Ingeniería Hidráulica y Ambiental

Hydraulic modelling for horizontal subsurface flow constructed wetlands

En el presente trabajo se presentan los estudios realizados mediante pruebas de trazadores para caracterizar el comportamiento hidráulico de un humedal con flujo sub-superficial horizontal para el tratamiento de aguas residuales. La aplicación de diferentes modelos para el estudio del flujo dentro del reactor mostró la importancia de incorporar en las metodologías de diseño los elementos geométricos e hidráulicos que aseguren el comportamiento del flujo a esperar y por tanto las eficiencias en la remoción de contaminantes.

In the present work studies are presented using tracer tests to characterize the hydraulic behavior of a constructed wetland with horizontal subsurface flow for wastewater treatment. The application of different models for the study of flow inside the reactor showed the importance of including geometric and hydraulic elements in the design methodology in order to assure the expected flow behavior and therefore contaminant removing efficiency.

Kinetics of BOD₅ removal in constructed wetlands with horizontal subsurface flow

En el presente trabajo se presentan los estudios realizados en humedales artificiales de flujo sub-superficial horizontal para el tratamiento de aguas residuales en los Andes Ecuatorianos, usando diferentes tiempos de retención hidráulica y diferentes plantas emergentes. La aplicación de los modelos de flujo disperso y tanques en serie para el estudio de la remoción de la Demanda Bioquímica de Oxigeno con esta tecnología mostró la importancia de incluir los elementos geométricos e hidráulicos de los reactores en las metodologías de diseño de humedales de flujo sub-superficial horizontal.

In the present work, studies are presented about horizontal subsurface flow in constructed wetlands for wastewater treatment in the Ecuatorian Andes, using different hydraulic retention times and different emerging plants. The application of the dispersion axial models and series tanks model to study the removal of Biochemical Oxygen Demand shows the importance of including geometric and hydraulic elements of the reactors in the design methodologies for horizontal subsurface flow in constructed wetlands.

Numerical model of saline intrusion with hydrodynamic dispersion

Se presenta un modelo numérico de intrusión salina con dispersión hidrodinámica, por lo que se considera la densidad del fluido como variable en función de la concentración de sal. El modelo matemático está formado por la ecuación de flujo y la ecuación del agua salada en el plano vertical. Se aplica el Método de los Elementos Finitos con triángulo lineal para la discretización en el espacio, y el Método de las Diferencias Finitas para la discretización en el tiempo. Se comprueba el algoritmo de cálculo, utilizado en el modelo, con ejemplos reportados en la literatura obteniéndose buen ajuste en cuanto a los resultados de las curvas de nivel de las cargas y de las concentraciones.

A numerical model of saline intrusion is presented with hydrodynamic dispersion, meaning that the fluid density is considered as a variable as a function of the salt concentration. The mathematical model is formed by the flow equation and the saltwater equation in the vertical plane. The Method of Finite Elements is applied with linear triangles in the space domain and the Method of Finite Differences in the time domain. The calculation algorithm used in the model is tested against examples reported in the literature. The results show a good adjustment for the contour lines of water levels and salt concentrations.

Optimal operation of reservoir system through models HEC-ResPRM and RK3

El presente trabajo muestra la aplicación conjunta de los modelos HEC-ResPRM y RK3 para establecer una política de operación óptima en el sistema de embalses del Sistema Noroeste de abasto de agua a la ciudad de Santiago de Cuba. El modelo HEC-PRM se aplica para obtener las entregas mensuales óptimas a realizar desde cada embalse para satisfacer la demanda de cuatro usuarios. El modelo RK3 se utiliza para obtener gráficos de despacho que permitan realizar la operación conjunta de los embalses en función del estado de los mismos. Como resultados de interés se determinan los déficits mensuales y anuales en la entrega de agua en cada usuario y se propone un plan de entrega para los embalses que garantiza el 90 % de la demanda anual de todos los usuarios.

This work presents the application of HEC-ResPRM and RK3 models to get an optimal operating policy in a multireservoir system belonging to the Sistema Noroeste for water supply of Santiago de Cuba city. The HEC-ResPRM model was applied to get the monthly optimal release for each reservoir to satisfy the target demand of four users. The RK3 model was applied to obtain the so-called dispatch graphs allowing the joint operation of reservoirs to be guided as a function of the actual storage on each one. Other interesting results were to determine the monthly and annual water shortage to the users and a water supply schedule for releases from the reservoirs capable of satisfying 90 % of the annual target demand of all users.

Mathematical simulation of morphological processes in beaches with submerged breakwaters

El incremento y desarrollo de las inversiones asociadas al turismo de sol y playa, unido al aumento de la población en la zona costera a nivel mundial, hacen que cada día cobre mayor importancia conocer el comportamiento de la interacción entre el oleaje y las estructuras de defensa costera, unido a la necesidad de pronosticar de forma rápida y correcta los procesos morfodinámicos que ocurren ante situaciones extremas. El presente trabajo evalúa la capacidad del modelo matemático XBeach de simular la interacción oleaje-rompeolas sumergidos, simulando el comportamiento de un conjunto de variables tanto hidrodinámicas como morfológicas, lo que pone a prueba la capacidad del modelo para reproducir los fenómenos que ocurren en las playas ante la presencia de rompeolas sumergidos.

