,O> INFORME FINAL

,O> INFORME FINAL GOBIERNO DE CHILE

CONICYT FONDECYT PROYECTO FONDECYT REGULAR

1040494 3 AÑOS 3

NÚMERO PROYECTO DURACIÓN AÑO DE EJECUCIÓN

YARKO NIÑO

INVESTIGADOR(A) RESPONSABLE RUT

AV. BLANCO ENCALADA 2002, SANTIAGO (978-4376)

DIRECCION FONO

[email protected]

E-mail PERÍODO QUE INFORMA 15 / 03 / 06 15 / 03 / 07

DESDE HASTA

CONTENIDO (MARQUE CON UNA X EL CASILLERO QUE CORRESPONDA)

INCLUYE NO INCLUYE

Formulario de Informe Final

Publicaciones

Resumen de Tesis Titulo/Grado '1

Información acerca de inventos y patentes

Otros (especificar)

Informe Incentivo Coop. Internacional (Si corresponde)

Firma Investigador(a) Responsable

Santiago, Marzo 16, 2007.

Señor Alexi Del Canto FONDECYT Bernarda Morín 551 Presente

De mi consideración: =

Adjunto a la presente envío el Informe Final correspondiente al Proyecto Fondecyt 1040494.

Sin otro particular, lo saluda atentamente,

r\J

Nmo dor Responsable

CONTENIDO DEL INFORME FINAL

I. CUMPLIMIENTO DE LOS OBJETIVOS PLANTEADOS EN EL PROYECTO. Marque con una X el casillero correspondiente.

ObjetivosCumplimiento Fundamentar el cumplimiento

Total Parcial No parcial o incumplimiento

1 OE1. Realizar investigación experimental y analítica en el tema de los procesos de transporte de sedimento en suspensión y X estratificación en la capa límite béntica de lagos y estuarios.

2 0E2. Realizar investigación experimental y analítica en el tema de los procesos de transporte y transferencia de solutos en la capa límite béntica de lagos y estuarios.

30E3. Desarrollar y aplicar modelos de simulación de flujo y transporte en sistemas acuáticos naturales capaces de resolver adecuadamente la X hidrodinámica de la capa límite béntica.

4 0E4. Realizar campañas de terreno para caracterizar el comportamiento hidrodinámico de la capa límite béntica en algunos lagos y estuarios Chilenos, de modo de complementar la investigación experimental de X laboratorio y aportar antecedentes para la validación y mejoramiento de modelos de simulación de estos sistemas.

5 0E5. Integrar la investigación experimental, de terreno y de simulación numérica para el desarrollo de herramientas ingenieriles de apoyo a la toma de decisiones respecto del manejo de sistemas acuáticos ambientales en el país.

Otro(s) aspecto(s) que Ud. considere importante(s) en la evaluación del cumplimiento de los objetivos planteados en la propuesta original o en las modificaciones autorizadas por los Consejos.

Se expandieron varios de los objetivos planteados originalmente en la propuesta, para abarcar de forma más integral el tema de procesos de transporte turbulento en sistemas acuáticos superficiales y su interacción con la capa límite béntica. Por ejemplo, se realizó un estudio en el tema de flujos convectivos generados por inestabilidad térmica de cuerpos de agua, los cuales tienen gran importancia en los procesos de transporte en ellos, que no estaba contemplado en los objetivos originales. Asimismo, se desarrolló un modelo para el desarrollo de corrientes de turbidez en embalses y un estudio experimental en el tema de flujos granulares que no habían sido propuestos originalmente. Se expandió la modelación propuesta en la actividad Al para abarcar el análisis hidrodinámico completo, incluyendo la influencia de la capa límite béritica, de los lagos Villarrica y Budi, la Laguna Chica de San Pedro en Concepción y un sistema VCL (vega-canal-laguna) en el Salar de Punta Negra, sistemas que no fueron propuestos inicialmente en el estudio.

En particular, se decidió reemplazar el estudio de terreno y numérico originalmente propuesto en el Lago Chungará por los estudios en los Lagos Budi y Sistema VCL (vega-canal-laguna) en el Salar de Punta Negra. Esto último porque para el estudio de estos últimos sistemas se contó con el apoyo logístico e instrumental del Centro de Ecología Aplica, lo que permitió un mayor alcance de los estudios de terreno, reduciendo sustancialmente los costos de la operación. Además los nuevos sistemas presentaron desafíos interesantes que se adecuaron de manera perfecta con los objetivos originales del estudio.

II. RESULTADOS OBTENIDOS

Describa brevemente los resultados obtenidos en el proyecto en un máximo de cinco páginas, tamaño carta, espacio seguido. Para cada uno de los objetivos específicos, describa o resuma los resultados. Relacione las publicaciones y/o manuscritos enviados a publicación con los objetivos específicos. Incluya en anexos, la información de apoyo que estime pertinente y necesaria para la evaluación.

Los resultados obtenidos en el proyecto se presentan revisando las actividades descritas en la propuesta original.

Actividad AO: Se realizó la reparación, mantención y remodelación de instalaciones experimentales de acuerdo a lo planificado en la propuesta original. En particular, se pusieron en marcha las tres instalaciones experimentales consideradas inicialmente: Instalación A, consistente en una columna de sección rectangular con una serie de 5 grillas oscilantes instaladas verticalmente a lo largo de la pared posterior de la columna, la que permite establecer distintas estructuras de energía cinética turbulenta en la columna; Instalación B, consistente en un canal de 10 m de largo y 0.4 m de ancho que puede ser alimentado con caudales de agua dulce y salada, creando flujos estratificados de distinto tipo en su interior, al que se le instaló adicionalmente un sistema de alimentación de sedimento en suspensión desde aguas arriba, para estudiar la interacción entre dicho sedimento y una cuña salina; e Instalación C, consistente en un canal de experimentación de 12 m de longitud, 0.3 m de ancho, con lecho de sedimento y que permite la recirculación del mismo, en el cual se montó un generador de olas controlado computacionalmente. Adicional y complementariamente a lo planificado originalmente, se habilitó otras dos instalaciones experimentales existentes, la primera consistente en un estanque con una cinta transportadora y que permite ejercer un esfuerzo de corte sobre fluidos estratificados, y la segunda en un estanque que permite la inyección de una descarga bidimensional con sedimento en suspensión en un flujo estratificado; y se diseñó y construyó una tercera instalación, consistente en un estanque que permite la generación de flujos convectivos controlando computaciona¡mente la temperatura de su placa inferior.

Actividad Al: Esta actividad consistió en la modelación analítica y numérica de turbulencia y transporte en la capa límite béntica e interacciones con la columna de agua. Se realizaron varios estudios relacionados con esta actividad, desarrollando 3 modelos distintos para procesos de transporte en flujos acuáticos superficiales naturales: a) El primero es un modelo de tipo k-c con efectos boyantes, que resuelve la estructura turbulenta en una capa límite estratificada y el transporte de sustancias boyantes en la columna de agua a partir del intercambio de masa con los sedimentos del lecho. El desarrollo de este modelo formó parte de la Tesis de Magíster de Carlos Reiher y los resultados han sido publicados en congresos internacionales (Reiher y Niño, 2004a y b, ver anexo con lista de publicaciones). b) El segundo es un modelo similar al anterior, pero que resuelve el transporte de masa tanto en la columna de agua como en los sedimentos del lecho. En este modelo se usó un cierre algebraico de turbulencia, sin embargo se consideró para la ecuación de transporte en los sedimentos la presencia de reacciones geoquímicas y biológicas. En particular se construyó una aplicación para el caso particular de transporte de oxígeno disuelto y transferencia entre los sedimentos del lecho y la columna de agua. El modelo desarrollado (WAS02) considera la existencia de fitobentos en la superficie del lecho, que a través del proceso de fotosíntesis produce oxígeno, y de bacterias en la capa óxica del lecho que reducen la materia orgánica y consumen oxígeno. El modelo fue calibrado y validado a partir de experimentos en la columna agitada por grillas (Instalación A) y de resultados de campañas de terreno realizadas en un sistema de Vega-Canal-Laguna del Salar de Punta Negra en el norte del país. El desarrollo de este modelo también formó parte de la Tesis de Magíster de Carlos Reiher y los resultados han sido publicados en congresos nacionales e internacionales (Reiher, de la Fuente, Niño y Contreras, 2005; Reiher, Quijada, Niño, 2005; Reiher, Quijada, Niño, and Tamburrino, 2006). Actualmente se está preparando un paper para journal 151 con estos resultados. c) El tercero es un modelo tipo Saint-Venant para aguas someras, en dos dimensiones horizontales, promediando las ecuaciones de Navier-Stokes y de transporte de masa en la profundidad del flujo, considerando el

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acoplamiento entre ellas a través de la densidad variable en función de la masa transportada. Se revisó y mejoró el modelo de volúmenes finitos SALTYWTR desarrollado en un proyecto FONDECYT previo, en particular haciendo un mejor tratamiento numérico del transporte de masa en el sistema. Este modelo se acopló además con un modelo termodinámico que permite predecir la temperatura tanto de la columna de agua como de los sedimentos del lecho, lo que además permite cuantificar la evaporación de agua a lo largo del flujo. Esto último es relevante, ya que el modelo fue aplicado y validado en un sistema de Vega-Canal-Laguna del Salar de Punta Negra en el norte del país, donde la evaporación determina en gran medida el comportamiento del flujo. El modelo también fue aplicado a la desembocadura del río Maipo en la zona central de Chile. El desarrollo de este modelo forma parte de la investigación del alumno del Programa de Doctorado en Fluidodinámica de la Universidad de Chile, Alberto de la Fuente. Los resultados de este modelo han sido publicados en revistas internacionales y congresos nacionales e internacionales (de la Fuente, Niño, Contreras, Reiher, Camaño, 2005; de la Fuente, Niño, Contreras, 2006; de la Fuente, Sleigh, and Niño 2007; de la Fuente, 2007; Loose, Niño y Escauriaza, 2007).

Tal como se comentó previamente, los objetivos de la Actividad Al se expandieron para incorporar otros procesos en el análisis del transporte turbulento en sistemas acuáticos superficiales. Por ejemplo, se analizó el transporte convectivo inducido por inestabilidades térmicas en cuerpos de agua. Este análisis, realizado por el alumno del Programa de Doctorado en Fluidodinámica de la Universidad de Chile, Christian IhIe, dio lugar a publicaciones en journais ISI y congresos internacionales (Ihie, Niño, and Frederick, 2004; Ihle and Niño, 2006a; Ihle and Niño, 2006b; IhIe and Niño, submitted IJHMT). Otros temas abordados, que se relacionan directamente con los objetivos del proyecto, fueron: la modelación de corrientes de turbidez en embalses, el estudio experimental de flujos granulares y del intercambio de masa asociado a corrientes de circulación lateral en sistemas acuáticos superficiales. Estos temas dieron lugar a publicaciones en congresos nacionales e internacionales (Fernández y Niño, 2004; Roche, Montserrat, Niño, and Tamburrino, 2005a; Brevis y Niño, 2005; Montserrat, Tamburrino, Niño y Roche, 2005b; González, Tamburríno and Niño, 2006a, b; Brevis, Niño, and Vargas, 2006; Le Coz, Brevis, Niño, Paquier and Riviere, 2006; Montserrat, Tamburrino, and Niño, 2007). En estas publicaciones participaron los alumnos Santiago Montserrat y Wernher Brevis, del Programa de Doctorado en Fluidodinámica de la Universidad de Chile.

Actividad A2 y A4A: Ambas actividades se realizaron en la Instalación A y correspondieron al estudio experimental de la resuspensión de sedimentos e intercambio de masa en la interfaz agua-sedimento y estratificación en la capa límite béntica. Los resultados del estudio de transferencia de masa han permitido validar algunos modelos matemáticos/numéricos desarrollados como parte de la actividad Al y han sido complementados con mediciones de terreno realizadas en el Salar de Punta Negra (Actividad A5). Esta investigación formó parte de la tesis de Magíster en Recursos Hídricos y Medio Ambiente de Carlos Reiher y en ella ha colaborado también el alumno del doctorado en Fluidodinámica, Sergio Quijada. Los resultados experimentales han sido reportados en congresos nacionales e internacionales (Reiher, Quijada y Niño, 2005; Reiher, Quijada, Niño and Tamburrino, 2006). Con estos resultados, en conjunto con los modelos desarrollados como parte de la actividad Al, se está preparando un artículo a ser enviado a un journal ISI. El estudio de resuspensión de sedimentos en la columna A se concentró en el análisis del efecto de la cohesión del sedimento y en particular la interacción entre la turbulencia del flujo y los fenómenos de agregación de partículas cohesivas. Esto se abordó a través de la tesis de pregrado de Nicolás Puentes: Estudio Experimental de la Dinámica de Sedimentos Cohesivos en Suspensión en un Flujo Turbulento.

Actividad A3: Esta actividad se refiere al desarrollo de un estudio experimental de la interacción entre el transporte de sedimento en suspensión y una cuña salina, situación que se da en estuarios, como por ejemplo en el río Valdivia en nuestro país. Este estudio fue realizado en el canal de flujos estratificados denominado Instalación B y descrito previamente para la Actividad A0. Este estudio requirió el diseño de varios sistemas alternativos de alimentación de sedimento en suspensión, dada la dificultad encontrada de controlar adecuadamente las tasas de sedimento

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introducidas al flujo. Las técnicas experimentales consistieron en medir simultáneamente las 3 componentes de velocidad (con un sensor Doppler acústico, ADV, de velocidades) y la concentración y salinidad del flujo a partir de toma muestras de agua, con el objeto de analizar la estructura de la turbulencia del flujo y su efecto en los procesos de mezcla, transporte y depositación de sedimentos. Se desarrolló además una técnica experimental que permite medir la concentración de sedimento en suspensión, simultáneamente a la velocidad del flujo, usando la señal capturada con el ADV. Este estudio dió lugar a dos memorias de ingeniería secuenciales, de los alumnos Miguel Muñoz y Cristián Godoy. Los resultados de este estudio se publicaron en un congreso internacional sobre flujos estratificados (Niño, Muñoz and Godoy, 2006) y actualmente se está preparando un artículo para ser enviado a un journal ISI.

Actividad A4CD: Esta actividad correspondió al desarrollo de un estudio experimental sobre la influencia de la interacción entre corrientes y oleajes en la transferencia de masa desde los sedimentos del lecho hacia la columna de agua. Este estudio se realizó en el canal de experimentación correspondiente a la Instalación C descrita en previamente para la Actividad A0. El estudio experimental se dividió en dos etapas. La primera consistió en la puesta en marcha del canal en conjunto con el generador de oleaje y en la determinación de las condiciones de operación del sistema. En particular se debió desarrollar metodologías para evitar la reflexión del oleaje en el extremo de aguas arriba del canal y caracterizar el oleaje producido con y sin corrientes. Para ello se midió la estructura del flujo con un sensor ADV y la altura del oleaje con un sensor eléctrico. La determinación de las condiciones de operación del sistema consistió en definir la relación entre el periodo y altura de ola y las condiciones de trabajo del generador de oleaje. Este último es básicamente una paleta impulsada por un motor cuya frecuencia de giro es controlada computacionalmente desde una plataforma construida en Labview, que permite además controlar la adquisición de datos por parte de los instrumentos utilizados. Esta primera etapa del estudio formó parte de la memoria de ingeniería del alumno César Guzmán. La segunda etapa consistió en el estudio de la transferencia de masa entre los sedimentos del lecho y la columna de agua. Para ello se aisló un sector del lecho del canal, cubierto con una arena de tamaño uniforme, el cual fue alimentado desde el fondo con una solución de agua salada que actuó como trazador de la transferencia de masa. El sistema de alimentación se diseñó de manera de alimentar el flujo necesario para mantener los sedimentos colmados de trazador, sin generar un flujo artificial hacia la columna de agua. De esta manera, se consiguió que el único intercambio de masa (trazador) entre el lecho y la columna fuera el que imponía el flujo en el canal. Se utilizó un sensor rápido de conductividad midiendo simultáneamente con un ADV para caracterizar la estructura del flujo y en particular la distribución de concentración de solución a lo largo del canal. Integrando esta última variable en la columna y determinando las variaciones longitudinales de concentración media es posible determinar el flujo correspondiente a la transferencia de masa en la interfaz agua sedimento. Con esta información y la medición de la concentración de trazador en los sedimentos del lecho pudo estimarse valores del coeficiente de intercambio de masa en la interfaz agua/sedimento. Los resultados del estudio muestran un claro efecto del oleaje, el que incrementa el coeficiente de intercambio, lo cual se relaciona con la modificación de la estructura del flujo en las cercanías del lecho generada por el paso del oleaje. La segunda parte del estudio formó parte de la memoria de ingeniería y más recientemente de la tesis de Magíster del alumno Jorge Muñoz. Estos resultados, los más recientes del proyecto, se están enviando a una conferencia internacional (Muñoz, Niño, and Tamburrino, 2007) y formarán parte de un paper a ser enviado a revista ISI.

Actividad A5: Esta actividad corresponde al análisis, estudio de terreno y modelación de la hidrodinámica de lagos y estuarios en casos chilenos, con énfasis en los procesos asociados a la capa límite béntica. Este estudio contempla dos tipos de actividades complementarias, las que corresponden al estudio de terreno y las que corresponden al análisis y modelación de los sistemas considerados. En este proyecto se analizaron distintos sistemas de aguas superficiales Chilenos, extendiendo el número propuesto inicialmente e incluyendo: la desembocadura del río Maipo, el embalse Rape¡, la Laguna Chica de San Pedro de La Paz, el lago Villarrica, uno de los sistemas Vega-Canal- Laguna del Salar de Punta Negra y el lago Budi.

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El análisis hidrodinámico de la zona de la desembocadura del río Maipo formó parte de la memoria de ingeniería del alumno José Miguel Espinoza. Como parte de esta memoria se realizó una serie de campañas de terreno en la zona, para la medición de la estructura turbulenta de la columna de agua, así como también la distribución espacial y temporal de salinidad, temperatura y sedimento en suspension. Esta información ha permitido una mejor comprensión del comportamiento hidródinámico de la zona en estudio, pero también de las características de calidad de agua y del medio ambiente asociados. En particular se analizó el impacto de una descarga de aguas servidas sin tratar al río Maipo, solo unos cientos de metros aguas arriba de un humedal que presenta gran cantidad de biodiversidad de aves y que se encuentra protegido por ley. Los datos adquiridos se han utilizado para una comparación con simulaciones numéricas obtenidas con el programa SALTYWTR, para la solución de las ecuaciones 2D de momentum y transporte de masa en sistemas acuáticos superficiales. Estos resultados son reportados en el paper invitado a ser publicado en la revista Española, con comité revisor internacional, Ingeniería del Agua (no ISI) (Loose, Niño y Escauriaza, En Prensa).

Por otro lado, como parte del proyecto se realizó el análisis hidrodinámico y de limnología física de los lagos Villarrica y Budi, el embalse Rape¡, la Laguna Chica de San Pedro de la Paz en Concepción, y un sistema Vega-Canal-Laguna (VCL) en el Salar de Punta Negra. Estos estudios integran la interacción entre la capa límite béntica y la columna de agua, y simulan los procesos de transporte turbulento y reacciones químicas y biológicas dentro de los sistemas, para establecer el comportamiento físico, de calidad de agua y de la ecología de algunas especies, como por ejemplo el fitoplancton, fitobentos, macrófitas. Estos estudios formaron parte de las memorias de ingeniería de los alumnos: Carolina Meruane, Claudia Rodríguez y Mauricio Gómez y de las tesis de Magíster de los alumnos Felipe Sandoval y Carlos Reiher. Adicionalmente algunos de estos estudios han sido realizados por el alumno del Programa de Doctorado en Fluidodinámica, Alberto de la Fuente. Esta investigación ha dado lugar a publicaciones en congresos nacionales e internacionales y a artículos enviados a revistas ISI (de la Fuente and Niño, 2004; Meruane, Niño and Garreaud, 2005a y b; Meruane y Niño, 2005; Meruane, Niño and Garreaud, enviado al journal Dynamics of Atmospheres and Oceans; y de la Fuente and Niño, enviado al journal Eco/o gical Model/ing)

Dos de los sistemas acuáticos antes señalados fueron estudiados intensivamente en terreno: el lago Budi y uno de los sistemas Vega-Canal-Laguna (VCL) del Salar de Punta Negra. Tal como se explicó previamente, se decidió reemplazar el estudio propuesto originalmente en el lago Chungará, por estos sistemas, aprovechando el apoyo del Centro de Ecología Aplicada, lo cual permitió reducir los costos de las campañas de terreno. El estudio en el lago Budi, realizado como parte de la memoria de ingeniería de la alumna Claudia Rodríguez, permitió caracterizar la estratificación por salinidad del lago, identificando sus causas, las cuales se relacionan con la conexión eventual del lago con el océano cuando se produce la destrucción de una barra de sedimentos que cierra el desagüe de este lago a través del río Budi. Los datos de terreno sirvieron para validar simulaciones numéricas de la hidrodinámica del sistema. Asimismo los resultados demostraron la necesidad de estudiar con mayor detalle la intrusión salina al momento de la apertura de la desembocadura, lo cual dio lugar a la tesis de Magíster en Recursos y Medio Ambiente Hídrico del alumno Luis Felipe Sandoval: Intrusión salina en el lago Budi. En efecto, la investigación que da lugar a esta tesis se ha concentrado en el seguimiento del comportamiento hidrodinámico y la salinidad en el sistema durante la apertura de la barra. Los resultados de las campañas de terreno y de las simulaciones numéricas sobre el lago Budi se han reportado en Rodríguez, Niño y Contreras (2005). El estudio en el sistema VCL del Salar de Punta Negra ha presentado varios desafíos interesantes y que coincidieron plenamente con los objetivos de este proyecto. En particular fue necesario estudiar tanto la transferencia de oxígeno entre los sedimentos y la columna de agua, debido a la importante producción fotosintética por parte del fitobentos, como la hidrodinámica general del sistema, incluyendo aspectos como el transporte de sal, transporte e intercambio de calor con la atmósfera y el lecho, evaporación, etc. Esto ha permitido contrastar resultados experimentales asociados a las Actividad A4A con resultados de

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modelos numéricos desarrollados como parte de la actividad Al y estudios de terreno con cámaras bénticas y de toma de datos de velocidad, temperatura, conductividad y oxígeno disuelto. Los resultados de la investigación en el sistema VCL se han reportado en congresos nacionales e internacionales (de la Fuente, Niño, Contreras, Reiher, Camaño, 2005; Reiher, de la Fuente, Niño and Contreras, 2005 y 2006). Actualmente se está preparando un paper a ser enviado a un journal ISI integrando los resultados de terreno.

Par-te de los modelos usados en los análisis de los sistemas acuáticos antes indicados fueron de tipo comercial o de dominio público, sin embargo, tal como se ha descrito en este informe, el presente proyecto permitió desarrollar varias herramientas de modelación de la hidrodinámica de sistemas acuáticos naturales, que sirven de apoyo a la toma de decisiones respecto del manejo de sistemas acuáticos ambientales en el país. Una de las herramientas más recientes desarrolladas como parte de este proyecto es un modelo 3D, consistente en la extensión del modelo 2D SALTYWATR, mediante la aplicación de los mismos esquemas numéricos desarrollados para el sistema de una capa a un sistema muiticapa, que representa la existencia de regiones de distinta densidad en un cuerpo de agua estratificado. Dada la capacidad de los esquemas numéricos utilizados de resolver ecuaciones de tipo hiperbólico, el modelo es capaz de capturar y resolver la dinámica lineal y no lineal de ondas internas en sistemas como lagos y embalses, tomando en cuenta además efectos de Coriolis asociados a la rotación de la Tierra. Esto último es relevante, en particular en lagos de gran tamaño, como por ejemplo el lago Villarrica analizado en el presente proyecto. La validación del modelo se realizó mediante la comparación con resultados teóricos y experimentales. Los resultados de esta validación y su aplicación al lago Villarrica se reportó en de la Fuente, Niño, Muñoz and Frederick (2006).

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UI. PRODUCTOS GENERADOS POR EL PROYECTO

En esta sección debe incluir todo documento o material cuyo contenido corresponda substancialmente a los objetivos del proyecto que se informa y en los que se indique el N° del proyecto FONDECYT. Aténgase a los formatos que se incluyen para cada tipo de producto generado. Adjunte copia de los documentos no enviados previamente a FONDECYT. Utilice las hojas adicionales que sean necesarias.

Si Ud. tiene un proyecto de Incentivo a la Cooperación Internacional, destaque con () las publicaciones generadas como producto del mismo a continuación de las que corresponden al Regular

1. Artículos en revistas científicas nacionales o extranjeras con Comité Editorial. Marque con una 'X" lo que corresponda. Para trabajos En Prensa/ Aceptados/ Enviados adjunte copia de carta de aceptación o de envío.

Autor(a)(es/as) - IhIe, C., and Nino, Y.

Título (Idioma Original)The onset of nonpenetrative convection in a suddenly cooled ¡ayer of fluid.

Nombre Completo de la Revista. International Journal of Heat and Mass Transfer

Ref. bibliográfica Año: 2006 Vol. 49 N° Pág. 1442-1451

Estado de la publicación a • Publicada El Aceptada O Enviada O En preparación la fecha.* ¡En Prensa Otras fuentes de financiamiento, si las hay

Autor(a) (es/as)de la Fuente, A., Niño, Y.

Título (Idioma Original) Long-term pseudo 2D ecosystemic model of dendritic reservoir. Application to Rape¡ Reservoir in central Chile.

Nombre Completo de la Revista. Ecological Modelling

Ref. bibliográfica Año: Vol. N° Pág.

Estado de la publicación a O Publicada O Aceptada • Enviada LI En preparación la fecha.* ¡En Prensa Otras fuentes de financiamiento, si las hay

Autor(a)(es/as)Meruane, C., Niño, Y., and Garreaud, R.

Título (Idioma Original) Response of the thermal structure of Lake Villarrica (Chile) to strong foehn-like wind: field study and numerical simulations.

Nombre Completo de la Revista. Dynamics of Atmospheres and Oceans


Estado de la publicación a O Publicada O Aceptada • Enviada O En preparación la fecha.* ¡En Prensa Otras fuentes de financiamiento, si las hay

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Autor(a)(es/as)Ihe, C.F. and Niño, Y.

Título (Idioma Original)Stability of impulsively-driven nonpenetrative convection.

Nombre Completo de la Revista. International Journal of Heat and Mass Transfer


Estado de la publicación a E Publicada E Aceptada • Enviada O En preparación la fecha.* ¡En Prensa Otras fuentes de financiamiento, si las hay

Autor(a) (es/as)Loose, B., Niño, Y. y Escauriaza, C.

Título (Idioma Original) Modelación de flujos con densidad variable en un estuario bien mezclado usando volumenes finitos. Aplicación al estuario del río Maipo en la zona central de Chile.

Nombre Completo de la Revista. Ingenieríá del Agua


Estado de la publicación a • Publicada E Aceptada O Enviada E En preparación la fecha.* ¡En Prensa Otras fuentes de Proy. Fondecyt 1010483 fin a n c i a mi ento, si las hay

2. Otras publicaciones/ productos.

Autor(a)(es/as)

Título (Idioma Original)

Tipo de publicación o Monografía Seminario ¡Taller ¡Curso producto LII Libro [1] Informe Técnico

Capitulo de Libro E Software Marque con una "X- lo que Mapa LI Patente corresponda Exposición de Arte

Otro. Especificar:

Editor(es) (Libros o Capítulos de Libros)

Nombre de la Editorial! Organización

Lugar y Fecha de Publicación País: Ciudad:

Fecha:

I0

Autor(a) (es/as)

Titulo (Idioma Original)

Tipo de publicación o LI Monografía Seminario ¡Taller ¡Curso producto Libro Informe Técnico

El Capítulo de Libro III Software Marque con una "X" lo que Mapa Patente corresponda Exposición de Arte

Otro. Especificar:

Editor(es) (Libros o Capítulos de Libros)

Nombre de la Editorial! Organización

Lugar y Fecha de Publicación País:

Fecha:

3. Presentaciones a Congresos Nacionales e Internacionales. Adjunte copia del resumen o texto de la ponencia y de la tapa de/libro de Resúmenes, sí no la ha enviado previamente.

Autor(a)(es/as)de la Fuente, A. and Niño, Y.

Título (Idioma Original) Hydrodynamics and Water Quality of Rapel Reservoir in Central Chile.

Nombre del Congreso5th Ecohydraulics Symposium

Lugar y Fecha País: España Ciudad: Madrid Fecha: Septiembre 2004

Autor(a) (es/as)Fernández, L. y Niño, Y.

Título (Idioma Original) Descargas boyantes en ríos: procesos de mezcla y regímenes de flujo.

Nombre del CongresoXXI Congreso Latinoamericano de Hidráulica

Lugar y Fecha País: Brasil Ciudad: Sao Pedro Fecha: Octubre 2004

Autor(a)(es/as)Reiher, C. y Niño, Y.

Título (Idioma Efecto de la turbulencia sobre la transferencia de masa desde los sedimentos en Original) un cuerpo de agua. Simulaciones con un modelo K-.

Nombre del CongresoXXI Congreso Latinoamericano de Hidráulica

Lugar y Fecha País: Brasil Ciudad: Sao Pedro Fecha: Octubre 2004

Autor(a)(es/as)Reiher, C. and Niño, Y.

Título (Idioma Original) k-E modeling of vertical mass transport in turbulent stratified open-channel flow.

Nombre del CongresoV Symposium on Environmental Hydraulics, IAHR

Lugar y Fecha País: China Ciudad: Hong-Kong Fecha: Diciembre, 2004

Autor(a)(es/as)IhIe, C., Niño, Y., and Frederick, R.

Título (Idioma Numerical simulations and linear stability analysis of transient buoyancy-induced Original) flow in a two dimensional enclosure.

Nombre del CongresoV Symposium on Environmental Hydraulics, IAHR

Lugar y Fecha País: China Ciudad: Hong-Kong Fecha: Diciembre, 2004

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Autor(a)(es/as)IhIe, C., Meruane, C., and Niño, Y.

- Título (Idioma Original) Efectos boyantes en procesos de transporte turbulento en sistemas acuáticos.

