Ingeniería Hidráulica y Ambiental

Agronomic design in central pivot machines, performance and water and energy saving

Se realizó el diseño agronómico para riego de papa con máquinas de pivote central, evaluando coeficiente de uniformidad (CU), uniformidad de distribución (UD), eficiencia de aplicación (EA), coeficiente de variación (CV), consumo de agua y energía y la influencia de la velocidad y dirección del viento sobre calidad del riego en varias entidades de la provincia Ciego de Ávila. Las máquinas se evaluaron para vientos entre 2-27 km/h. Los valores medios obtenidos fueron: CU=75,4 %, UD=59,8 %, EA= 75,3 %, CV=37,8 % y rendimientos medios en máquinas con diseño agronómico de 28,6 t/ha, sin diseño agronómico de 20,13 t/ha, con ahorro de 137192,4 m³ de agua y 54718,5 kWh de electricidad en la Empresa Agropecuaria La Cuba, el rendimiento medio en 20 máquinas con diseño agronómico en la provincia fue de 27,09 t/ha.

An agronomic design was made for irrigation of potato with the central pivot irrigation machine. Parameters as uniformity coefficient (CU), distribution uniformity (UD), application efficiency (EA), variation coefficient (CV) and water and energy consumption were determined as well as the influence of wind velocity and direction on the quality of irrigation at several production units in Ciego de Avila province. Machines were assesssed for wind velocity values between 2-27 km/h. Average values obtained were CU=75,4 %, UD=59,8 %, EA= 75,3 %, CV=37,8 % and average yield with agronomic design was 28,6 t/ha overcoming the 20,13 t/ha obtained without agronomic design. Savings amounted to 137192,4 m³ of water and 54718,5 kWh of energy while the average yield from 20 machines was 27,09 t/ha in the province.

Influence of canopy and understory on soil loss through runoff in enhancement forest

Los procesos de colonización cambian el bosque lluvioso tropical de la amazonia ecuatoriana, e impulsan la necesidad de conocer los niveles de pérdida de suelo, por lo cual esta investigación evalúa las características de dosel y sotobosque en esta problemática. Los resultados mostraron que parcelas con mayor cobertura a nivel del sotobosque y dosel, tuvieron menor escorrentía y pérdida de nutrientes. El agua de escorrentía presentó correlación negativa entre precipitación y concentraciones de nitrógeno total, fosfato, conductividad eléctrica, temperatura, nitritos, nitrato y potasio. Reportaron menor pérdida de suelo en parcelas con mayor cobertura de sotobosque y mejor infiltración las de mayor cobertura en dosel. Se concluye que la cobertura del suelo en sotobosque incide en la escorrentía, pérdida de nutrientes y sedimentos y mayor cobertura de dosel mejora la infiltración.

Colonization processes generate changes in the tropical rainforest of the Ecuadorian Amazon, and drives the need to know the levels of soil loss, so this research evaluates the characteristics of canopy and understory in this problem. The results showed that plots with more coverage level of understory and canopy had less runoff and nutrient loss. Runoff water presented negative correlation between precipitation and concentrations of total nitrogen, phosphate, electrical conductivity, temperature, nitrite, nitrate and potassium. They reported less soil loss in plots with more coverage of understory and better infiltration with higher canopy coverage. It is concluded that the soil covered with understory affects runoff, nutrient and sediment loss and increased canopy cover improves infiltration.

The simulation in the design of hydraulic naval systems

Los sistemas hidráulicos navales son redes de tuberías que intervienen en la mayoría de las funciones de una embarcación. Este trabajo desarrolla el diseño de un sistema de achique y contraincendios de un buque, para lo cual se emplea el software EPANET, con el objetivo de demostrar la factibilidad del diseño de sistemas hidráulicos navales basado en la simulación computacional. Se concluye que la simulación integrada al diseño de estas redes, permite configurar los sistemas de manera que las variables de flujo se encuentren dentro de los rangos recomendables y reglamentarios; posibilita la recreación de diferentes escenarios del sistema, así como el análisis de variantes y el diseño gradual; evita la selección de componentes sobredimensionados o erróneos, lo que viabiliza la optimización de pesos y costos de los sistemas.

