Aplicación de un modelo de simulación del flujo establecido en canales abiertos

ISRAEL VELASCO VELASCO (1993, [Artículo])

Con el fin de apoyar el mejoramiento de la eficiencia de conducción y distribución en la operación de los sistemas de riego por gravedad sobre bases más firmes y auxiliándose en los actuales equipos de cómputo, se presenta la aplicación parcial de un modelo de simulación del flujo establecido en canales, denominado STEADY, a una parte de la red hidráulica del distrito de riego 025 Bajo Río Bravo, Tamaulipas, México. La configuración considerada, en términos de la caracterización hidráulica y geométrica, abarca 11 tramos en 93.4 km de canal principal y 6 tramos en 37.6 km de canales laterales, 113 salidas por tomas parcelarias y desagües, y 81 estructuras de control en represas. Se considera que son las estructuras más usuales los orificios en sus diversos tipos: rectangulares, circulares y redondos, y vertedores y bombas centrífugas. Como parte importante de este esquema figura una estación de bombeo que auxilia a otro distrito de riego, el 026 Bajo Río San Juan, hasta con 30-32 m3/seg. Dicha estación se compone de 12 equipos que elevan el agua a una altura promedio de 15.5 m con un gasto de diseño por bomba de 2.5 m3/seg. Verificada la lógica y consistencia del esquema de configuración se plantearon tres opciones de demanda, con datos cuasi-reales del propio distrito y se corrieron las simulaciones respectivas, cuyos resultados tienen un buen grado de aproximación a los que se hubieran obtenido en situaciones reales. En este modelo, las demandas se plantean sólo en las tomas parcelarias, desagües y puntos terminales de cada canal, y el modelo da como resultado los gastos totales y parciales a la entrada y salida de cada tramo de canal, de cada derivación lateral, de cada toma parcelaria, tirantes en los puntos de interés sobre el tramo y en los puntos de salida (tomas y laterales), aberturas de compuertas, cargas sobre la cresta de vertedores, etc. Además, estima las pérdidas por infiltración, por tramo y total de la red, disminuyendo así la dependencia y parcialidad de los operadores en aumentar a las demandas de los usuarios las pérdidas por conducción.

Flujo de agua Canales abiertos Simulación Distritos de riego CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA

Las ecuaciones de Reynolds y la distribución de las corrientes en canales de riego

JOSE JAVIER RAMIREZ LUNA HUGO PEREA ESTRADA Ernesto Olvera VICTOR MANUEL RUIZ CARMONA MAURO IÑIGUEZ COVARRUBIAS (2009, [Artículo])

El trabajo se motiva en la necesidad de entender y mejorar el aforo y la descripción de los esfuerzos de Reynolds en canales de riego. Se estudia la vorticidad en las ecuaciones de Reynolds, y para tres canales, en campo, se toman datos para la distribución de las velocidades en planos transversales a la corriente principal. Con un modelo de turbulencia, y métodos fractales de autoafinidad se obtiene una propuesta para la densidad de la distribución de las velocidades y el rango del índice de ocupación espacial. A un plano de cada canal se asocia un índice de ocupación espacial. Con el índice de intermitencia, y los coeficientes de Coriolis y Boussinesq, se valora la turbulencia relativa entre los tres canales. Los resultados concuerdan con la predicción teórica para los índices de ocupación espacial propuestos en este trabajo y las dimensiones fractales obtenidas son consistentes con los publicadas por otros autores. La turbulencia resultante es mayor para el canal revestido de concreto y menor para el natural. Las corrientes secundarias se originan en el rotacional de la divergencia de los esfuerzos y las variaciones de las velocidades se distribuyen según una densidad Lévy. La información de campo se obtuvo con equipos perfiladores verticales de efecto Doppler.

Canales de riego Turbulencia Flujo de agua CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA

Reconstrucción de la deposición atmosférica histórica de DDT en la laguna de Zempoala en el centro de México

ANNE MARGRETHE HANSEN HANSEN (2005, [Artículo])

Se reconstruyó la historia de deposición de DDT y sus metabolitos en la laguna de Zempoala, en el centro de México, mediante el análisis de núcleos de sedimentos. La cuenca de esta laguna alpina es cerrada, pequeña, y se localiza entre 2,800 y 3,700 msnm. No está afectada por actividades agrícolas ni por poblaciones permanentes. La laguna de Zempoala tiene una profundidad promedio de 3.9 m y máxima de 8.8 m. Los resultados indican que la laguna de Zempoala representa un depósito natural, adecuado para estudios de reconstrucción del historial de deposición de contaminantes provenientes de la atmósfera en esta región. Se demuestran las limitaciones de la metodología aplicada debidas a la influencia de la biodegradación en la determinación de las concentraciones de deposiciones históricas de DDT.

Lagunas DDT Sedimentos Laguna de Zempoala CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA

Avances recientes en el diseño de filtros para presas de tierra y enrocamiento

JOSE RAUL FLORES BERRONES (2005, [Artículo])

Se presenta una revisión de los criterios para el diseño y construcción de filtros requeridos para la seguridad de presas de tierra y enrocamiento, principalmente para evitar la falla por tubificación. Se describen los últimos avances en el ámbito internacional en este tema y se presentan los resultados de una reciente investigación experimental en el laboratorio del Instituto Mexicano de Tecnología del Agua.

Seguridad de presas Flujo de agua Diseño de filtros INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Desarenadores fluídicos de tubo de vórtice: un estudio experimental

ALDO IVAN RAMIREZ OROZCO ROBERTO MEJIA ZERMEÑO JESUS ANTONIO BLANCO FIGUEROA (2007, [Artículo])

El desarenador fluídico de tubo de vórtice es un dispositivo utilizado para la extracción de sedimentos de cauces o canales y está formado por un tubo con una ranura abierta a lo largo de su parte superior instalado en el fondo del cauce. La mezcla de agua-sedimento que fluye cerca del fondo del cauce es atrapada por el tubo y expulsada hacia un canal de extracción con la ayuda del vórtice que se forma en el interior del tubo. El funcionamiento del dispositivo se evalúa por medio de la eficiencia de atrapamiento, la cual se define como la relación entre el gasto sólido extraído y el gasto sólido total transportado, y por la eficiencia de extracción, que se define como la relación entre el gasto líquido extraído a través del tubo y el gasto líquido conducido por el cauce. En este artículo se presentan los resultados de pruebas experimentales llevadas a cabo en un desarenador de este tipo en el laboratorio Enzo Levi, del Instituto Mexicano de Tecnología del Agua. Los resultados indican que se logran eficiencias de atrapamiento de hasta 94.9%, con relaciones de extracción que no sobrepasan el 10% en todas las pruebas realizadas.

Desarenadores Sedimentos Canales de riego INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Escalamiento de las ecuaciones del flujo del agua subterránea mediante filtrado de Butterworth

ALVARO ALBERTO ALDAMA RODRIGUEZ MIGUEL MEJIA Roger Beckie (2006, [Artículo])

El flujo de agua y el transporte de solutos en medios geológicos se desarrollan en muchas escalas de longitud (poros del orden de milímetros hasta regiones que tienen kilómetros de longitud). Por lo mismo, hay escalas demasiado pequeñas para ser resueltas mediante un modelo o para ser observadas con los aparatos convencionales de medición. Aun cuando no es factible desarrollar modelos que resuelvan todas las escalas significantes, sí es posible desarrollar modelos de la dinámica de las escalas grandes. Estos modelos de escala grande no requieren la descripción explícita de las escalas pequeñas, pero deben incluir el efecto de las escalas pequeñas en la dinámica de las escalas grandes. La incorporación de tales efectos requiere la solución de un problema de cerradura. Por medio del uso de filtros de Butterworth se desarrolla una solución exacta para el problema de cerradura para el flujo del agua en un medio poroso con gran heterogeneidad. Se incluyen pruebas numéricas que validan los resultados teóricos.

Flujo de agua Medios porosos Transporte de solutos CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA

Metales pesados en el sistema Lerma-Chapala: distribución y migración

ANNE MARGRETHE HANSEN HANSEN (1992, [Artículo])

Para conocer los niveles de contaminación y la dinámica de las sustancias tóxicas en el sistema Lerma-Chapala, es necesario realizar diferentes actividades: muestreos en campo, medición de los niveles de contaminación, caracterización del sistema, estudios en laboratorio, modelado, interpretación y aplicación de los resultados. La metodología empleada permite extrapolar los resultados de laboratorio al sistema estudiado.

Contaminación de ríos Metales pesados Sedimentos Lago de Chapala INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Estimación de producción de sedimentos en cuencas : Aplicación al río Apulco, México

FRANCISCO JAVIER APARICIO MIJARES JOSE MANUEL RAMIREZ LEON (2009, [Artículo])

Se presenta una metodología para estimar la producción de sedimentos en cuencas, que combina el método de Kothyari et al. (1996) y el concepto de eficiencia de atrapamiento. El método utiliza la tasa de descarga de sedimentos (DR) y la ecuación universal de pérdida de suelo (USLE). El DR se define como una función del área, pendiente y área forestada entre los segmentos isócronos. La USLE presenta dificultades para la obtención del factor de erosibilidad de lluvia en México, debido al insuficiente número de estaciones pluviográficas. Por ello, se propone calcular R combinando los datos de una estación meteorológica automática y estaciones climatológicas con registro de lluvia diaria acumulada, a través de un procedimiento de Monte Carlo. El método de Kothyari et al. (1996) relaciona la producción de sedimentos de una cuenca debido a una tormenta con curvas tiempo-área. Divide la cuenca en segmentos isócronos con igual tiempo de concentración. Supone que la pérdida de suelo del segmento aguas arriba descargará un cierto porcentaje de suelo en el segmento aguas abajo y así sucesivamente. Este proceso se expresa como una función del DR y la pérdida de suelo de cada segmento. La metodología se probó en la cuenca alta del río Apulco, en el sureste de México, en el estado de Puebla, donde se ubica la presa La Soledad, y en ocho de sus subcuencas, contando cada cual con un embalse.

Calidad del agua Sedimentos Cuencas CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA

El uso de los modelos numéricos de mesoescala en México: un ejemplo de aplicación

RENE LOBATO SANCHEZ OLIVIA RODRIGUEZ LOPEZ Indalecio Mendoza Uribe (2004, [Artículo])

Durante la década de los 90 se inició en México la implementación de modelos numéricos de la atmósfera a nivel de mesoescala. La colaboración interinstitucional del Instituto Mexicano de Tecnología del Agua (IMTA), el Centro de Ciencias de la Atmósfera de la UNAM (CCA/UNAM) y el Servicio Meteorológico Nacional (SMN) trajo consigo que en la actualidad se tengan este tipo de modelos trabajando en forma operativa para el SMN y continuando con experimentos y análisis en el campo de la investigación científica en los otros dos centros de investigación y desarrollo tecnológico. Por otra parte, el manejo y domino de los modelos numéricos de la atmósfera, y en particular del modelo MM5 se ha manifestado en los trabajos de acoplamiento con sistemas que se relacionan directamente con este tipo de patrones de circulación, por ejemplo, procesos de capa límite planetaria, suelo y cobertura vegetal y calidad del aire entre otros. Una de las utilidades adicionales se refiere al uso de este tipo de modelos en aplicaciones de estudios climáticos, consiguiendo una mejor definición regional de los procesos que ocurren a estas escalas en las que las redes de observación tradicionales no alcanzan a definir. En el presente trabajo, se muestra un caso de estudio utilizando el modelo numérico MM5 (detalles del modelo se describen en el cuerpo del trabajo) para determinar y cuantificar un proceso que tiene particular importancia por la interacción de la atmósfera con los procesos de superficie (suelo y cobertura vegetal).

Modelos numéricos Reciclamiento de lluvia Pronóstico meteorológico Modelo MM5 Flujo de humedad en atmósfera CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA

Modelación numérica de la advección y dispersión de solutos en redes de distribución de agua potable

Felipe Arreguin Velitchko Tzatchkov ALVARO ALBERTO ALDAMA RODRIGUEZ (2000, [Artículo])

Este trabajo presenta una solución numérica de tipo euleriano-lagrangiano para la ecuación de la dispersión advectiva de contaminantes en redes de distribución. La aplicación de los esquemas numéricos conocidos para resolver esta ecuación en una red produce grandes sistemas de ecuaciones lineales debido a la presencia del término que considera la dispersión. Para aliviar este problema se propone un nuevo método que emplea funciones de Green numéricas, desagregando el conjunto de ecuaciones en tres sistemas tridiagonales para cada tubería y otro de menor tamaño para los nodos de la red. De esta forma, el sistema de ecuaciones se resuelve eficientemente y el modelo numérico puede ser aplicado a redes grandes sin necesidad de un esfuerzo computacional excesivo. El modelo propuesto se aplicó para simular el transporte de flúor en una red de distribución real, para la cual se tienen publicados datos de mediciones de campo y de simulación con el paquete EPANET de la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA), que sólo considera la advección. La comparación entre los resultados de los dos modelos muestra que el modelo aquí propuesto simula mejor la concentración del contaminante, especialmente en las tuberías que exhiben bajas velocidades del flujo.

Redes de distribución de agua Análisis dinámico Flujo no permanente Modelos matemáticos INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA