In ungauged watersheds, the estimation of the time of concentration (Tc) is always a challenging task due to the intrinsic uncertainty involved when making assumptions. Given that Tc is one of the main inputs in a hydrological analysis for the design of hydraulic structures for stormwater management, ten equations (including one proposed in several local studies) and two Tc methodologies (overland flow time plus channel flow time) were used to compute the Tc in fifteen urban ungauged watersheds, located in Cartagena de Indias (Colombia), with different area sizes and slopes to statistically assess their performance against the value obtained via the Natural Resources Conservation Service (NRCS) velocity method (assumed to be the true value). According to the Nash–Sutcliffe efficiency index, none of the equations proved to be reliable in all watersheds as only four equations predicted the Tc value in 53% of the cases. In addition, based on the percent bias, all equations tended to significantly over- or underestimate the Tc, which affects the quantification of the runoff volume necessary for, among others, the implementation of best management practices for watershed management (e.g., conventional and/or sustainable drainage system design), flood-prone area delineation and flood risk analyses, urban planning, and stream restoration.

In the Colombian Caribbean region, there are few studies that evaluated the behavior of one of the most commonly used variables in hydrological analyses: the maximum daily rainfall (P_max-24h). In this study, multiannual P_max-24h time series from 19 rain gauges, located within the department of Atlántico, were analyzed to (a) determine possible increasing/decreasing trends over time, (b) identify regions with homogeneous behavior of P_max-24h, (c) assess whether the time series are better suited under either a stationary or non-stationary frequency analysis, (d) generate isohyetal maps under stationary, non-stationary, and mixed conditions, and (e) evaluate the isohyetal maps by means of the calculation of areal rainfall (P_areal) in nine watersheds. In spite of the presence of both increasing and decreasing trends, only the Puerto Giraldo rain gauge showed a significant decreasing trend. Also, three regions (east, central, and west) with similar P_max-24h behavior were identified. According to the Akaike information criterion test, 79% of the rain gauges showed better fit under stationary conditions. Finally, statistical analysis revealed that, under stationary conditions, the errors in the calculation of P_areal were more frequent, while the magnitude of the errors was larger under non-stationary conditions, especially in the central–south region.

Pilot-scale experimental measurements and simulations were utilised to evaluate the nutrient removal efficiency of three submerged membrane bioreactor designs. This study compared setups with post- and pre-denitrification processes. A 625 L pilot plant for treating primary effluent provided the operational data necessary for calibrating the activated sludge model, specifically for chemical oxygen demand and nitrogen removal under steady-state flow. Identical influent conditions were maintained for all configurations while varying the sludge retention times (from 5 to 100 d), hydraulic retention times (ranging from 4 to 15 h), return activated sludge flow rates (between 0.1 and 3.0), and aerobic volume fractions (from 0.3 to 1.0). The pilot plant tests showed high COD and ammonia removal (above 90%) but moderate total nitrogen removal (above 70%). The simulation results successfully forecasted the effluent concentrations of COD and nitrogen for each configuration. There were noticeable variations in the kinetic parameters, such as mass transfer coefficients and biomass decay rates, related to the activated sludge model. However, increasing the sludge retention time beyond 20 d, hydraulic retention time beyond 8 h, return activated sludge rates above 2.0, or aerobic volume fractions beyond 0.4 did not significantly enhance nutrient removal. The post-denitrification setup showed a clear benefit in nitrogen removal but required a greater oxygen supply.

An entrapped air pocket can induce pressure surges in sewer systems. Previous studies on entrapped air in these systems have focused on analysing its effects under conditions where air is expelled. This research introduces a mathematical model to calculate pressure surges caused by air pocket compression in a sealed manhole (without an orifice size) that may occur at the output of a pumping station. The model is based on the rigid water column theory, the polytropic law, and the continuity equation. The proposed model is validated using a 7.3 m long experimental facility equipped with a sealed chamber simulating a sealed manhole cover. It is demonstrated to accurately predict the peak pressure head of 18.9 metres and the associated pressure oscillations. A sensitivity analysis is also performed to assess variations in model behaviour. Furthermore, the model effectively captures the system’s final conditions. Lastly, a case study illustrates the model’s applicability to a water installation with a length of 250 m.

El uso de herramientas de educación en línea en programas de posgrado se ha convertido en un apoyo especial para aquellos estudiantes que presentan dificultades para asistir de manera presencial al aula. La creación de módulos en línea exige la implementación de estrategias innovadoras que aseguren la adquisición de competencias por parte del alumno. Este artículo muestra la concepción, ejecución y evaluación de un recurso didáctico en línea sobre el tema de calidad física del agua en los programas de Ingeniería de Agua Potable, Ingeniería de Agua Residual y Sistemas Ambientales, en el contexto de la Especialización en Ingeniería de Agua Potable y Saneamiento Básico, así como la Maestría en Ingeniería Ambiental de la Universidad de Cartagena. El diseño del instrumento utilizó los principios de aprendizaje activo autónomo siguiendo los lineamientos del Proyecto Educativo Institucional (PEI) de los programas de posgrado. La metodología consistió en cuatro fases: (1) análisis de factores claves, (2) Diseño instruccional, (3) construcción o elaboración de recursos y (4) emisión del contenido. Se utilizaron programas como SWAY, PowerPoint e iMovie, incluyendo recursos disponibles en la plataforma Creative Commons durante el proceso de creación del módulo. La evaluación de la eficacia del módulo se llevó a cabo mediante la aplicación de cuestionarios al inicio y al final del curso usando la aplicación de Google Forms. Después de usar el módulo, los estudiantes evidenciaron un progreso en su desempeño académico, pasando de una calificación media de 4.3/5 en la evaluación inicial a una calificación final de 4.9/5. Este hecho permitió estimar la eficacia del material diseñado, demostrando que facilita la comprensión de los parámetros físicos de la calidad del agua y su importancia. Para complementar el moduló es esencial incluir mecanismos de retroalimentación y la implementación de herramientas de simulación. La integración de recursos pedagógicos en línea en programas de posgrado en ingeniería es un buen complemento para que los estudiantes adquieran las habilidades técnicas contempladas en el PEI y optimiza la accesibilidad a los contenidos, siempre que los profesores reciban formación en su diseño y empleo.

Este artículo documenta una experiencia de aprendizaje colaborativo realizada en el programa de Ingeniería Civil de la Universidad de Cartagena en el segundo semestre de 2023. En esta iniciativa, los docentes de los cursos de Saneamiento Ambiental, Hidrología y Sistemas de Información Geográfica (SIG) se unieron para guiar a 90 estudiantes organizados en grupos en la ejecución de un proyecto. Las actividades de este proyecto, integradas en los planes de estudio de cada asignatura, estuvieron dirigidas a abordar los desafíos de saneamiento ambiental y desarrollo comunitario en la zona rural de Zapatero. Esta es una vereda con 300 habitantes situada en la zona rural al norte de la ciudad de Cartagena de Indias, Colombia. La metodología empleada en este estudio se centró en la integración colaborativa de los estudiantes de diferentes cursos para abordar los desafíos de saneamiento en la comunidad de Zapatero. Inicialmente, los estudiantes del curso de saneamiento diseñaron una encuesta para recolectar información sobre aspectos ambientales, sociales y económicos de la población. Esta fue construida de manera colaborativa utilizando la herramienta de Google documents. Luego, esta encuesta fue enviada a los estudiantes de SIG, quienes desarrollaron una encuesta dinámica en la aplicación de ArcGIS llamada Survey 123 para la recolección de datos en campo. Posteriormente, cada grupo de estudiantes de saneamiento utilizaron esta aplicación para recolectar información en la comunidad. Los estudiantes del curso de hidrología realizaron estudios de infiltración y recopilaron datos climatológicos en el terreno. Finalmente, toda la información fue integrada por los estudiantes de saneamiento para proponer y seleccionar una alternativa para el tratamiento de aguas residuales y manejo de residuos sólidos, considerando aspectos climatológicos, sociales y económicos. Los estudiantes entregaron varios productos destacados, incluyendo un Geovisor y un mapa SIG que integra información ambiental, social y económica de la población de Zapatero, resultado de la encuesta realizada colaborativamente. Además, llevaron a cabo cuatro estudios hidrológicos sobre los principales arroyos que abastecen las zonas de cultivo y que, a su vez, funcionan como cuerpos receptores de aguas residuales. Así mismo, presentaron doce propuestas de saneamiento que incluyen estrategias para la reutilización del agua y la gestión de residuos sólidos. Una encuesta realizada a los participantes evidencia los beneficios del aprendizaje colaborativo al resolver problemas reales en un entorno de diseño compartido. En ingeniería, esta colaboración mejora la participación estudiantil y su preparación para el ejercicio profesional, proporcionando habilidades prácticas y un enfoque integral para enfrentar desafíos reales.