1. Trabajos finales de graduación de grado
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Item Modelado de la intercepción de lluvia basado en el Índice de Área Foliar en agroecosistemas cafetaleros en Poás de Alajuela, Costa Rica, durante los años 2020 y 2021(2023) Guillén Arroyo, Helber Jesús; Birkel Dostal, ChristianEn esta investigación se implementa un modelo de estimación de la pérdida de agua por intercepción de lluvia en cultivos de café en sistemas agro productivos de Costa Rica, a partir de estimaciones del Índice de Área Foliar (LAI por sus siglas en inglés). Para ello se modifica el modelo de Kozak (2007), el cual permite cuantificar la pérdida por intercepción en vegetación agrícola, y posteriormente se aplica en tres lotes cafetaleros de Costa Rica a partir de la información obtenida en campo por medio de estaciones meteorológicas y muestreos. De esa manera se busca representar estadísticamente el desarrollo de este proceso en ecosistemas agroforestales de café en Costa Rica. Lo anterior, permite conocer con detalle la conectividad eco hidrológica de este cultivo, lo cual es una herramienta necesaria para la gestión del agua y para una producción agrícola innovadora. Ya que al conocer la influencia de los cultivos en el ciclo del agua, se promueve el mejoramiento de las prácticas productivas. De esta forma se puede brindar un aporte a la agricultura de precisión o con una producción más sostenible ante los efectos de la variabilidad y el cambio climático. Con esta investigación se plantea la obtención de productos de alta resolución que permitan el análisis del comportamiento de la intercepción de lluvia en cultivos de café, lo cual será una herramienta necesaria para mejorar las prácticas agrícolas en el tema del uso y consumo de agua.Item Análisis comparativo de la sequía y su relación con la teleconexión en cuencas tropicales de Costa Rica, Colombia y Ecuador, en el período 1975-2014.(2020) Umaña Leal, Eddy; Birkel Dostal, ChristianEsta investigación pretende brindar un aporte al conocimiento de la sequía en los trópicos mediante el estudio de cinco cuencas ubicadas en tres países: Tempisque-Bebedero (Costa Rica), San Juan (Colombia), Lengupá (Colombia), Paute (Ecuador) y Jubones (Ecuador). El objetivo principal de este estudio es comparar el comportamiento de la sequía de acuerdo a la frecuencia, duración, magnitud e intensidad, así como la relación con la teleconexión. Se utilizaron datos observados de precipitación del período 1975-2014 de 17 estaciones pluviométricas, para calcular el índice estandarizado de precipitación (SPI) a escalas temporales de 3 y 12 meses, con el fin de describir el desarrollo de las sequías agrícolas e hidrológicas. Además, se incluyen datos estandarizados de 9 índices de teleconexión: El Niño 1+2, El Niño 3, El Niño 3.4, El Niño 4, MEI, TNI, PDO, NAO y AMO. Para el análisis de la relación entre el SPI y la teleconexión se utilizaron dos métodos de regresión: regresión lineal múltiple (RLM) y regresión por bosques aleatorios o Random Forest (RF). Se usó el coeficiente de determinación ajustado R2 para medir la relación entre el SPI y los índices de teleconexión. También se determina la importancia relativa de cada índice en el modelo, con el objetivo de identificar los principales fenómenos de teleconexión que influyen en la aparición de las sequías. Los resultados muestran que las sequías de intensidad moderada son más comunes y duraderas en las cuencas ecuatorianas de Jubones y Paute; las sequías de intensidad severa son más frecuentes en las cuencas Paute y Lengupá a escala trimestral, pero se extienden durante más tiempo en la cuenca San Juan. Sin embargo, a escala anual las sequías severas son más duraderas y frecuentes en la cuenca San Juan. Las sequías extremas son más habituales y duraderas en la cuenca Tempisque-Bebedero. La relación entre el SPI y los índices de teleconexión muestran..Item Mejoramiento de la capacidad de análisis del Programa de Cómputo Pro-imgSAT para el estudio de imágenes satelitales con fines de predicción hidrológica(2021) Zamora Gallo, Isaac Daniel; Serrano Pacheco, AlbertoEl trabajo busca mejorar la apariencia del programa y la corrección de errores en el código. Adicionalmente, revisar y mejorar las técnicas de estimación de precipitación. Finalmente, se pretende mejorar las distribuciones de Valores Extremos Generalizados (GEV) y Gumbel e incorporar las distribuciones Exponencial, Logística Generalizada y Generalizada de Pareto al programa. Para la generación de estos cambios al programa se usó el ambiente de programación Visual Studio 2017 y se utilizaron las imágenes infrarrojas del satélite GOES-14 para los análisis correspondientes. Con la realización del proyecto se corrigieron fallas que presentaba el programa Pro-imgSAT que dificultaban su uso. Adicionalmente, se analizaron 4 imágenes para cálculo de precipitación para distintos días y se realizaron mapas de probabilidad para cada una de las distribuciones. De estos resultados, se pudo observar una mejora en la apariencia y funcionalidad del programa. Por otro lado, los mapas a color en los análisis probabilísticos permiten comparar los resultados más fácilmente. Además, se recomienda realizar un análisis de las distribuciones GEV y Exponencial para determinar los casos de aplicabilidad. Además, para menores probabilidades, los mapas generados tienden a predecir menor precipitación respecto a las distribuciones programadas. Las distribuciones Gumbel y Logística son las que presentan una disminución del valor de precipitación más sutil, al disminuir la probabilidad, y compararlas con las demás distribuciones programadas. Por su parte, la técnica autoestimador necesita ser calibrada para el territorio nacional. Finalmente, se recomienda analizar la incorporación de nuevos parámetros a los cálculos para mejorar la exactitud de estos.Item Diseño hidráulico de tragantes mediante el uso de modelo numérico(2020) Céspedes Fallas, Otto Aaróm; Oreamuno Vega, Rafael AlfredoEn este proyecto se desarrolla un modelo numérico que permite evaluar la eficiencia de los tragantes a partir de las ecuaciones de flujo espacialmente variado. El objetivo del proyecto es determinar el dimensionamiento mínimo de la reja del tragante que permita captar el flujo generado por una tormenta de diseño según la normativa nacional aplicable, a partir de un modelo numérico que considere las características energéticas del flujo y físicas del entorno. El proyecto se desarrolla a partir de una extensa revisión de información bibliográfica sobre flujo espacialmente variado, eficiencia de tragantes, modelos numéricos y programación. Para el desarrollo del proyecto se elabora un programa informático en lenguaje C#, con el cual se determina el efecto que tiene en la eficiencia del tragante el aumento de la pendiente longitudinal del cordón y caño. La validación de los datos se realiza mediante la comparación con valores que se tienen de ejemplos teóricos y de datos de laboratorio de proyectos similares. Como ejemplo de cálculo se utiliza una zona característica del centro de la ciudad de San José para determinar el caudal generado por una precipitación de diseño de acuerdo con los valores de intensidad que se indican en la tesis del Ing. Rafael Murillo Muñoz. Como resultado principal se tiene que la eficiencia del tragante depende directamente de la capacidad del cordón de confinar el flujo para que este impacte frontalmente la reja, ya que la capacidad de captación frontal es mayor que la lateral. Se espera que el programa generado funcione de base para futuros proyectos que amplíen el análisis de la captación en tragantes a partir de ecuaciones teóricas, así como para diseño y análisis de sistemas pluviales.Item Caracterización de la respuesta hidrológica de la cuenca del río Abangares, debido a eventos de precipitación(2019) Méndez Corrales, Fabián; Oreamuno Vega, Rafael AlfredoEl proyecto, consiste en caracterizar la respuesta hidrológica de la cuenca del río Abangares, debido a eventos de precipitación generados en la parte media y en la parte alta de la cuenca, a partir de la caracterización física y climática de la cuenca, así como del uso de la teoría del hidrograma unitario, con variantes que consideran distribuciones espaciales y temporales de precipitación no uniformes. A partir de los datos de precipitación se obtienen parámetros como la distribución espacial y temporal de la precipitación, que son utilizados para generar los casos de agrupación de los hidrogramas unitarios y la generación de los hidrogramas unitarios característicos. A partir de los datos de caudal, se obtienen los hidrogramas unitarios para una misma duración que al ser agrupados, se obtienen hidrogramas unitarios característicos para distintos casos. Se obtuvo para cada uno de los casos generados a partir de la distribución espacial y temporal de la precipitación, los hidrogramas unitarios característicos, que representan los grupos específicos de clasificación de los hidrogramas unitarios. Adicionalmente, se obtuvo valores de coeficientes de escorrentía para variaciones en las áreas de influencia de los eventos de precipitación. Se obtuvieron valores referentes a los tiempos de desfase observados y calculados para la cuenca, tiempo base de los hidrogramas unitarios y tiempo al pico del hidrograma unitario. Por otra parte, se hacen recomendaciones de los posibles sitios de ubicación de nuevas estaciones fluviográficas y meteorológicas.Item Desarrollo de un programa de cómputo para el análisis de imágenes de satélite con fines de predicción hidrológica(2012) Aguirre Elizondo, Karys Eugenio; Serrano Pacheco, AlbertoEl objetivo principal de este proyecto fue desarrollar una herramienta computacional, de uso sencillo, que ayude en al análisis de las imágenes satelitales infrarrojas (ISI) y fundamentalmente en el pronóstico de eventos extremos de precipitación. Con el desarrollo de esta herramienta se quiere dar un nuevo enfoque a los procesos de pronósticos, pues el uso de las ISI es limitado en áreas fuera de la meteorología. Para el desarrollo de la aplicación o software se hizo uso del paradigma de programación orientada a objetos y principios de Metodologías Ágiles, las cuales, a parte de que se adaptan a las características de este proyecto, son las técnicas más utilizadas en el desarrollo de software. Con el uso de un conjunto de ISI se verificó el correcto funcionamiento de las opciones de manipulación de las imágenes; además, con este mismo conjunto de imágenes se simuló un evento extremo de precipitación y se logró observar la distribución de los pixeles asociados a lluvia para cada una de las distribuciones de valores extremos incluidos en el programa.Item Modelos de balance hídrico a diferentes escalas temporales y su aplicación en cuencas hidrográficas de Costa Rica(2012) Calderón Arce, Paula Andrea; Porras Velázquez, José PabloLa importancia del presente trabajo estriba principalmente en la definición de las condiciones de aplicabilidad de modelos de balance hídrico en cuencas hidrográficas de Costa Rica, en la evaluación del efecto de la escala temporal sobre los mismos y en la definición de los factores y parámetros necesarios para la adecuada representación del balance hídrico de una cuenca. Se evaluaron diferentes algoritmos de análisis de balance hídrico a escala anual y mensual. Para la escala anual se consideraron dos modelos mientras que para la escala mensual se evaluaron 7 algoritmos basados en el balance hídrico mensual de Thornthwaite, los cuales consideran, con diferentes parámetros, la interacción de los almacenamientos en la zona radicular y la zona freática. Estos modelos se aplicaron a tres cuencas con medición, ubicadas en las regiones montañosas de las cordilleras Central y de Talamanca en Costa Rica: las cuencas de los ríos Toro, Chirripó Pacífico y Grande de Orosi. La calibración de los modelos se realizó mediante la comparación de la escorrentía media mensual observada (caudales medidos a la salida de las cuencas) y la estimada por medio de la aplicación de los diferentes modelos, a partir de datos medios de precipitación y evapotranspiración de las cuencas. El proceso de calibración y posterior validación permitieron definir valores para los parámetros de los modelos que se pueden considerar como característicos de cada una de las cuencas analizadas. Estos valores guardan coherencia con las características de geología, tipos de suelo y coberturas de suelo de cada cuenca, por lo que los resultados obtenidos se consideran adecuados y representativos. Algunos de los algoritmos de balances hídricos empleados generaron resultados bastante positivos en lo que a simulación del régimen de escorrentía se refiere, por lo que se recomiendan para su aplicación en cuencas ...Item Análisis hidrológico del almacenamiento de agua del humedal Maquenque en la zona norte(2015) Vega Romero, Marco,; Oreamuno Vega, Rafael AlfredoLos humedales son ecosistemas que pueden estar sometidos a variaciones en los volúmenes de agua importantes según la época del año. Determinar estas las variaciones en el Refugio Nacional de Vida Silvestre Mixto (RNVSM) Maquenque permite establecer los niveles de agua y la extensión mínima y máxima del humedal según la época seca o húmeda del año. Se determinaron las áreas de drenaje que aportan recurso hídrico al humedal Maquenque. Así, mediante la adecuada caracterización de los parámetros físicos, climáticos y geológicos, se aplicó el modelo de balance hídrico de Thorntwaite y Matter sobre las distintas área de drenaje para sintentizar los hidrogramas de entrada al humedal. Seguidamente se aplicó un análisis de la conservación de la masa propiamente sobre el humedal, distribuyendo la escorrentía superficial de entrada en dos partes; aquella que se acumula y genera huellas de inundación y la que sale de la extensión del humedal. Además, se corroboraron los resultados de los modelos de inundación mediante la comparación contra imágenes satelitales. Finalmente, con la validación de los resultados, se realizaron distintos escenarios climáticos y físicos sobre el humedal con el fin de ver las posibles afectaciones que puede tener el humedal al estar sometido a este tipo de condiciones. El modelo elaborado permite observar las variaciones en la zona de inundación del humedal para condiciones normales, húmedas, secas y además debido a la inclusión de una obra vial. Se demostró que la zona de inundación puede sufrir afectaciones debido a la construcción obras civiles sin previa planificación. El modelo deja la posibilidad de ser mejorado en cuanto al recurso topográfico y disponibilidad de información meteorológica e hidrológica.