Nombre del CongresoFentrip

Lugar y Fecha País: Chile Ciudad: Olmué Fecha: Diciembre, 2004

Autor(a)(es/as)Meruane, C., Niño, Y., Garreaud, R.


Simulation of phytoplankton response to strong wind events in Lake Villarrica, Chile.

Nombre del CongresoXXXI IAHR Congress

País: Korea Ciudad: Seoul Fecha: Septiembre, 2005 Lugar y Fecha

Autor(a) (es/as)Reiher, C., de la Fuente, A., Niño, Y., Contreras, M.

Titulo (Idioma Original)

Numerical and field study of oxygen exchange at the sedimerit/water interface of shallow flow in salt lake of northern Chile.

Nombre del CongresoXXXI IAHR Congress

Lugar y Fecha País: Korea Ciudad: Seoul Fecha: Septiembre, 2005

Autor(a )(es/as)Roche, O., Montserrat, S., Niño, Y., Tamburrino, A.

Título (Idioma Propagation and final deposition of granular flow: dam-break experiments with Original) water and gas-fluidized grains.

Nombre del CongresoFourth Conference on River, Coastal and Estuarine Morphodynamics

Lugar y Fecha País: USA ¡ Ciudad: Urbana- Fecha: Octubre, 2005 Champaign, Illinois

Autor(a)(es/as)Meruane, C., Niño, Y., Garreaud, R.

Título (Idioma Estructura térmica del lago Villarrica (Chile) durante episodios de viento fuerte: Original) Mediciones y simulación numérica.

Nombre del CongresoVIII Congress on Computational Mechanics, MECOM 2005

Lugar y Fecha País: Argentina Ciudad: Buenos Aires Fecha: Noviembre, 2005

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Autor(a) (es/as)Montserrat, S., Tamburrino, A., Niño, Y., Roche, O.

Título (Idioma Características dinámicas de flujos bifásicos. El caso de flujos detríticos y Original) piroclásticos.

Nombre del CongresoXVII Congreso Chileno de Hidráulica.

Lugar y Fecha País: Chile Ciudad: Valparaiso Fecha: Octubre, 2005

Autor(a) (es/as)Meruane, C., Niño, Y.

Título (Idioma Modelos numéricos y mediciones de campo: herramientas complementarias para Original) el estudio de lagos. Caso Lago Villarrica.



Autor(a)(es/as)Rodríguez, C., Niño, Y., Contreras, M.

Título (Idioma Estratificación salina e intrusión de aguas costeras en el lago Budi: Estudio de Original) terreno y modelación hidrodinámica.



Autor(a) (es/as)Brevis, W., Niño, Y.

Título (Idioma Caracterización de la estructura del flujo y transferencia de masa en zonas de Original) recirculación lateral en canales abiertos.



Autor(a) (es/as)Reiher, C., Quijada, S., Niño, Y.

Estudio experimental y numérico de transferencia de SOlUtOS desde el sedimento Título (Idioma Original) en una columna de agua agitada por grillas.



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Autor(a)(es/as)de la Fuente, A., Niño, Y., Contreras, M., Reiher, C., Camano, A.

Titulo (Idioma Original) Modelación termodinámica de ecosistemas acuáticos del Salar de Punta Negra.



Autor(a )(es/as)Brevis, W., Niño, Y., Vargas, J.


Experimental characterization and visualization of mass exchange process in dead zones in rivers.

Nombre del CongresoRiver Flow 2006

Lugar y Fecha País: Portugal Ciudad: Lisboa Fecha: Septiembre, 2006

Autor(a)(es/as)González, J., Tamburrino, A., Niño, Y.

Título (Idioma Original) Reservoir sedimentation: 1D model of turbidity currents and delta deposits.



Autor(a)(es/as)Le Coz, 3., Brevis, W., Niño, Y., Paquier, A., Riviere, N.

Título (Idioma Original) Open-channel side-cavities: a comparison of field and flume experiments.



Autor(a) (es/as)de la Fuente, A., Niño, Y., Contreras, M.

Título (Idioma A numerical scheme for 2D mass transport and Saint Venant equations with Original) buoyancy effects. Application to a shallow flow in salt lake Punta Negra, Northern

Chile. Nombre del Congreso

7th International Conference on Hydroinformatics, HIC 2006, IAHR

Lugar y Fecha País: Francia Ciudad: Nice Fecha: Octubre, 2006

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Autor(a) (es/as)González, J., Tamburrino, A., Niño, Y.


Adaptation of an upwind conservative finite-volume scheme to depth averaged turbidity current equations.

Nombre del Congreso7th International Conference Qn Hydroinformatics, HIC 2006, IAHR

Lugar y Fecha País: Francia Ciudad: Nice Fecha: Octubre, 2006

Autor(a) (es/as)Reiher, C., Quijada, 5., Niño, Y,, Tamburrino, A.

Título (Idioma Experimental and numerical study of solute transfer at a sediment/water Original) interface.

Nombre del Congreso7th International Conference on Hydroscience and Engineering, ICHE 2006

Lugar y Fecha País: USA Ciudad: Philadelphia Fecha: Septiembre, 2006

Autor(a)(es/as)IhIe, C. and Niño, Y.

Título (Idioma Onset of modulated penetrative convection: a theoretical and experimental Original) analysis.

Nombre del CongresoSixth International Symposium on Stratified Fiows

Lugar y Fecha País: Australia Ciudad: Perth Fecha: Diciembre, 2006

Autor(a)(es/as)de la Fuente, A., Niño, Y., Muñoz, R., and Frederick, R.

Título (Idioma Original) By NLayers, a 2D multilayer model for natural stratified flows.

Nombre del CongresoSixth International Symposium on Stratified Flows


Autor(a )(es/as)Niño, Y., M. Muñoz, and Godoy, C.

Título (Idioma Suspended Sediment Effects on Salt Wedge: Theory and Experimental Original) Observations.

Nombre del CongresoSixth International Symposium on Stratified Flows


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Autor(a)(es/as)de la Fuente, A., Sleigh, P.A., and Niño, Y.


Comparison of numerical diffusion of mass transport in shock capturing methods for a density coupled shallow water model.

Nombre del CongresoXXXII IAHR Congress

Lugar y Fecha País: Italy Ciudad: Venice Fecha: Julio, 2007

Autor(a)(es/as)Montserrat, S., Tamburrino, A., and Niño, Y.

Título (Idioma Original) Kinematics and pore pressure dynamics in aerated granular flows.



Autor(a)(es/as)de la Fuente, A.

Titulo (Idioma Thermo-hydrodynamic modelling of an Altiplanic salt lagoon. J.F. Kennedy Student Original) Paper Competition.



Autor(a) (es/as)Muñoz, J., Niño, Y., and Tamburrino, A.

Título (Idioma Experimental study on the effect of wave-current interaction on mass exchange at Original) the water sediment interface.

Nombre del CongresoVI Symposium on Environmental Hydraulics, Tempe, Arizona, USA.

Lugar y Fecha País: USA Ciudad: Tempe, Arizona Fecha: Diciembre, 2007

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4. Tesis y /0 Memorias en ejecución y /o terminadas en el marco del proyecto. Adjunte copia del resumen no informado anteriormente y certificación de aprobación, si corresponde.

Título de la TesisDescarga térmica en ríos.

Nombre y Apellidos del(de la)/de los(las) Lorena Fernández Alumno(a)(os/as) y Tutor(a) Título/ Grado Magíster en Recursos y Medio Ambiente Hídrico - Institución, Facultad, Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Chile Departamento

Lugar País: Chile Ciudad: Santiago

Estado de Tesis En Ejecución: Terminada:

Fecha de Inicio: Marzo 2003 Fecha de Término: Marzo 2005

Título de la Tesis Estudio teórico y experimental de la transferencia de solutos desde el lecho en flujos turbulentos.

Nombre y Apellidos del(de la)/de los(las) Carlos Reiher Alumno(a)(os/as) y Tutor(a) - Título/ Grado Magíster en Recursos y Medio Ambiente Hídrico Institución, Facultad, Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Chile Departamento



Fecha de Inicio: Marzo 2003 Fecha de Término: Marzo 2006

Título de la Tesis El efecto del viento Puelche sobre la hidrodinámica y calidad de aguas del Lago Villarrica.

Nombre y Apellidos - del(de la)/de los(las) Carolina Meruane Alumno(a) (os/as) y Tutor(a) Título/ Grado Ingeniero Civil Institución, Facultad, Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Chile Departamento



Fecha de Inicio: Agosto, 2004 Fecha de Término: Abril, 2005

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Título de la Tesis Estudio del comportamiento hidrodinámico y aspectos de calidad de agua del Lago Budi.

Nombre y Apellidos del(de la)/de los(las) Claudia Rodríguez Alumno(a)(os/as) y Tutor(a) Título/ Grado Ingeniero Civil Institución, Facultad,

Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Chile Departamento


Estado de Tesis En Ejecución: Terminada: _____

Fecha de Inicio: A g osto, 2004 Fecha de Término: Abril, 2005

Título de la Tesis Estudio sobre la eutroficación y medidas de remediación en la Laguna Chica de San Pedro de la Paz.

Nombre y Apellidos del(de la)/de los(las) Mauricio Gómez Alumno(a) (os/as) y Tutor(a) Título/ Grado Ingeniero Civil Institución Facultad . Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Chile Departamento



Fecha de Inicio: Marzo, 2004 Fecha de Término: Abril, 2005

Título de la TesisCaracterización Hidrodinámica de la desembocadura del río Maipo.

Nombre y Apellidos del/de los Alumno(s) José Miguel Espinoza Y Tutor

Título/Grado alcanzado Ingeniero Civil

Institución, Facultad, Departamento Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Chile



Fecha de Inicio: Marzo, 2005 Fecha de Término: Marzo, 2006

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Título de la Tesis - Estudio experimental sobre la interacción entre transporte de sedimento en suspensión y cuña salina.

Nombre y Apellidos del/de los Alumno(s) Miguel Muñoz Y Tutor

Titulo/Grado alcanzado Ingeniero Civil Institución, Facultad, Departamento Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Chile


Estado de Tesis En Ejecución: Terminada: '1


Título de la Tesis Estudio Experimental de la Dinámica de Sedimentos Cohesivos en Suspensión en un Flujo Turbulento.

Nombre y Apellidos del/de los Alumno(s) Nicolás Puentes Y Tutor

Título/Grado alcanzado Ingeniero Civil Institución, Facultad, Departamento Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Chile



Fecha de Inicio: A gosto, 2005 Fecha de Término: Marzo, 2007

Título de la TesisPuesta en marcha de un canal con generador de olas.

Nombre y Apellidos del/de los Alumno(s) César Guzmán Y Tutor





Fecha de Inicio: A g osto, 2005 Fecha de Término: Diciembre, 2006

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Título de la Tesis Estudio experimental del transporte de sedimentos en suspensión en presencia de una cuña salina.

Nombre y Apellidos del/de los Alumno(s) Cristián Godoy Y Tutor

Título/Grado alcanzado

-Ingeniero Civil





Título de la Tesis Estudio experimental de los procesos de transporte y transferencia de masa en la capa límite béntica de estuarios.

Nombre y Apellidos del/de los Alumno(s) Jorge Muñoz Y Tutor

alcanzado do co Magíster en Recursos y Medio Ambiente Hídrico

- Institución, Facultad, Departamento Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Chile


Estado de Tesis En Ejecución: I Terminada:

Fecha de Inicio: Marzo, 2006 Fecha de Término: Diciembre, 2007

Título de la Tesis Estudio experimental y numérico del efecto de Coriolis sobre procesos de mezcla en lagos.

Nombre y Apellidos del/de los Alumno(s) Diego Ojeda Y Tutor




Estado de Tesis En Ejecución: Terminada: '1


Título de la Tesis TIntrusión salina en el Lago Budi.

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Nombre y Apellidos del/de los Alumno(s) Luis Felipe Sandoval Y Tutor

Magíster en Recursos y Medio Ambiente Hídrico Título/Grado alcanzado

Institución, Facultad, - Departamento Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Chile


Estado de Tesis En Ejecución: 'I Terminada:

Fecha de Inicio: Julio,2006 Fecha de Término: Diciembre,2007

IV. DESTAQUE OTROS LOGROS DEL PROYECTO TALES COMO: • Estadías de investigación. • Formación de recursos humanos exceptuando tesistas ya informados. • Actividades de difusión y/o extensión en la temática del proyecto. • Cualquier otro logro no contemplado en los ítem anteriores y que Ud. quiera destacar.

V.RESUMEN

Describa en forma precisa y breve el tópico general del proyecto, sus metas y objetivos y los resultados alcanzados. Utilice un lenguaje apropiado para la comprensión del público no especialista en el tema. Esta información podrá ser difundida. (No debe exceder este espacio en fuente Verdana 9)

Se realizó una investigación sobre el comportamiento de la capa límite béntica de sistemas acuáticos naturales. La investigación realizada se enmarca en la línea de investigación en Hidrodinámica Ambiental desarrollada por el grupo investigador, proyectándola hacia el fortalecimiento de la presente capacidad de análisis y modelación de problemas de transporte, mezcla y transferencia en lagos, embalses, ríos y estuarios. El proyecto incluyó una componente de investigación básica y otra de investigación más aplicada. La investigación realizada se concentró en tres aspectos distintos: 1) Sedimento en suspensión en ríos y estuarios: transporte y estratificación; 2) Transferencia de calor y solutos en la interfaz agua/sedimento y transporte turbulento en la columna de agua; y 3) Modelación y análisis hidrodinámico de sistemas acuáticos superficiales en Chile. Estos temas se abordaron a través de estudios experimentales y de terreno, los cuales permitieron validar modelos analíticos y numéricos desarrollados como parte del proyecto. Para la realización de los estudios experimentales se utilizaron varias instalaciones del Laboratorio de Hidráulica de la Universidad de Chile, las cuales fueron modificadas de acuerdo a los objetivos específicos de los estudios realizados. Se hizo uso intensivo de distintas técnicas experimentales que incluyeron: visualización de flujo, medición de velocidades y concentraciones a partir del procesamiento de imágenes, utilización de sensores Doppler acústico de velocidades y de conductividad. La investigación experimental realizada incluyó el estudio de la resuspensión de sedimentos e intercambio de masa en la interfaz agua-sedimento y estratificación en la capa límite béntica; la interacción entre el transporte de sedimento en suspensión y una cuña salina; la influencia de la interacción entre corrientes y oleajes en la transferencia de masa desde los sedimentos del lecho hacia la columna de agua. El tema 3) tiene como objetivo realizar la transferencia de conocimientos desde un ámbito puramente académico hacia la práctica de la ingeniería. Para el análisis de sistemas acuáticos en el país se recurrió a la aplicación de modelos numéricos comerciales o de dominio público y otros desarrollados como parte de esta investigación, y a la realización de campañas de terreno, de modo de caracterizar los sistemas en estudio y adquirir datos con fines de validación de las simulaciones realizadas. Como parte del estudio analítico/numérico, se desarrollaron 4 modelos distintos para procesos de transporte en flujos acuáticos superficiales naturales: a) un modelo k- con efectos boyantes, que resuelve la estructura turbulenta en una capa límite estratificada y el transporte de sustancias boyantes en la columna de agua a partir del intercambio de masa con los sedimentos del lecho. b) un modelo similar al anterior, pero que resuelve el transporte de masa tanto en la columna de agua como en los sedimentos del lecho, el que consideró para la ecuación de transporte en los sedimentos la presencia de reacciones geoquímicas y biológicas. En particular se construyó una aplicación para el caso particular de transferencia de oxígeno disuelto entre los sedimentos del lecho y la columna de agua. c) un modelo tipo Saint-Venant para aguas someras, en dos dimensiones horizontales, acopladas a una ecuación de transporte de masa, tomando en cuenta la densidad variable en función de la masa transportada. Este modelo se acopló además con un modelo termodinámico que permite predecir la temperatura tanto de la columna de agua como de los sedimentos del lecho. d) un modelo multicapa, obtenido de la extensión del modelo c), que permite la simulación de la hidrodinámica 3D de cuerpos de agua estratificados. Los sistemas de aguas superficiales Chilenos analizados en este proyecto incluyen: la desembocadura del río Maipo, el embalse Rape¡, la Laguna Chica de San Pedro de La Paz, el lago Villarrica, uno de los sistemas Vega-Canal-Laguna del Salar de Punta Negra y el lago Budi. Estos estudios integraron la interacción entre la capa límite béntica y la columna de agua, y simulan los procesos de transporte turbulento y reacciones químicas y biológicas dentro de los sistemas, para establecer el comportamiento físico, de calidad de agua y de la ecología de algunas especies, como por ejemplo el fitoplancton, fitobentos, macrófitas. Tres de los sistemas acuáticos analizados fueron estudiados intensivamente en terreno como parte del proyecto: la desembocadura del río Maipo, el lago Budi y uno de los sistemas Vega-Canal-Laguna (VCL) del Salar de Punta Negra. La combinación de experiencias de laboratorio, mediciones de campo y modelos de flujo y transporte turbulento en sistemas acuáticos naturales aquí desarrollada, constituyó una estrategia de gran potencial para el avance de investigación en hidrodinámica ambiental y para el desarrollo de herramientas de cálculo para apoyar la toma de decisiones respecto del manejo sustentable de recursos hídricos en el país.

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VI.- INFORME DE PROYECTO DE INCENTIVO A LA COOPERACION INTERNACIONAL

NÚMERO DE PROYECTO DE INCENTIVO A LA COOPERACION_INTERNACIONAL

NÚMERO DE PROYECTO FONDECYT REGULAR

INVESTIGADOR(A) RESPONSABLE 1 FIRMA FECHA PRESENTACIÓN

PERÍODO QUE SE INFORMA 1771 DESDE HASTA

NOMBRE COLABORADOR(A) EXTRANJERO(A) AFILIACIÓN INSTITUCIONAL ACTUAL

FECHAS DE ESTADÍA _______

DESDE HASTA

Describa las actividades realizadas y resultados obtenidos. Destaque su contribución al logro de los objetivos del proyecto Regular. Si es pertinente, indique las publicaciones conjuntas generadas, haciendo referencia a lo informado en el punto III del informe de avance! final. Agregue los anexos necesarios.

Documents

,O> INFORME FINAL