The increment and development of investments associated with sun and beach tourism, together with population increase in coastal areas at world level, make that every day bigger importance is given to know the behavior of the interaction between the surf and the structures of coastal defense, together with the need of predicting in a quick and correct way the morphodinamics processes happening under extreme situations. The present work evaluates the capacity of the mathematical model XBeach for simulating the interaction wave - submerged breakwater by simulating the behavior of a group of hydrodynamic as well as morphological variables, which tests the capacity of the model to reproduce phenomena happening on the beaches under the presence of submerged breakwaters.

Interaction between beaches and emerged breakwaters: comparison with submerged breakwaters

Conocer el comportamiento de la interacción entre el oleaje y las estructuras de protección costera, como alternativa a emplear para la recuperación de playas, adquiere cada día mayor importancia. El presente trabajo evalúa la capacidad del modelo matemático XBeach de simular la interacción oleaje-rompeolas emergido, evaluando el comportamiento de un conjunto de variables tanto hidrodinámicas como morfológicas. Se compara el desempeño funcional de estas obras con el de los rompeolas sumergidos.

To know the behavior of the interaction between the surf and the structures of coastal protection, as an alternative to use for the recovery of beaches, acquires every day greater importance. The present work evaluates the capacity of the mathematical model XBeach for simulating the interaction waves- emerged breakwaters, simulating the behavior of a group of hydrodynamic as well as morphological variables. The functional performance of emerged breakwaters is compared with submerged breakwaters.

Scientific visualization of geodetic data bases in earth dams, case Palmarito Dam, Cuba

Se realiza una propuesta de interpretación de las bases de datos geodésicas de los desplazamientos horizontales y verticales medidos de una presa de tierra mediante la utilización de varias herramientas y técnicas computacionales como la visualización científica, sistemas de información geográfica, geoestadística, métodos numéricos y algunos elementos de la lógica difusa. La interacción múltiple de estas herramientas y técnicas en el procesamiento y análisis de los datos facilitó abordar el fenómeno de estudio con un mínimo grado de simplificación durante un proceso de visualización de los resultados en el cubo espacio-temporal vinculado con una escala de Amenaza, Vulnerabilidad y Riesgo asociado con la distribución geoespacial de los datos en la estructura.

The paper has an interpretation proposal of the horizontal and verticals measured geodetic data bases of the displacements of an earth dam, using several tools and computational techniques such as scientific visualization, GIS, geostatistics, numerical methods and some elements performed with fuzzy logic. The multiple interaction of these tools and techniques in the processing and analysis of data allowed addressing the study phenomenon with a minimum simplification degree through displaying of the results in the space-time cube linked with a scale Hazard, Vulnerability and Risk associated with geospatial data distribution in the structure.

Hydraulics works and its teaching in Cuban time and space

En este trabajo se hace un recuento histórico de dos aspectos fundamentales de la ingeniería hidráulica: la construcción de obras y la enseñanza de ella en el entorno cubano. Se puede apreciar cómo la evolución de la primera ha conllevado a la evolución de la segunda. También se evidencia cómo la formación de estos especialistas ha repercutido en la complejidad del primer aspecto. Varios de los diversos factores que han influido en estos procesos son mencionados, estableciendo de esta manera una memoria histórica, que ha sido dividida en cinco etapas, abarcando más de cinco siglos. En cada una son presentadas la construcción de las obras hidráulicas y la enseñanza de esta especialidad, estableciendo el vínculo lógico histórico entre ellos.

In this paper a historical analysis of two fundamental aspects of hydraulic engineering is made. They are the construction of works and engineering teaching in Cuban context. Evolution of construction and its influence in the formation of professionals can be appreciated. Also, the presence of this professionals has influenced the amount and complexity of works. Here, some social and environmental factors are mentioned, establishing an ancient memory, which has been divided into five parts withholding five centuries. On each part development of works and teaching of this engineering are presented, thus making a historical logical link between them.

Tanneries liquid waste treatment using membranes

En el presente trabajo se evalúan dos alternativas de tratamiento del residual líquido de pelambre de una tenería. Estas consisten en dos etapas: una de reducción de la materia orgánica empleando sulfato de aluminio como coagulante, y la otra dirigida a la disminución de sulfuros evaluando el empleo de membranas vítreas y zeolíticas. Como resultado se obtienen remociones de la carga orgánica y del contenido de sulfuros de 99%, aunque, en el caso de la DQO, no cumple con lo establecido en la Norma cubana para los cuerpos receptores terrestres Clase A, por lo que se hace necesario un tratamiento posterior. Para este fin se determinó que el contenido de óxido de zinc presente en las membranas influye de manera significativa en la remoción del contenido de sulfuros.

In this paper twotreatment alternativesof liquid residual liming of a Cuban tannery are evaluated. These alternatives consist of two steps, the first one is the reduction of organic matter using aluminum sulfate as a coagulant, and a second directed to decreasing sulfides evaluating the use of two types of membranes: vitreous and zeolitic. As a result removal of organic load and of sulfur content of 99% are obtained, although in the case of COD, it does not comply with regulations of the National Standard for terrestrial receiving bodies Class A, so that further treatment is necessary. For this purpose it was also determined that the content of zinc oxide present in the membranes has a positive and significant influence in the removal of the sulfur content.