abarca en todas sus áreas es operable o apta para el baño, en función de los parámetros en estudio, especialmente en la temporada de Verano. Los resultados obtenidos son una primera aproximación respecto a la operatividad de Caleta Abarca, dado que en la investigación se utilizó sólo un año de datos de oleaje.
Aplicación de modelos numéricos para el estudio de agitación y resonancia en el Puerto de Valparaíso - Chile
(Universidad de Valparaíso, 2010) Flores Pérez, Cristian Jean Pierre; Winckler Grez, Patricio
El presente documento, denominado “Aplicación de Modelos Numéricos Para el Estudio de Agitación y Resonancia en el Puerto de Valparaíso”, tuvo por objetivo determinar las condiciones de agitación para la situación actual del Puerto de Valparaíso y dos configuraciones futuras, con el fin de evidenciar su efecto en la operatividad del mismo. Para la situación actual se consideraron los 8 sitios del Puerto de Valparaíso que están actualmente en funcionamiento. La primera configuración futura analizada, frente costanera, contempla 7 sitios de atraque, de los cuales los sitios 1, 2 y 3 mantienen una ubicación similar a la actual. La segunda configuración considera el frente costanera junto con la expansión de la dársena hacia playa San Mateo, lo cual generaría 3 sitios de atraque adicionales. Para la determinación del clima de oleaje al interior de la dársena, se realizó una propagación desde aguas profundas a un punto ubicado frente al puerto, mediante el uso del modelo STWAVE. Una vez obtenido el clima de oleaje frente al puerto, se procedió a determinar las condiciones de oleaje al interior de la dársena, mediante el uso del modelo de propagación del tipo Boussineq, denominado MIKE 21 BW. Como resultado de este estudio se pudo inferir que, las tipologías planteadas para los nuevos sitios de atraque y las futuras configuraciones consideradas para el puerto, disminuyen la operatividad en los Sitios 1, 2 y 3, sin embargo no son relevantes. Con el objeto de los resultados obtenidos se plantean recomendaciones de futuros estudios tales como el de buque atracado mediante modelo numérico o físico, para determinar con mayor exactitud la operatividad de los sitios, en cada uno de los casos de análisis.
Evaluación del tsunami por remoción en masa en fiordo Aysén
(Universidad de Valparaíso, 2010-08) Riquelme Salinas, Francisco; Winckler Grez, Patricio
El día 21 de abril de 2007 la XI Región de Aysén situada al Sur de Chile, fue sacudida por un sismo que alcanzó una magnitud de 6,2 en la escala Richter. En el momento del evento sísmico, a las 13:53 hora local (17:53 UTC), se desencadenó una serie de deslizamientos en diferentes ubicaciones geográficas del Fiordo Aysén, dando origen al primer tsunami por remoción en masa1 que se registra profusamente en la costa de Chile. Para caracterizar este fenómeno tsunamigénico se utilizaron los modelos numéricos Mike 21 BW y Mike 21 HD, basados en las ecuaciones de Boussinesq y Saint Venant, respectivamente. Estos modelos numéricos resuelven sus ecuaciones sobre una malla en dos dimensiones de diferencias finitas, permitiendo simular el tsunami mediante dos modelos matemáticos diferentes, y dos métodos para simular la perturbación inicial. El primer método es a través de un levantamiento inicial de la superficie de agua y el segundo es representado por una deformación vertical dinámica de la batimetría, y la influencia de factores debidos a las fuerzas viscosas y de inercia. Los ajustes hidrodinámicos obtenidos de ambos modelos numéricos, se calibraron con el registro mareográfico ubicado a 10 km al sureste de la zona de los deslizamientos en Puerto Chacabuco, y se ajustaron a los registros de catastro de run-up e inundación generados en algunos sectores de la costa. Esta validación permitió realizar una simulación de un caso extremo hipotético de un posible riesgo de tsunami por remoción en masa en la Bahía Acantilada, situada en el mismo Fiordo Aysén. Los resultados arrojaron un área total de inundación de 9,028 [km2 ], registrándose elevaciones del frente de ola hasta la ciudad de Aysén, ubicada a 15 km de la Bahía Acantilada. Los resultados obtenidos para cada caso, se presentan mediante cartas de inundación por tsunami, diagramas bidimensionales de alturas, campos de velocidades y simulaciones en 3D.
Diseño de estructura de abrigo para mejorar la operatividad de la caleta de pescadores Bucalemu, VI Región, Chile
(2011) Gangas Ramírez, María José; Quezada Labra, Matías
El presente documento consiste en el proyecto de título llamado “Diseño de Estructura de Abrigo para Mejorar la Operatividad de la Caleta de Pescadores Bucalemu, VI Región, Chile”, el cual ha sido abordado en tres puntos principales: Clima de Oleaje, Transporte de Sedimentos y por último Diseño de Estructura de Abrigo. En el primer punto, Clima de Oleaje, se caracterizó el medio determinando las condiciones naturales existentes en el sector de estudio, para así analizar las causas que determinan la baja operatividad en la zona y proponer alternativas de solución. En el segundo punto, Transporte de Sedimentos, se definió el tipo de grano presente en la zona y si el movimiento de material arenoso, producto del oleaje, afecta la productividad de la caleta. Finalmente, como solución, se diseñó una estructura de abrigo para disminuir el oleaje incidente y además que cumpliera con las alturas límites de operatividad para el tipo de embarcaciones presente en la zona de estudio.
Estudio morfodinámico del litoral en la desembocadura del río San José, Arica, XV Región, Chile
(Universidad de Valparaíso, 2011) Espinoza Varas, Tiare Paz; Reyes Gallardo, Mauricio
El río San José tiene 128 kilómetros de extensión y posee una cuenca de 3.060 kilómetros cuadrados cuyo escurrimiento hidráulico desemboca en el sector norte de la ciudad de Arica. En periodos de invierno altiplánico presenta un régimen hidrológico impermanente con escurrimiento durante los meses de verano, con crecidas violentas que contienen una alta concentración de arena, sedimentos y basuras que impactan sobre la costa. La magnitud de las crecidas ha generado múltiples problemas de erosión de terrenos, socavación de pilas de puentes, daño a estructuras hidráulicas, contaminación de la playa Chinchorro con sedimentos en suspensión y embancamiento del Sitio 7 del Puerto de Arica. Por tales factores, la Dirección de Obras Portuarias (DOP), solicitó al Instituto Nacional de Hidráulica de Chile (INH) la verificación del diseño hidráulico de los espigones de encauzamiento y de control propuestos en el “Plan Maestro de Aguas Lluvias de Arica, Manejo de los Cauces de los Ríos Lluta y San José y sus Desembocaduras”. En el presente proyecto de tesis se busca detectar y analizar los efectos causados por las obras costeras propuestas como solución de ingeniería avanzada, en lo referente a efectos de largo plazo en la dinámica del transporte de sedimentos en la costa de Arica. Para ello se han recopilado antecedentes de estudios oceanográficos; topobatimetría del sector, datos de oleaje referente a una estadística de 20 años de información, mareas y corrientes. Además, se realiza un análisis sobre datos de sedimentos existentes y transportados en la zona de estudio, a partir de estudios hidrológicos existentes para la cuenca del río San José. El procedimiento principal desarrollado es un modelo de evolución costera a largo plazo con el software GENESIS, simulando respuestas de los perfiles de playa bajo condiciones de oleaje, pendiente de la costa, tipología de obras y tamaño de sedimentos. La variable de mayor relevancia en este análisis es el cambio en el transporte de sedimentos a lo largo de la costa, sobre la cual este estudio se ha centrado. Con el fin de complementar los datos de oleaje analizados y como variable de entrada al modelo de GENESIS, se han realizado propagaciones de oleaje para simular su comportamiento desde aguas profundas a aguas someras, utilizando para ello el módulo o modelo computacional STWAVE. La calibración de los modelos se ejecuta mediante el contraste de resultados con evidencias empíricas del transporte de sedimentos, como fotografías aéreas y planos batimétricos. Finalmente, se evalúa la respuesta morfodinámica a largo plazo que tendría el emplazamiento de las obras costeras proyectadas. El resultado que se obtiene es un análisis de la morfodinámica del litoral a largo plazo en la desembocadura del río San José y una aproximación de los efectos provocados por las estructuras costeras proyectadas como solución a los problemas de las crecidas de este río.
Estudio no estacionario de clima medio de oleaje en la costa central de Chile.
(Universidad de Valparaíso, 2011) Molina Pereira, Mauricio Andrés; Contreras López, Manuel
El presente documento consiste en el proyecto de título llamado “Diseño de Estructura de Abrigo para Mejorar la Operatividad de la Caleta de Pescadores Bucalemu, VI Región, Chile”, el cual ha sido abordado en tres puntos principales: Clima de Oleaje, Transporte de Sedimentos y por último Diseño de Estructura de Abrigo. En el primer punto, Clima de Oleaje, se caracterizó el medio determinando las condiciones naturales existentes en el sector de estudio, para así analizar las causas que determinan la baja operatividad en la zona y proponer alternativas de solución. En el segundo punto, Transporte de Sedimentos, se definió el tipo de grano presente en la zona y si el movimiento de material arenoso, producto del oleaje, afecta la productividad de la caleta. Finalmente, como solución, se diseñó una estructura de abrigo para disminuir el oleaje incidente y además que cumpliera con las alturas límites de operatividad para el tipo de embarcaciones presente en la zona de estudio.
Verificación de la Configuración de las Instalaciones del Sitio Sur de un Terminal Marítimo en Quintero en Base a la Simulación Dinámica de Buques Amarrados Mediante Software Termsim II.
(Universidad de Valparaíso, 2012) Caamaño Barrera, Paz Gabriela; Maillard Traba, Verónica
El presente documento consiste en el proyecto de título llamado “Verificación de la Configuración de las Instalaciones del Sitio Sur de un Terminal Marítimo en Quintero en Base a la Simulación Dinámica de Buques Amarrados Mediante Software Termsim II”. El cual evalúo el comportamiento de las defensas, bitas y sistema de amarre del sitio sur mencionado, modelando a través del software Termsim II la configuración actual de este terminal considerando tres naves para el estudio (225 m, 235 m y 245 m de eslora respectivamente). Los resultados preliminares indican que la nave con 235 m de eslora presenta porcentajes de operabilidad mayores en comparación a las otras naves, por lo cual se procedió a modelar ésta nave por segunda vez pero mejorando el sistema de amarre, mostrando que el comportamiento de la nave mejora. Finalmente se analizó el efecto de las olas de longitud larga asociada a grandes periodos (superiores a 30 seg.) sobre la nave de 235 m de eslora, considerando el sistema de amarre mejorado, lo cual mostró efectos negativos a la estructura, es decir bitas y defensas se ven superadas en sus respectivas capacidades máximas. Se recomienda el cambio de bitas por unas de mayor capacidad máxima, lo cual permitirá obtener mejores porcentajes de operabilidad, pero por sobre todo una mejora en la respuesta de la estructura ante fenómenos poco recurrentes pero de gran daño.
Análisis del comportamiento de la pluma de descarga del emisario submarino de Quintero, mediante la aplicación de modelos numéricos
(Universidad de Valparaíso, 2012) Arregui Cruz, Daniela Andrea; Cáceres Muñoz, Mario
El presente estudio se orientó a determinar el comportamiento de la pluma generada por la descarga de aguas servidas del emisario de ESVAL al medio ambiente marino, en la Bahía de Quintero. Para ello, se emplearon los modelos computacionales Visual Plumes para dilución inicial, RMA2 para la simulación hidrodinámica y RMA4 para transporte de contaminantes. Se dispuso de datos de corrientes, viento, mareas, temperatura, salinidad, coliformes y otras variables de la columna de agua, para contrastar y relacionar los datos modelados. Los datos de corrientes fueron altamente correlacionados en la componente u con los datos modelados por RMA2, mientras que en la componente v estuvieron en un rango satisfactorio para los casos analizados (sicigias y cuadraturas), aspecto que podría atribuirse a limitaciones de esta herramienta computacional. Luego de simular el campo de corrientes generado bajo distintos escenarios de forzamiento externo por mareas y viento, se observó que la corriente tiene una magnitud promedio mucho mayor en sicigias (0,081 m/s) que en cuadratura (0,033 m/s). El campo de corrientes obtenido indica que en condiciones de pleamar las corrientes ingresan a la bahía y en bajamar las corrientes salen de la bahía La modelación de la pluma de dispersión con Visual Plumes sugiere que ésta se mantiene en los 38 m de profundidad y se diluye totalmente a 90 m del punto de descarga. Mediante RMA4 se simuló el transporte del contaminante, determinándose que los valores se encontraban bajo los límites de descarga máxima de la normativa vigente, de 1000 coliformes NMP/100ml dentro de ZPL; 70 coliformes NMP/100ml en áreas de manejo, y ausencia de concentraciones para contacto directo en la costa, con lo cual se determinó que el emisario cumple con la legislación chilena vigente.
Estudio experimental del mecanismo de generación de ondas infragravitatorias en una playa con perfil con barra
(Universidad de Valparaíso, 2012-04) González Pacheco, Eduardo Alejandro; Cienfuegos Carrasco, Rodrigo
Las ondas infragravitatorias son generadas de forma natural producto de procesos de propagación y rotura de grupos de olas. Estas ondas son capaces de penetrar dársenas y regiones semicerradas generando problemas de resonancia, además de incidir importantemente en el transporte de sedimentos y la morfología de las playas. Para estimar este tipo de ondas de baja frecuencia, se realizó un estudio experimental en el canal de olas del Instituto Nacional de Hidráulica en dos niveles de referencia considerando una batimetría cuya característica principal es la presencia de una barra longitudinal. Este análisis será contrastado con los valores entregados por el modelo numérico SERR-1D. Los resultados proporcionados por este estudio indican la liberación de la onda asociada al grupo de olas incidentes (Bound Wave) producto de la rotura, lo que genera una onda infragravitatoria que viaja a la velocidad del grupo. A medida que se acerca la onda infragravitatoria a sectores de menor profundidad, comienza a ganar relevancia, tendiendo a converger con el bore, para posteriormente ser reflejada en la línea de costa. Cabe mencionar que una fracción de la onda Infragravitatoria es reflejada por la acción de la barra. Esta generación está directamente relacionada con la profundidad local, observándose que para el nivel bajo las ondas de alta frecuencia del grupo son destruidas por efectos de la rotura del oleaje en la zona de la barra. En cambio, para el nivel alto, las ondas asociadas al grupo de olas persisten después de la barra, conteniendo la onda forzada una mayor cantidad de tiempo, para luego romper en sectores de menor profundidad, liberando la onda infragravitatoria.
Análisis y modificación de las ecuaciones de equilibrio en planta aplicada a cuatro playas de las zonas del norte chico y central de Chile.
(Universidad de Valparaíso, 2012-06) Opazo Arriagada, Patricio Enrique; Quezada Labra, Matías
El estudio de playas en equilibrio en Chile Central, la forma en planta de éstas y el diseño artificial, pueden presentar algunos errores en sus estimaciones debido a que los cálculos para estos estudios, se desarrollan con ecuaciones que fueron validadas en otras costas donde las características hidrodinámicas y morfológicas difieren estructuralmente de las costas chilenas. Dadas estas diferencias, se ha llevado a cabo una investigación mediante un estudio de cuatro playas en equilibrio pertenecientes al litoral de las Zonas del Norte Chico y Central de Chile. Considerando características morfodinámicas e hidrodinámicas de cada una de las zonas de estudio, se ha propuesto una nueva ecuación que permite calcular la forma que adoptan estas playas en el largo plazo. Esta formulación puede ser una herramienta útil para ejecutar el diseño artificial de playas en equilibrio en algunos sectores del litoral central, donde las metodologías clásicas pueden presentar algunas diferencias. Se verificó la aplicabilidad de esta ecuación de equilibrio propuesta en otras zonas geográficas de Chile, particularmente, zonas norte y sur del país, de lo cual se obtuvieron buenos resultados que permiten atribuir el uso de esta formulación como alternativa a las ecuaciones clásicas de la literatura científica.
Utilización de dragas tipo cortador – succión en faenas portuarias y su factibilidad en el Puerto de San Antonio
(Universidad de Valparaíso, 2012-10) Contreras Ríos, Sebastián Ignacio; Reyes Gallardo, Mauricio; Rayo Villanueva, Sebastián
El presente documento, denominado “Utilización de dragas tipo cortador – succión en faenas portuarias y su factibilidad en el Puerto de San Antonio”, tiene por objetivo evaluar la factibilidad técnica y económica de dragar los sectores Costanera y Sitio 1 del puerto de San Antonio con una draga tipo cortador – succión. En este proyecto de título se realizan los cálculos necesarios para verificar si una draga de tipo corte – succión puede realizar la labor de dragado de 1 millón 500 mil metros cúbicos de sedimentos desde los sitios Costanera y Sitio 1. Además se lleva a cabo la comparación de distintas alternativas para desechar del material removido por el dragado. Éstas son el uso de barcazas de apoyo o el diseño de un emisario que descargue el material en el cañón que se encuentra aguas afuera de la dársena del puerto. Tanto para las alternativas de barcazas de apoyo como la de instalar un emisario, se realizaron cálculos que permitieran estimar el tiempo de dragado y de desecho del material. Todo esto se hizo mediante formulaciones teóricas y empíricas de hidráulica, procesos físicos, mecánica de suelos y estimaciones económicas que permitieran determinar cuál es la mejor opción en términos de tiempo, capital de inversión y gastos operacionales asociados a la faena de dragado. Al analizar y comparar las 3 alternativas se llegó a que el tiempo efectivo de dragado y desecho del material difiere drásticamente manteniendo todas las características operacionales de proceso constantes y variando el método de desecho; donde la mayor diferencia se produce entre la alternativa con una barcaza y la descarga en emisario, en ella la primera alternativa arroja tiempo de dragado y desecho de 27,75 meses, mientras que la última arroja un tiempo total de 10,45 meses. Por lo tanto, se determinó que la mejor opción es la de diseñar e instalar un emisario submarino que permita desechar el material removido, ya que los costos y tiempo asociados a éste son menores que los asociados a las barcazas de apoyo. Cabe destacar que para que esta alternativa tenga los mejores resultados posibles se debe cumplir con una filosofía operacional adecuada, compatible con los tiempos y operaciones las portuarias, propias del puerto de San Antonio.
Redes neuronales artificiales aplicadas a la predicción y estimación de los parámetros del oleaje
(Universidad de Valparaíso, 2012-10) Matamala Castro, Marco; Zamorano Riquelme, Luis
La tesis implementa la aplicación de la teoría de las redes neuronales artificiales a la ingeniería marítima/oceánica con el objetivo de complementar los estudios de caracterización del recurso energético en Chile. Las Redes Neuronales Artificiales (RNA) son modelos matemáticos inspirados en la estructura y funcionamiento de las redes neuronales biológicas, utilizadas principalmente para la predicción y búsqueda de patrones.Por ello utilizando su poder predictivo se definieron tres casos de aplicación puntual para esta investigación, pudiendo existir otros casos de aplicación, a continuación se listan las aplicaciones desarrolladas: - Se desarrolla una herramienta RNA capaz de transferir los parámetros del oleaje desde la medición de una boya TRIAXYS (INH) (aguas profundas) hasta el dispositivo ADCP (INH) (aguas someras). Para esto se elabora una red que permite, en primera instancia, correlacionar datos tomados entre ambos instrumentos, esto tiene por objetivo, introducir una primera aproximación a una trasferencia del oleaje desde aguas profundas (donde se ubica la boya) a la zona de aguas somera en donde se encuentra instalado el instrumento ADCP. - Se abordan las correlaciones de tipo paramétrica del oleaje, presentado en esta investigación el mejoramiento en el ajuste resultados que presentan los datos provenientes del WaveWatch III (National Oceanic and Atmospheric Administration-NOAA) por medio de parámetros de resumen obtenidos in situ (para este caso, obtenidos de Watchkeeper (Servicio hidrográficos y oceanográfico de la armada-SHOA). Para esto se implementa una red neuronal artificial que permita buscar los mejores ajustes, teniendo como datos de entrada los parámetros de ola de WaveWatch III (NOAA) y como datos ideales (deseado) los de la boya Watchkeeper facilitado por el Servicio Hidrográfico y Oceanográfico de la Armada (SHOA). La idea fundamental es tener una herramienta que permita ajustar los resultados del modelo global WaveWatch III (NOAA) a valores medidos en zonas de mucho interés. - Por último se elabora una herramienta, que permite la confección de espectros de oleaje sintético direccional con características bimodales (cuando se presente en la realidad) y que mejore el ajuste en la correlación de los espectros medidos a partir de parámetros de resumen de la ola. Además se realiza una comparación con el método de obtención de espectros sintéticos JONSWAP (Hasselmann et al., 1973). Los resultados presentados tienen una directa relación entre la cantidad de información disponible (datos en series de tiempo, espectral, etc.) y la capacidad de reproducir la realidad o de predicción. Así para una data de 5 años de extensión temporal se obtendrán muy buenos resultados en el ajuste con los datos medido in-situ, pero no así para datas temporales más reducidas (menores a un año) en donde el ajuste a la realidad será pobre. Es por esto que los resultados expuestos en esta tesis varían en el grado de exactitud con la que reprodujeron la realidad, pues se contaba con distintas extensiones temporales para los distintos casos estudiados, por esto para el último caso de la generación de espectros direccionales se obtuvieron los menores errores RMS respecto a la realidad, ya que se contaba con una extensión temporal de años, en cambio para los casos donde se contaba con sólo meses de extensión en los datos no se obtuvieron significativos disminuciones entre los valores medidos y los estimados por las redes neuronales. A pesar de esta limitación la investigación cumplió con el objetivo principal de implementar con éxito las RNA al estudio y estimación de los parámetros del oleaje.

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