Ingeniería Hidráulica y Ambiental

Luyano river water quality: application of a water quality index

RESUMEN Este trabajo describe la aplicación del Índice de Calidad del Agua del Concilio Canadiense de Ministerios del Medioambiente (CCMEWQI) para cuatro estaciones situadas en el río Luyanó, La Habana, Cuba. El río fue evaluado desde diciembre del 2010 hasta noviembre del 2017. El CCMEWQI fue aplicado a seis parámetros de calidad de agua (pH, oxígeno disuelto, demanda bioquímica de oxígeno, demanda química de oxígeno, coliformes totales y coliformes fecales). El índice tuvo un valor de 14, que indica que el río tiene una pobre calidad debido al efecto de diversas fuentes de contaminación.

ABSTRACT The present work describes the application of Canadian Council of Ministers of the Environment Water Quality Index (CCMEWQI) to four stations located in Luyanó river, Havana, Cuba. The river was evaluated from december 2010 to november 2017. CCMEWQI was applied using six parameters of water quality (pH value, dissolved oxygen, biochemical oxygen demand, chemical oxygen demand, total coliforms and fecal coliforms). The index value was 14 which suggests that the river has a poor quality due to the effect of different pollution sources.

Contamination of Luanda coastal areas: solutions for its mitigation

RESUMEN Las aguas residuales, los residuos sólidos urbanos y de pesca son fuentes de contaminación en las playas del sur de la ciudad de Luanda, Angola. Se efectuó el análisis del agua de la costa sur de la bahía en el laboratorio, se caracterizaron los residuos sólidos urbanos de las localidades y se determinó la media diaria del volumen de residuos de pesca que se produce. Se observó el gran impacto de la contaminación en las aguas superficiales de Luanda, originado por las aguas residuales, los residuos sólidos urbanos y los residuos de la actividad pesquera. El estudio de la composición de los residuos presentes permitió su clasificación para la posterior propuesta de tratamiento y solución para su mitigación.

ABSTRACT Wastewater, solid urban residuals and fishing are sources of environmental pollution on the beaches of the south of the city of Luanda, Angola. The analysis of the water of the south coast of the bay was carried out in the laboratory, the urban solid waste of the localities was characterized and the daily average of the volume of fishing waste was determined. The great impact of pollution on the surface waters of Luanda, caused by wastewater, solid urban waste and waste from fishing activity, was observed. The study of the composition of the present residues allowed its classification for the later treatment proposal and solution for its mitigation.

The wave equation as a boundary condition in a channel flow model

RESUMEN Se muestra un modelo no estacionario formado por la ecuación diferencial hiperbólica 1D, el cual es utilizado en la práctica de la propagación de ondas en ríos y canales. Como condición de frontera aguas arriba se ha tomado una función que depende del tiempo representando la variación de los niveles del agua en el canal. Aguas abajo se toma como condición de frontera la ecuación de onda con primeras derivadas en el espacio y el tiempo, garantizando así que no exista reflexión de la onda en dicha frontera. Se formulan algoritmos numéricos obtenidos de la aplicación del Método de las Diferencias Finitas y del Método de los Elementos Finitos y se comparan los algoritmos de cálculo con una solución analítica mostrándose buenos resultados.

ABSTRACT A non-stationary model is shown, formed by the 1D hyperbolic differential equation, which is commonly used in practice for wave propagation of rivers and channels. As an upstream boundary condition, a function that depends on time has been taken, representing the variation of the water levels in the channel. Downstream, the wave equation with first derivatives in space and time is taken as the boundary condition, thus ensuring that there is no reflection of the wave in that boundary. Numerical algorithms obtained from the application of the Finite Differences Method and the Finite Element Method are formulated and the calculation algorithms are compared with an analytical solution showing good results.

Hazen-Williams coefficient as a function of Reynolds number and relative roughness

RESUMEN Se presentan los resultados obtenidos de la evaluación del coeficiente de Hazen-Williams en función de la rugosidad relativa y el número de Reynolds, obteniendo como resultado que este varía en función de ambas variables y no tiene un valor constante. Se muestran los resultados del cálculo de las pérdidas de carga por fricción en tuberías utilizando las ecuaciones de Darcy-Weisbach y Hazen-Williams, para diferentes materiales con distintos valores de rugosidad relativa y números de Reynolds y coeficientes de Hazen-Williams. De este estudio comparativo se obtuvo como resultado que los valores de pérdidas de carga obtenidos por dichas ecuaciones difieren entre sí, excepto cuando se determina el coeficiente de Hazen-Williams en función de la rugosidad relativa y el número de Reynolds, obteniéndose errores comparativos que son despreciables.

ABSTRACT The results obtained from the evaluation of the Hazen-Williams coefficient are presented as a function of the relative roughness and the Reynolds number, obtaining as a result that it varies according to both variables, not having a constant value. The results of the calculation of friction head losses in pipes are shown using the Darcy-Weisbach and Hazen-Williams equations, for different materials with different values of relative roughness and Reynolds numbers and Hazen-Williams coefficients. From this comparative study it was obtained that the values of head losses obtained by those equations differ from each other, except when the Hazen-Williams coefficient is determined as a function of the relative roughness and the Reynolds number, in which case comparatives errors are negligible.

On the possible origin and calibration of the Vento channel rating curve

RESUMEN En el presente trabajo se realiza un análisis sobre el posible origen y calibración de la curva de descarga de la sección de aforo ubicada en la Torre Norte del canal de Vento. Se presta especial atención al cálculo de conductos cerrados al estudiar una serie de expresiones empleadas por Albear en su proyecto original. De igual forma, empleando mediciones realizadas en investigaciones previas, así como registros de valores medios mensuales de las profundidades de circulación entre los años 1952 y 2006, ha sido posible analizar la variación de la rugosidad en el tiempo y la consiguiente variación en la capacidad de conducción del canal de Vento, tras 125 años de operación.

ABSTRACT In the present contribution an analysis is made about the possible origin and calibration of the discharge curve of the gauging section located in Torre Norte in the Vento channel. Special attention is paid to the calculation of closed conduits when studying several expressions used by Albear in his original project. Similarly, using measurements made in previous researches, as well as records of average monthly values of the depth circulation between 1952 and 2006, it has been possible to analyze the variation of the roughness with time and the consequent variation in the capacity discharge of the channel after 125 years of operation.

Design of the submarine outfall of El Chivo beach

RESUMEN En este artículo se propone un sistema de tratamiento de aguas residuales para evitar los problemas de contaminación que pueden generar las aguas colectadas por el alcantarillado central de La Habana. El objetivo es dimensionar un sistema de tratamiento mediante un emisario submarino, para las aguas albañales conducidas por el sistema de alcantarillado central de La Habana. Luego de colectar los datos necesarios, se presenta el dimensionamiento de los diferentes componentes del sistema, analizando los resultados de los procesos de remoción de bacterias y comparando los mismos con las simulaciones realizadas con el modelo Visual Plumes. La propuesta del nuevo emisario está basada en recomendaciones internacionales y en el cumplimiento de la norma cubana que regula la calidad del vertido de residuales líquidos al mar.

ABSTRACT In this article, a wastewater treatment system is proposed to avoid the pollution problems that can be generated by the water collected by the central sewer system of Havana. The objective is to size a treatment system by means of an underwater outlet as a submarine outfall, for sewage water collected by the central sewerage system of Havana. After collecting the necessary data, the sizing of the different components of the system is presented, analyzing the results of the bacteria removal processes and comparing them with the simulations carried out with the Visual Plumes model. The proposal of the new emissary is based on international recommendations and compliance with the Cuban norm that regulates the quality of the spillage of liquid waste to the sea.

Influence of unsaturated soil permeability on the slopes of earth dams

RESUMEN Esta investigación propone incrementar la pendiente del talud aguas abajo en una presa de tierra de 30 metros de altura, homogénea y conformada por diversas combinaciones cortina-cimiento con suelos de las formaciones Mariel y Toledo, en estado saturado y parcialmente saturado, mediante la incorporación de las curvas de conductividad hidráulica y las curvas características de los suelos. Se realiza el análisis para colchón y prisma de drenaje utilizando los programas SIGMA/W, SEEP/W y SLOPE/W y el método de Morgestern-Price para estimar el factor de seguridad del talud aguas abajo. Se obtiene como resultado que es posible tener pendientes más empinadas al incluir las leyes de la mecánica de suelos no saturados en el análisis de la estabilidad de taludes en presas de tierra.

