Anales de la Universidad de Cuenca

Se presenta una proyección para la gestión de Posgrado de la Universidad de Cuenca en consideración de la situación actual y las tensiones a las que se encuentran sujetos los procesos de posgrado de las instituciones de educación superior. La exposición toma como puntos de partida los aspectos referidos a globalización y los efectos que las políticas públicas tienen sobre la gestión de posgrado. Se abordan aspectos de pertinencia y crecimiento de la educación de cuarto nivel en un contexto mundial, así como los retos a los que se enfrenta la formación de posgrado. Como aporte, se plantean elementos para la gestión de posgrado considerando: oferta académica con pertinencia, integración académica e internacionalización, fortalecimiento de la calidad y gestión institucional. Con el presente artículo, se pretende incentivar la discusión en la comunidad académica y aportar al análisis que permita la construcción de un modelo institucional para la gestión de posgrado en un contexto integrado a los procesos de generación de conocimiento, producción científica y al desarrollo individual y colectivo para impulsar una oferta de posgrado altamente competitiva y plenamente vinculada a los sectores productivos y estratégicos de la sociedad.The current article presents a projection for Graduate Programs at the Universidad de Cuenca based on the analysis of the current condition and the challenges that are subject to the universities. Here, the main issues on globalization and its effects on public policies, which influence the management of graduate programs, are considered as starting points. Additionally, relevant aspects of pertinence and evolution of graduate studies and their administration worldwide and the challenges that these kind of programs face are addressed. As a contribution to the analysis, elements for the development of a graduate institutional model considering: academic offerings with relevance, academic integration and internationalization, the strengthening of the quality, and the management are proposed with the purpose of encouraging the discussion and analysis and exchange of opinions that allow the construction of a graduate management institutional model for the Universidad de Cuenca within an integrated concept to knowledge generation and scientific production processes and individual and collective development. One of the main objectives of the present document is to strengthen and promote an offer of graduate programs highly competitive and fully connected to the productive and strategic sectors of our society.Cuencanúmero 5

Application of OpenFoam solver SettlingFoam to bedload sediment transport analysis

Sediment transport is an important process for rivers and natural channels. The determination of sediment transport is a very complex process due to the high variability and changing nature of the factors that intervene. As a contribution to the description of this kind of phenomenon and to highlight the problems, the needs and potentials of the numerical approaches, OpenFOAM solver settlingFoam is used to simulate sediment transport in a rectangular channel. The model used constitutes a simplification of a complex procedure based on the application of a single parameter (alpha) to determine the fluid-sediment mixture features. High variability was found between the results from different alpha values. Nevertheless, there is a lack of information to determine the appropriate value of this parameter. However, even though the procedure applied and the results obtained have to be taken as a reference, this study provides valuable criteria for future research of this complex topic.El transporte de sedimento es un proceso importante para ríos naturales, su determinación es un proceso complejo debido a la variabilidad y a la naturaleza cambiante de los factores que intervienen. Como una contribución a la descripción de este fenómeno y para enfatizar los problemas, las necesidades y las potencialidades de los enfoques numéricos, el solucionador settingFoam (OpenFoam) es utilizado para simular el transporte de sedimentos en un canal rectangular. El modelo utilizado constituye una simplificación de basada en la aplicación de un solo parámetro (alpha) para determinar las características de la mezcla fluido-sedimento. Alta variabilidad se reporta en los resultados para diferentes valores de alpha, sin embargo, existe poca información para determinar los valores apropiados para éste parámetro. A pesar de que el procedimiento aplicado y los resultados obtenidos deben ser tomados como referencia, este estudio provee criterios valiosos para la futura investigación de este tema tan complejo

Application of OpenFoam solver SettlingFoam to bedload sediment transport analysis

Sediment transport is an important process for rivers and natural channels. The determination of sediment transport is a very complex process due to the high variability and changing nature of the factors that intervene. As a contribution to the description of this kind of phenomenon and to highlight the problems, the needs and potentials of the numerical approaches, OpenFOAM solver settlingFoam is used to simulate sediment transport in a rectangular channel. The model used constitutes a simplification of a complex procedure based on the application of a single parameter (alpha) to determine the fluid-sediment mixture features. High variability was found between the results from different alpha values. Nevertheless, there is a lack of information to determine the appropriate value of this parameter. However, even though the procedure applied and the results obtained have to be taken as a reference, this study provides valuable criteria for future research of this complex topic

Application of the grid convergence index to a laminar axisymmetric sudden expansion flow

El uso de modelos numéricos para la representación de procesos naturales es cada vez más común, gracias al desarrollo de herramientas avanzadas problemas cada vez más complejos pueden ser abordados. Sin embargo, mientras sistemas avanzados pueden ser solventados, la incertidumbre de la precisión de la solución obtenida se mantiene. La comparación entre los valores experimentales y los obtenidos mediante las simulaciones no es evidencia suficiente de la calidad de los resultados. El método del índice de convergencia de la grilla (GCI) se propone como una alternativa para calcular y reportar la estimación del error de discretización en la aplicación de mecánica de fluidos computacional (CFD) para las simulaciones, este método permite la estimación del error de discretización mediante la aplicación de la teoría de Extrapolación de Richardson, este procedimiento es aplicado a un caso de flujo laminar en una tubería que experimenta una expansión repentina. Los resultados de un estudio experimental se utilizan para verificar tanto la simulación numérica como los resultados de GCI. Como resultado de la aplicación de este método el orden de precisión del esquema numérico utilizado fue verificado. Comparando los resultados numéricos con los valores experimentales se obtuvo un máximo error de 6%. Finalmente, considerando las dos grillas más finas se puede concluir que el rango asintótico se ha alcanzado y que una grilla más fina no mejorara considerablemente la precisión de la solución como lo hará el costo del procedimiento.The use of numerical models to represent natural processes is increasingly common. The development of advanced numerical tools allows a more physically-based representation of complex flow phenomena. While more advanced systems can be solved, the uncertainty of the accuracy of the solutions obtained remains. The mere comparison between experiments and simulations is not enough proof of strength of the results. The Grid Convergence Index (GCI) methodology has been proposed with the aim to provide a mechanism to calculate and report discretization errors estimates in computational fluid dynamics (CFD) simulations. It permits the quantification of the uncertainty present in grid convergence. This method uses a grid convergence error estimator that is obtained by applying the generalized Richardson Extrapolation theory. The process is applied to an axisymmetric sudden expansion laminar flow case. Experimental results are used to verify the numerical simulation and GCI outcome. As a result of the application of this method the order of accuracy of the numerical scheme was verified. Additionally, comparing the numerical results with the experimental values, a maximum error of 6% was obtained. Finally, considering the two finest meshes, it can be concluded that the asymptotic range has been reached and that a finer Mesh won’t improve the accuracy of the solution when considering the increased numerical cost.Cuenc

Influence of characteristic diameter on downstream hydraulic geometry relations for a high gradient gravel bed river

Hydraulic geometry (HG) theory has been applied to characterize the morphological changes that a river undergoes as a result of changes in discharge. Furthermore, HG has been used in a variety of studies including indirect discharge estimates, habitat assessment, and flow resistance analysis. Since a river is always evolving towards a morphological equilibrium, HG relations are obtained based on measured data that relate top width, mean flow depth, and mean velocity with discharge. At-a-station and downstream HG have been defined to characterize river development at a cross-section and reach scales, respectively. Dimensionless forms of downstream HG relations have been proposed to capture the physics of river morphology. Median sediment diameter d50has been used as the characteristic diameter to put HG relations in dimensionless form. However, for rivers with coarse bed material, it has been shown that the characteristic diameter may be greater than d50. In the present study, field measurements from a high gradient (slopes from 2% to 10%) gravel bed river (d50from 4 to 25 mm), the Tabacay River, are used to establish the downstream HG relations and to determine the impact of the characteristic diameter by considering d84and d90as characteristic diameters. Additionally, based on these relations, regime equations are obtained for the Tabacay River to compare the performance of each characteristic diameter. The results helped to define the appropriate characteristic diameter to make HG relations and regime equations more representative of measured data.Atlant

Modelización matemática para diseño de una red de riego

Este trabajo trata primeramente de aspectos hidráulicos necesario para un sistema de riego como son: captaciones, conducciones de una manera general centralizando el estudio teórico en la materia de riego, específicamente sistemas de riego [riego superficial, aspersión y goteo y métodos de riego riego a pedido, continuo y rotación] además estudios de suelo y clima, todos ellos, aspectos fundamentales de un proyecto de riego. complementariamente se ha realizado un paquete de programas, mediante los cuales se ha podido evaluar el diseño de diferentes alternativas técnicas en forma rápida logrando conseguir la más conveniente.Ingeniero CivilCuenc

Local rainfall modelling based on global climate information: a data-based approach

Modelar el clima es complejo debido a las interacciones de múltiples escalas y las fuertes no linealidades. Sin embargo, las señales climáticas suelen ser cuasi periódicas y es probable que dependan de variables exógenas. Motivados por esta idea, proponemos una estrategia para eludir la complejidad del modelado basada en las siguientes ideas. 1) Las señales observadas se pueden descomponer en tendencias no estacionarias y cuasi-periodicidades a través de Regresiones Dinámicas-Armónicas (DHR). 2) Las frecuencias principales y las señales descompuestas se pueden utilizar para construir un modelo armónico con parámetros variables según las variables exógenas. 3) La técnica de parámetros dependientes del estado (SDP) permite la estimación dinámica de estos parámetros. El enfoque combinado DHR-SDP resultante se aplica al modelado de lluvia mensual, utilizando señales climáticas globales como variables exógenas. Como resultado, 1) el modelo produce mejores predicciones que las técnicas alternativas estándar; 2) el modelo es sólido con respecto a las limitaciones de los datos y útil para la previsión de varios pasos por delante; 3) Se obtienen relaciones interesantes entre los estados climáticos globales y la estacionalidad de la precipitación local a partir de las funciones estimadas del SDP.Modelling climate is complex due to multi-scale interactions and strong nonlinearities. However, climate signals are typically quasi-periodical and are likely to depend on exogenous-variables. Motivated by this insight, we propose a strategy to circumvent modelling complexity based on the following ideas. 1) The observed signals can be decomposed into non-stationary trends and quasi-periodicities through Dynamic-Harmonic-Regressions (DHR). 2) The main-frequencies and decomposed signals can be used for constructing a harmonic model with varying parameters depending on exogenous-variables. 3) The State-Dependent-Parameter (SDP) technique allows for the dynamical estimation of these parameters. The resulting DHR-SDP combined approach is applied to rainfall- monthly modelling, using global-climate signals as exogenous-variables. As a result, 1) the model yields better predictions than standard alternative techniques; 2) the model is robust regarding data limitations and useful for several-steps-ahead forecasting; 3) interesting relations between global-climate states and the local rainfall’s sea- sonality are obtained from the SDP estimated functions

Caracterización del transporte de sedimentos de carga de lecho en ríos de alta pendiente utilizando la teoría de la geometría hidráulica

En Ecuador, los canales empinados de lecho áspero constituyen el componente principal del sistema de drenaje montañoso. Proporcionan sedimento a los canales aguas abajo de pendiente más suave. Por lo tanto, el transporte de sedimentos representa un proceso de conducción en el sistema de drenaje natural. A saber, define la evolución de la morfología del río. Para cuantificar y comprender la magnitud y el efecto de este proceso en el entorno circundante, se debe mejorar la comprensión y el conocimiento del transporte de carga de cama. El estudio del transporte de sedimentos en canales más empinados con material más grueso es un proceso complejo. El entorno continuamente cambiante resulta en una alta incertidumbre en la cuantificación de las tasas de transporte de sedimentos. Se han propuesto algunas ecuaciones para cuantificar las tasas. Sin embargo, la falta de datos medidos reales no permite una cuantificación y verificación adecuadas. Por otro lado, la teoría de la geometría hidráulica (HG) se ha aplicado para generar elementos para un monitoreo constante del comportamiento de los ríos. Se han obtenido relaciones HG adimensionales que replican lo que se observa en los ríos. Parámetros como el ancho superior, la profundidad media del flujo, la velocidad media y la carga de sedimentos suspendidos de varios ríos de lecho de grava se han relacionado con la descarga de líquidos. El presente estudio propone la caracterización del transporte de sedimentos cargados de lecho de ríos empinados de lecho de grava en términos de relaciones adimensionales de HG. Se realizan mediciones en varios tramos a lo largo de un río de la tasa de transporte de carga de lecho para determinar los parámetros (exponentes y coeficientes) de las relaciones HG. Los resultados representan una contribución que permite la reducción de la falta de datos medidos en el campo, así como la aplicación de una teoría generalmente utilizada para caracterizar parámetros hidráulicos-geométricos para caracterizar el transporte de sedimentos con carga de lecho.In Ecuador, steep rough-bedded channels constitute the main component of mountainous drainage system. They provide sediment to milder-slope downstream channels. Thus, sediment transport represents a driving process in natural drainage system. Namely, it defines river morphology evolution. To quantify and to understand the magnitude and effect of this process in the surrounding environment, the understanding and knowledge of bedload transport must be improved. The study of sediment transport in steeper channels with coarser material is a complex process. The continuously changing environment results in a high uncertainty in the quantification of sediment transport rates. Some equations have been proposed to quantify the rates. However the lack of actual measured data does not allow proper quantification and verification. On the other hand, hydraulic geometry (HG) theory has been applied to generate elements for a consistent monitoring of rivers behavior. Dimensionless HG relations that replicate what is observed in rivers have been obtained. Parameters such as top width, mean flow depth, mean velocity, and suspended sediment load of several gravel-bed rivers have been related with liquid discharge. The present study proposes the characterization of bedload sediment transport of steep gravel-bed rivers in terms of dimensionless HG relations. Measurements in various reaches along a river of bedload transport rate are performed to determine the parameters (exponents and coefficients) of the HG relations. The results represent a contribution that allows the reduction of the lack of field-measured data as well as the application of a theory generally used to characterize hydraulic-geometric parameters to characterize bedload sediment transport.Pittsburg

Validation of an experimental procedure to determine bedload transport rates in steep channels with coarse sediment

The current study presents an experimental procedure used to determine bedload sediment transport rates in channels with high gradients and coarse sediment. With the aim to validate the procedure for further investigations, laboratory experiments were performed to calculate bedload transport rates. The experiments were performed in a laboratory tilting flume with slopes ranging from 3% to 5%. The sediment particles were uniform in shape (spheres). The experiments were divided into four cases based on sediment size. Three cases of uniform sizes of 10 mm, 15 mm and 25 mm and a case with a grain size distribution formed with the uniform particle sizes were considered. From the experimental results a mathematical bedload transport model was obtained through multiple linear regression. The experimental model was compared with equations presented in the literature obtained for gravel bed rivers. The experimental results agree with some of the models presented in the literature. The closest agreement was seen with models developed for steep slopes especially for the highest slopes considered in the present study. Therefore, it can be concluded that the methodology used can be replicated for the study of bedload transport rates of channels with high gradients and coarse sediment particles to study more general cases of this process such as sediments with non-uniform shapes and sizes. However, a simplified model is proposed to estimate bedload transport rates for slopes up to 5%