Análisis hidráulico de un vertedor compuesto (triangular-rectangular) mediante dinámica de fluidos computacional (CFD)

ERICK DANTE MATTOS VILLARROEL Jorge Flores Velazquez WALDO OJEDA BUSTAMANTE MAURO IÑIGUEZ COVARRUBIAS CARLOS DIAZ DELGADO Humberto Salinas Tapia (2021, [Artículo])

DOI: 10.24850/j-tyca-2021-04-03

Para hacer una entrega eficiente de agua a usuarios de riego es necesario contar con dispositivos precisos para medir gastos. Entre estos dispositivos están los vertedores triangulares y rectangulares para rangos de flujo entre 30 y 200 l/s-1. La variación de gastos en un año agrícola puede ser un factor de error en la entrega volumétrica y una alternativa de solución es el uso de un vertedor compuesto. El objetivo de este trabajo fue analizar el comportamiento hidráulico de un vertedor triangular-rectangular en función de sus parámetros geométricos y de flujo, así como obtener una expresión de su coeficiente global de descarga. ANSYS Fluent fue usado para simular los caudales del fluido, con el fin de discretizar la dinámica del flujo bajo condiciones específicas. La evaluación y el análisis del modelo con ANSYS Fluent, fueron efectuados sobre la base de datos experimentales y la solución analítica correspondiente. Las simulaciones con la dinámica de fluidos computacional (CFD) mostraron concordancia estadística con los datos de laboratorio, encontrándose un error máximo de 0.74%. Se obtuvo una expresión del coeficiente global de descarga y se logró estimar analíticamente el gasto con un error máximo de 7.8% con respecto a datos experimentales. Gracias a la simulación con CFD fue posible caracterizar la lámina de descarga y analizar los efectos de la presión y la velocidad sobre el coeficiente de descarga. Los resultados permiten concluir que un vertedor triangular-rectangular satisface ampliamente la precisión requerida en la entrega de agua a usuarios de riego.

Vertedores Medición de caudales Simulación Coeficiente de descarga CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA

Estudio experimental con modelos físicos para generación de criterios de peligro por inundación y para caracterización de efectos del arrastre de sólidos sobre estructuras de cruce en ríos de zonas urbanas

JUAN ANTONIO LOPEZ OROZCO MANUEL MARTINEZ MORALES Cecia Millán-Barrera (2015, [Documento de trabajo])

El objetivo de este estudio es generar nomogramas de vulnerabilidad por inundaciones, aplicado a peatones, para la construcción de mapas de peligro integrales que consideren tirante máximo, velocidad máxima, estabilidad al vuelco y estabilidad al deslizamiento. De igual manera, se evalúan los efectos del flujo en el peatón en un módulo de una calle a escala real (1:1) variando los parámetros.

Ríos Control de inundaciones Simulación Zonas urbanas INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

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

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

¿Por qué ocurren variaciones de nivel en el lago de Tequesquitengo? 2. Simulación de eventos en el siglo XIX

CARLOS GUTIERREZ OJEDA (2004, [Artículo])

En el siglo XIX, el lago de Tequesquitengo (Morelos, México) tenía un nivel de agua de aproximadamente 20 metros por debajo del actual; entre 1820 y 1865 el nivel subió y dejó bajo el agua al pueblo que había en sus orillas. La explicación que se ha dado a este fenómeno se relaciona con un trasvase y un sistema de riego construidos en esa época. En la primera parte de este trabajo se aborda, mediante la modelación matemática, el estudio de la interacción existente entre el lago y el acuífero subyacente, dada la evidente relación que existe entre ellos. Como resultado se logra una calibración de una zona del acuífero que rodea al lago, de modo que se reproducen con precisión los niveles observados en el lago y, de forma aproximada, las isolíneas del nivel del agua subterránea (manto freático). Se hacen recomendaciones sobre posibles soluciones al descenso del nivel del lago. En la segunda parte se aborda lo relacionado con los eventos del siglo XIX. Luego de construir un escenario que pudiera semejarse a las condiciones naturales de esa época, se prueban dos variantes que reflejan la acción del trasvase y el sistema de riego sobre el acuífero y el lago, obteniéndose las conclusiones pertinentes. Posteriormente se analiza la variante que se relaciona con una posible recarga natural accidental desde el acuífero profundo.

Lagos Aguas superficiales Modelos matemáticos Simulación Lago de Tequesquitengo CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA

Análisis de metodologías para la obtención de nuevos escenarios de cambio climático a menor escala, que incluyan estadísticos y métodos dinámicos para México: informe de la parte estadística

MARTIN JOSE MONTERO MARTINEZ (2017, [Documento de trabajo])

Cambio climático Simulación Modelos de circulación general CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA

Análisis de la reproducción de procesos atmosféricos que afectan el clima mexicano mediante simulaciones regionales del clima

José Antonio Salinas Prieto (2018, [Documento de trabajo])

Se realizó un estudio del clima regional mexicano que incluye su variabilidad y su cambio a largo plazo, el cual aporta información y conocimiento para evaluar las causas de los impactos regionales bajo el escenario de cambio climático RCP8.5 tanto en el período futuro cercano 2015-2039, como en el lejano 2070-2099, al comparar los cambios de procesos atmosféricos respecto al período base histórico 1980-2009.

Factores meteorológicos Cambio climático Impacto ambiental Simulación CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA

Thermal and ammonia concentration gradients in a rabbit barn with two ventilation system designs

JORGE FLORES VELAZQUEZ FEDERICO VILLARREAL GUERRERO WALDO OJEDA BUSTAMANTE (2017, [Artículo])

Rabbit barns are of economic importance in central Mexico, where rabbit breeders use rustic buildings for production. In such barns, climate conditioning is mostly based on natural ventilation (NV) where the lack of a well-designed NV system may be a limiting factor. In this study, computational fluid dynamics was used to analyse the performance of the NV system in a 24 x 4 x 4.8 m typical Central Mexico rabbit barn with a density of 20 rabbits m-2 of cage. The barn included both side vents at 1.2 m in height from the ground. Results indicated exchange rates of 0.052 and 2.9 x 10-4 m3 m-2 s-1 when the wind direction was simulated as orthogonal and parallel to the side vents, respectively, suggesting the orthogonal direction favoured the exchange rate. However, such conditions produced an accumulation of ammonia underneath the rabbit cages. Thus, a design modification including a lower inlet vent was analyzed. Such modification substantially decreased the concentration gradients of temperature and ammonia.

Conejeras Turbulencia Modelos matemáticos Simulación Ventilación INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Simulación de diferentes alternativas de gestión de los recursos hídricos del acuífero de Puebla-Atoyac

Simulation of alternatives for water management resurces of the aquifer Puebla-Atoyac

MANUEL MARTINEZ MORALES Sofía Garrido Hoyos MARIA VICENTA ESTELLER ALBERICH (2015, [Artículo])

La demanda de agua subterránea en el acuífero de Puebla-Atoyac, localizado en la región central de la República Mexicana se ha incrementado. Ante esto, organismos estatales y federales encargados de la gestión del agua están preocupados por la problemática que presenta el acuífero de Puebla-Alto Atoyac (descenso de nivel piezométrico, deterioro de la calidad del agua, bajo rendimiento de los pozos, agrietamiento del terreno y mayores costos de bombeo y tratamiento), resultado de una mayor explotación. Este estudio presenta un modelo de simulación en la plataforma MODFLOW, que evalúa cuatro escenarios hipotéticos que se definieron para analizar la respuesta del sistema hidrogeológico para los esquemas de bombeo futuros. Se encontraron resultados prometedores para la asignación del recurso en los escenarios 3 y 4. Sin embargo, en la comparación y el análisis de la viabilidad de la recuperación del nivel piezométrico (teniendo en cuenta la política de reducciones graduales de bombeo), se seleccionó el escenario 4 como mejor alternativa.

The demand for groundwater in the Puebla-Atoyac aquifer, located in the central region of Mexico has increased. As a result of this increased exploitation, a number of state and federal agencies in charge of water management are concerned about the problems associated with the aquifer (decrease of groundwater level, deterioration of water quality, poor performance of the wells, ground cracking and higher pumping and treatment costs) resulting from further exploitation. In this context, it becomes important finding methods to determine patterns of extraction of groundwater to support the distribution of water and at the same time avoid the negative effects of a lack of proper management. This paper presents a simulation model in MODFLOW platform, which evaluates four hypothetical scenarios that were defined to analyze the response of the hydrogeological system for future pumping schemes. Promising results for resource allocation scenarios 3 and 4 were found. However, in comparing and analyzing the feasibility of recovering the groundwater level (taking into account the policy of gradual reductions in pumping), was selected the scenario 4 as the best alternative.

Gestión integrada de recursos hídricos Aguas subterráneas Simulación CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA

Determinación en laboratorio de los parámetros reológicos de mezclas agua-sedimentos para el cálculo de flujos de lodos y debris

ISAAC BONOLA ALONSO (2002, [Artículo])

Con el fin de predecir y tomar medidas de prevención, se presentan los modelos numéricos desarrollados para conocer parámetros reológicos de las mezclas de agua-sedimentos.

Flujo de lodos Parámetros reológicos Simulación INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA