Ingeniería Hidráulica y Ambiental

Influencia de residuales industriales en la contaminación de la bahía de Santiago de Cuba en el 2020.

RESUMEN La bahía santiaguera es considerada la segunda más contaminada del país. Debido a la Covid-19, la productividad de las industrias que la rodean, y el trasiego marítimo portuario disminuyó. Por ello, el objetivo del trabajo es identificar la influencia que tuvieron los residuales de algunas industrias en la contaminación de la bahía en el 2020. Se determinaron once parámetros indicativos de contaminación como metales pesados, oxígeno disuelto, sólidos suspendidos y turbiedad. Se puede asegurar que las empresas de Fibrocemento, ERASOL, Refinería de Petróleo, Procesadora de Soya, y Cervecería, son las que mayores concentraciones de contaminantes aportan a las aguas de la bahía y que la calidad de las aguas de la zona estudiada no cumple con los requisitos para zona de baño ni de pesca según las normas cubanas vigentes.

ABSTRACT The Santiago bay is considered the second most polluted in the country. Due to Covid-19, the productivity of the industries that surround it, and the port maritime transfer decreased. Therefore, the objective of the work is to identify the influence that the residuals of some industries had on the contamination of the bay in 2020. Eleven parameters indicative of contamination were determined, such as heavy metals, dissolved oxygen, suspended solids and turbidity. It can be ensured that the Fiber Cement, Erasol, Oil Refinery, Soy Processing, and Brewery companies are the ones that contribute the highest concentrations of pollutants to the waters of the bay and that the quality of the waters of the area studied does not meet the requirements for bathing or fishing areas according to current Cuban regulations.

Uso sostenible del agua residual de la pesca a partir del cultivo de microalgas. Caso de estudio EPIGRAN

RESUMEN El presente trabajo se realizó en el municipio de Manzanillo, provincia Granma, con el apoyo de la Industria Pesquera de Manzanillo. La investigación tuvo como objetivo proponer un sistema de tratamiento capaz de disminuir el potencial contaminante de las aguas residuales de la Empresa EPIGRAN con el empleo de la microalga Chlorella sp. Para ello se abordaron las lagunas de alta velocidad, evaluadas con antelación por especialistas de la pesca. De esta forma, se potenciará el uso sostenible del agua residual, ya que se alcanzarán subproductos de alto valor agregado para la alimentación animal, la industria farmacéutica y del cosmético. El agua clarificada tendrá una DBO5 de 50 mg/L como máximo y se obtendrán 4,5 kg/m3 de biomasa algal húmeda (1,0 kg/m3 de biomasa seca).

This work was carried out in Manzanillo municipality, Granma province, with the support of Manzanillo Fishing Industry. The objective of the research was to propose a treatment system capable of reducing the contaminating potential of wastewater from the EPIGRAN Company with the use of the microalgae Chlorella sp. For this, the high-speed lagoons were approached, evaluated in advance by fishing specialists. In this way, the sustainable use of wastewater will be promoted, since high value-added by-products will be obtained for animal feed, the pharmaceutical and cosmetic industries. The clarified water will have a maximum BOD5 of 50 mg/L and 4.5 kg/m3 of wet algal biomass will be obtained (1.0 kg/m3 of dry biomass).

Programa para determinar los parámetros que caracterizan el oleaje marino y simular su comportamiento

RESUMEN La undimotriz posibilita generar electricidad a partir de la energía cinética contenida en las olas del mar. Determinadas localidades de la zona costera de Santiago de Cuba brindan potencialidades para explotar este recurso. El objetivo es presentar un programa implementado en Matlab 2015, para determinar, en función de disimiles velocidades del viento y sus direcciones, los parámetros que caracterizan el comportamiento del oleaje, generar una simulación animada en 3D donde se reproduzca el comportamiento de este y determinar la densidad lineal de potencia, kW/m, tomando los de mayor incidencia en la zona de El Sardinero. Se diseñó el programa "Niord" y se comprobó su precisión por comparación con datos registrados, obteniéndose valores semejantes a los reportados en una estación meteorológica.

ABSTRACT The waves energy let get electricity from kinetic energy contained in the sea waves. Certain localities of the coastal zone of Santiago de Cuba offer potentialities to exploit this resource. The objective is to present a software implemented in Matlab 2015, to determine, based on dissimilar wind speeds and directions, the parameters that characterize wave behavior, generate a 3D animated simulation where the behavior of this is reproduced and determine the Linear power density, kW/m, taking those with the highest incidence in the El Sardinero area. The "Niord" software was designed and its accuracy was verified by comparison with recorded data, obtaining values similar to those reported in a meteorological station.

Estrategias para el diseño de sistemas de drenaje urbano en la ciudad de Santa Clara.

RESUMEN En la presente investigación se propone una estrategia para el diseño de Sistemas de Drenaje Urbano a partir de la aplicación de nuevos conceptos basados en softwares especializados para su modelación y análisis, utilizando como caso de estudio la ciudad de Santa Clara. El objetivo principal de la estrategia es la elaboración de propuestas de solución integrales a los lugares más afectados por inundaciones. Los resultados obtenidos permiten reconocer la existencia en la ciudad de 66 Áreas Hidrológicas Urbanas, de las cuales son de interés un total de 24, y se propone como solución integral 16 Sistemas de Drenaje Urbano, con una longitud total de su trazado de 40,69 km y teniendo un impacto directo en 42 Puntos Críticos de Drenaje en la ciudad.

ABSTRACT This research proposes a strategy for the design of Urban Drainage Systems based on the application of new concepts based on specialized software for its modeling and analysis, using the city of Santa Clara as a case study. The main objective of the strategy is to prepare comprehensive solution proposals for the places most affected by floods. The results obtained allow recognizing the existence in the city of 66 Urban Hydrological Areas, of which a total of 24 are of interest, and 16 Urban Drainage Systems are proposed as an integral solution, with a total length of its layout of 40.69 km and having a direct impact on 42 Critical Drainage Points in the city.

Solución del problema inverso de la hidrogeología mediante el algoritmo evolución diferencial

RESUMEN La presente contribución propone un nuevo algoritmo de optimización dentro de la tecnología AQÜIMPE para la calibración automática de los parámetros hidrogeológicos de modelos de acuíferos (conductividad hidráulica y coeficiente de almacenamiento). La propuesta utiliza una técnica metaheurística llamada algoritmo evolución diferencial (differential evolution, DE por sus siglas en inglés) la cual se basa en los principios básicos de los algoritmos genéticos con algunas modificaciones. El acople entre el modelo de flujo AQÜIMPE y DE se implementa en el asistente matemático MATLAB. Se aplica el modelo propuesto en la calibración del modelo del acuífero Cuentas Claras, donde DE demuestra ser una buena opción a la hora de elegir un algoritmo de optimización para la solución del problema inverso de la hidrogeología.

ABSTRACT In this research a new module within AQÜIMPE technology is proposed, to the automatic calibration of the hydrogeologic parameters of the aquifers model (hydraulic conductivity and storage coefficient). The proposal uses a metaheuristic technique called differential evolution algorithm, which is based on the basic principles of the genetic algorithms with some modifications. This technique is implemented in the solution of the inverse problem of the hydrogeology. The coupling between the AQÜIMPE flow model code and DE is implemented in the mathematical assistant MATLAB. The model proposed is applied in the calibration of the real aquifer model. Through its application it shows that DE is a good option when selecting an optimization algorithm to the solution of the inverse problem of the hydrogeology.

El aeropuerto José Martí y peligros asociados al sistema de protección contra inundaciones

RESUMEN A partir de los resultados del proceso de calibración de un modelo elaborado de un sector del acuífero Vento donde se encuentra ubicado el aeropuerto, se realizaron simulaciones de dos escenarios para conocer la respuesta del acuífero ante un evento extremo de similares características a las del ciclón Frederick. Los resultados mostraron que tal y como sucedió en el evento de referencia, los pozos de recarga se convierten en surgentes y que el período de descenso de los niveles es prolongado y de alrededor de 10 días. Se demuestra la vulnerabilidad del sistema de protección contra inundaciones que actualmente presenta el aeropuerto José Martí y los peligros de contaminación asociados, por lo que se recomienda sustituir el sistema actual de protección contra inundaciones del aeropuerto, por uno superficial.

ABSTRACT José Martí International Airport is represented into a mathematical model of Vento aquifer. From the results of a calibration model of a section of Vento aquifer where José Martí International Airport is located, two scenarios have been simulated as to understand the aquifer response to extreme weather events with similar characteristics to hurricane Frederick. Results show how recharge wells are transformed into surging wells and the descending period of the groundwater level is prolonged to about 10 days. The findings point out the vulnerability of the current flood mitigation system and the pollution risks associated with it. Therefore, it is recommendable to substitute the current system by a superficial one.

Remoción de contaminantes en aguas residuales mediante el polielectrolito catiónico extraído de las semillas de Moringa oleífera

RESUMEN Esta investigación pretende evaluar la eficiencia del polielectrolito catiónico de la Moringa oleífera en la remoción de contaminantes de aguas residuales. Se aplicó un diseño completamente al azar en un arreglo unifactorial, con cuatro tratamientos y tres repeticiones. El coagulante polielectrolito catiónico extraído de la semilla de moringa tuvo una dosis de 1, 2 y 4 mL y como testigo el sulfato de aluminio. Se tomó una muestra de 9000 mL de agua residual, se realizó la caracterización física presentando 120 mg/L de SST, 43,52 FAU de turbidez y 456 Pt/Co de color. No hubo diferencias significativas entre tratamientos de acuerdo a la prueba de ANOVA (p: 0.707), por lo que se evidencia que el tratamiento a base de moringa en sus diferentes concentraciones es un buen coagulante para remover contaminantes en aguas residuales.

ABSTRACT This research aims to evaluate the efficiency of the cationic polyelectrolyte of Moringa oleifera in removing pollutants from wastewater. A completely randomized design was applied in a unifactorial arrangement, with four treatments and three repetitions. The cationic polyelectrolyte coagulant extracted from the moringa seed had a dose of 1, 2 and 4 mL and aluminum sulfate as a control. A sample of 9000 mL of residual water was taken, the physical characterization was carried out showing 120 mg/L of SST, 43.52 FAU of turbidity and 456 Pt / Co of color. There were no significant differences between treatments according to the ANOVA test (p: 0.707), so it is evidenced that the treatment based on moringa in its different concentrations is a good coagulant to remove contaminants in wastewater.

Resultados del riego por surcos abiertos y cerrados, mediante la aplicación de condicionantes de manejo en caña de azúcar

RESUMEN El objetivo de este trabajo fue “evaluar tres caudales y dosis de riego, en surcos abiertos y cerrados, para determinar los mejores indicadores de calidad del desempeño del riego, en vertisoles”. Las investigaciones se realizaron en el bloque 0-68, variedad Jaronú (60-5), área neta de 49.52ha, y pendiente 0,001m/m, en la Empresa Azucarera U. Noris en Holguín. Mediante el modelo de infiltración Kostiakov - Lewis, los caudales de 3.2, 4.3 y 5 L/s se evaluaron para dosis de riego de 35, 40 y 45 mm, aplicándose las condicionantes: “satisfacción parcial y total de la dosis de riego (Zr) aguas abajo”. Tanto para surcos abiertos como cerrados, se obtuvo una reducción significativa de los tiempos de infiltración, y unido a ello, mayores valores de eficiencias en el evento de riego.

ABSTRACT The objective of this work was “to evaluate three flows and doses of irrigation, in open and closed furrows, to determine the best indicators of quality of irrigation performance, in vertisols”. The investigations were carried out in block 0-68, Jaronú variety (60-5), net area of 49.52ha, and slope 0.001m/m, at the U. Noris Sugar Company in Holguín. Using the Kostiakov-Lewis infiltration model, flows of 3.2, 4.3 and 5 L/s were evaluated for irrigation doses of 35, 40 and 45 mm, applying the conditions: “partial and total satisfaction of the irrigation dose (Zr ) downstream”. For both open and closed furrows, a significant reduction in infiltration times was obtained, and together with this, higher values of efficiencies in the irrigation event.