ABSTRACT This investigation aims to increase the slope of the downstream slope in an earth dam 30 meters high, homogeneous and made up of various combinations in curtain-foundation with soils of the Mariel and Toledo formations, in saturated and partially saturated states, by incorporating the hydraulic conductivity curves and the characteristic curves of the soils. The analysis for mattress and drainage prism are performed using the SIGMA / W, SEEP / W and SLOPE / W programs and the Morgestern-Price method to estimate the safety factor of the slope downstream. It is obtained as a result that it is possible to have steeper slopes by including the laws of unsaturated soil mechanics in the analysis of the stability of slopes in earth dams.

Analytical deduction of the characteristic curves of rotodynamic pumps in series

RESUMEN Se presenta una metodología para la determinación de los coeficientes de la expresión matemática de cada una de las curvas características de una bomba rotodinámica cuando se reduce el diámetro exterior del impelente o se varía la velocidad de rotación, partiendo de la información de dichas curvas brindadas por los fabricantes. La metodología propuesta, denominada Método de las Áreas, está basada en la relación directa que existe entre las áreas bajo las curvas (polinomios) de una bomba y la correspondiente al caso en cuestión (reducción del diámetro exterior del impelente o cambio de la velocidad de rotación). El objetivo de la misma es determinar los coeficientes de las curvas características resultantes de estas modificaciones, así como proporcionar una herramienta para conocer el procedimiento de obtención de dichos coeficientes característicos.

ABSTRACT A methodology to calculate the coefficients of the mathematical expression for each one of the characteristic curves of a rotodynamic pump is presented when the external diameter of the impeller is reduced or the rotation speed is varied, starting from the information of the curves provided by the manufacturers. The proposed methodology, called Area Method, is based on the direct relationship existing between the areas under the curves (polynomials) of a pump and the one corresponding to the case in question (reduction of outside diameter of the impeller or change in rotation velocity). The objective of the methodology is to determine the coefficients of the characteristic curves resulting from these modifications, as well as to provide a tool to know the procedure to obtain those characteristic coefficients.

Genesis of the formation of the hydraulic engineer in Cuba

RESUMEN La ingeniería hidráulica en Cuba como carrera es relativamente joven, no abundan los referentes sobre la formación de este ingeniero, los disponibles versan sobre la enseñanza, las relaciones interdisciplinarias o el currículo, pero se dificulta encontrar en ello las causas que propiciaron la aparición de esta carrera; ello motivó a las autoras a reflexionar acerca de los fenómenos que originaron el diseño de una nueva carrera, es decir, la génesis de la formación del ingeniero hidráulico en Cuba, lo que propició comprender la estabilidad de su proceso docente hasta nuestros días.

ABSTRACT Hydraulic engineering in Cuba as a career is relative new, there is not abundance of information about the formation of these engineers; the available documents are focused in teaching, the disciplinarily relationship or curriculum, but is difficult to find the origin; therefore the aim of this work is to reflect about the phenomenona giving origin to the design of this new career. Knowledge of the genesis of the formation of the hydraulic engineer in Cuba allowed to understand the stability of its teaching process up to the present day.

Determination of the design head in hydropower storage projects

RESUMEN En Cuba, la carga de diseño preliminar para los proyectos hidroenergéticos “a pie de presa” se determina como el promedio ponderado por el tiempo de las cargas netas obtenidas en la simulación del embalse. En este trabajo se proponen tres métodos alternativos para la determinación de la carga de diseño preliminar óptima en centrales hidroeléctricas “a pie de presa” a saber: 1- mediante la utilización de la carga neta de acuerdo al histograma de frecuencia, 2- a partir de la curva de duración de la carga neta y 3- por el método del gradiente reducido generalizado. Cualquiera de estos tres métodos brinda mayor precisión en la determinación de este parámetro.

ABSTRACT The preliminary design head for run-of reservoir hydropower projects in Cuba is determined as the time-weighted average of net head obtained through reservoir simulation. This paper proposes three alternative methods for obtaining the optimal preliminary design head as follows: 1- by the frequency histogram of the net head, 2- by the net head duration curve and 3- by the generalized reduced gradient method (non-linear programming). Any of these three methods offers a better approximation to this parameter.