Naval hydraulic systems are pipe networks which intervene in most of the functions of a ship. This paper describes the design of a bilge and fire protection system for a ship, which is simulated with the EPANET software, in order to demonstrate the feasibility of the design of marine hydraulic systems based on computer simulation. It is concluded that integrating simulation to the design of these networks allows to configure systems so that the flow variables are within the recommended ranges and regulations; enables recreation of different system scenarios as well as variants analysis and gradual design; prevents selection of oversized or erroneous components thus allowing optimization of weights and costs of the systems.

Characterization of daily rainfall in the city of Ciego de Avila, Cuba

La investigación analizó una serie de 30 años de precipitaciones diarias del municipio Ciego de Ávila en el periodo 1983-2012. Se consideraron 43 800 datos correspondientes a los pluviómetros CA-87; CA-102; CA-722 y CA-894. Los resultados demostraron que la pluviometría anual es de 1243,5 mm y los mayores valores se presentan en junio y septiembre con 228,9 mm y 221,3 mm respectivamente. El tipo de lluvia predominante es la inferior a 50 mm en 24 horas las cuales suceden en 86 días en el año. Los meses muy húmedos van de mayo a octubre, los normales de enero a abril y noviembre. Diciembre es el único mes con categoría de muy seco. El valor promedio del coeficiente de concentración de la precipitación diaria es de 0,64 (alto).

The research analyzed a series of 30 years of daily rainfall in Ciego de Avila municipality for the period 1983-2012. A number of 43800 data for the rain gauges CA-87; CA-102; CA-722 and CA-894 were considered. The results showed that the annual rainfall is 1243,5 mm and the highest values occur in June and September with 228,9 mm and 221,3 mm respectively. The predominant type of rain is the one less than 50 mm in 24 hours which occur in 86 days of the year. The wet months are from May to October, the normal from January to April and November. December is the only month with a very dry category. The average value of concentration ratio of daily precipitation is 0,64 (high).

Evaluation of the water quality of the Puyo river basin

En la presente investigación se monitorearon 15 puntos del río Puyo, seis en la zona urbana y nueve en la zona rural, así como siete afluentes con el objetivo de determinar el comportamiento de parámetros físico-químicos y microbiológicos, en la subcuenca media del río Puyo en la sección comprendida entre los sectores Fátima y Unión Base. Se evaluaron las características físico-químicas y microbiológicas, los valores de oxígeno disuelto, pH, temperatura, tensoactivos, coliformes fecales, nitratos, nitritos, sulfatos, DBO5, cloro residual y organofosforados. Se analizó la relación existente entre los parámetros estudiados a través del coeficiente de correlación R² de Pearson. Los resultados mostraron valores de pH y coliformes fecales sobrepasando los límites permisibles establecidos en la legislación ecuatoriana, con mayor concentración de contaminantes en zonas urbanas.

In this research 15 points of Puyo river were monitored, six in urban areas and nine in the rural area as well as seven tributaries in order to determine the behavior of physical, chemical and microbiological parameters in the mid subbasin of the Puyo river in the section between the sectors Fatima and Union Base. They were evaluated from the physico-chemical and microbiological characteristics, the values of dissolved oxygen, pH, temperature, surfactants, fecal coliforms, nitrates, nitrites, sulfates, BOD5, residual chlorine and organophosphates. The relationship between the studied parameters through the correlation coefficient R² Pearson was analyzed. The results showed that pH and fecal coliform exceeded permissible limits established under Ecuatorian law, with the highest concentration of pollutants in urban areas.

Digital images technique as a mesurement tool of breakwater damage

La relación entre los desplazamientos de los elementos de coraza en modelo y el daño en el prototipo son un factor importante cuando se modela la estabilidad de un rompeolas. El monitoreo del rompeolas prototipo ha mostrado que las unidades de concreto pueden romperse debido a los movimientos de balanceo sin desplazamiento significativo. El monitoreo del daño, en aplicaciones de campo y en modelo se han llevado a cabo comparando imágenes antes y después de un evento. Los daños son dados en porcentaje del número total de unidades de coraza sobre el talud, por unidad de área cubierta a través del monitoreo de levantamientos fotográficos. Es por lo tanto importante que los movimientos de los elementos de coraza sean determinados lo más adecuada y eficientemente posible.

The relation between model armour elements unit displacement and prototype damage are an important factor when modeling breakwater stability. Prototype breakwater monitoring has shown that concrete units can break due to rocking motions without being significantly displaced. The monitoring of damage, in both model and field applications, has been carried out by comparing images before and after the storm event. The damage is given as a percentage of the total number of armour units on the slope, per unit covered area,by means of the monitoring of the photographic survey. So it is very important that armour elements movement is obtained in an accurate and efficient way.

Use of Moringa oleifera seeds in the wastewater treatment

El tratamiento de residuales líquidos es prioridad para el sistema de salud en Cuba. Los altos precios de los coagulantes químicos y la escasez de materias primas para producirlos nacionalmente propician el empleo de las semillas de la especie vegetal Moringa oleífera como alternativa para la sustitución de coagulantes químicos. En este trabajo se utilizó el residuo después de la extracción de aceite para el tratamiento de agua residual de una planta municipal, determinando parámetros indicadores de calidad de los residuales líquidos. La demanda química de oxígeno obtenida fue de 80 mg/L con una dosis de coagulante de 69,70 mg/L, lográndose una reducción superior al 90 %. Se analizó el contenido de sólidos, dureza, alcalinidad y fósforo. Con la utilización del producto evaluado se obtuvieron ventajas ambientales, económicas y sociales.

The treatment of liquid wastes is a key priority in the Cuban healthcare system. The high international prices of the chemical coagulants and the shortage of raw materials to produce it nationally propitiate the employment of vegetable species seeds, as Moringa oleifera, as an alternative in the substitution of chemical coagulants. In this work the residue after oil extraction is used for the wastewater treatment in a municipal plant, determining indicative parameters of the residual water quality. The chemical demand of oxygen obtained was 80 mg/L with a dose of clotting of 69,70 mg/L, reaching a reduction higher than 90%. The content of solids, hardness, alkalinity and phosphorus were analyzed. Environmental, economic and social advantages were obtained with the use of the evaluated product.

Extreme precipitations in the city of Quito, Pichincha province - Ecuador

En este trabajo se presenta un estudio sobre eventos extremos de precipitaciones que han tenido lugar en la ciudad de Quito, así como su valoración del comportamiento espacio-temporal, a través de indicadores tales como el coeficiente pluviométrico Cp y las curvas de intensidad-frecuencia-duración IFD que señalan que los eventos de precipitación extrema en el entorno de la ciudad de Quito están asociados principalmente, con el período lluvioso de enero a mayo, con mayor probabilidad de ocurrencia durante el mes de abril. Además, se evidencia que la ecuación obtenida para determinar las lluvias diarias por el método de Bell, satisface el cálculo de las lluvias máximas diarias, excepto por un ligero incremento de aproximadamente un 16% en los períodos de retorno de 50 y 100 años, respecto a los valores calculados por la distribución binomial.

This paper is concerned with a study about maximum extreme precipitation events that have taken place in the city of Quito, as well as their assessment and space-time behavior by means of indicators such as pluviometric coefficient and intensity-frequency-duration curves which demonstrate that the extreme precipitation events around the city of Quito are mainly associated to the rainy period January-May, with a higher probability on April. Besides, it is shown that the equation obtained in order to determine the daily precipitations by means of the Bell method satisfies the calculation of the daily precipitations, except for a slight increase of 16% in the return periods of 50 and 100 years, with respect to the calculated values by the binomial distribution.

Drought temporal assessment in Hoya de Guayllabamba province of Pichincha Ecuador

Para conocer el comportamiento de las sequías en el entorno físico-geográfico alto andino por encima de los 2000 msnm, se establece el procedimiento de cálculo del Índice de Precipitación Estandarizado (IPE) en períodos de análisis de seis y doce meses utilizando tres estaciones meteorológicas en la Hoya de Guayllabamba, situadas a lo largo del eje longitudinal del área de estudio con diferentes alturas. Como resultado se han obtenido los valores del Índice Estandarizado de Precipitación (IPE) referenciados con respecto al valor de -1, establecido como el umbral que identifica la ocurrencia de eventos de sequías y permite conocer la severidad y duración de las mismas, a partir de los datos de precipitación media mensual.

In order to know the behavior of the droughts in the high Andine physicalgeographical environment over 2000 masl, the calculation procedure of the standard precipitation index (SPI) is applied. The procedure is established using periods of analysis within the range of six and twelve months using the data of three different meteorological stations in the Hole of Guayllabamba. The stations are situated along the longitudinal axis of the research area with different heights. As a result the values of the standard precipitation index (SPI) were obtained using as a reference the minus one (-1) value. This value is accepted as the threshold that identifies the occurrences of drought events, and allows to know its severity as well as its duration using as a reference the monthly precipitation data.