Ingeniería Hidráulica y Ambiental

Oil industry fire extinguishing system design. Part 1: Thermal radiation models

En esta primera parte del trabajo se realiza un detallado análisis de los principales modelos empleados para el cálculo de la intensidad de radiación térmica incidente en un objeto producto de un incendio tipo charco. El modelo de fuente puntual (MFP) es más simple que el modelo de llama sólida (MLLS), por lo tanto sus resultados son más conservadores, lo que garantiza un mayor grado de seguridad en los diseños. Por tal motivo se adopta el MFP como modelo de cálculo. Se define el valor de I =10 kW/m² como intensidad de radiación límite para el criterio de vecindad entre tanques. También se analizan los criterios prácticos que se han venido utilizando en la Empresa de Ingeniería y Proyectos del Petróleo (EIPP) para la definición de la vecindad entre tanques.

In this first part of the study a detailed analysis of the main models used to calculate the intensity of thermal radiation incident on an object produced by a large pool fire is performed. The point source model (MFP) is simpler than the solid flame model (MLLS), therefore its results are more conservative, ensuring greater safety in design. Therefore the MFP is assumed as the calculation model. The value I =10 kW/m² is defined as thermal radiation intensity limit for the neighbor tank criterion. Practical approaches that have been used in the Company of Engineering and Petroleum Projects (EIPP) for defining the neighbor tank criterion are also discussed.

Oil industry fire extinguishing system design. Part 2. Thermal radiation models

En la primera parte de este trabajo se realiza un análisis crítico de los principales modelos que existen en la literatura para el cálculo de la radiación térmica generada por un incendio en un tanque de almacenamiento de combustible, elemento fundamental para definir la vecindad entre tanques. En la presente contribución se presenta una herramienta computacional creada por los autores y llamada GMpoolfire que tiene implementada los modelos de fuente puntual MFP y de llama sólida MLLS. Esta herramienta se aplica a varios casos de estudio lo que sirve de base para la definición de la vecindad entre tanques y posibles escenarios de incendios. Los resultados aquí obtenidos son empleados en la tercera parte del trabajo para la ejecución del llamado modelo detallado de red.

In the first part of this paper a critical analysis of the main models existing in the literature to calculate thermal radiation from a large pool fire «atmospheric tank fire» (a fundamental element to define the neighborhood between tanks) is performed. In this contribution a computational tool created by authors and called GMpoolfire with implementation of the point source model and surface emitter model is presented. This tool is applied to several case studies which serve as the basis for defining the neighbor tank criterion and fire scenarios. The results obtained are used in the third part of the paper for the implementation of the so called detailed pipe network model

Oil industry fire extinguishing system design. Part 3. Detailed pipe network model

En esta parte del trabajo se demuestra que sólo con la creación y aplicación de detallados modelos matemáticos de simulación del flujo a presión en tuberías se pueden evaluar con gran precisión, complejos escenarios dentro de las etapas de diseño o análisis de los Sistemas Contra Incendios (SCI) en la industria del petróleo. En tal sentido se propone el concepto de modelo detallado de red, que consiste en incorporar todos los elementos de la red importantes para simular la hidrodinámica del flujo vinculado con modelos de radiación térmica. Esto se logra mediante EPANET aprovechando a fondo (con ingenio) muchas de sus potencialidades y la herramienta MGpoolfire. Se mencionan varias aplicaciones, destacándose el caso del SCI de la Empresa Comercializadora de Combustibles (ECC) Matanzas.

This part of the paper shows that only with the creation and implementation of detailed mathematical models for simulating pipe flow, high accuracy complex scenarios within the stages of design or analysis of Fire Extinguishing Systems (SCI) in the petroleum industry can be evaluated. In this regard, the concept of detailed pipe network model is proposed. This concept comprises incorporating all the important network elements to simulate the flow hydrodynamics linked to the thermal radiation models proposed. This is achieved by taking full advantage of many EPANET potentialities (to wit) and MGpoolfire tool. Several applications are listed, highlighting the case of the SCI for the Fuels Distributor Company (ECC) Matanzas.

The Birth of Experimental Hydraulics

El presente trabajo analiza los contextos en los cuales se desarrolló el nacimiento de la Hidráulica Experimental y los aportes más sobresalientes de sus principales exponentes en los siglos XVI y XVII. Se discute acerca del origen e incipiente desarrollo de la Hidráulica como ciencia con la incorporación de la observación y experimentación como la base del razonamiento científico.Además, se reflexiona acerca del contexto económico, político y social en la Era del Renacimiento así como los principales acontecimientos que marcan su inicio.Divulga los aspectos fundamentales de la vida y obra de los principales promotores de esta disciplina científica: Leonardo Da Vinci, Galileo Galilei, Benedetto Castelli, Evangelista Torricelli, EdmeMariotte y Doménico Guglielmini.

The present work not only analizesthe contexts in which Experimental Hydraulics was developed but also the most outstanding contributions of its most important exponents during the XVI and XVII centuries. It is discussed about of the origin and incipient evolution of Hydraulics as a science when observation and experimentation were incorporatedas the basis of scientific reasoning. Besides, the economic, politic and social context of Renaissance is analyzed as well as the life of the main developers of this scientific discipline: Leonardo Da Vinci, Galileo Galilei, Evangelista Torricelli, EdmeMariotte y Domenico Guglielmini.

Computer data processing for rain-gauge data: a study case

En los últimos 25 años en Cuba se han acumulado miles de registros de lluvia que permanecen almacenados sin procesar. Elpresente trabajo presenta una forma de procesamiento para esa información, y ejemplifica con un caso de estudio, a partir de cartas pluviográficasbrindadas por el Instituto de Meteorología. El pos-procesamiento de la información se realizócon una metodología basada en hojas de cálculo, que permiten obtener los registros históricos de la lluvia en cualquier estación climatológica donde estén instalados registradores de lluvia con almacenamiento en cartas o digital. Como caso de estudio, que ejemplifica la aplicación de la metodología, aparecen los resultados de la lluvia procesada en la Estación Meteorológica 373 del Instituto de Meteorología.

During the last 25 years thousands of rainfall records have been accumulated without any data processing in Cuba. This study is presenting a new approach for analyzing such amount of information and gives a study case with rain-gauge charts from the Institute of Meteorology in Havana, Cuba. Using this data processing methodology based on spreed sheets a complete historical rainfall records can be obtainedat any weather station where a rain-gauge has been installed with digital or chart storage. In the study case, results from processed rainfall in Meteorological Station 373 are shown.

Mathematical simulation of the interaction wave-coastal protection structures

El aumento creciente de la población en la zona costera unido al incremento y desarrollo de las inversiones asociadas al turismo de sol y playa, hacen que cada día cobre mayor importancia conocer el comportamiento de la interacción entre el oleaje y las estructuras de defensa costera, junto con la necesidad de pronosticar de forma rápida y correcta los procesos morfodinámicos que ocurren en las playas de arena ante situaciones extremas. Elpresente trabajo evalúa la capacidad del modelo matemático XBeachpara simular de forma correcta la interacción oleaje estructuras de protección costera, fundamentalmente la capacidad del modelo para reproducir los fenómenos asociados con la hidrodinámica y los cambios morfológicos en presencia de obras como espigones y rompeolas.

The significant increase of the population in coastal areas togetherwith the increment and development of the investments associated to sun and beach tourism, make that every day becomes moreimportant torecognize the behavior of the interaction between wave and coastal defense structures, together with the necessity to predict in a quick and correct way the morphodynamicprocessesocurringin sandbeaches under extreme situations. The present work evaluates the capacity of the mathematicalmodelXbeachto correctly simulatethe wave-coastal protection structures interaction, mainly its capacityto reproduce the phenomena associatedwith the hydrodynamic and morphology changes in the presence of groin sand breakwaters.

A train of mathematical models for wave generation and wave propagation

El trabajo presenta la implementación y evaluación de un tren de modelos matemáticos de amplio uso aplicado a la región occidental de la isla de Cuba. Para el forzamiento de los mismos se establecen tres fuentes de campos de vientos, los resultados de la simulación con el modelo meso-escala atmosférico MM5, los campos de vientos obtenidos del modelo global GFS brindados por la NOAA y los obtenidos del campo paramétrico de viento calibrado por el autor. Los modelos acoplados mediante la técnica de anidación son WW3 v3.14de Tolmany el modelo SWAN v40.81 de Booij. Se toman como caso de estudio seis trayectorias de huracanes.

The work presents the implementation and evaluation of a package of free mathematical models proving effectiveness for the western region of the Cubanisland. For the driving of the models three sources of winds fields are settled down together with the results of the simulation with the atmospheric mesoescalamodel MM5, the wind fields obtained from GFS model toasted by the NOAA and those obtained from the parametric wind field calibrated by the author. The models being coupled by means of the nesting technique are WW3 v3.14 byTolmanand SWAN v40.81 by Booij. As a case study six trajectories of selected hurricanes are taken.

Analysis of land usedynamics in Metztitlán watershed in Hidalgo, México

Se realizó unanálisis temporal (2007-2013) de la dinámica de cambio de la cobertura vegetal y del uso de suelo en la cuenca río Metztitlán, Hidalgo, Méxicocon el objetivo de actualizar su estatus. Se utilizó un mapa generado para 2007 con imágenes Landsat 5 y Landsat 7eimágenes SPOT 5 y 6 para 2013.Los resultados muestran que las áreas destinadas a la agricultura de riego y temporal disminuyeron en 34,8 y 25,6 %, respectivamente. El análisis de cambios indica que el usourbano y los cuerpos de agua aumentaron 305,3 y 82,4 %, respectivamente. Se recomienda transitar del uso de imágenes de mediana resolución espacial (Landsat), al uso de imágenes de alta resolución (SPOT) si la intención es evaluar con detalle los cambios que acontecen en la región.

A temporal analysis(2007-2013) of the dynamics of changein vegetation coverandland use in the river basin Metztitlán, Hidalgo, Mexico was carried out in order toupdatetheir status. A generated map for 2007 with Landsat 5 and Landsat 7 images and SPOT5 and 6 images for 2013 were used.The results showthat the areasused for agriculturalirrigationand unwatered land decreased by 34, 8 and 25,6%, respectively.The analysis of changes indicates that urban use and water bodies increased 305,3 and 82,4%, respectively. It is recommended tomovethe use of images of medium spatial resolution (Landsat), to the use ofhigh-resolution images(SPOT) if the intentionis to evaluatein detail the changes occurring in the region.

Inverse osmosis use in Breezes Jibacoa hotel for desalinizing consumption water

El presente trabajo tiene como finalidad estudiar las aguas de consumo del hotel Breezes Jibacoa mediante una caracterización física, química y microbiológica a la entrada y salida de la planta de ósmosis inversa, encargada de desalinizar el agua en esa instalación. Se evaluó el olor, color, pH, conductividad eléctrica, cloruros, dureza total, sólidos disueltos totales, nitrógeno amoniacal, nitrógeno orgánico, grasas y aceites y coliformes totales. También se realizó unbalance generalde la disponibilidad de las aguas de consumo y el costo asociado con fuentes alternativas de suministro de agua, basado en las normas y resoluciones establecidas en el país, llegando a la conclusión de que esta planta funciona satisfactoriamente y que el hotel requiere de fuentes alternativas para suplir la necesidad de agua potable.

The purpose of the present report aims at studying consumption water in Breezes Jibacoa hotel by means of a physical, chemical and microbiological characterization of input and output water at the inverse osmosisplant engaged to desalinate the water in that installation. The odor, color, pH, electrical conductivity, chlorides, total hardness, total dissolved solids, ammoniac nitrogen, organic nitrogen, total fats, oils, and coliforms were evaluated. In addition, a general balance ofconsumption water availability and associated cost to alternative sources of water supplywere made, based on the standards and regulations established in the country, reaching to the conclusion that this plant works satisfactorily and that the hotel requires alternative sources to replace potable water demand.