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

ISRAEL VELASCO VELASCO (1993)

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.

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

Operación y selección de estructuras hidráulicas en canales

JOSE JAVIER RAMIREZ LUNA JOSE ANGEL GUILLEN GONZALEZ VICTOR MANUEL RUIZ CARMONA (2000)

Tabla de contenido: 1. Hidráulica a superficie libre -- 2. Estructuras de regulación y extracción -- 3. Estructuras de control y manejo del agua de riego -- 4. Medición de canales -- 5. Sistemas electrónicos de control y medición -- 6. Costo de las estructuras de medición y extracción -- 7. Flexibilidad de las estructuras de medición, regulación y extracción -- 8. Aspectos generales para mejorar la operación de canales.

El objetivo de este libro es, ofrecer al personal encargado de la operación de los sistemas de riego los elementos necesarios para la adecuada selección, diseño y localización de las principales estructuras. Así como, conocer sus principales limitantes, con la finalidad de mejorar la flexibilidad y eficiencia de los sistemas de riego y la entrega del agua con oportunidad, equidad y suficiencia a los usuarios.

1. Hidráulica a superficie libre -- 2. Estructuras de regulación y extracción -- 3. Estructuras de control y manejo del agua de riego -- 4. Medición de canales -- 5. Sistemas electrónicos de control y medición -- 6. Costo de las estructuras de medición y extracción -- 7. Flexibilidad de las estructuras de medición, regulación y extracción -- 8. Aspectos generales para mejorar la operación de canales.

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Construcciones hidráulicas Canales Riego INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Desarenadores fluídicos de tubo de vórtice: un estudio experimental

ALDO IVAN RAMIREZ OROZCO ROBERTO MEJIA ZERMEÑO JESUS ANTONIO BLANCO FIGUEROA (2007)

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.

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Desarenadores Sedimentos Canales de riego INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Delimitación del uso de compuertas como estructuras de aforo en canales de riego

FELIPE BENJAMIN DE LEON MOJARRO JORGE VICTOR PRADO HERNANDEZ LUIS RENDON PIMENTEL Braulio Robles JOSE JAVIER RAMIREZ LUNA (2006)

En los canales de los distritos de riego, el control de los caudales y los tirantes, así como la medición del agua, son fundamentales para ordenar la distribución y la entrega volumétrica a las áreas de riego. Los caudales y tirantes en los canales se controlan normalmente mediante compuertas y vertedores. Aunque la función de estas estructuras no es de medición, se deben establecer relaciones experimentales para estimar el caudal a partir de los tirantes y de la abertura de las compuertas o de la altura de la cresta de los vertedores. Debido a la importancia de las compuertas en la operación de los canales, se realizó un análisis sobre la precisión y la confiabilidad de la medición del agua en compuertas funcionando a descarga libre y ahogada. A partir de simplificaciones en las ecuaciones de flujo transitorio de Saint-Venant en la vecindad de las compuertas, se establecieron funciones que relacionan la variación del caudal y del tirante inmediatamente aguas arriba y aguas abajo de la estructura, así como de los tirantes y de la abertura para valores del flujo crítico y supercrítico aguas abajo de la compuerta. Estas funciones se probaron para diferentes rangos de precisión y confiabilidad en la estimación del caudal a través de las compuertas. Las diferencias existentes entre los caudales experimentales y los estimados con el modelo de calibración de las estructuras confirman que las compuertas pueden servir como estructuras de aforo siempre que se verifiquen las relaciones funcionales definidas.

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Calibración de compuertas Estructuras de aforo Canales 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)

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.

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Canales de riego Turbulencia Flujo de agua CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA

Medición del flujo de agua

José Javier Ramírez Luna ULISES DEHESA CARRASCO (2016)

La gran mayoría de las zonas agrícolas de México y del mundo cuentan con sistemas de riego por gravedad en donde se entrega el servicio de riego en regaderas que funcionan en flujo a superficie libre. La medición del agua en la parcela se puede hacer con tecnología comercial a costos sumamente elevados si se determina el caudal continuamente para el cobro del servicio de riego por volumen. Aun así, el costo de la medición puntual es elevada si se considera el desplazamiento al sitio, el recorrido de la red de distribución, el costo del uso del vehículo y del combustible y el pago del ingeniero que realiza los aforos. De este hecho, el volumen así estimado no es válido en el cobro del servicio de riego por volumen. Este documento aporta una solución al problema de medir el flujo a superficie libre y promover la entrega y cobro del servicio de riego por volumen. La solución consiste en una propuesta de ecuaciones de caudal para vertedores, incluidos los aforadores de garganta larga, en régimen de descarga ahogada o libre y también para compuertas deslizantes. El documento presenta el desarrollo tecnológico de medidores del tipo SOLO que sirve para medir una carga aguas arriba y relacionarla con la ecuación de caudal en un vertedor o aforador funcionando a descarga libre. Se presenta también el tipo DUO para medir una carga aguas arriba y aguas abajo, para medir el caudal en un vertedor o aforador a descarga ahogada, o bien para medir la carga aguas arriba y la apertura en el caso de una compuerta deslizante a descarga libre. Final mente está el tipo TRIO para medir carga aguas arriba, aguas abajo y apertura de compuerta en el caso de compuerta deslizante a descarga ahogada.

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Canales de irrigación Medición de caudales Modelos matemáticos Aplicación en campo INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Aplicación del método de energía-momento en la calibración de una compuerta radial

Application of energy-momentum method to radial gate discharge calibration

GILBERTO DE JESUS LOPEZ CANTEÑS FELIPE BENJAMIN DE LEON MOJARRO JORGE VICTOR PRADO HERNANDEZ ABRAHAM ROJANO AGUILAR (2010)

Con el fin de resolver el problema de la calibración de las compuertas en descarga sumergidas, en los distritos de riego, se aplicó el método de energía - momento para condiciones de descarga libre y ahogada en un canal expe¬rimental ubicado en la Universidad Autónoma Chapingo, en México. Se evaluaron aberturas de compuerta de 0.07 a 0.27 m, gastos de 0.062 a 0.161 m3 s-1 y alturas de perno de 0.535 y 0.625 m para descarga libre y 0.446, 0.669 y 0.802 m para descarga ahogada, midiéndose los niveles de agua con un sistema de adquisición de datos automatizado. Se determinó que el método de energía - momento puede aplicarse en la calibración de compuertas radiales, con un error inferior a 3.55 % para descarga libre y 9.6 % para descarga ahogada. Además, se obtuvo que el modelo empírico para la determinación del factor de corrección de la energía de Clemmens, es más robusto en la estimación del gasto, siendo la desviación absoluta 59 % inferior con respecto al modelo de Wahl. No obstante, debe seguirse ajustando este parámetro hidráulico para aumentar la precisión de la estimación del gasto.

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Canales de riego Compuertas Distritos de riego Calibración INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Regulación de una red de canales de riego

FELIPE BENJAMIN DE LEON MOJARRO VICTOR MANUEL RUIZ CARMONA LUIS RENDON PIMENTEL (2002)

La mayor parte de la producción agrícola de México se genera en las zonas denominadas distritos y unidades de riego. En estas áreas, la disponibilidad y la competencia por el agua ha obligado a emprender programas de tecnificación integral que permitan mejorar el uso eficiente del agua y su productividad. Así, de 1996 a 2001 se tecnificaron alrededor de 700 mil hectáreas con sistemas de riego de baja y alta presión y se construyeron redes colectivas de baja presión en superficies de 500 a 4000 hectáreas en varios de estos distritos. Asimismo, la transformación de los sistemas de riego parcelario y de la distribución inter-parcelaria necesita de un cambio en la regulación de los canales principales, a fin de que se pueda brindar a los usuarios un servicio de riego flexible, seguro, equitativo y eficiente. En varias zonas de riego del país los canales laterales se han sustituido por redes colectivas de baja presión, entubadas con materiales plásticos y alimentadas por estaciones de bombeo o por los propios canales cuando ha existido carga suficiente. La regulación de canales de riego consiste en optimar el proceso de conducción y distribución del agua desde la fuente de abastecimiento hasta los sitios de utilización para satisfacer la demanda evapotranspirativa de los cultivos existentes en una zona de riego. Esta optimación consiste en generar y aplicar reglas de control para adaptar el transporte y la distribución del agua en los canales principales a los programas de extracción de las tomas laterales. Aunque la regulación de canales puede abordarse bajo diferentes puntos de vista, la metodología de regulación propuesta resulta fácilmente adaptable a redes de canales de diferente configuración sujetas a variaciones temporales. Los resultados obtenidos permiten concluir que la aplicación de la teoría de control en la regulación de canales es una alternativa que ayuda a reducir las pérdidas de agua debidas a la operación, así como a mejorar el servicio de la irrigación en los distritos de riego.

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Regulación de canales Algoritmos de control CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA

Simulación numérica del movimiento de estructuras de control en canales de riego

FELIPE BENJAMIN DE LEON MOJARRO JORGE VICTOR PRADO HERNANDEZ CARLOS FUENTES RUIZ (2007)

Para representar mediante modelación matemática el movimiento de estructuras de control en canales de riego, se analizaron tres procedimientos de simulación de maniobras de estructuras que controlan el caudal y el tirante. Estos procedimientos se simularon con un modelo del flujo transitorio en canales que resuelve las ecuaciones de Saint-Venant, mediante un esquema implícito de diferencias finitas. Con estos procedimientos se modifican el almacenamiento y el aporte en las mallas vecinas a la estructura de control, la cual puede ser una compuerta, un vertedor, una exclusa o un repartidor de caudal, entre otros. Con estas modificaciones es posible simular maniobras progresivas e instantáneas de las estructuras de control. Se encontró que si la variable a regular es el tirante es recomendable usar la ejecución de maniobra instantánea o la maniobra progresiva con reinicialización de gasto, pero si la variable a regular es el caudal, es preferible la maniobra progresiva con reinicialización de tirante.

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Canales de riego Condiciones de frontera Flujo transitorio INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Evaluación experimental de algoritmos de control de canales de riego

Experimental evaluation of control algorithms for irrigation canals

JORGE VICTOR PRADO HERNANDEZ FELIPE BENJAMIN DE LEON MOJARRO VICTOR MANUEL RUIZ CARMONA ADOLFO ANTENOR EXEBIO GARCIA ENRIQUE MEJIA SAENZ (2003)

Con el propósito de mejorar la operación de canales de riego se probó, en un canal experimental, un esquema de regulación aguas arriba mediante la instrumentación de una serie de compuertas deslizantes y del uso de un sistema de control, supervisión y adquisición de datos. El esquema de regulación tiene un lazo de control abierto para anticiparse a las demandas de riego, a partir de su conocimiento previo y de un modelo de propagación de caudal; y otro cerrado para corregir el nivel al final de cada tramo, manipulando la estructura de control ubicada aguas abajo.

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Canales de riego Modelos matemáticos Regulación de canales INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA