Repositorio Nacional

En este trabajo se emplearon técnicas de modelado numérico para simular el flujo de corriente eléctrica y de fluido a través de medios porosos con el fin de determinar el factor de resistividad y la permeabilidad, así como la distribución de los campos de densidad de corriente eléctrica y velocidad de flujo. Para el modelado de flujo eléctrico se desarrolló un algoritmo basado en diferencias finitas, mientras que para el modelado hidráulico se empleó una librería reportada en la literatura, basada en el método de redes de Boltzmann. En ambos esquemas de modelado se establecieron condiciones en la frontera poro-grano para modelar los procesos físicos exclusivamente en el espacio poroso. Los valores estimados de factor de resistividad y de permeabilidad, así como la porosidad, se emplearon para estudiar las correlaciones entre estas propiedades a través de relaciones petrofísicas. Para esto, se propuso una expresión que relaciona la permeabilidad y la porosidad y, empleando una relación existente entre el factor de resistividad y la porosidad, se propuso también una relación directa entre la permeabilidad y el factor de resistividad. Las relaciones propuestas fueron aplicadas a los valores numéricos obtenidos para paquetes de esferas generados numéricamente y se encontró que se ajustan mejor a los datos en comparación con las relaciones más comúnmente utilizadas, especialmente para porosidades altas. Se mostró también que estas relaciones petrofísicas toman la forma de las relaciones más comunes conocidas cuando se trata con porosidades bajas. Valores obtenidos de imágenes digitales de un paquete de esferas sintético y una muestra de dolomita mostraron que las expresiones para porosidades bajas son suficientes para ajustar datos de medios porosos con porosidades menores a un valor entre 0.3 y 0.4. Finalmente, se analizaron el factor de resistividad, la permeabilidad, las relaciones petrofísicas, y las distribuciones espaciales y estadísticas de los campos vectoriales de flujo se analizaron para comparar los fenómenos de transporte eléctrico e hidráulico, encontrando que algunos factores, como la porosidad efectiva, son importantes en ambos fenómenos de flujo; mientras que otros, como la adherencia del fluido a las paredes del poro, son particularmente relevantes para el flujo hidráulico.

In this work, numerical modeling techniques were used to simulate the flow of electric current and fluid through porous media in order to determine the resistivity factor and permeability, as well as the distribution of electric current density and flow velocity fields. For electric flow modeling, an algorithm based on finite differences was developed, while for hydraulic modeling, a library reported in the literature, based on lattice Boltzmann method, was used. In both modeling schemes, pore-grain boundary conditions were established to model the physical processes exclusively in the pore space. The estimated values of resistivity factor and permeability, as well as porosity, were used to study the correlations between these properties through petrophysical relationships. An expression relating permeability and porosity was proposed and, using an existing relationship between the resistivity factor and the porosity, a direct relation between permeability and resistivity factor was also proposed. The proposed relations were applied to data obtained for numerically generated sphere packs and were found to fit the data better than the most commonly used relationships, especially for high porosities. It was also shown that these petrophysical relationships take the form of the most common relationships known when dealing with low porosities. Modeling data on digital images of a synthetic sphere pack and a dolomite sample showed that the expressions for low porosities are sufficient to fit data from porous media with porosities lower than 0.3 to 0.4. Finally, resistivity factors, permeabilities, petrophysical relationships, and spatial and statistical distributions of flow vector fields were analyzed to compare electrical and hydraulic transport phenomena, finding that some factors, such as the effective porosity, are important in both flow phenomena; whereas some other, such as the pore-wall adherence, are particularly relevant to hidraulic flux.

Física de rocas, modelado numérico, relaciones petrofísicas, fenómenos de transporte, factor de resistividad, permeabilidad, porosidad, tomografía de rocas, campos vectoriales, distribución estadística Rock physics, numerical modelling, petrophysical relations, transport phenomena, resistivity factor, permeability, porosity, rock tomography, vector fields, statistical distribution CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL ESPACIO GEOFÍSICA GEOFÍSICA DE LA MASA SÓLIDA TERRESTRE GEOFÍSICA DE LA MASA SÓLIDA TERRESTRE

Verificación de procedimientos numéricos de simulación de maniobras en compuertas

