Investigación & Desarrollo

CLOUD ATTENUATION AT Ka, Q AND W BANDS BASED ON RADIOSOUNDINGS DURING RAINY AND NON-RAINY SEASONS IN CENTRAL ANDES: A STUDY IN EL ALTO, BOLIVIA

Cloud attenuation in satellite communication systems becomes a relevant issue as the frequency increases, and thus, it has to be taken into account when link availability is being calculated. This atmospheric impairment is a variable atmospheric phenomenon whose characterization has to be done not only on a yearly-basis but also on a seasonal and monthly basis. In the present paper, cloud attenuation statistics are reported at 20 GHz, 40 GHz and 75 GHz during rainy and non-rainy seasons in El Alto, Bolivia, at 4065 m of altitude, using 3 years of radiosoundings (2016-2019). Cloud detection models have been used for the calculations, including Salonen, Salonen08, Decker and CldMod models, and results obtained are compared to those given by the global model of the ITU-R Rec. P.840. The results lead to conclude that zenith cloud attenuation during rainy season can reach maximum values between 0.15 and 0.45 dB (20 GHz), 0.55 and 1.5 dB (40 GHz), and 1.3 and 3.9 dB (75 GHz) depending on the model to be used. In comparison, during non-rainy season these values vary between 0.08 and 0.33 dB (20 GHz), 0.26 and 1.1 dB (40 GHz), and 0.62 and 2.6 dB (75 GHz). On the other hand, statistics based on CldMod model and, in a less extent, Decker model are close to the ones obtained using the ITU-R global model. These observations could open the possibility of further studies assessing the reliability of meteorological parameters in digital maps at high altitude sites, because these data are used in global propagation models.

La atenuación por nubes en sistemas de comunicaciones por satélite adquiere mayor importancia a medida que aumenta la frecuencia de operación del sistema. Se trata de un fenómeno variable cuya caracterización es imprescindible, no sólo sobre una base estadística anual sino también estacional. En este artículo se presentan estadísticas de atenuación por nubes en 20 GHz, 40 GHz y 75 GHz durante los periodos de lluvia y no-lluvia a 4065 m de altitud, basados en el análisis de 3 años de radiosondeos (2016-2019) en El Alto, Bolivia. Se utilizan los modelos de Salonen, Salonen08, Decker y CldMod y los resultados se comparan con el modelo global de la Rec. UIT-R P.840. Los resultados llevan a concluir que la atenuación cenital debida a nubes durante época de lluvia puede alcanzar valores máximos entre 0.16 y 0.45 dB (20 GHz), entre 0.5 y 1.5 dB (40 GHz), y entre 1.3 y 3.9 dB (75 GHz) dependiendo del modelo que fue utilizado. En comparasión, durante época de no-lluvia estos valores varían entre 0.08 y 0.33 dB (20 GHz), entre 0.26 y 1.1 dB (40 GHz), y entre 0.62 y 2.6 dB (75 GHz). Por otro lado, las estadísticas en base a los modelos CldMod y, en menor medida, Decker se aproximan mejor a los resultados del modelo de la UIT-R. Estas observaciones abren la posibilidad a trabajos adicionales que evalúen la confiabilidad de los parámetros meteorológicos de los mapas digitales modelos globales en sitios con una altitud considerable, debido a que éstos se utilizan en modelos de propagación globales.

PLANNING AND SIMULATION FOR RADIO ACCESS NETWORKS ON “SMALL CELLS” TECHNOLOGY FOR HETEROGENEOUS ENVIRONMENTS

The document presents the planning and simulation of UMTS and LTE mobile telecommunications network by the use of Small Cells technology in heterogeneous environments solutions for real foray operators in Cochabamba to achieve efficiency in resource usage in a state of high traffic load of voice and data, and therefore achieve better utilities. The methodology is based on analytical development, planning, and simulation which take place in the first instance with the collection of information. In the following steps, the project requirements were identified, a vendor technical specifications comparison was made, and the Small Cell networks were designed by radio access network planning, cell distribution and dimensioning, transportation cadasters definition, technical equipment parametrization, and frequency plan determination. Finally a procedure of simulation for coverage predictions and design validation was made. It is concluded that the project is feasible and complies with technical requirements for land survey, services demand on voice and data, coverage for indoor or outdoor environments, mobility and transport users, parameters performance on RSCP, RSRP, RSRQ signal-to-noise ratio, capacity of users, specific scenario solutions and economic benefits on deployments.

El documento presenta la planificación y simulación de redes de telecomunicaciones móviles UMTS y LTE mediante el uso de tecnología Small Cell en entornos heterogéneos para proponer soluciones a operadores de incursión real en escenarios de Cochabamba para lograr eficiencia en el uso de recursos de radio frecuencia un estado de alta carga de tráfico de voz y datos, y de esta manera lograr mejores utilidades. La metodología se basa en un desarrollo analítico, diseño e implementación que tiene lugar en primera instancia en la recolección de información. En los siguientes pasos, se identificaron los requisitos del proyecto, se compararon las especificaciones técnicas de los proveedores y se diseñaron las redes con tecnología Small Cell. Se procedió a realizar una etapa de simulación y finalmente un paso de validación. Se concluyó que el proyecto es factible donde se cumplen requisitos de levantamiento territorial, servicios de voz y datos, cobertura de ambientes indoor u outdoor, mejora en gestión de usuarios de movilidad y transporte, y mejoramiento en desempeño de parámetros RSCP, RSRP, RSRQ, relación señal a ruido, capacidad de usuarios, soluciones específicas y beneficios económicos en escenarios de despliegue.

EVALUATION OF A MUNICIPAL WASTEWATER TREATMENT PLANT BASED ON STABILIZATION PONDS COUPLED TO A COMPARTMENT ANAEROBIC REACTOR

El objetivo de esta investigación es evaluar el desempeño de la planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR) de una zona conformada originalmente por lagunas de estabilización, la cual fue ampliada. La ampliación se llevó a cabo a través del dragado y mejoramiento del sistema de lagunaje. El aumento de capacidad consistió en la implementación de un Reactor Anaeróbico Compartimentado (RAC), un sistema de pre-tratamiento mejorado que incluye rejas, un tamiz mecánico, un desarenador con una cámara desgrasadora, y lechos destinados al secado de lodos provenientes del RAC. La PTAR actualmente atiende a una población de 20 000 habitantes aproximadamente y trata un caudal de 2 416 m³/d. El RAC implementado contribuye principalmente a la reducción de DBO, DQO y especialmente de SST. El acondicionamiento de las lagunas demostró mejorar la capacidad de tratamiento de la PTAR. La eficiencia global de la PTAR es de: 55, 67, 54, 80, 15 y 26 % para los parámetros de DBO5, DQO total, DQO soluble, SST, N-NH3 y P. Con la adición del RAC y la optimización de las lagunas, la eficiencia de la PTAR se ha incrementado del 52 al 67% en la eliminación de DQO. Estos parámetros demuestran que anteponer un sistema de pretratamiento y un RAC al sistema de lagunaje para ampliar su capacidad de tratamiento es una alternativa adecuada. Adicionalmente se resalta la importancia de realizar el mantenimiento y remoción periódica de lodos para optimizar su funcionamiento.

The objective of this research is to evaluate the performance of a wastewater treatment plant (WWTP) originally based on a series of stabilization ponds which has been expanded. The enlargement was carried out through the desludging and improvement of the stabilization ponds. The expansion consisted of the implementation of an anaerobic baffled reactor (ABR), an improved pre-treatment system which includes screens, a mechanical sieve, a sand trap with degreasing chamber, and beds for drying sludge from the ABR. The WWTP currently serves a population of approximately 20 000 inhabitants and treats a flow of 2 416 m³/d. The newly implemented ABR contributes mainly to the reduction of BOD, COD and especially TSS. The conditioning of the stabilization ponds improved the treatment capacity of the WWTP. The global efficiency of the WWTP is: 55, 67, 54, 80, 15 and 26% for BOD5, total COD, soluble COD, TSS, N-NH3 and P. With the addition of the ABR and the enhancement of the stabilization ponds, the efficiency of the WWTP has increased from 52 to 67% in the removal of COD. These parameters demonstrate that the implementation of a ABR before the ponds to expand the treatment capacity of a stabilization pond system is a suitable alternative. Additionally, the importance of maintaining the ponds and regularly removing sludge to optimize their operation is highlighted.

ANALYSIS OF RESILIENCE IN INVESTMENT OF AN IRRIGATION SYSTEM BASED ON THE COMPARISON OF CLIMATE SCENARIOS

El presente documento refleja un Análisis de Resiliencia en Inversiones (ARI) de un sistema de riego para la Comunidad Cauchi Titiri, de acuerdo a la comparación de escenarios de cambio climático (CCSM4 y MIROC), y un análisis de variabilidad de la temperatura y precipitación, considerando los escenarios de trayectorias de concentración representativas (RCP): 2.6_2020; 4.5_2050 y 8.5_2050. Esta zona presenta inundaciones, sequías, heladas y granizadas; además está situado en un área semi árida, donde existe un nivel medio de amenaza en cuanto a sequías, presentando un alto déficit hídrico. Por consiguiente, se requiere la implementación de un sistema de riego que coadyuve a mejorar el rendimiento de la producción agrícola y garantice la disponibilidad de agua para riego en la zona. Los resultados obtenidos de este análisis indican que existirá un incremento de amenaza de sequías y heladas, considerados como riesgos principales para el ARI. Este análisis está basado en tres módulos de estudio, Análisis de Riesgos, Análisis de Resiliencia Climática y Análisis de Beneficio/Costo, se plantearon medidas de mitigación de exposición al riesgo, como ser, cambiar la ubicación del atajado y fortalecer no sólo las capacidades de limpieza del sistema de riego, sino también la capacidad de atender eventos de cambio climático. Por lo tanto, se logrará una reducción del riesgo del sistema en un 40%, considerando el riesgo actual y el riesgo con incidencia al cambio climático. Por su parte, se alcanzará un costo evitado de Bs. 1.526.668 por pérdidas de reconstrucción y atención a la emergencia.

This document shows the Investment Resilience Analysis (ARI) of an irrigation system in the Cauchi Titiri Community, according to the comparison of climate scenarios (CCSM4 and MIROC). Also, the variability of the temperature and precipitation considering the scenarios of representative concentration trajectories (RCP): 2.6 _2020; 4.5_2050 and 8.5_2050. This area frequently suffers from floods, droughts, frosts and hailstorms. It is located in a semi-arid area, in which there is a medium level of threat in terms of droughts. Therefore, this area has a high water déficit. So, the implementation of an irrigation system is required to improve the yield of agricultural production and guarantees the availability of water for irrigation in the area. The results obtained from this analysis indicate that there is an increased threat of droughts and frosts, which were considered as main risks for the ARI. According to the corresponding analysis, which is based on three study modules, Risk Analysis, Climate Resilience Analysis and Benefit / Cost Analysis, risk exposure mitigation measures were proposed, such as changing the location of the reservoir and strengthen not only the cleaning capacities of the irrigation system, but also the capacity to deal with climate change events. Consequently, as a result of the implementation of these measures, a 40% reduction in the risk of the system will be achieved, considering the current risk and the risk of climate change. For its part, an avoided cost of Bs. 1,526,668 will be reached due to reconstruction losses and attention to the emergency.

HYDROLOGICAL MODELLING UNDER CLIMATE CHANGE SCENARIOS FOR A WATER RESERVOIR IN LA PAZ, BOLIVIA

El embalse Milluni Grande depende principalmente de la precipitación, siendo vulnerable ante periodos de sequía, de forma que puede afectar a la seguridad hídrica de las ciudades de La Paz y El Alto. Por lo tanto, el presente estudio busca determinar la variación de la cantidad de agua disponible en el embalse bajo el set de escenarios de cambio climático establecidos en el quinto informe del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC) para el periodo 2022-2090. El área de estudio se limitó a la microcuenca Milluni, tomando el embalse Milluni Grande como punto de desemboque. La modelación hidrológica se realizó mediante la herramienta Water Evaluation and Planning System (WEAP) utilizando el ensamble de datos diarios de precipitación y temperatura generado a través de la herramienta Gridded Meteorological Ensemble Tool (GMET). Se incorporaron los escenarios de cambio climático empleando el Modelo 1 del Sistema Terrestre de Noruega NorESM1-M, reduciendo su escala mediante el método no paramétrico de vecinos más cercanos (knn-bootstrap). Se obtuvieron las siguientes tendencias para el periodo y área de estudio: incremento general de temperatura, incremento de precipitación en época seca y reducción de precipitación en época húmeda, lo cual puede generar situaciones de sequía. Por otra parte, el caudal de entrada al embalse Milluni Grande tiene tendencia a variar de forma directamente proporcional a la precipitación, mientras que su volumen tiene tendencia a reducirse. Asimismo, puede existir un déficit en la cobertura de los requerimientos de los sitios de demanda, llegando a valores mínimos de 45% para el sistema de distribución Achachicala y 27% para el sistema Meseta. Todos los resultados son acentuados en el escenario pesimista RCP 8.5.

The Milluni Grande reservoir depends mainly on precipitation, being vulnerable to drought periods, which may affect the water security among La Paz and El Alto cities. Therefore, the present study sought to determine the variation of water available in the reservoir under the set of climate change scenarios stablished on the fifth report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) for the period 2022-2090. The study area was limited to the Milluni microbasin, taking the Milluni Grande reservoir as the outlet point. The hidrological modelling was performed through the Water Evaluation and Planning System (WEAP) using the temperature and precipitation daily data ensemble generated with the Gridded Meteorological Ensemble Tool (GMET). Climate change scenarios were incorporated using the Model 1 of Norway Land System NorESM1-M, reducing its scale through the nearest neighbor non-parametric method (knn-bootstrap). The following tendencies were obtained for the study period and area: overall temperature rise, precipitation rise during the dry seasons and precipitation reduction during the wet seasons, which might cause drought situations. On the other hand, the Milluni Grande inlet flow tends to vary proportionally to the precipitation, while its volume tends to decrease. In addition, a deficit in the coverage of the requirements of demand sites might exist, reaching minimum values of 45% for the Achachicala distribution system and 27% for the Meseta system. All results are accentuated in the pessimistic scenario RCP 8.5.

RANS TURBULENCE MODELS PERFORMANCE TO PREDICT HEAT TRANSFER CHARACTERISTICS OF LOW GWP FLUIDS FLOW IN MICROCHANNELS

Este artículo se trata de una evaluación de modelos de turbulencia para la predicción de la pérdida de presión y el coeficiente de transferencia de calor durante el flujo de refrigerantes con bajo GWP en el interior de microcanales. En este estudio, características de mecánica de fluidos y transferencia de calor se simulan incorporando condiciones de flujo turbulento en un microcanal circular de 1.1 mm de diámetro. Los modelos de turbulencia con las formulaciones k - ε y k - ω son evaluados para números de Reynolds hasta 10000 y son implementados computacionalmente en el software OpenFoam. Los perfiles de velocidad, factores de fricción y números de Nusselt son calculados y analizados en función de variables paramétricas. Los resultados numéricos son validados con métodos de predicción analíticos y con datos experimentales medidos en trabajos previos para flujos de R134a, R1234fy, R1234ze(E) y R600a. La variación de la caída de presión y coeficiente de transferencia de calor convectivo son analizados de acuerdo al efecto al tipo de fluido y al modelo de turbulencia empleado. Los resultados indican que los modelos describen cualitativamente el comportamiento del flujo y la transferencia de calor en condiciones de turbulencia. Cuantitativamente, los modelos Low-Re k - ε, k - ω estándar y k - ω SST presentan mejores predicciones para las variables de interés. Por otro lado, el modelo Low-Re k - ε presenta el menor error medio absoluto.

This paper evaluates the capacity of the following turbulence models: standard k - ε, RNG k - ε, k - ω standard, k - ω SST, Realizable k - ε and Low-Re k - ε to predict the fluid mechanics and heat transfer characteristics of low GWP fluid flow in a 1.1 mm ID microchannel. These turbulence models were evaluated for Reynolds Numbers up to 10(4). The numerical results for velocity profile, friction factors and Nusselt Numbers are validated with analytical and experimental data published in previous works for R134a, R1234yf, R1234ze(E) and R600a. Parametric behaviors of pressure drop and heat transfer coefficient are presented and analyzed. The results indicate that each of the models describes the qualitative behavior of flow and heat transfer processes. On the other hand, the quantitative results indicate that the Low-Re k - ε, k - ω and k - ω SST models demonstrate an acceptable prediction of some variable’s behavior. Numerically, the Low-Re k - ε model presents an accurate prediction with the lowest mean absolute.

STUDY OF NOISE GENERATED BY CONSTRUCTION MACHINERY IN URBAN ROAD INFRASTRUCTURE

El ruido generado durante el proceso constructivo de las infraestructuras viales urbanas es uno de los problemas ambientales que inciden negativamente en la calidad de vida de los trabajadores y de la población aledaña. Este estudio tiene el propósito de analizar los diferentes niveles de presión sonora generados por la maquinaria de construcción en vías urbanas con pavimento rígido. Los niveles de ruido monitoreados han sido realizados al equipo mecánico pesado y liviano en proceso de operación. Los resultados globales indican rangos de niveles de presión sonora que van desde 69.6 dBA a 98.4 dBA, siendo los equipos mecánicos livianos los más influyentes con dosis que exceden el 100%. La etapa más ruidosa es la del corte de concreto en pavimento que presenta un nivel de presión sonora de 89.12 dBA en la tarea con dosis que excede en más del 100%, en las demás tareas no hay excedencia de los valores críticos estipulados para una jornada laboral de 8 horas de trabajo; sin embargo, influyen en la población adyacente debido a que exceden los 60 dBA para zona residencial en horario diurno. En conclusión, el equipo mecánico utilizado en la construcción de vías de concreto emite niveles de presión sonora superiores a los límites permisibles incidiendo en la población y trabajadores, recomendándose el uso de protectores auditivos de un nivel mínimo NRR 19 dB para operadores de equipo mecánico pesado y NRR 35 dB para equipos livianos.

The noise generated during the construction process of urban road infrastructures is one of the environmental problems that negatively affects the quality of life of workers and the surrounding population. The purpose of this study is to analyze the different levels of sound pressure generated by construction machinery on urban roads with rigid pavement. Monitored noise levels have been made to heavy and light mechanical equipment in operation. The global results indicate ranges of sound pressure levels that go from 69.6 dBA to 98.4 dBA, with light mechanical equipment being the most influential with doses exceeding 100%. The noisiest stage is that of cutting concrete on the pavement, which presents a sound pressure level of 89.12 dBA in the task with a dose that exceeds more than 100%, in the other tasks there is no exceedance of the critical values stipulated for a day 8 hours of work; however, they influence the adjacent population because they exceed 60 dBA for residential areas during daytime hours. In conclusion, the mechanical equipment used in the construction of concrete roads emits sound pressure levels higher than the permissible limits, affecting the population and workers, recommending the use of hearing protectors with a minimum level of NRR 19 dB for operators of heavy mechanical equipment and NRR 35 dB for light equipment.

GENERATION OF DESTINATION OPTIONS FOR SEMI-PRODUCTS OF STEEL IN STEEL COMPANIES

Las mejores opciones de destino de hornadas de los semiproductos para la producción terminada de los talleres de la industria siderúrgica son aquellas en las que se minimiza el exceso de propiedades mecánicas con respecto a sus valores normados y se aseguran, por tanto, los valores requeridos de éstas. En este proceso se hace necesaria la estimación de las propiedades mecánicas de las hornadas a partir de su composición química y superficie transversal del producto terminado. En este trabajo la estimación se hizo mediante las redes neuronales de base radial regularizada, a partir de los datos acumulados de ensayos mecánicos en los talleres adoptados como caso de estudio. La utilización de estas redes permite disminuir los errores en la estimación de las propiedades mecánicas de los perfiles ligeros de acero. Se obtienen resultados satisfactorios en la generación de opciones de destino en un caso de estudio.

The best destination options of the semi-products heats to produce finished steel profiles in the steel industry lamination shops are those for which the excess of mechanical properties respecting the normed ones is minimized, assuring its normed required values. In this process the estimation of mechanical properties of the heats starting from its chemical composition, and traverse surface of the finished profiles becomes necessary. In the present work this estimation is done by regularized radial based neural networks, starting from the available mechanical properties data obtained from the quality control of the workshops adopted as study cases. The use of these networks allows diminishing the errors in the mechanical properties estimation. Satisfactory results are obtained in generating destination options in a case study.

KRIGING MODELING IN URBAN PROPERTY PRICE APPRAISAL

En la actualidad la necesidad de obtener un predio urbano para construir una unidad habitacional es imperante. El propósito fue determinar el modelo geoestadístico óptimo para la tasación del precio de lotes urbanos en la ciudad de Puno. La metodología aplicada analizó 145 predios en venta los que se dividieron en cuatro zonas urbanas ubicadas por su rumbo, además se usó análisis estructural de datos para las variables área y precio. Los resultados mostraron el área fue de 90,66 ± 10,63 m², con respecto a los precios prediales la media fue de 107367,03 ± 18772,30 nuevos soles, la coherencia gráfica del semivariograma para la variable precio es el hole effect con un nivel de confianza de 97,52%.

At present, the need to obtain an urban property to build a housing unit is prevalent. The purpose was to determine the optimal geostatistical model for the valuation of the price of urban lots in the city of Puno. The methodology applied analyzed 145 properties for sale which were divided into four urban zones located by their direction, also used structural data analysis for the variables area and price. The results showed that the area was 90.66 ± 10.63 m², with respect to property prices the average was 107367.03 ± 18772.30 nuevos soles, the graphic coherence of the semi variogram for the price variable is the hole effect with a confidence level of 97.52%.

**PRODUCTION OF BIODIESEL FROM CRUDE PALM OIL (Elaeis guineensis), TO BE USED AS A CONTINUOUS PHASE IN DRILLING FLUIDS**

El uso de aceites como fase continua en fluidos de perforación conllevó al desarrollo de un fluido a partir de aceite crudo de palma (Elaeis guineensis). Para ello, fue necesario aplicar un proceso de transesterificación para obtener un éster o biodiésel. Al ser caracterizado, este cumplió con la norma ASTM B100, excepto por la viscosidad cinemática (6,38 cSt), la cual superó el valor máximo regulado. Asimismo, presentó un espectro IR típico de un biodiesel de palma lo que confirmó la calidad del biodiesel obtenido aplicando metanólisis ácida y básica. Seguidamente, se formuló un fluido de perforación con una densidad de 1437,92 kg/m³ y se sometió a un proceso de envejecimiento dinámico a 121,1 ºC (250 °F) y 1,38 MPa (200 psi). El fluido resultante demostró tener mejores propiedades físicas que fluidos de igual densidad como el Vassa y el gasoil. Finalmente, se estudió su comportamiento al reducir e incrementar la temperatura en 27,7°C con respecto a la temperatura de envejecimiento inicial, presentando un funcionamiento ideal a las menores temperaturas (93,3 y 121,1 ºC), pero una degradación térmica a 148,8 °C, lo que lo convierte en no funcional a esa temperatura.

The use of oils as a continuous phase in drilling fluids led to the development of a fluid from crude palm oil (Elaeis guineensis). For this, it was necessary to apply a transesterification process to obtain an ester or biodiesel. When characterized, it complied with the ASTM B100 standard, except for the kinematic viscosity (6.38 cSt), which exceeded the maximum regulated value. Likewise, it presented a typical IR spectrum of a palm biodiesel, which confirmed the quality of the biodiesel obtained by applying acid and basic methanolysis. A drilling fluid with a density of 1437.92 kg / m³, was then formulated and subjected to a dynamic aging process at 121.1 °C (250 ° F) and 1.38 MPa (200 psi). The resulting fluid was shown to have better physical properties than fluids Vassa and diesel of equal density. Finally, its behavior was studied by reducing and increasing the temperature by 27.7 ° C with respect to the initial aging temperature, presenting an ideal operation at the lowest temperatures (93.3 and 121.1 ºC), but a thermal degradation at 148.8 °C, which makes it non-functional at that temperature.