Análisis experimental y caracterización de pavimentos porosos y su respuesta hidrológica

El extenso uso de pavimentos impermeables trae consigo, sobre todo en áreas de un importante desarrollo urbano, considerables problemas en la evacuación de las aguas lluvias. El uso indiscriminado de estas estructuras en áreas urbanas, disminuye notoriamente la capacidad de recarga natural de agua en los terrenos, e incrementa de forma considerable el volumen y el caudal del escurrimiento superficial, aumentando el riesgo de provocar inundaciones. Además, cuando el agua de las lluvias escurre, arrastra consigo materiales sólidos y contaminantes depositados en calles y estacionamientos. Una de las alternativas posibles para la remediación de esta problemática es el uso de pavimentos porosos. Lamentablemente, en nuestro país no se ha extendido la aplicación de estas tecnologías que conllevan importantes beneficios económicos y ambientales, entre los cuales pueden citarse la mejora en la calidad de los efluentes pluviales, la flora arbórea urbana más longeva y mejor desarrollada, la reducción del efecto de “isla térmica” en las grandes ciudades, la reducción notable de la contaminación acústica, el aumento de la seguridad vial, y reducción de costos, considerando integralmente el sistema vial y el sistema de drenaje pluvial. Los beneficios ambientales descriptos justifican plenamente su amplio uso en los países desarrollados. Como objetivo principal se plantea caracterizar experimentalmente el comportamiento hidrológico-ambiental de pavimentos porosos que puedan ser fabricados con materiales y tecnología local, e inferir los posibles beneficios que su uso pudiera acarrear en el medio ambiente. Como metodología se propone el estudio teórico-experimental, desde la tecnología de los materiales, en el diseño y conocimiento de las propiedades en estado fresco y endurecido y en la durabilidad de hormigones porosos elaborados con materiales locales. Para la caracterización hidrológica se fabricarán parcelas de pavimento poroso, las cuales serán ensayadas mediante el uso de un microsimulador de lluvia, midiendo la intensidad de lluvia generada y el escurrimiento superficial resultante. Estos experimentos podrán repetirse para distintas intensidades de lluvia generada, la cual puede graduarse en el rango de 65 a 120 mm/h. A partir de los datos recopilados, podrán ajustarse parámetros hidrológicos que permitan describir el comportamiento de estas superficies, en comparación con la situación natural y la actual (pavimentos impermeables). Se ajustarán modelos de infiltración que permitan extrapolar en forma hipotética la situación a escalas mayores, y cuantificar preliminarmente los beneficios hidrológico-ambientales que produciría este tipo de tratamiento superficial en el ambiente urbano. Como resultados de este proyecto se espera obtener: una verificación de las posibilidades de los materiales locales, brindando bases evolucionadas para su empleo en la construcción; una metodología para caracterizar en forma preliminar la capacidad de infiltración de muestras reducidas de pavimento poroso; un sensor electrónico para automatizar las mediciones del microsimulador de lluvia; una metodología para caracterizar experimentalmente la capacidad de infiltración de los pavimentos porosos propuestos, basada en el uso del simulador de lluvia disponible en el Laboratorio de Hidráulica; un conjunto de resultados experimentales que posibiliten analizar el comportamiento hidrológico-ambiental de estas superficies; un conjunto de parámetros que permitan cuantificar la respuesta hidrológica de estos pavimentos y una estimación preliminar de los hipotéticos beneficios asociados al uso de estas tecnologías. Se considera que el Proyecto puede servir como puntapié inicial para el análisis de viabilidad, a nivel local, del uso de tecnologías de pavimentación novedosas en el país, pero con varias décadas de experiencia a nivel internacional. Los beneficios medioambientales asociados a los pavimentos porosos, justifican plenamente su investigación a nivel local.

Incertidumbres de modelos hidrológicos predictivos - aplicación a modelos intensidad-duración-recurrencia (I-D-T) de lluvia.

Las relaciones intensidad de lluvia-duración-Recurrencia (i-d-T) y el patrón de distribución temporal de las lluvias, requeridos para estimar las "Crecientes de proyecto", empleadas para el proyecto de obras de ingeniería civil y planificación del uso del suelo, solo se pueden extraer de extensos registros de alta frecuencia, normalmente fajas pluviográficas, elemento en general no disponible en Argentina. En cambio, es habitual disponer de otro dato de lluvia provisto por pluviómetros: la lámina diaria total. En la provincia de Córdoba, existe información de relaciones i-d-T para siete estaciones pluviográficas, insuficientes para lograr una buena cobertura espacial de toda la Provincia. En este trabajo, se buscará regionalizar las ternas i-d-T para toda la provincia de Córdoba utilizando una técnica de regionalización la cuál contempla el uso de un modelo predictivo e información pluviométrica la cuál se caracteriza por su mayor densidad espacial. A tal fin se espera plasmar la información disponible en mapas digitales (grillas con resolución espacial acorde a los fines de proyecto) los cuales permitan caracterizar el comportamiento estadístico de la variable lluvia máxima diaria, a través de dos parámetros descriptivos como son la media y desvió estándar de los logaritmos de dichas series, incorporando a través de ellos características locales al modelo predictivo. Toda la información procesada y los mapas elaborados serán conformados en un Sistemas de Información Geográfica (SIG). El proceso metodológico empleado se puede resumir en siete actividades principales, a saber: a) selección de las estaciones pluviométricas disponibles en la provincia de Córdoba en base a la longitud de las series de registros, la verificación sobre las series de valores máximos de lluvias diarias de las hipótesis estadísticas básicas (independencia, estacionalidad y homogeneidad) y detección de datos atípicos. b) Determinación de los parámetros provenientes del análisis de estadística inferencial sobre las series de lluvias máximas diarias registradas en los puestos seleccionados y sobre los logaritmos de ellas. c) Ubicación especial de las distintas estaciones pluviométricas y sus parámetros estadísticos, d) Interpolación de la información puntual, generación de mapas de interpolación y análisis tendencial. e) implementación del Modelo predictivo para la regionalización de las curvas i-d-T. f) cuantificación de las incertidumbres provenientes de las distintas fuentes que permitan determinar el intervalo de confianza de los resultados obtenidos, para ello se espera plantear uno o más de los siguientes enfoques metodológicos, estadística clásica (análisis de primer orden), métodos bayeseanos, principio de pareto y/o principio de equifinalidad. g) Análisis y Validación de los resultados.

Manual de procedimientos para el cálculo de lluvias de diseño. Escala provincial y nacional

El diseño hidrológico se define como la evaluación del impacto de los procesos hidrológicos y la estimación de los valores correspondientes a las variables representativas con fines de diseño. Las pautas para establecer un valor de diseño para obras hidráulicas son el costo y la seguridad. Sobredimensionar las obras es antieconómico, en tanto que, si las estructuras se subdimensionan pueden fallar con resultados catastróficos. Los estudios dirigidos a determinar las crecidas de proyecto de diversas estructuras hidráulicas requieren series de datos históricos de caudal, pero esta información en nuestro país es poco frecuente. En esos casos, el análisis se hace sobre las precipitaciones causantes del fenómeno denominadas lluvia de diseño. El equipo responsable de este proyecto tiene una experiencia de investigación y desarrollo de más de 15 años en el tema. Por lo que el objeto de la presente propuesta es plasmar los avances alcanzados sobre las lluvias de diseño en un manual que permita brindar una herramienta técnica (a escala provincial y nacional) a los profesionales dedicados a la planificación, proyecto y construcción de obras hidráulicas

Estudios de erosión hídrica, dinámica del agua y prácticas de control en una cuenca de la región central de Córdoba

Los fenómenos de Erosión Hídrica e incremento de los volúmenes de escurrimiento se han agravado notablemente al haberse incrementado la superficie sembrada con soja, provocando graves perjuicios económicos en obras de infraestructura y localidades urbanas. Como un aporte para la planificación tanto predial como a nivel de cuenca y territorial se postula que: La captación y conservación de las aguas de lluvia, disminuyendo el escurrimiento superficial, disminuye la erosión y aumenta la disponibilidad de agua para los cultivos. La medición de caudales permite evaluar los métodos de cálculo del escurrimiento para la cuenca y poseer una herramienta para el correcto dimensionamiento de las obras de ingeniería hidráulica así como para la protección contra los excedentes hídricos. Para probar las hipótesis planteadas se propone: Evaluar los procesos hídricos y los aspectos fisiográficos de la cuenca en sus dimensiones espacial y temporal para la conformación de un banco de datos. Examinar las técnicas clásicas para la determinación de caudales de proyecto. Evaluar el impacto de los cambios en las prácticas de uso y manejo de suelo sobre la generación de excedentes hídricos. Cuantificar el fenómeno erosivo en tierras agrícolas. Probar la eficacia de algunas prácticas agrícolas en la disminución de la erosión hídrica, la captación de agua y el rendimiento de los cultivos. Demostrar los beneficios económicos del control de la erosión. Se busca demostrar la ventaja económica del control de la erosión para facilitar su aplicación por los productores y proveer a los profesionales e instituciones de herramientas adaptadas a la zona para el manejo de esta problemática.

Estimación de las precipitaciones utilizando informacion satelital y de superficie

Se desarrollará un modelo de estimación de las precipitaciones mediante el uso de información satelital y terrestre. Se consideran los canales visibles e infrarrojo del satélite GOES e información meteorológica de superficie (precipitación, viento y humedad) a los fines de ajustar las estimaciones de las precipitaciones y proceder a la validación de las mismas. Las estimaciones diarias de precipitación serán acumuladas a valores decadales (diez días) a los fines de su distribución a usuarios del sector agrícola y para su utilización en aplicaciones relacionadas con la agricultura. Objetivos Generales - Identificar y adaptar métodos de estimación de la precipitación utilizando información satelital. - Mejorar la cobertura espacial de la actual red pluviométrica en la provincia de Córdoba. - Desarrollar aplicaciones en Agricultura de las precipitaciones estimadas. Objetivos Específicos - Desarrollar un modelo de estimación de las precipitaciones. - Establecer un sistema operativo de estimaciones de lluvia que utilice la información disponible de satélites meteorológicos. - Proveer estimaciones de precipitación o aplicaciones de la precipitación estimada a los sectores públicos y privados relacionados con las actividades agrícolas.

El polen como bioindicador del impacto de la radiación UV B sobre los agroecosistemas marginales y los ecosistemas naturales de la Provincia de Córdoba

El objetivo del plan propuesto es investigar la respuesta del sistema reproductivo de las plantas superiores a un posible incremento de la UV B sobre la superficie terrestre, relacionado con la depleción de la capa de Ozono estratosférico. Los ecosistemas frágiles se verían afectados en su biodiversidad y los agroecosistemas de las zonas marginales en su productividad, si el sistema reproductivo (representado en nuestra hipótesis por el polen, como la estructura más expuesta a la radiación solar en la fase progámica durante su traslado al estigma), respondiera con cambios fisiológicos o mutaciones genéticas al incremento de la UV B. Se recoge y almacena polen de las especies problema, se lo irradia desde un simulador solar que consta de una fuente artificial de UV (lámpara HP A 400 Philips) en una cámara refrigerada. Se analizan los parámetros seleccionados: supervivencia, funcionalidad, actividad mitocondrial, cantidad y calidad de las proteínas. Se cuantifica la dosis de UV B necesaria para producir distintos tipos de daño en las especies y variedades estudiadas.

Estructura del cambio climático en el norte de la Provincia de Córdoba de interés para Agricultura y los Recursos Hídricos

En una investigación anterior se detectó la existencia de un cambio climático en las lluvias anuales en la zona norte de la provincia de Córdoba, en los alrededores de Jesús María. Esta es una región de amplio interés agropecuario y además está en marcha un importante proyecto de irrigación. La presente investigación está destinada a investigar la estructura de ese cambio climático, para encontrar cuáles fueron las variaciones en niveles mensuales y diarios de lluvia que produjeron el cambio climático en las lluvias anuales. En razón de la existencia de un cambio climático en las lluvias anuales, tiene importancia científica y económica el identificar la estructura de ese cambio climático, para lo cual es necesario encontrar cuáles son los cambios en las componentes que forman la lluvia anual, que han manifestado ese cambio climático. Esto es particularmente importante porque desde el punto de vista científico contribuye a proveer la información base para identificar las posibles causas y por consiguiente la posible evolución de ese cambio climático. Desde el punto de vista de su utilidad económica, conocer la estructura del cambio climático en la lluvia es importante porque se pasa a desagregaciones de los valores de lluvia que tienen directa incidencia en la producción agrícola-ganadera y en la planificación del aprovechamiento de los recursos hídricos.

Manual de procedimientos para el cálculo de lluvias de diseño – (escala provincial y nacional).

El diseño hidrológico se define como la evaluación del impacto de los procesos hidrológicos y la estimación de los valores correspondientes a las variables representativas con fines de diseño. Las pautas para establecer un valor de diseño para obras hidráulicas son el costo y la seguridad. Sobredimensionar las obras es antieconómico, en tanto que, si las estructuras se subdimensionan pueden fallar con resultados catastróficos. Los estudios dirigidos a determinar las crecidas de proyecto de diversas estructuras hidráulicas requieren series de datos históricos de caudal, pero esta información en nuestro país es poco frecuente. En esos casos, el análisis se hace sobre las precipitaciones causantes del fenómeno denominadas lluvia de diseño. El equipo responsable de este proyecto tiene una experiencia de investigación y desarrollo de más de 15 años en el tema. Por lo que el objeto de la presente propuesta es plasmar los avances alcanzados sobre las lluvias de diseño en un manual que permita brindar una herramienta técnica (a escala provincial y nacional) a los profesionales dedicados a la planificación, proyecto y construcción de obras hidráulicas.

Aplicación de materiales zeolíticos en el reciclado químico de residuos plásticos

La utilización de los plásticos ha crecido dramáticamente durante los últimos 30 años y en forma paralela también se ha incrementado el volumen de desperdicios provenientes de los mismos. La distribución individual de los mismos en los residuos domiciliarios varía de acuerdo al origen socioeconómico de los grupos sociales, oscilando entre 39-47% de polietileno PE, 27-41% de polietilentereftalato PET, 5-12% de poliestireno PS, 10-15% de polipropileno PP, entre otros; ocupando entre 9-12% de los desperdicios en rellenos sanitarios (expresado en porcentajes en peso). Para el aprovechamiento de los residuos plásticos existen diferentes opciones, de las cuales el reciclado químico aparece como la alternativa más prometedora tanto ambiental como económica. Dentro del reciclado químico de los desechos plásticos, se encuentra el craqueo catalítico, que es un proceso a partir del cual se pueden obtener hidrocarburos líquidos y gaseosos de gran valor agregado, a partir de la adición de catalizadores, lo cual mejora la tecnología puramente térmica, ya que el espectro en la distribución de productos es mucho más reducido, permitiendo alcanzar mayor selectividad hacia ciertos productos en función de las características del catalizador utilizado, reduciendo los tiempos de reacción y las temperaturas del proceso a 350-550°C. En la presente investigación se propone la síntesis de materiales catalíticos a medida con base en materiales microporosos (Zeolitas), para la transformación de residuos plásticos en hidrocarburos de interés para la industria petroquímica o combustibles. Los materiales catalíticos (del tipo ZSM-11, BETA) se prepararán por técnicas hidrotérmicas, a los cuales se les incorporarán funciones activas (H, Zn, Co, Cr, Ni, Mn) empleando tratamientos químicos y térmicos. Se caracterizarán mediante el empleo de diversas técnicas fisicoquímicas, tales como Difracción de rayos X, Absorción Atómica, Análisis Térmicos, Espectroscopía Infrarrojo con transformada de Fourier, BET, Microscopía de barrido electrónico con microsonda y Mediciones de propiedades magnéticas ( a temperatura ambiente con variación de campo y a campo constante con variación de temperatura). Finalmente estos materiales se emplearán en la transformación de residuos plásticos (PEBD, PEAD y mezclas de los mismos) a hidrocarburos aromáticos y cortes de combustibles. Se estudiará de las influencia de condiciones operativas (reactor de lecho fijo a presión atmosférica, temperaturas de reacción, tiempos de reacción, relación polímero/catalizador, etc.), a los fines de optimizar el sistema catalítico. Aquellos catalizadores que presenten mejor comportamiento para el proceso, serán evaluados a bajos tiempos de contacto en un reactor discontinuo de lecho fluidizado, denominado Simulador de Riser.

Aplicación de materiales zeolíticos en el reciclado químico de residuos plásticos

La utilización de los plásticos ha crecido dramáticamente durante los últimos 30 años y en forma paralela también se ha incrementado el volumen de desperdicios provenientes de los mismos. La distribución individual de los mismos en los residuos domiciliarios varía de acuerdo al origen socioeconómico de los grupos sociales, oscilando entre 39-47% de polietileno PE, 27-41% de polietilentereftalato PET, 5-12% de poliestireno PS, 10-15% de polipropileno PP, entre otros; ocupando entre 9-12% de los desperdicios en rellenos sanitarios (expresado en porcentajes en peso). Para el aprovechamiento de los residuos plásticos existen diferentes opciones, de las cuales el reciclado químico aparece como la alternativa más prometedora tanto ambiental como económica. Dentro del reciclado químico de los desechos plásticos, se encuentra el craqueo catalítico, que es un proceso a partir del cual se pueden obtener hidrocarburos líquidos y gaseosos de gran valor agregado, a partir de la adición de catalizadores, lo cual mejora la tecnología puramente térmica, ya que el espectro en la distribución de productos es mucho más reducido, permitiendo alcanzar mayor selectividad hacia ciertos productos en función de las características del catalizador utilizado, reduciendo los tiempos de reacción y las temperaturas del proceso a 350-550°C. En la presente investigación se propone la síntesis de materiales catalíticos a medida con base en materiales microporosos (Zeolitas), para la transformación de residuos plásticos en hidrocarburos de interés para la industria petroquímica o combustibles. Los materiales catalíticos (del tipo ZSM-11, BETA) se prepararán por técnicas hidrotérmicas, a los cuales se les incorporarán funciones activas (H, Zn, Co, Cr, Ni, Mn) empleando tratamientos químicos y térmicos. Se caracterizarán mediante el empleo de diversas técnicas fisicoquímicas, tales como Difracción de rayos X, Absorción Atómica, Análisis Térmicos, Espectroscopía Infrarrojo con transformada de Fourier, BET, Microscopía de barrido electrónico con microsonda y Mediciones de propiedades magnéticas ( a temperatura ambiente con variación de campo y a campo constante con variación de temperatura). Finalmente estos materiales se emplearán en la transformación de residuos plásticos (PEBD, PEAD y mezclas de los mismos) a hidrocarburos aromáticos y cortes de combustibles. Se estudiará de las influencia de condiciones operativas (reactor de lecho fijo a presión atmosférica, temperaturas de reacción, tiempos de reacción, relación polímero/catalizador, etc.), a los fines de optimizar el sistema catalítico. Aquellos catalizadores que presenten mejor comportamiento para el proceso, serán evaluados a bajos tiempos de contacto en un reactor discontinuo de lecho fluidizado, denominado Simulador de Riser.

¿Pueden los cultivos de cobertura, que presentan características alelopáticas, ser una herramienta para el control de malezas y disminuir el uso de herbicidas, en la zona semiárida del centro de Argentina?

El incremento poblacional a nivel mundial y los intereses económicos, provoco en el sector agropecuario un aumento en la superficie destinada a la agricultura, principalmente en el cultivo de soja, desencadenando la incorporación de prácticas tecnológicas para mejorar la producción con mayor eficiencia. La herramienta que presento un fuerte impacto fue la adquisición de sojas con tecnología resistente a Glifosato, que por su uso desmedido surgieron las malezas resistentes; conjuntamente con la escasez de las precipitaciones y la falta de cultivos de invierno, provoco dificultades en el control de aquellas, y por consiguiente un aumento en los costos productivos. Se plantea de este modo la incógnita de pensar si los cultivos de cobertura que presentan características alelopáticas ¿Pueden ser una herramienta para el control de malezas y disminuir el uso de herbicidas, en la zona semiárida del centro de Argentina? Como respuesta presentamos en el presente proyecto, el análisis de los beneficios de la incorporación de prácticas agropecuarias, como el desarrollo de cultivos de cobertura con propiedades alelopáticas, con el fin de mejorar el control y manejo de malezas y lograr de este modo menores costos y contaminación ambiental. Este desafío comprende dos etapas, la primera consiste en la siembra de tres cultivos de invierno Cebada, Centeno y Avena (15 variedades) y la consiguiente selección de aquellos que presenten mejores propiedades alelopáticas para el control de malezas. En una segunda etapa, del cultivo seleccionado se estudian variedades comerciales y la posterior elección de aquel con mejor competitividad, evaluando las características optimas de densidad de siembra, a la cual se alcanzan la mayor captación de agua de lluvia y menor consumo de agua y además la fecha optima en la que debemos interferir en el desarrollo del cultivo (secado o destrucción). La investigación nos ayudara a contar con mayor información, para lograr mejores niveles productivos, preservando el suelo, ambiente y cuidado de todo el sistema productivo.

Regionalización de variables hidrológicas con fines de diseño de obras de infraestructura y manejo integrado de cuencas.

Las relaciones intensidad de lluvia-duración-Recurrencia (i-d-T) y el patrón de distribución temporal de las lluvias, requeridos para estimar las "Crecientes de proyecto", empleadas para el proyecto de obras de ingeniería civil y planificación del uso del suelo, solo se pueden extraer de extensos registros de alta frecuencia, normalmente fajas pluviográficas, elemento en general no disponible en Argentina. En cambio, es habitual disponer de otro dato de lluvia provisto por pluviómetros: la lámina diaria total. Por ejemplo, solo en la provincia de Córdoba, existe información de relaciones i-d-T para siete estaciones pluviográficas, insuficientes para lograr una buena cobertura espacial de toda la Provincia. En este trabajo, se busca regionalizar las ternas i-d-T a la región central Argentina utilizando una técnica de regionalización la cual ha sido desarrollada por el EHCPA, la cual contempla el uso de un modelo predictivo e información pluviométrica la cual se caracteriza por su mayor densidad espacial. A tal fin se plasmará la información disponible en mapas digitales (grillas con resolución espacial acorde a los fines de proyecto) los cuales permiten caracterizar el comportamiento estadístico de la variable lluvia máxima diaria, a través de dos parámetros descriptivos como son la media y desvió estándar de los logaritmos de dichas series, incorporando a través de ellos características locales al modelo predictivo. Toda la información procesada y los mapas elaborados son conformados en un Sistemas de Información Geográfica (SIG).