Revista Politécnica

Riesgos Ambientales por Derrames de Petróleo en el Nororiente Ecuatoriano usando GIS: Tiempos de Respuesta y Zonas Vulnerables

Abstract: In the present investigation Geographic Information Systems (GIS) are used as a key tool for an efficient planning and response to the occurrence of oil spills in Ecuador; considered as a megadiverse country. It is intended to identify areas prone to oil spills, to identify vulnerable areas which conservation is a priority, and to suggest alternatives to reduce response times to these emergencies. The area of study corresponds to seven blocks of the Northeastern Ecuador, an area of immense ecological value, in which oil activities are developed. GIS was used to perform spatial analyzes of wells, platforms, production stations, oil pipelines and environmental factors such as protected areas. In addition, a statistical analysis was carried out to determine if the proximity to roads, houses, towns, rivers and flood zones are risk factors that could cause oil spills. An innovative proposal is presented to improve the prior planning and remediation of oil spills by identifying patterns of occurrence and vulnerable zones with GIS; thus minimizing environmental and social impact through rapid response. It also allows operating companies to update their contingency plans to respond effectively to new emergencies and optimize their resources, providing a new alternative to conserve the enormous biodiversity of Ecuador.

Resumen: En la presente investigación se utilizan Sistemas de Información Geográfica (GIS) como herramienta clave para una eficiente planeación y respuesta ante la ocurrencia de derrames de petróleo en el Ecuador; considerado como un país megadiverso. Se pretende determinar las zonas proclives a derrames de hidrocarburos, establecer las zonas vulnerables que podrían ser afectadas cuya conservación es prioritaria y sugerir alternativas para reducir los tiempos de respuesta frente a estas emergencias. La zona de estudio corresponde a siete bloques del Nororiente ecuatoriano, área de inmenso valor ecológico a nivel mundial en la cual se desarrollan actividades petroleras. Se utilizó GIS para realizar análisis espaciales de pozos, plataformas, estaciones de producción, oleoductos y factores ambientales como áreas protegidas. Además, se realizó un análisis estadístico para determinar si la cercanía a vías, casas, poblados, ríos y zonas inundables constituyen factores de riesgo que puedan ocasionar derrames. Se presenta una propuesta innovadora para mejorar la planificación previa y remediación de derrames de petróleo al identificar patrones de ocurrencia y zonas vulnerables mediante GIS; minimizando con ello el impacto ambiental y social mediante una rápida respuesta. Además permite a las empresas operadoras actualizar sus planes de contingencias para responder eficazmente ante nuevas emergencias y optimizar sus recursos, convirtiéndose en una nueva alternativa para conservar la enorme biodiversidad del Ecuador.

Determinación de la Rosa de Robustez para la Matriz Eléctrica del Ecuador

Resumen: El adecuado análisis en la expansión de la generación de un país, en un determinado periodo, permite conocer el nivel de seguridad para el suministro de energía eléctrica; por medio de lo que se garantiza el abastecimiento del consumo de la misma para las diferentes actividades requeridas por la sociedad. El desarrollo de la matriz eléctrica se basa en la accesibilidad a las diferentes fuentes con fines de producción eléctrica, siempre y cuando se cuente con un adecuado nivel de disponibilidad de la tecnología de generación considerada en la planificación de la expansión del parque generador. Sin embargo, en cualquier país existen momentos, políticos, económicos y ambientales que determinan de manera tácita el nivel de seguridad energético, el cual no es determinado explícitamente en la planificación, y en la práctica es analizado considerando por lo general la dimensión técnica. Al ser el abastecimiento un tema transversal es necesario tomar en cuenta las diferentes aristas de la expansión. En el presente trabajo se muestra un análisis para el periodo 2011-2015 mediante la evolución de indicadores electro-energéticos del Sistema Nacional Interconectado (SNI) del Ecuador considerando las diferentes fuentes disponibles de producción de energía eléctrica y el consumo. Mediante un conjunto adecuadamente seleccionado de indicadores que son función de la expansión y operación de los distintos recursos de generación; lo cuales, estructurados adecuadamente y dispuestos gráficamente determinan la robustez para un sistema eléctrico, es decir, la adaptabilidad del mismo ante variaciones del entorno. Esta disposición gráfica del valor en porcentaje de cada indicador en un eje, se lo conoce como la herramienta denominada “Rosa de Robustez”; donde cada indicador a ser considerado se obtiene en base a la información disponible en documentos oficiales de las instituciones del sector energético.

Abstract: The adequate analysis in the expansion of generation for a country that allows knowing the level of security for the supply of electrical energy, and that is guaranteed the supply of consumption for the different activities required by society. The development of the electrical matrix is based on the accessibility to the different sources for the purpose of electricity production that it is provided, there is an adequate level of availability of the generation technology considered in the planning expansion of generator park. However, any country there are political, economic and environmental moments, which tacitly determine level of energy security that is not explicitly determined in planning, and in practice is analyzed considering technical dimension in general. As supply is a cross-cutting issue, it is necessary to take into account the different edges of the expansion. The present work an analysis is shown for 2011-2015 through evolution of electro-energy indicators for the National Interconnected System (SNI) of Ecuador considering different available sources of electricity production and consumption. Through a suitably selected set of indicators that are a function of expansion and operation different generation resources; which, suitably structured and graphically arranged, determine the robustness of an electrical system, its adaptability to environmental variations. This graphic layout of percentage value of each indicator on an axis is known as the tool called " Rose of robustness "; where each indicator can be considered and must be obtained in based on information available in official documents of institutions the energy sector.

Cinemática y Masa dinámica de la Galaxia NGC 7331

Resumen: Se llevó a cabo un estudio de la curva de rotación de la galaxia NGC 7331 situada a 14,7 Mpc de la Tierra. La curva de rotación se derivó usando observaciones radioastronómicas del monóxido de carbono (CO). La forma de la curva de rotación y las velocidades son muy similares a aquellas derivadas previamente, empleando datos de hidrógeno atómico, lo que sugiere la coexistencia de ambos elementos en las regiones estudiadas en NGC 7331. Se descubrió que el ensanchamiento de la línea de CO, transición 2-1, está dominado por efectos turbulentos del gas de CO antes que por efectos térmicos. Asimismo, se estudió el campo de velocidades de NGC 7331, lo que puso en evidencia la rotación de la galaxia en el sentido de las agujas del reloj. Finalmente, asumiendo una aproximación esférica para la forma de la galaxia se estimó una masa dinámica de 1,4E+10 masas solares para NGC 7331.

Abstract: The study of the rotation curve of the galaxy NGC 7331, located at 13,870 Mpc from the Earth, was carried out. The rotation curve is obtained using radio astronomy observations of the carbon monoxide (CO). The shape of the rotation curve and the velocities are very similar to those derived from atomic hydrogen data, suggesting the coexistence of both elements in the studied regions of NGC 7331. We found that the CO (2-1) line broadening is dominated by turbulent effects rather than by thermal effects. The velocity field of the galaxy is studied as well, showing that the galaxy is rotating clockwise. Finally, assuming a spherical approximation for the galaxy shape, a dynamical mass of 1,4E+10 solar masses is estimated for NGC 7331.

Modelo Matemático Adaptado para el Cálculo de Pérdidas de Propagación en la Banda de 900 MHz para Microceldas en la Ciudad de Quito

Resumen: En este artículo se presentan modelos para el cálculo de pérdidas de trayectoria en ambientes con línea de vista y sin línea de vista para microceldas en la banda de 900MHz. Para obtener el modelo de pérdidas de trayectoria se utiliza el método de aproximación por mínimo cuadrado y se lo determinó a partir de mediciones realizadas en la ciudad de Quito de potencia recibida en diferentes puntos de una zona de cobertura. Las expresiones de los nuevos modelos obtenidos se basan en los modelos existentes de espacio libre, Okumura, Okumura-Hata, COST-231, Egli y Walfisch. Los métodos de ajuste de los modelos existentes a las mediciones fueron el del error cuadrático medio y el método simple.

Abstract: This paper presents a path-loss model for predicting signal propagation in Line of Sight (LOS) and Non Line of Sight (NLOS) environments for microcell from 928 MHz to 960 MHz. For to determine the path-loss model is used the method of Least Square Approximation. The determination of model for predicting the path-loss was made through received power measurements at different points in a coverage area. The new model is based on existing propagation models such as Free space model, Okumura model, Okumura-Hata model, Cost-231 model, Egli model and Walfisch model. The model was obtained by using a method of adjustment such as Mean Square Error (MSE) and simple method.