GILBERTO DE JESUS LOPEZ CANTEÑS JORGE VICTOR PRADO HERNANDEZ FELIPE BENJAMIN DE LEON MOJARRO VICTOR MANUEL RUIZ CARMONA MAURICIO CARRILLO GARCIA LAURA ALICIA IBAÑEZ CASTILLO (2014, [Artículo])

La aplicación de las ecuaciones de Saint Venant en los tramos de canales de riego requiere definir condiciones de frontera interna en los sitios donde se ubican estructuras de control como compuertas, considerando su ecuación dinámica para transmitir información hidráulica hacia ambos lados de la estructura, por lo que en el trabajo se verifican tres procedimientos numéricos de ejecución de maniobra de compuertas, con la finalidad de representar el movimiento de las estructuras de control, minimizándose el desfasamiento de caudales posteriores a una ejecución. Para ello se utilizó el canal Rehbock, de la Universidad Autónoma Chapingo, México, realizándose de forma automatizada la medición de los niveles de agua y gasto, obteniéndose que en la maniobra progresiva con reinicialización de tirante, la tendencia del gasto en la vecindad y la compuerta es similar, atenuándose las oscilaciones en el tiempo, el cual se corresponde con la dinámica del agua en los canales; además, cuando la variable a regular es el tirante, se recomienda usar la ejecución de maniobra instantánea o la progresiva con reinicialización de gasto; pero si la variable es el gasto, es preferible la maniobra progresiva con reinicialización de tirante; además, el procedimiento de simulación de la maniobra progresiva con reinicialización de tirante es el que mejor representa la dinámica del agua en la estructura.

Movimiento de compuertas Simulación Régimen no permanente Estructuras de control INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

The national drought policy in Mexico

Felipe Ignacio Arreguín Cortés Mario Lopez Perez David Ortega Gaucin (2016, [Artículo])

Traditionally, drought effects in Mexico have been attended through governmental reactive efforts directed to provide water and food, to assure health protection, and to restore economic impact once the phenomena occurred. The Mexican Government through National Water Commission (CONAGUA, for its acronym in Spanish), interested in changing the paradigm for preventive actions to cope with droughts in Mexico in the past, decided to launch in 2013 the National Program Against Drought (PRONACOSE, for its acronym in Spanish) and created the Intersecretarial Commission on Droughts and Floods (CIASI, for its acronym in Spanish) to take charge of coordinating, implementing and following-up of the PRONACOSE. This program has its main focus on reducing vulnerability through the implementation of planned preventive actions under a comprehensive and participative approach. As key part of the program, Programmes of Preventive and Mitigation Drought Measures (PMPMS, for its acronym in Spanish) for each one of the 26 river basin councils established in the country and for the principal cities of Mexico were developed. These programmes include the measures that can be implemented within the river basin councils and the cities to cope with drought in three ways: before the phenomenon occurs (strategic measures), when it is starting (tactical measures) or when it is already happening (emergency measures). Also, since 2014, the National Meteorological Service (SMN, for its acronym in Spanish) releases timely alerts and monitors the evolution of the drought including affected areas and level of severity of the phenomenon at a basin, state and municipality level. It is noteworthy that in all these activities the Mexican Institute of Water Technology (IMTA, for its acronym in Spanish) has played an important role, as this institute has provided the necessary technical support for the designing and implementation of the PRONACOSE. It is concluded that drought risk cannot be fully eliminated, nevertheless the actions that are implemented as part of this program are useful to mitigate its effects.

Sequías Políticas públicas México CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA

Modelo de la calidad del agua en redes de distribución con flujo permanente

Velitchko Tzatchkov FELIPE IGNACIO ARREGUIN CORTES (1996, [Artículo])

Se presenta una metodología para la simulación de la calidad del agua potable en redes de distribución, estructurada con un modelo hidráulico y un modelo fisicoquímico. Considerando flujo y concentraciones permanentes y redes con varias fuentes, se presentan algoritmos para los siguientes casos: a) cálculo de la concentración en los nodos con sustancias conservativas y no conservativas; b) cálculo de la contribución de cada fuente sobre el consumo en los nodos; c) tiempo mínimo de residencia del agua en la red. Se propone una variante del algoritmo de Dijkstra del análisis combinatorio; d) tiempo máximo de residencia del agua en la red. Se propone una variante del algoritmo de Ford-Bellman del análisis combinatorio; e) tiempo promedio de residencia del agua. Se comenta el programa MOCARD, el cual realiza los algoritmos propuestos.

Redes de distribución de agua Modelos matemáticos Calidad del agua Simulación INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Peligro, vulnerabilidad y riesgo por sequía en el contexto del cambio climático en México

David Ortega Gaucin JESUS DE LA CRUZ BARTOLON HEIDY VIVIANA CASTELLANO BAHENA (2018, [Capítulo de libro])

El cambio climático está provocando una intensificación en la variabilidad climática natural, con un aumento en la frecuencia y severidad de las sequias en muchas partes del mundo. El peligro por sequía se refiere a la probabilidad de que ocurra un evento de sequía en un espacio y tiempo determinados con suficiente intensidad como para producir daños; la vulnerabilidad ante la sequía es el grado en que un sistema es susceptible e incapaz de hacer frente a los efectos adversos, danos o perjuicios causados por este fenómeno natural; y el riesgo por sequía está determinado por la confluencia del peligro y la vulnerabilidad. Con base en estos conceptos, en este artículo se presentan los resultados de la aplicación de una metodología desarrollada por los autores para determinar índices municipales de peligro, vulnerabilidad y riesgo por sequía en México. Los resultados indican que la metodología es viable para su aplicación a nivel nacional, e inclusive puede ser adaptado para aplicarse a nivel estatal o regional.

Sequía Cambio climático CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA

Drought risk management in Mexico: progress and challenges

David Ortega Gaucin Mario Lopez Perez Felipe Ignacio Arreguín Cortés (2016, [Artículo])

Drought is one of the most complex natural phenomena, which affects the most people in the world. In Mexico, drought has been a recurrent and persistent problem throughout its history. In recent years, drought has affected large agricultural areas and rural communities, leading to severe imbalances in the regional and national economies, as occurred during the 2011–2012 drought, the most severe of the last 70 years. Therefore, in this paper an analysis of the measures that have recently been implemented to cope with drought in Mexico, which highlights the beginning of the transition from a reactive approach based on the crisis management towards a proactive approach aimed to risk management, with the implementation of the National Program Against Drought (PRONACOSE, for its acronym in Spanish) launched in 2013 is presented. So, in this paper, the components of this program are presented, along with a brief description of the Programs of Preventive and Mitigation Drought Measures (PMPMS, for its acronym in Spanish), which have been formulated as an integral part of PRONACOSE for each of the 26 basin councils in the country. Similarly, some of the main future challenges in drought manage¬ment and research needs identified during the formulation of the PMPMS are exposed. We concluded that there is no way to avoid a drought but there are ways to mitigate its impacts and reduce losses of those affected by the phenomenon. Drought risk can’t be completely eliminated, but preventive actions implemented in the future will be useful to mitigate its effects.

Sequías Prevención de desastres Gestión del riesgo Vulnerabilidad CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA

Caracterización de las sequías hidrológicas en la cuenca del río Bravo, México

Hydrological drought characterization in the Rio Grande Basin, Mexico

David Ortega Gaucin (2013, [Artículo])

En el presente trabajo se realizó la caracterización de los períodos de sequía hidrológica registrados históricamente en la sección mexicana de la cuenca del río Bravo, con el objeto de proporcionar un panorama amplio del fenómeno, que sirva de base para la adecuada planeación y manejo de los recursos hídricos superficiales en la cuenca. Para ello, se analizaron las aportaciones de agua a las presas de almacenamiento que se ubican en los principales afluentes mexicanos de este río. A partir de series históricas de datos hidrométricos, se estableció la mediana de los escurrimientos y, con base en esa mediana, se determinó el déficit o incremento, lo cual a su vez permite definir la duración y severidad de los períodos de sequía. Los resultados indican que en más del 50% de los años analizados se presentó algún grado de sequía, con aportaciones inferiores a la mediana histórica de hasta -91%, y períodos secos que van de uno a 14 años consecutivos. Se concluyó que en la mayor parte de la cuenca ocurrió un período de sequía extraordinaria que se extendió prácticamente a lo largo de 14 años (1992-2005), fue el más severo y prolongado del cual se tiene registro.

Sequías Escasez de agua Río Bravo CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA