Browsing by Author "Suárez Poch, Francisco Ignacio"
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- ItemA. TDR-waveform approach to estimate soil water content in electrically conductive soils(2016) Cristi, F.; Fierro, V.; Suárez Poch, Francisco Ignacio; Muñoz Abogabir, Juan Carlos; Hausner, M.
- ItemActual evapotranspiration estimates in arid regions using machine learning algorithms with in-situ and remote sensing data.(2020) Mosre Poller, Josefina Amanda; Suárez Poch, Francisco Ignacio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaLa evapotranspiración (ET) es un proceso hidrológico relevante en regiones áridas, donde el agua es vital para el desarrollo de comunidades locales y ecosistemas. Históricamente, realizar estimaciones de ET ha sido un gran desafío en estas áreas, debido a que sus paisajes se componen principalmente de vegetación dispersa adaptada a las condiciones de sequía, lo que se contradice con muchas de las suposiciones usadas en los métodos tradicionales de estimación de ET. Sin embargo, existen varios estudios realizados en zonas áridas que han mostrado buenos resultados cuando se implementan fórmulas empíricas de regresión que, a pesar de su simplicidad, son comparables en exactitud con modelos más complejos. Aunque existen muchos tipos de fórmulas de regresión para estimar ET, no existe un consenso respecto a qué variables se deben considerar en el análisis. En esta investigación se usaron algoritmos de aprendizaje automático para encontrar las principales variables que predicen la ET diaria y mensual en regiones áridas mediante el uso de ecuaciones de regresión lineal. Se utilizó como datos de entrada en las estimaciones mensuales solo información meteorológica y luego combinada con índices vegetacionales de percepción remota (VI's). Se recolectaron datos meteorológicos y flujos de ET de 10 sitios en Chile, Australia y Estados Unidos. Las estimaciones diarias y mensuales fueron evaluadas en tres sitios de validación, uno por país, en donde se obtuvo desempeños diferentes. Los resultados obtenidos indican que la energía disponible es la principal variable que predice la ET en los sitios de estudio, incluso cuando las regiones áridas son típicamente descritas como ambientes con agua limitada. El VI que representa mejor la ET es el Índice de Agua de Diferencia Normalizada (NDWI) que, a diferencia de otros VI, representa la la disponibilidad de agua en plantas y el suelo en vez de la actividad de la vegetación. El mejor desempeño obtenido en las ecuaciones de regresión se obtuvo en la estimación mensual con la incorporación de un VI el sitio de validación de E.E.U.U. (R2 = 0.82), mientras que el peor se obtuvo en la estimación mensual del sitio de validación de Australia cuando solo se consideró el uso de información meteorológica. Incorporar información de percepción remota resulta en mejores estimaciones de ET, en contraste a cuando solo se incluye información meteorológica en el análisis.
- ItemAn experimental and numerical study of evaporation reduction in a salt-gradient solar pond using floating discs(2017) Silva, Cristóbal; González, Daniel; Suárez Poch, Francisco Ignacio
- ItemAn investigation of the coupled water and heat transport in green roof substrates(2016) Sandoval Valdés, Victoria P.; Suárez Poch, Francisco Ignacio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaLas cubiertas vegetales integran vegetación a los edificios, minimizando los requerimientos energéticos y escorrentía superficial. Para optimizar estos beneficios, se necesita un entendimiento de los procesos que controlan los flujos de agua y calor en cubiertas vegetales. Los factores principales que determinan los flujos de agua y calor en las cubiertas vegetales son las características hidrodinámicas y térmicas de las capas de sustrato y vegetación. Los sustratos son medios porosos artificiales que se usan para objetivos tecnológicos e ingenieriles. La compactación de un sustrato afecta los procesos físicos que ocurren en el mismo y no se ha estudiado su efecto en los flujos de calor y agua. En este estudio se han caracterizado las propiedades físicas, hidrodinámicas y térmicas de cinco sustratos de cubiertas vegetales. Además, se evaluó el efecto de la compactación en estas propiedades realizando un ajuste teórico a los parámetros térmicos e hidráulicos obtenidos anteriormente. Se realizaron simulaciones numéricas de flujos de agua y calor acoplados para evaluar el impacto de las propiedades obtenidas y compactadas en el comportamiento hidráulico y térmico de un sistema de una cubierta vegetal. Los cinco sustratos mostraron gran capacidad de almacenar y transportar flujos de agua, mientras que su capacidad de transportar calor fue similar a otros sustratos de cubiertas vegetales reportados en la literatura. Bajo condiciones no saturadas, la capacidad de retención y el volumen de almacenamiento de los sustratos controlaron la respuesta hidráulica de cada sustrato. El efecto de la compactación muestra la disminución de espacio de poros y el aumento de fuerzas capilares, provocando una reducción del volumen de almacenamiento. En las propiedades térmicas se observa un incremento general de la conductividad dado el aumento de contacto entre partículas. Las simulaciones numéricas muestran que el sustrato de tierra de hoja con perlita presenta la menor difusión vertical de calor y una alta capacidad para almacenar agua (mismo resultado obtenido cuando los sustratos se compactan). La modelación dinámica presentada en este estudio puede representar la complejidad de los procesos que ocurren en las cubiertas vegetales y puede ser una herramienta útil para diseñar la configuración de una cubierta vegetal.