Modelamiento y Simulación de la Producción de Hidrógeno en un Electrolizador a Partir de Vapor Sobrecalentado de Agua

Resumen: La investigación presenta un modelo eléctrico equivalente de una celda electrolítica simple, utilizada para la producción de hidrógeno a partir de vapor sobrecalentado de agua, con la finalidad de brindar una base teórica que pueda ser aplicada al momento de elegir o diseñar equipos para sistemas de electrólisis de este tipo. Para ello se realiza el estudio de los componentes que conforman el electrolizador, las leyes y ecuaciones que rigen el comportamiento del sistema, las variables que inciden en la producción de hidrógeno, así como la espectroscopia de impedancia electroquímica, esta última útil para interpretar de forma matemática los fenómenos que se presentan en el proceso de electrólisis. La implementación y simulación del modelo análogo por circuito eléctrico equivalente (EEC) de la celda electrolítica, utilizando las características de un electrolito de YSZ, un ánodo de LSM y un cátodo de Ni-YSZ, permitió concluir que se pueden obtener resultados eficientes en la producción de hidrógeno a mayor área transversal del electrolito y menor separación entre los electrodos, al trabajar con una señal de excitación de pulsos a frecuencia de resonancia y a temperaturas de vapor sobrecalentado altas.

Abstract: The research presents an electrical model equivalent of a simple electrolytic cell, used for the production of hydrogen from overheated water steam, in order to provide a theoretical basis that can be applied when choosing or designing equipment for electrolysis systems of this type. To do that, will be carried out the component study of electrolyzer, laws and equations governing the behavior of the system; the variables that affect the production of hydrogen as well as the electrochemical impedance spectroscopy, this last one useful for mathematically interpret the phenomena that occur in the process of electrolysis. The implementation and simulation of the analog model, of the equivalent electric circuit (EEC) of the electrolytic cell, using the characteristics of a YSZ electrolyte, LSM anode and a Ni-YSZ cathode, allowed to conclude that optimal results in the hydrogen production can be obtained to greater area of the electrolyte and smaller spacing between electrodes, working with an excitation signal of pulses at resonance frequency and a high overheated water steam temperatures.

Modelación Numérica del Flujo Rasante en una Rápida Escalonada Aplicando la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) Mediante el Uso de Flow-3D

Resumen: El presente estudio tiene como objetivo principal desarrollar la modelación numérica del flujo rasante en una rápida escalonada aplicando el paquete comercial FLOW-3D. Actualmente el diseño de este tipo de estructuras se realiza con el uso de expresiones empíricas obtenidas con base en la modelación física y estudios complementarios en la modelación numérica del flujo sobre la rápida escalonada con apoyo de un código CFD. Con el modelo numérico se busca estimar la velocidad del flujo en la región uniforme, y el coeficiente de fricción para cuatro caudales de operación de la rápida escalonada (ϴ=45º, Hd=4.61m). La representación de un flujo autoaireado es complejo, por lo que el programa aproxima la solución con ciertas limitaciones, para ello emplea el modelo air entrainment, el modelo drift flux y un modelo de turbulencia k-ԑ RNG. Los resultados obtenidos con la modelación numérica y la modelación física acerca del inicio de autoaireación natural del flujo y la profundidad del flujo bifásico en la región uniforme presentan desviaciones de hasta el 10% debido a que el flujo es altamente turbulento.

Abstract: The main objective of this project is to develop the numerical modeling of the skimming flow in a stepped spillway using FLOW-3D. The design of these structures is based on the use of empirical expressions obtained from physical modeling and complementary studies in the numerical modeling of flow over the stepped spillway with support of CFD code. The numerical model is used to estimate the flow velocity in the uniform region and the friction coefficient of the stepped spillway (ϴ = 45º, Hd=4.61m). The representation of auto aeration a flow is complex, so the program approximates the solution with certain limitations, using an air entrainment model; drift flux model and turbulence model k-ԑ RNG. The results obtained with numerical modeling and physical modeling at the beginning of natural auto aeration of flow and depth of the biphasic flow in the uniform region presents deviations above to 10% perhaps the flow is highly turbulent.