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Intelligent management of water distribution systems | Gestión inteligente de sistemas de distribución de agua Texto completo
2023
Pérez-Padillo, José | Montesinos Barrios, Pilar | García Morillo, J.
The United Nations predicts that the world's population in 2050 will reach 9.7 billion people. This exponential growth will mean an increase in the global demand for water available for human consumption. In addition, the advance of climate change is causing the occurrence of more frequent droughts, especially in arid and semi-arid areas. Indirectly, this means an increase in the costs associated with water transport and purification, as water must be drawn from sources that are increasingly distant from the points of consumption and the quality is getting worse. The traditional management of urban water supply is changing towards a more sustainable model aimed at an efficient use of resources (water, energy, labour) that not only reduces management costs but is also more environmentally friendly. This transformation is taking place due to the development of other transversal disciplines (cloud computing, communication systems, Big Data, electronics, etc.) applied to many fields of science, which applied to water management, can bring considerable benefits. Furthermore, to achieve intelligent management of a water supply network, it is necessary to rely on current tools that provide objective knowledge of the system. For example, geographic information systems (GIS) together with hydraulic models serve as a georeferenced database where the behaviour of any hydraulic network in different scenarios can be simulated. The Internet of Things (IoT) allows the connection of a network of sensors to know the main hydraulic variables at any time, providing key information for hydraulic models to faithfully reproduce the behaviour of modelled systems in real time. Digitalisation itself favours the use of information and communication technologies (ICT) to convert traditional management into smart management. For these reasons, new studies are needed to assess the potential and applicability of these new tools. This thesis is organised in 6 chapters focused on the development and application of a decision support system that allow the manager of a water supply network to make decisions based on data recorded on real-time. All the tools developed throughout this thesis have been tested in a real water supply network located in the south of Spain, managed by the Provincial Water Company of Cordoba (EMPROACSA). Chapter 1 shows the trajectory of urban supply management: explaining the starting point and where it is expected to achieve. Then, Chapter 2 describes the main objective and the specific objectives of this thesis, as well as the structure of this document. Chapter 3 presents a methodology that serves as a basis for starting the digitisation process in water supply networks. The system developed is based on three pillars: the geographic information system, the hydraulic model, and the application for mobile devices. The geographic information system provides a georeferenced database of the infrastructures that compose the hydraulic network; the hydraulic model simulates the response of the network to different operation scenarios; and finally, the mobile application facilitates the feedback of the system to keep it always up to date with changes in the systems. One of the distinguishing features of this work is the use of free software (Qgis, Epanet and Google My Maps) in all stages, which fosters digitisation in supply companies with a low budget. Chapter 4 develops an early warning system based on water pressure monitoring. The communication node developed ad-hoc for this work, sends water pressure data to the cloud, where users can visualise them with a device with an internet connection. Among its advantages are its low cost, it allows the use of different communication systems and has a high autonomy powered by batteries, which makes it well adapted to supply systems. The proposed monitoring system detects failures in the network due to pressure drops, alerting managers of the affected zone. Chapter 5 explains the decision support tool developed to deal with failures in water transmission networks. The web platform that supports this tool is divided into 3 independent modules: fault detection, alerts, and fault repair. The first module is responsible for detecting, geolocating and classifying faults in the hydraulic network using the information recorded in real time by the pressure monitoring system described in the previous chapter. The second module is responsible for sending alerts selectively to the workers in the area of the failure. Finally, the third module estimates, applying the hydraulic model, the maximum time that the manager has to fix failures, avoiding supply cuts using the water stored in regulation tanks when the failure occurs. The fault detection and classification module has demonstrated a 95% accuracy when applied to a real case. Chapter 6 contains the general conclusions of the thesis, as well as possible lines of future work. In summarise, water management is experiencing a paradigm shift. This transformation requires sufficiently mature technologies to ensure good results. Therefore, studies are needed that not only advance towards smart management, but also evaluate the tools available now and their integration into the current management model. This thesis presents a decision support system applied to supply networks, which help managers to make decisions based on objective information, not on intuition or experience. The use of open-source software and hardware in all the developments of this thesis must be emphasised. This specific feature allows the adoption of the methodologies proposed by water companies, regardless of size or financial resources, enabling the whole system or only part of it to be adapted to the operation of the company. | Las Naciones Unidas prevén que la población mundial en 2050 alcanzará los 9.700 millones de personas. Este crecimiento exponencial supondrá un aumento de la demanda global de agua disponible para el consumo humano. Además, el avance del cambio climático está provocando la aparición de sequías más frecuentes, especialmente en las zonas áridas y semiáridas. Indirectamente, esto supone un aumento de los costes asociados al transporte y la depuración del agua, ya que hay que extraerla de fuentes cada vez más alejadas de los puntos de consumo y la calidad es cada vez peor. La gestión tradicional del abastecimiento de agua en las ciudades está cambiando hacia un modelo más sostenible orientado a un uso eficiente de los recursos (agua, energía, mano de obra) que además de reducir los costes de gestión, es más respetuoso con el medio ambiente. Esta transformación se está produciendo gracias al desarrollo de otras disciplinas transversales (computación en la nube, sistemas de comunicación, Big Data, electrónica, etc.) aplicadas a diversos campos de la ciencia, que aplicadas a la gestión del agua, pueden aportar considerables beneficios. Además, para conseguir una gestión inteligente de una red de abastecimiento de agua, es necesario apoyarse en herramientas actuales que proporcionen un conocimiento objetivo del sistema. Por ejemplo, los sistemas de información geográfica (SIG) junto con los modelos hidráulicos sirven como base de datos georreferenciada donde se puede simular el comportamiento de cualquier red hidráulica en diferentes escenarios. El Internet de las Cosas (IoT) permite la conexión de una red de sensores para conocer las principales variables hidráulicas en cada momento, aportando información clave para que los modelos hidráulicos reproduzcan fielmente el comportamiento de los sistemas modelizados en tiempo real. La propia digitalización favorece el uso de las tecnologías de la información y la comunicación (TIC) para convertir la gestión tradicional en una gestión inteligente. Por estas razones, son necesarios nuevos estudios para evaluar el potencial y la aplicabilidad de estas nuevas herramientas. Esta tesis se organiza en 6 capítulos centrados en el desarrollo y aplicación de un sistema de apoyo a la decisión que permita al gestor de una red de abastecimiento de agua tomar decisiones basadas en datos registrados en tiempo real. Todas las herramientas desarrolladas a lo largo de esta tesis han sido probadas en una red real de abastecimiento de agua situada en el sur de España, gestionada por la Empresa Provincial de Aguas de Córdoba (EMPROACSA). El capítulo 1 muestra la trayectoria de la gestión del abastecimiento urbano: explicando el punto de partida y hacia dónde se espera llegar. A continuación, el capítulo 2 describe el objetivo principal y los objetivos específicos de esta tesis, así como la estructura de este documento. El capítulo 3 presenta una metodología que sirve de base para iniciar el proceso de digitalización de las redes de abastecimiento de agua. El sistema desarrollado se basa en tres pilares: el sistema de información geográfica, el modelo hidráulico y la aplicación para dispositivos móviles. El sistema de información geográfica proporciona una base de datos georreferenciada de las infraestructuras que componen la red hidráulica; el modelo hidráulico simula la respuesta de la red ante diferentes escenarios de operación; y, por último, la aplicación móvil facilita la retroalimentación del sistema para mantenerlo siempre actualizado con los cambios en los sistemas. Uno de los rasgos distintivos de este trabajo es el uso de software libre (Qgis, Epanet y Google My Maps) en todas las etapas, lo que favorece la digitalización en empresas de abastecimiento con bajo presupuesto. El capítulo 4 desarrolla un sistema de alerta temprana basado en la monitorización de la presión del agua. El nodo de comunicación desarrollado ad-hoc para este trabajo, envía los datos de la presión del agua a la nube, donde los usuarios pueden visualizarlos con un dispositivo con conexión a internet. Entre sus ventajas están su bajo coste, permite el uso de diferentes sistemas de comunicación y tiene una gran autonomía alimentada por baterías, lo que hace que se adapte bien a los sistemas de abastecimiento. El sistema de monitorización propuesto detecta fallos en la red por caídas de presión, alertando a los gestores de la zona afectada. El capítulo 5 explica la herramienta de apoyo a la toma de decisiones desarrollada para hacer frente a las averías en las redes de abastecimiento en alta. La plataforma web, que soporta esta herramienta, se divide en 3 módulos independientes: detección de averías, alertas y reparación de averías. El primer módulo se encarga de detectar, geolocalizar y clasificar las averías en la red hidráulica a partir de la información registrada en tiempo real por el sistema de monitorización de presiones descrito en el capítulo anterior. El segundo módulo se encarga de enviar alertas de forma selectiva a los trabajadores de la zona de la avería. Por último, el tercer módulo estima, aplicando el modelo hidráulico, el tiempo máximo del que dispone el gestor para solucionar las averías, evitando los cortes de suministro con el agua almacenada en los depósitos de regulación cuando se produce la avería. El módulo de detección y clasificación de averías ha demostrado una precisión del 95% cuando se aplica a un caso real. El capítulo 6 contiene las conclusiones generales de la tesis, así como posibles líneas de trabajo futuras. En resumen, la gestión del agua está experimentando un cambio de paradigma. Esta transformación requiere tecnologías suficientemente maduras para garantizar buenos resultados. Por ello, son necesarios estudios que no sólo avancen hacia una gestión inteligente, sino que evalúen las herramientas disponibles en la actualidad y su integración en el modelo de gestión actual. Esta tesis presenta un sistema de apoyo a la decisión aplicado a las redes de suministro de agua, que ayuda a los gestores a tomar decisiones basadas en información objetiva y no en la intuición o la experiencia. Cabe destacar el uso de software y hardware de código abierto en todos los desarrollos de esta tesis. Esta particularidad permite la adopción de las metodologías propuestas por las empresas de agua, independientemente de su tamaño o recursos financieros, permitiendo adaptar todo el sistema o sólo una parte de él al funcionamiento de la empresa.
Mostrar más [+] Menos [-]Diferencias morfofuncionales en el perro de agua español | Morphofunctional differences in the spanish water dog Texto completo
1996
Herrera García, M. | Barba Capote, C.J. | Gutiérrez Cabezas, M.J. | Delgado-Bermejo, J.V.
This paper shows the results obtained in a study dealing with the existence of two ecotypes in the Spanish Water Dog. We have measured seven morphological quantitative variables: one length, one diameter one perimeter and four angles in 98 animals belonging to both types and sexes. We have detected significative differences between the northern and southern populations of the Spanish Water Dog on the four angles, and the longitudinal diameter. We have concluded a significative differentiation between both populations, probably induced by a functional selection together with the effect of derivation. Also we must point out a clear sexual dimorphism in both types. | Este trabajo pretende dilucidar la existencia de dos ecotipos en el Perro de Agua Español, mediante el estudio de siete variables morfológicas cuantitativas: una longitud, un diámetro, un perímetro y cuatro ángulos, en 98 animales de ambos tipos y sexos. En los ángulos y en el diámetro longitudinal se han detectado diferencias significativas entre las poblaciones del norte y sur del Perro de Agua Español. La diferenciación significativa entre ambas poblaciones, ha sido probablemente inducida por la selección natural unida al efecto de deriva. También debemos destacar un claro dimorfismo sexual en ambos tipos.
Mostrar más [+] Menos [-]Diferenciación de ecotipos en el perro de agua español | Diferentation of ecotypes in spanish water dog Texto completo
1998
Delgado-Bermejo, J.V. | Barba Capote, C.J. | Caballero, P. | Castro, R.
In this paper we have developed a study of the Spanish Water dog (P.A.E.) breed attending to their morphostructure and coat colours. We have concluded the existence of three different ecotypes inside this breed. The mountain variety present a morpho-structure typical of the shepherd dogs, while the northern and marshes varieties present swimming qualities. The study of the coat colour has shown a correspondence between the clear coats and the northern variety, and the black and brown coats with the mountain and marshes varieties respectively. | En el presente trabajo desarrollamos un estudio en el Perro de Agua Español (P.A.E.) atendiendo a su morfoestructura y al color de la capa. Se concluye con la existencia de tres ecotipos diferenciados dentro de la raza. La variedad serrana presenta una morfoestructura más apta para las funciones de perro de ganado en la conducción de los rebaños mientras que la variedad norteña y marismeña presentan unas cualidades más idóneas en tareas de natación. En el estudio del color de la capa observamos que las frecuencias más altas de las capas claras corresponden a la variedad norteña, mientras que las capas negras y castañas son propias de la variedad serrana y marismeña respectivamente.
Mostrar más [+] Menos [-]Assessing water markets as a tool for water scarcity management and climate change adaptation in Spain | Evaluación de los mercados de agua como medida de adaptación a la escasez de agua y al cambio climático en España Texto completo
2023
Palomo-Hierro, Sara | Gómez-Limón, José A. | Loch, Adam James | Hidalgo Fernández, Amalia
La mayor parte de las regiones semiáridas como la Europa Mediterránea, Australia, o el oeste de los EE. UU. se enfrenta actualmente a problemas de escasez de agua en relación con la demanda existente, lo que dificulta la seguridad y la garantía del suministro de recursos hídricos en estas zonas. Además, se prevé que, como consecuencia del cambio climático, tenga lugar una alteración del ciclo hidrológico, dando lugar a sequías estructurales cada vez más severas y episodios de escasez “coyuntural” más intensos, lo que acrecentará aún más los problemas de gestión del agua que estas regiones ya enfrentan en la actualidad. En este contexto de incertidumbre, los mercados de agua han sido sugeridos en las últimas décadas como un instrumento económico capaz de proveer un uso sostenible y eficiente del recurso, demostrando igualmente ser un mecanismo relevante y efectivo a la hora de afrontar los episodios de sequía vividos en algunas regiones de Australia, California, Chile y España, especialmente en aquellas regiones áridas y semiáridas donde el balance de los usos del agua entre las necesidades humanas y medioambientales resulta crucial. En España, los mercados formales de agua fueron introducidos por la Ley de Aguas 46/1999, permitiendo las transferencias temporales de derechos y la creación de bancos de aguas bajo circunstancias excepcionales. Sin embargo, a pesar de que han pasado más de 20 años desde que los mercados fueron permitidos, su desarrollo sigue siendo limitado e inmaduro en comparación con otros contextos en los que los mercados de agua cuentan con una larga trayectoria y un grado avanzado de implementación. Tomando este contexto como punto de partida, la presente investigación surge para intentar dar respuesta a algunas lagunas de conocimiento existentes en relación con la implementación de los mercados de agua y de su funcionamiento. Para ello, el objetivo principal de la tesis es el de evaluar el desempeño y el potencial de los mercados de agua como herramienta de gestión de la escasez de recursos hídricos y de adaptación al cambio climático en España. Así, para abordar este objetivo general, se plantean una serie de objetivos específicos: (i) revisar y analizar el desempeño de los mercados de agua en España desde su implementación, identificando los principales factores que han limitado su desarrollo; (ii) evaluar y cuantificar el funcionamiento ex ante y los impactos socioeconómicos de un mercado de agua local en una cuenca mediterránea ante distintos escenarios de escasez hídrica y de costes de transacción; y (iii) identificar las principales lecciones procedentes de la experiencia de otros mercados de agua en el ámbito internacional que pudieran resultar relevantes para la mejora de la configuración y el desempeño de los mercados de agua en nuestro país. Con la finalidad de dar respuesta a estos objetivos, la presente tesis doctoral se organiza en 7 capítulos centrados en evaluar el desempeño actual y potencial de los mercados de agua en España y en la propuesta de posibles mejoras para su implementación, desarrollo y funcionamiento. En el capítulo 1 se introduce el contexto sobre el que se formulan las preguntas de investigación que definen el marco de trabajo de esta tesis y los objetivos a perseguir, se presenta la estructura del documento y se describe el contexto académico y de investigación en el que ha tenido lugar el desarrollo de la tesis. Tras este capítulo introductorio, el capítulo 2 presenta el marco legal e institucional sobre el que se desarrollan los mercados de agua en España junto a una descripción pormenorizada de las experiencias de mercado que han tenido lugar hasta la fecha. La revisión exhaustiva de estas experiencias pone de manifiesto la limitada actividad de los mercados de agua; la práctica totalidad de los intercambios han tenido lugar en períodos de sequía, durante los que el uso de este instrumento económico ha permitido la reasignación de los escasos recursos hídricos disponibles. Sin embargo, a pesar del escaso número de operaciones de mercado llevadas a cabo y de los pocos operadores que han participado en las mismas, los grandes volúmenes del recurso intercambiados en cada una de estas operaciones permiten deducir la existencia de unos elevados costes de transacción, los cuales suponen una importante reducción de las potenciales ganancias económicas asociadas al comercio de agua, pudiendo llegar incluso a anularlas (haciendo inviables las transferencias) en aquellos casos en los que el volumen intercambiado fuese reducido. El capítulo 3 complementa el análisis descriptivo de las experiencias de mercado llevado a cabo en el capítulo 2, dirigiendo la atención hacia los efectos derivados de la existencia de costes de transacción anteriormente señalados. Así, en este capítulo se examina y analiza la relación existente entre los distintos factores determinantes de estos costes y las barreras que han dificultado el funcionamiento y la actividad del mercado. El análisis llevado a cabo permite diferenciar aquellos factores físicos e institucionales que presentan una mayor predisposición al cambio (p. ej. falta de transparencia en las transacciones), de aquellos que ofrecen una mayor resistencia (p. ej. preferencias y percepciones de los regantes), aportando una estructura detallada y lógica para la evaluación y ordenación de las distintas propuestas para la mejora del funcionamiento de los mercados que se presentan en este capítulo. Seguidamente, con la finalidad de complementar el análisis cualitativo de los mercados de agua en España de los capítulos 2 y 3, en el capítulo 4 se lleva a cabo un análisis empírico en el que, mediante el desarrollo y aplicación empírica de un modelo de programación matemática positiva, se simula el funcionamiento de un mercado de agua local para la reasignación temporal de derechos de agua entre agricultores de regadío en un contexto de escasez y se analizan los impactos económicos y sociales de este instrumento económico en la Zona Regable del Bajo Guadalquivir. Los resultados demuestran que, si bien la implementación de un mercado de agua local supone una mejora en la eficiencia de uso del recurso en el sector agrario en situaciones de escasez hídrica, la presencia de costes de transacción elevados limita las ganancias resultantes y, por tanto, el desempeño potencial de dicho mercado. Una vez evaluada y analizada la experiencia nacional de los mercados de agua, los capítulos 5 y 6 dirigen la atención hacia la experiencia internacional para la búsqueda de lecciones que permitan un mejor desarrollo y una implementación más eficiente de los mercados de agua en España. En este sentido, la revisión histórica y el análisis de los impactos económicos, sociales y medioambientales de los mercados de agua californianos y australianos llevada a cabo en el capítulo 5 pone de manifiesto la idoneidad de la experiencia de los mercados de agua en la Cuenca del Murray-Darling en Australia como referente para la extracción de lecciones inspiradoras en la búsqueda de soluciones para la mejora de la configuración y del desempeño de los mercados de agua en España. Por tanto, de acuerdo con estos resultados, en el Capítulo 6 se realiza una primera aproximación a la extracción de lecciones de la experiencia australiana para la reforma de los mercados de agua en España; es decir, se evalúa bajo qué circunstancias, y hasta qué punto, la transferencia de las características y condiciones de funcionamiento imperantes en los mercados de agua en la Cuenca del Murray-Darling y su adopción por parte de los mercados de agua en España podría resultar exitosa. Como resultado, este capítulo aporta evidencia de que, una vez consideradas las diferencias temporales, institucionales y contextuales existentes entre ambas jurisdicciones, España ciertamente podría beneficiarse y extraer lecciones de la experiencia australiana, especialmente en lo relacionado con la capacidad adaptativa de las distintas políticas que sustentan la gestión de recursos hídricos del país, como es el caso de los mercados de agua. Finalmente, en el capítulo 7 se enumeran las principales conclusiones derivadas de la tesis y se realizan algunas recomendaciones políticas dirigidas a soportar la toma de decisiones en materia de gestión de recursos hídricos. Además, se lleva a cabo una descripción de las principales limitaciones de la investigación junto a la propuesta de futuras líneas de investigación. Mediante esta investigación se ha pretendido dar respuesta a interrogantes relacionados con el desempeño de los mercados de agua, los impactos esperados de su implementación, los problemas y las deficiencias en su funcionamiento que requieren una mayor atención y, sobre todo, con las posibilidades de actuación existentes para mejorar y estimular su potencial como instrumento para la reasignación de recursos hídricos en un contexto de escasez y cambio climático. Así, ha sido posible demostrar que los mercados de agua permiten una reasignación flexible y eficiente los recursos hídricos, contribuyendo a la maximización del bienestar social y permitiendo por tanto una mejor adaptación a las consecuencias del cambio climático, demostrándose igualmente que para que el mercado pueda alcanzar su máximo potencial resulta necesario el desarrollo y la puesta en marcha de medidas dirigidas a eliminar o reducir las barreras administrativas, culturales e institucionales que dan lugar a elevados costes de transacción (prohibición de otorgar nuevas concesiones, promover el funcionamiento conjunto de mercados y centros de intercambio, mayor transparencia en las operaciones del mercado, campañas de divulgación, etc.) así como la mejora de los principios de gobernanza del agua sobre los que se sustenta la gestión del recurso en nuestro país. Puede concluirse, por tanto, que el nuevo conocimiento generado por esta investigación permite dar soporte a la toma de decisiones encaminadas a la adopción de los cambios normativos e institucionales necesarios en España para optimizar el diseño e implementación de los mercados de agua, posibilitando con ello una mejora efectiva de la gestión pública del recurso, y sirviendo también como referencia para otras jurisdicciones a nivel internacional en las que los mercados de agua se encuentren en una fase inicial de desarrollo.
Mostrar más [+] Menos [-]Reducción agua no registrada en redes de agua potable. Metodología y aplicación a caso de estudio | Non-revenue water reduction in drinking networks. Methodology and case study application Texto completo
2023
Ortega Ballesteros, Andrés | Perea Moreno, Alberto Jesús | Aguilera Ureña, M. Jesús
El agua es uno de los recursos naturales más importantes para la Humanidad. Además de ser esencial para la existencia y el bienestar humano, se trata de un recurso de alto valor económico, estratégico y social. La mayor parte del agua disponible en la hidrosfera es salada, 97,5% y no apta para el consumo humano directo. Del agua dulce restante, una gran proporción es de difícil acceso, pues se encuentra concentrada en glaciares y almacenada en acuíferos y tan solo un 1% se encuentra disponible en ríos y lagos. Actualmente, los sistemas de distribución encargados de transportar el agua potable para su consumo se encuentran, en gran medida, obsoletos y sometidos a elevadas pérdidas. Uno de los indicadores principales utilizados para medir el nivel de pérdidas en un abastecimiento es el Agua No Registrada, diferencia entre el agua introducida en el sistema de distribución y el agua registrada en los medidores de los usuarios. El Agua No Registrada es un indicador de la eficiencia de las empresas en el suministro y distribución del agua. Las empresas gestoras de abastecimientos implementan diversas metodologías para reducir este valor, con el fin de conseguir un uso más eficiente del agua. Estas medidas se enfocan tanto a la reducción de pérdidas físicas, relacionadas con las fugas de la red, como a la reducción de pérdidas aparentes, relacionadas con los procesos de medición. Para la reducción de pérdidas físicas, una de las medidas que se emplea con mayor efectividad es la gestión de presión, generalmente, realizada mediante el control dinámico de válvulas reductoras de presión. En el contexto actual de sequía se hace imprescindible la adopción de nuevas tecnologías para disminuir los niveles de Agua No Registrada y asegurar el suministro en el largo plazo, minimizando pérdidas, mientras que, a su vez, se mantiene y asegura la calidad del servicio a los usuarios La Tesis Doctoral consta de seis capítulos que han dado lugar a la publicación de tres artículos en revistas de impacto, por lo que la tesis se ha elaborado como compendio de artículos. | Water is one of the most important resources for the Humanity. Apart from being essential for life and human welfare, it is a resource with a high economical, strategic and social value. Most of the water available in the hydrosphere is salty water, 97,5%, not valid for direct human consumption. For the remaining freshwater, a large proportion is difficult to access, as it is concentrated in glaciers and stored in aquifers and 1% is available in rivers and lakes. Currently, the water distribution systems which transport potable water for human consumption are, in a major extent, obsolete and subject to high leakages rates. One of the main indicators to measure the level of leakage is Non Revenue Water, difference between the total water introduced into the network and that measured at the consumer connection. Non Revenue Water is a is an indicator of the performance of the utility. Water utilities are implementing different methods to reduce this value aiming a more efficient water use. These methods are focused to reducing physical losses, related to leakage in the network, and reducing apparent losses, related to the measuring processes. Pressure management through dynamic control of pressure reducing valves is identified as one of the most effective ways to reduce physical losses in a water distribution network. Under the current drought scenario, it is essential for the water utilities to adopt new technologies to reduce the Non Revenue Water, while, at the same time, ensure long term supply to the users with the right level of quality and service. This Thesis is made up of six chapters that have resulted in the publication of three articles in impact journals, so the Thesis has been prepared as compendium of articles.
Mostrar más [+] Menos [-]Actividad del agua y pH de algunos quesos españoles | Water activity and pH of some spanish cheese varieties Texto completo
1979
Fernández-Salguero Carretero, J. | Esteban, M. Asunción | Marcos, A. | León Crespo, Francisco
Twelve Spanish cheese varieties have been screened for their aw and pH values. The sample of the internal mol-ripened cheese Cabrales, highly proteolyzed, has the lowest au, value (0.86). The samples of the fresh cheeses from Almeria and Villalon showed pH values of 6.25 and 6.68 respectively; and high aw values being therefore susceptible to microbial growth and unsafe from the public health point of view if not kept under refrigeration. The aw of the remainder cheese samples ranged from 0.91 to 0.98 and the pH values from 5.2 to 5.7. | Se ha efectuado un screening sobre los valores au, y pH de algunas variedades de quesos típicos del país de características muy diferentes. La muestra de queso de Cabrales, intensamente hidrolizada por las enzimas fúngicas, dio el valor au,, mas baja (0,86). Los valores pH de los quesos frescos de Almería y Villalón fueron respectivamente de 6,25 y 6,68. Por tener, además, valores aw altos, estos quesos son propensos al crecimiento microbiano y pueden ser peligrosos desde el punto de vista de la salud pública, si no se mantienen a temperaturas de refrigeración. La aw de las restantes muestras de quesos oscilaron desde 0,91 a 0,98 y los valores pH, desde 5,2 a 5,7.
Mostrar más [+] Menos [-]Actividad del agua, pH y principales minerales del queso de Mahón | Water activity, pH and minerals of Mahón cheese Texto completo
1983
Esteban, M. Asunción | Marcos, A. | Beltrán de Heredia, F. | Alcalá, M.
The a of Mahón cheese is relatively low (0,93-0,94) due to the high salt content (about 4 per cent). Since th pH value was also low (about 5,0) the poduct is stable against the growth of pathogen microorganisms and toxin productio. The amount of Ca, P, Mg, and Fe werw similar to those of other cheese varieties made fom cow´s milk but the amounts of Na and K werw higher. In the processed, melted cheese, of higher moisture conten and lower salt content, the aw value was 0,97 and the pH value was variable (5,2-5,9). Microbial stability depenos on the preservative additives. Due to lox crude protein coontent the Ca, in the product was poor. In the grates cheese, poor in moisture but rich in salt, the aw was below 90 and the pH value was low (5,1), being also microbiologically stable. However, the product was also protected by additives. In both types of processed cheese very high levels of P and high levels of Na, and K, werw observed in relation to natural heese, due to the phosphate melting salt added in the manufacture of processed cheese. | El queso de Mahón natural tiene una a w relativamente baja (de 0.93-0.94), debido a su alto contenido salino ( -4 p.100),y un valor pH también bajo (de aproximadamente 5,0) que le confieren estabilidad frente al crecimiento de gérmenes patógenos e inhiben la producción de toxinas. Las cantidades de Ca, P, Mg, Zn y Fe resultan similares a las de otras variedades de queso de vaca, y son comparativamente altas las de Na y K. En el queso fundido en porciones, de mayor contenido acuoso y menor contenido salino, la a w es de 0,97 y el pH altamente variable (5,2-5,9), encontrándose protegido por conservadores. Por su escasa proteTna es relativamente pobre en Ca. En el queso fundido y rallado para gratinar, pobre en agua y rico en sal, la a w es inferior a 0,90, siendo el pH bajo también (5,1), por lo que igualmente resulta muy estable. No obstante, también contiene aditivos conservadores. En ambos tipos de quesos procesados se han observado tasas muy altas de fósforo en comparación con el queso no procesado, as! como altos niveles de Na y K, debido a la adición de fosfatos (principalmente de sodio) como sales fundentes.
Mostrar más [+] Menos [-]Water and fertilizer use optimization for a precisión fertigation using reclaimed water | Optimización en el uso del agua y fertilizante para fertirriego de precisión con aguas regeneradas Texto completo
2022
Alcaide Zaragoza, Carmen | Rodríguez-Díaz, Juan Antonio | Fernández García, I.
Irrigated agriculture is the main user of freshwater resources worldwide, using more than 70% of the available water resources. This makes the agricultural sector especially susceptible to drought periods, which are expected to increase in the next few years because of the growing extreme event occurrence caused by climate change. This situation is particularly critical in Andalusia (Southern Spain) since irrigated agriculture is a key sector in its economy. Olive orchard is the most representative crop in this region as well as the most water demanding crop, even with very deficit irrigation strategies. On the other hand, fertilization is frequently imprecise, which leads to overfertilization of the olive trees, especially of nitrogen. In this context, the use of reclaimed water for olive orchard irrigation arises as an alternative to traditional water sources, which alleviates the pressure on water resources and reuses the nutrients carried by the water. However, its management is complex due to the water nutrient content, which, additionally, is variable throughout the year. For these reasons, new studies are required to understand the spatio-temporal variability effects of the water nutrients, as well as the development of tools to ease the proper application of this type of water for both farmers and technicians. This thesis is organized in 6 chapters, all of them focused on the particularities of olive orchard fertigation using reclaimed water. Thus, the different chapters include from the creation of a model for optimal fertigation using reclaimed water and its implementation in a user-friendly mobile app to the changes produced in water quality spatially and seasonally in irrigation networks due to its characteristics. Chapter 1 contextualizes the reason of this thesis and Chapter 2 describes the objectives pursued in this thesis and the structure of the rest of the document. Chapter 3 presents a model which determines in real-time the irrigation and fertilization scheduling, using reclaimed water, for olive groves. This model considers weather information, both historical and forecast, soil characteristics, irrigation system characteristics, water allocation, tree nutritional status, most susceptible crop development stages, electricity tariff and water quality. Different scenarios were simulated, showing the need for a more sustainable management when fertigating olive trees with reclaimed water, since farmers tend to overfertilize. Chapter 4 integrates the model developed in Chapter 3 into a mobile application for Android devices. This app aims to provide technicians and farmers with a user-friendly tool that eases the olive orchard fertigation management when using reclaimed water. This application was tested in a commercial farm, showing that no additional fertilizer application was necessary thanks to the nutrients provided by reclaimed water, saving 100% of the fertilizer applied by the farmer. This provides benefits not only for the farmer, who can reduce his total economic costs, but also for society as it avoids the intensive and unnecessary use of fertilizers and the associated pollution. In Chapter 5, a temporal and spatial study of the quality of reclaimed water in an irrigation distribution network is carried out, paying especial attention to nitrogen. This study showed that both the total concentration and the form in which nitrogen reaches the farms change over time and through the irrigation network. Seasonally, total nitrogen content was reduced in the summer months. Spatially, there was a clear nitrification process from the pumping station to the farms. These variations demonstrate the importance of continuous water quality monitoring in order to adjust the fertilization plan to the nitrogen content in the water. Finally, Chapter 6 contains the general conclusions obtained from this thesis and the avenues for future research. The use of reclaimed water for olive orchard fertigation in Andalusia can play a key role in reducing the water resource pressure and, simultaneously, recovering the water nutrients for fertilization. This thesis highlights the importance of a continuous water quality control and a proper management to avoid the impacts of an excessive fertilizer use when using reclaimed water. For this reason, tools which make easier reclaimed water management are presented as well as the changes occurring in the quality of this water source. All this contributes to achieve a more efficient use of both water and fertilizer. | La agricultura de regadío es el principal consumidor de agua en el mundo, empleando más del 70% de los recursos hídricos disponibles. Esto provoca que la agricultura sea especialmente vulnerable a los periodos de sequía, los cuales se espera que aumenten en los próximos años debido al incremento de los fenómenos extremos causados por el cambio climático. Esta situación es especialmente crítica en Andalucía (sur de España) ya que la agricultura es un sector clave en su economía. El olivar es el cultivo más representativo de esta región, además del cultivo que más agua demanda, pese a seguir estrategias de riego deficitarias. Por otro lado, la fertilización del olivar es con frecuencia imprecisa, lo que ocasiona en muchos casos que se produzca una sobrefertilización, especialmente de nitrógeno. En este contexto, la utilización de agua regenerada para el riego del olivar surge como una alternativa a las fuentes de agua tradicionales, la cual permite aliviar la presión en los recursos hídricos y reutilizar los nutrientes que lleva el agua. Sin embargo, su gestión es más compleja debido a esa concentración de nutrientes que lleva, la cual es, además, variable a lo largo del año. Por ello, es necesario llevar a cabo nuevos estudios para conocer los efectos de la variabilidad temporal y espacial de los nutrientes que aporta el agua, así como el desarrollo de herramientas que faciliten la aplicación adecuada de este tipo de aguas tanto para agricultores como técnicos. Esta tesis se estructura en 6 capítulos, todos ellos enfocados a las particularidades del fertirriego usando aguas regeneradas en el olivar. Así, los distintos capítulos contemplan desde la creación de un modelo y su implementación en una aplicación de entorno amigable para la gestión óptima del agua y el fertilizante usando estas aguas, hasta los cambios que se producen en la calidad del agua tanto espacial como temporalmente en la red riego debido a sus características. En el capítulo 1 se expone el contexto en el cual se enmarca esta tesis y se justifica la necesidad de la misma. En el capítulo 2 se encuentran los objetivos perseguidos en esta tesis, así como la estructura del resto del documento. El capítulo 3 presenta un modelo que determina en tiempo real la programación del riego y la fertilización del olivar usando aguas regeneradas. Este modelo considera información agroclimática, tanto histórica como futura, características del suelo, características del sistema de riego, dotación, estado nutritivo del árbol, etapas más susceptibles del desarrollo del cultivo, tarifa eléctrica y calidad del agua aplicada. Se simularon diferentes escenarios, evidenciando la necesidad de una gestión más sostenible cuando se fertirriega el olivar con aguas regeneradas ya que los agricultores tienden a sobrefertilizar. En el capítulo 4 se integra el modelo desarrollado en el capítulo 3 en una aplicación móvil para dispositivos Android. Esta app tiene como objetivo proporcionar a técnicos y agricultores una herramienta fácil de usar que facilite la gestión del fertirriego del olivar cuando se utilizan aguas regeneradas. Esta aplicación se utilizó en una finca comercial, mostrando que gracias a los nutrientes que aporta el agua regenerada, no era necesaria la aplicación de fertilizante adicional, ahorrando el 100% del fertilizante que aplica el agricultor. Esto proporciona beneficios no solo para el agricultor, el cual puede reducir sus costes totales, sino también para la sociedad, ya que evita el uso intensivo e innecesario de fertilizantes y la contaminación que lleva asociada. En el capítulo 5, se lleva a cabo un estudio temporal y espacial de la calidad del agua regenerada en una red de distribución de riego. Este estudio demostró que tanto la concentración de nitrógeno total como la forma en la que llega a la finca cambia con el tiempo y a lo largo de la red de riego. Estacionalmente, el contenido total de nitrógeno se redujo en los meses de verano. Espacialmente, se produjo una clara nitrificación desde la salida del agua en la estación de bombeo hasta las distintas parcelas. Estas variaciones demuestran la importancia de un continuo control de la calidad del agua para poder ajustar el programa de fertilización al contenido de nitrógeno en el agua. Por último, el capítulo 6 recoge las principales conclusiones obtenidas de esta tesis, así como las líneas futuras de investigación La utilización de agua regenerada para el fertirriego del olivar en Andalucía puede jugar un papel fundamental para disminuir la presión en los recursos hídricos y, al mismo tiempo, utilizar los nutrientes que contiene para la fertilización. Esta tesis destaca la importancia de un control continuo de la calidad del agua y de una gestión adecuada para evitar los problemas que puede ocasionar el uso excesivo de los fertilizantes. Por ello, en esta tesis se presentan herramientas que facilitan la gestión de este tipo de aguas, teniendo en cuenta aspectos técnicos y agronómicos y se estudian los cambios que se pueden producir en la calidad de las mimas. Todo esto contribuye a conseguir un uso más eficiente y sostenible tanto del agua como del fertilizante.
Mostrar más [+] Menos [-]El secuestro del carbono y la productividad del agua en el olivar | Carbon Sequestration and Water Productivity in Olive grove Texto completo
2011
Pérez-Priego, Óscar | Orgaz Rosúa, Francisco
El olivar constituye uno de los principales sistemas agrícolas en el área Mediterránea, y puede desempeñar un papel muy importante en el ciclo biogeoquímico como sumidero de gases de efecto invernadero (GEI). Sin embargo, la capacidad de fijar CO2 en diferentes condiciones ambientales por parte de las cubiertas de olivar es casi desconocida. Por otra parte, la elevada productividad del agua en el olivar ha provocado que la práctica del riego en este cultivo se haya generalizado en los últimos años, llegando a convertirse en el más importante de la agricultura española de regadío, cuya sostenibilidad se ve amenazada de forma creciente por la escasez de recursos hídricos. Esta situación evidencia la necesidad de profundizar en el estudio del efecto del estrés hídrico en el intercambio de gases y en la productividad del agua en el olivar. Dada la dificultad de extrapolar resultados obtenidos a partir de medidas en hoja, sería de gran utilidad el disponer de herramientas que permitiesen realizar estas medidas a escala árbol en condiciones de campo. Un método adecuado para medir el intercambio de gases en árboles individuales es el uso de cámaras. Sin embargo, hay una dificultad práctica en el diseño, construcción y operación de cámaras lo suficiente grandes como para incluir un árbol entero. El mayor reto de esta tesis fue el desarrollo de una herramienta capaz de medir el flujo de gases en árboles con volúmenes de copa de 20 a 30 m3 en campo. Para ello se diseñó una cámara de cierre transitorio con ventanas y techos móviles para mantener la cubierta del árbol acoplada al ambiente mientras está abierta. Partiendo de unas condiciones naturales, mediante cierres transitorios se mide simultáneamente la variación en la concentración de CO2 y vapor de agua por el intercambio de gases del árbol en el ambiente confinado por la cámara en un periodo de tiempo determinado. Los test realizados permitieron el desarrollo de un procedimiento estándar para medir el intercambio de gases en olivos.Para caracterizar las variaciones diurnas y estacionales de las tasas de fotosíntesis a nivel de cubierta y el efecto del estrés hídrico en el intercambio de carbono y vapor de agua, se midió la asimilación neta de CO2 (An), la transpiración (E) y la eficiencia en la transpiración (WUE) de olivos adultos en un periodo de 2 años en una parcela de olivar en Córdoba (España) con dos tratamientos de riego: control sin estrés hídrico (CI) y riego deficitario controlado (RDI). Independientemente del tratamiento de riego, la evolución de la conductancia estomática a lo largo del día presentó los valores máximos por la mañana temprano (8:00-9:00 GMT), disminuyendo de forma gradual desde ese momento hasta la puesta de sol. Mientras que la asimilación neta mostró un patrón similar al de la conductancia, la transpiración alcanzó sus valores máximos a primera hora de la tarde, como resultado del efecto conjunto de la conductancia de la cubierta y la demanda evaporativa (DPV). La asimilación neta (An) diaria varió estacionalmente con valores extremos de 9.6 g CO2 m-2 d-1 en diciembre de 2006 y 22 g CO2 m-2 d-1 en septiembre de 2007, para el tratamiento CI. El estrés hídrico redujo significativamente la An diaria en el tratamiento RDI. La WUE instantánea varió de forma dramática desde valores de 30 g CO2 L-1 a primera hora del día hasta 2.7 g CO2 L-1 al final de la tarde, siguiendo la típica relación inversa con el DPV. Aunque las diferencias en los valores instantáneos de WUE entre los dos tratamientos de riego fueron muy pequeñas, el déficit hídrico provocó un aumento notable en la WUE diaria, como resultado de un mayor control estomático en los periodos del día con mayor demanda evaporativa (DPV). Las medidas permitieron la calibración de un modelo de conductancia basado en la relación conductancia-asimilación que contribuyó a evaluar el efecto del estrés hídrico en la WUE. La mejora de la WUE en el RDI sugiere el uso de estrategias de riego deficitario como método eficiente para maximizar la acumulación de biomasa y la productividad en un escenario de escasez de agua cuando el estrés hídrico se concentra en el verano (VPD alto). Sin embargo, los límites de déficit hídrico para evitar efectos secundarios negativos (reducción en el índice de cosecha, la senescencia foliar, etc.) deben ser definidos.En último lugar, se presentan las primeras medidas de respiración a nivel de árbol en un estudio centrado en comprender cómo los patrones de respiración de la planta y el suelo de una parcela de olivar regulan la capacidad para el secuestro de carbono y cómo la respiración de los árboles responden a la temperatura, fenología y composición específica de órganos de la planta. Los resultados obtenidos en una serie de experimentos indicaron que; la respiración del suelo fue un componente importante de la respiración a nivel de ecosistema a pesar de que estuvo fuertemente limitada en el suelo seco. La respiración de raíces, micorrizas, y organismos descomponedores (respiración heterótrofa) en suelos permanece desconocida y requieren ser estudiadas. Mientras que la respiración del suelo fue constante, la respiración de la planta varió de forma proporcional a la temperatura. Este patrón hizo que la respiración del suelo fuera el mayor contribuyente de la respiración a nivel de ecosistema cuando la temperatura del aire fue inferior a 20 ºC. Los componentes de mantenimiento y crecimiento de la respiración fueron determinados en un experimento con olivos jóvenes sometidos a periodos prolongados de oscuridad y podas selectivas. Aproximadamente el 30% de la respiración de las plantas fue asignada a su componente de crecimiento y el 70% a la de mantenimiento, cuya dependencia con la temperatura fue determinada empíricamente para sus diferentes órganos. El coeficiente específico de mantenimiento (la tasa de respiración por unidad de masa de un órgano determinado a una temperatura de referencia) medido en frutos fue similar al de hojas, siendo para ramas el más bajo. En experimentos similares con árboles adultos, la respiración del tronco representó el 6% de la respiración total de la planta. Los resultados obtenidos indicaron que generalmente la respiración específica de un árbol está más relacionada a su masa foliar que a su masa total o su área foliar ya que las hojas fueron los principales contribuyentes a la respiración de las planta. El coste de mantenimiento tan reducido encontrado en madera estructural indica que la respiración de la cubierta se ve afectada mínimamente por diferencias en la biomasa leñosa.
Mostrar más [+] Menos [-]Un método para la determinación del contenido de agua de emulsiones de agua en aceite de oliva Texto completo
2023
Vallesquino-Laguna, Pedro | Sánchez Gómez, Manuel
Comunicación científica presentada en el XXI Simposium Expoliva 2023, Jaén (España) 10-12 mayo | En el proceso de elaboración del aceite de oliva se originan una serie de fluidos que en mayor o menor medida contienen cierta cantidad de agua. La determinación del agua que pueda haber presente en un aceite dado puede ser llevada a cabo por secado en estufa, aunque también es posible aplicar otros métodos basados en técnicas como la valoración química, la destilación, la espectrometría o el tratamiento de imágenes. En este contexto de estudio, y tratando de proponer una alternativa rápida y no costosa, se propone un método alternativo para determinar el contenido de agua presente en cualquier emulsión de agua en aceite, basado en la medida directa de variables físicas como el caudal, la pérdida de carga (presión) y la temperatura. Por las características del mismo, es destacable que su implementación podría ser ‘en línea de proceso’, lo que podría ser una ventaja, sobre otros métodos, a la hora de tomar decisiones en tiempo real.
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