- ItemAssessment of evaporation and water fluxes in a column of dry saline soil subject to different water table levels(2014) Hernández López, M.; Gironás León, Jorge Alfredo; Braud, I.; Suárez Poch, Francisco Ignacio; Muñoz Pardo, José Francisco
- ItemChallenges in determining soil moisture and evaporation fluxes using distributed temperature sensing methods(2020) Lagos, M.; Serna, J. L.; Munoz, J. F.; Suárez Poch, Francisco Ignacio
- ItemCierre del balance hídrico por medio de teledetección y estimación de la evolución del almacenamiento de agua subterránea en el norte de Chile(2023) Muñoz Peña, María Cecilia; Suárez Poch, Francisco Ignacio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaEn el norte de Chile existe una escasa oferta de agua superficial, sumado a la sequía que enfrenta el país desde el año 2010 (Garreaud et al., 2017), esto ha llevado a estados críticos de explotación del agua subterránea (Suárez et al., 2020). Los métodos convencionales de monitoreo de niveles presentan limitaciones en la densidad y cobertura de las redes de monitoreo. La misión Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE), permite estimar anomalías de almacenamiento de agua terrestre (TWS), que en conjunto con Global Land Data Assimilation System (GLDAS) entregan estimaciones de anomalías de almacenamiento de agua subterránea. Montecino et al. (2016) evaluaron por primera vez estos productos satelitales en el norte de Chile. Donde observaron diferencias significativas en términos de magnitud entre las estimaciones obtenidas con datos in-situ y con datos de teledetección. En esta investigación se busca utilizar los datos de GRACE y GLDAS para estimar la anomalía de almacenamiento subterráneo en el norte grande de Chile, mediante la metodología de cierre del balance hídrico probabilístico propuesta por Schoups & Nasseri (2021), y así analizar si productos GRACE entregan resultados mejores que los obtenidos por Montecino et al. (2016). La metodología aplicada permitió obtener un mejor resultado de la raíz del error cuadrático medio (RMSE) de 13,6 mm máximo y 13,1 mm mínimo con mascons JPL con factor de ganancia. A pesar de mejorar el resultado, las correlaciones calculadas entre los datos modelados e in-situ son bajas. Estos resultados están asociados a limitaciones en los datos de precipitación y la escasez de datos de pozo que representen la estacionalidad de la zona. Por lo que se presenta como oportunidad de mejora a este estudio abordar el problema con enfoque de representación de acuífero para evaluar si los productos satelitales permiten reducir la escala de la zona de estudio. Además, como mejora al modelo se puede incorporar las extracciones asociadas a la cuenca, con el objetivo de reducir la incertidumbre de la representación. Respecto a la incertidumbre asociada a la precipitación, se debe evaluar la implementación de otros productos satelitales en sustitución del CR2MET. Finalmente, respecto a los datos obtenidos por la metodología de Schoups & Nasseri (2021) en la zona de estudio, se debe considerar evaluar sus resultados comparándolos con el balance hídrico nacional desarrollado por la DGA durante el 2017.
- ItemConstructal design of salt-gradient solar pond fields(2015) González, Daniel I.; Suárez Poch, Francisco Ignacio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaLas piscinas solares con gradiente salino (SGSPs) son cuerpos de agua que pueden capturar y acumular grandes cantidades de energía proveniente del sol. El diseño de un campo de SGSP nunca ha sido analizado en términos del estudio del número óptimo de piscinas que se deben construir para maximizar la energía útil generada por dicho campo, o la manera más conveniente de conectar las piscinas. En este estudio, se utiliza diseño constructal para encontrar la configuración óptima de un campo de SGSP. Se desarrolló un modelo térmico en estado estacionario para estimar la energía producida por cada SGSP, y luego se generó un modelo complementario para determinar la temperatura final de cierto flujo másico de un fluido que se calienta por intercambiadores de calor conectados a piscinas solares. Empleando diseño constructal, se evaluaron cuatro configuraciones para el campo de SGSP, con distinta distribución del área superficial: configuraciones serie, paralelo, mixta serie-paralelo y en forma de árbol. Para el sitio de estudio en esta investigación, se encontró que la configuración óptima de un campo de SGSP consiste en 30 piscinas solares con distribución creciente del área superficial conectadas en serie. Este campo de SGSP incrementa la temperatura final del fluido a calentar en un 22.9% en comparación a la obtenida para una única SGSP que cubra el mismo territorio. Los resultados de este estudio muestran que es posible utilizar la teoría constructal para optimizar aún más la transferencia de calor en un campo de SGSP. En el futuro serían útiles resultados experimentales de estas configuraciones para validar la metodología propuesta en este estudio.
- ItemDetermining advective fog variability and stratocumulus cloud vertical structure combining a thermodynamic characterization of the marine boundary layer with a ground optical fog observation system(2022) Huamán Sevilla, Zeidy Lisseth; Suárez Poch, Francisco Ignacio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaLa nube estratocúmulo (Sc), responsable de la formación de niebla advectiva en la costa del Desierto de Atacama, es una valiosa fuente de agua dulce sin explotar con potencial para enfrentar la escasez de agua en esta región. Sin embargo, se sabe poco acerca de características como la variabilidad estacional de la niebla y la estructura vertical de la nube que son esenciales para evaluar el potencial hídrico de recolección de niebla. Para investigar estas características, se combinó una caracterización termodinámica de la temperatura potencial (θ) y la humedad específica (q) en la capa límite marina (MBL) con un sistema de observación óptico de niebla (GOFOS) que mide directamente la variabilidad espaciotemporal de la niebla. Los gradientes verticales θ y q se emplean para encontrar umbrales estacionales que definen los regímenes de MBL relacionados con la formación (MBL bien mezclada) y disipación de niebla (MBL estratificada); la elevación del nivel de condensación (LCL) y redes neuronales artificiales (ANN) se utilizaron para estimar la elevación de la base de la nube Sc (CB). Además, se utilizaron modelos de regresión lineal múltiple (MLRM) y ANNs para encontrar la elevación del techo de la nube Sc (CT). A pesar de que se observó una variabilidad estacional de los gradientes verticales de θ y q, los umbrales que definen los regímenes de MBL relacionados con la formación de niebla son casi constantes a lo largo del año. La detección de niebla usando los gradientes verticales de θ coincidió el 95% del tiempo durante el invierno y la primavera, mientras que la detección de niebla usando los gradientes q coincidió en ~69% en las mismas estaciones. Un análisis de regresión logística demostró que los eventos de niebla se pueden clasificar con una buena precisión (0,82), utilizando solamente θ como variable predictiva. Los CB’s estimados con ANNs muestran una mejor concordancia (r2 = 0.67) con las observaciones de GOFOS a lo largo del año, en comparación con el método LCL; con errores menores al 4%. Finalmente, tanto MLRM como ANN muestran una buena concordancia con las observaciones de GOFOS para estimar CT (r2 = 0.84 y r2 = 0.92, respectivamente; con errores menores al 4%). Los resultados de este estudio revelan que las características esenciales de la formación de niebla y su variabilidad estacional se pueden aproximar a través de observaciones meteorológicas estándar.
- ItemEfectos del cambio climático en el acuífero del Salar del Huasco(2018) Blin Lizasoain, Nicole; Suárez Poch, Francisco Ignacio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaEn zonas áridas, donde el agua superficial y las precipitaciones son escasas, el agua subterránea es el principal sustento de ecosistemas humanos y naturales. Por lo tanto, es de gran importancia evaluar los posibles impactos del cambio climático sobre este recurso. En este estudio se investigan dichos impactos en el acuífero de la cuenca del Salar del Huasco, donde los bofedales que sustentan el ecosistema dependen de los niveles subterráneos. Para esto se construyó un modelo hidrogeológico, implementado en MODFLOW. Proyecciones de precipitación y temperatura de modelos de climáticos fueron procesadas mediante el método delta híbrido para obtener escenarios de cambio climático. Las recargas al acuífero fueron calculadas para cada escenario con un modelo de precipitación-escorrentía e ingresadas al modelo hidrogeológico para analizar el comportamiento del sistema. Como resultado se obtuvo que el balance hídrico es mantenido principalmente por la evaporación, que responde a las distintas recargas ingresadas. Esto mantiene el equilibrio del sistema tal que los niveles en la cuenca se mantienen relativamente constante entre escenarios. Por lo tanto, acuíferos en condiciones naturales en zonas áridas, como el del Huasco, podrían tener la capacidad de amortiguar los efectos del cambio climático. Por esto resulta fundamental la protección de la zona, para evitar que actividades como el bombeo modifiquen la resistencia de la cuenca.
- ItemEffect of substrate depth and roof layers on green roof temperature and water requirements in a semi-arid climate(2016) Reyes, R.; Bustamante Gómez, Waldo; Gironás León, Jorge Alfredo; Pastén González, Pablo Arturo; Rojas, V.; Suárez Poch, Francisco Ignacio; Vera Araya, Sergio Eduardo; Victorero Castaño, Felipe Andrés; Bonilla Meléndez, Carlos Alberto
- ItemEvaluación del método activo para determinar contenidos de humedad de suelos(2015) Serna Farfán, José Luis; Suárez Poch, Francisco Ignacio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaEn los últimos años las mediciones distribuidas de temperaturas con cables de fibra óptica (FO-DTS) se han utilizado con éxito para investigar una amplia gama de procesos hidrológicos. En particular, se han desarrollado dos métodos para monitorear el contenido de humedad volumétrico del suelo: el método pasivo y activo. Esta tesis presenta una evaluación del método activo para determinar el contenido de humedad del suelo. En el método activo, un cable de fibra óptica con elementos conductores es enterrado en el suelo, y un pulso de calor de duración tf es aplicado a lo largo del cable. Luego, la respuesta térmica del cable se analiza para determinar el contenido de humedad en distintos segmentos del cable. Para estimar el contenido de humedad, el método activo utiliza una correlación empírica entre contenido de humedad volumétrico y temperatura acumulada, la cual se define como la integral del aumento de temperatura en cada segmento del cable entre el instante inicial del pulso de calor y un tiempo final (t0), el cual no necesariamente corresponde a la duración del pulso de calor. Para evaluar el método activo se realizaron distintos experimentos. Estos experimentos tuvieron distintas duraciones del pulso de calor (2, 5, 10 y 20 min con potencias eléctricas de 2.12, 2.58, 2.32 y 2.43 W m-1, respectivamente). Estas experiencias permitieron determinar la duración óptima del pulso de calor (tf), el tiempo de integración óptimo (\0394t), el tiempo final óptimo (t0) utilizado en el cálculo de la temperatura acumulada, y la corriente óptima que debe circular por el cable de fibra óptica para generar el pulso de calor. Los resultados revelan que los parámetros óptimos son: tf = 20 min, \0394t = 150 s, t0 = tf, e I \2248 17 A (2.43 W m-1). Este análisis permitió obtener contenidos de humedad que van desde 0.14 hasta 0.46 m3 m-3, con errores menores que 0.07 m3 m-3. Por lo tanto, el método activo aparece como una técnica promisoria para monitorear contenidos de humedad volumétricos de manera espacialmente distribuida.
- ItemEvaluación del método activo para determinar contenidos de humedad en suelos(2017) Serna Farfán, José Luis; Muñoz Pardo, José Francisco; Suárez Poch, Francisco Ignacio
- ItemEvaporation driven by Atmospheric Boundary Layer Processes over a Shallow Salt-Water Lagoon in the Altiplano(2024) Hartogensis, Oscar; Aguirre Correa, Francisca; Suárez Poch, Francisco Ignacio; Lobos Roco, Felipe Andrés; Ronda, Reinder; Vilà-Guerau de Arellano, Jordi
- ItemEvaporation from unsaturated soils as a function of the air and soil sides of the land surface(2020) Amesti, P. de; Fuente, A. de la; Suárez Poch, Francisco Ignacio
- ItemEvaporation suppression and solar energy collection in a salt-gradient solar pond(2014) Ruskowitz, J.; Suárez Poch, Francisco Ignacio; Tyler, S.; Childress, A.
- ItemExploring the interactions between hydrodynamics and fouling in membrane distillation systems - A multiscale approach using CFD(2018) Amigo, José; Urtubia, Raúl; Suárez Poch, Francisco Ignacio
- ItemExtension of duplexed single-ended distributed temperature sensing calibration algorithms and their application in geothermal systems(2022) Lillo Briceño, Matías; Suárez Poch, Francisco Ignacio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaLa detección de temperatura distribuida por fibra óptica (DTS por sus siglas en inglés) ha sido ampliamente utilizada desde finales del siglo 20, con varias aplicaciones industriales, en ciencias de la Tierra y aplicaciones de investigación. Para obtener mediciones térmicas precisas, es importante extender los métodos de calibración actualmente disponibles para DTS, considerando que factores medioambientales y de despliegue pueden impactar fuertemente a las mediciones. En este trabajo, se realizo un experimento de laboratorio para evaluar un algoritmo de calibración de DTS para configuraciones dúplex de un único extremo y extenderlo en caso de que no se disponga de información de temperatura al final del cable, lo cual es extremadamente importante en aplicaciones geotérmicas. Los algoritmos de calibración extendida se probaron en diferentes pozos ubicados en el Desierto de Atacama y en los Andes Centrales para estimar el gradiente geotérmico en estas regiones. El mejor algoritmo logró un error cuadrático medio de 0.31 ± 0.07 °C en el extremo lejano del cable a ~1.1 km, lo cual es mucho menor que el obtenido usando el algoritmo de (2.17 ± 0.35 °C). Además, las diferencias de temperatura entre mediciones de uno y dos extremos fueron inferiores a 0.3 ºC en el extremo lejano del cable, lo cual resulta en diferencias de ~0.5°C km-1 al determinar el gradiente geotermal. Esta mejora en el gradiente geotérmico es relevante ya que puede reducir la profundidad de perforación en al menos 700 m en el área de estudio. El trabajo futuro debería investigar nuevas extensiones de los algoritmos para otras configuraciones de DTS y determinar el flujo de agua del pozo artesiano en los Andes Centrales utilizando el perfil geotermal proporcionado por las mediciones DTS y la información disponible del sondaje.
- ItemGround heat storage beneath salt-gradient solar ponds under constant heat demand(2018) Amigo, Jose; Suárez Poch, Francisco Ignacio
- ItemGroundwater/surface water exchange from temperature time series: a comparative study of heat tracer methods(2023) Saphores Zaldívar, Erik; Suárez Poch, Francisco Ignacio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaEn las últimas décadas se han desarrollado varios métodos para estimar intercambios entre aguas superficiales y subterráneas en base a series temporales de temperatura medidas bajo el lecho de cuerpos de agua. Sin embargo, el desempeño de estos métodos no se ha estudiado comparativamente. Aplicamos seis métodos para derivar flujos de intercambio a una serie temporal de temperatura de dos años de duración: tres métodos analíticos, que calculan el flujo utilizando la amplitud o la fase de las señales de temperatura (o ambas); y tres métodos numéricos, que utilizan diferentes esquemas para resolver inversamente la ecuación de transporte de calor en 1D bajo el lecho. Las mediciones de temperatura se realizaron en el contexto de una disputa internacional entre Chile y Bolivia sobre el estatus y uso de las aguas del río Silala. Los flujos estimados oscilaron entre -0,5 y 3,5 m d-1, mientras que los flujos estimados mediante la ley de Darcy oscilaron entre 0,5 y 6 m d-1. Los resultados muestran que el método de mejor desempeño corresponde al método de amplitud. El método de amplitud fue el más apto para estimar el sentido de los flujos, el método combinado de amplitud y fase fue el más apto para capturar la tendencia mensual de los flujos y el método LPMLEn fue el más apto para estimar flujos en condiciones transientes. El uso del calor como trazador demostró ser una herramienta eficaz para monitorear los intercambios entre aguas superficiales y subterráneas en un tramo de río durante dos años y proporcionó estimaciones del flujo de intercambio con menor variabilidad que la ley de Darcy.
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