Implementación de algoritmos basados en la teoría de grafos en proyectos de sectorización de redes de agua potable

Velitchko Tzatchkov VICTOR HUGO ALCOCER YAMANAKA (2011, [Artículo])

Los proyectos de sectorización de redes de agua potable, en proceso en diferentes ciudades mexicanas actualmente, consisten en dividir la red de la ciudad en varias subredes o sectores más pequeños con una o máximo dos entradas de agua por sector. Para diseñar los sectores se emplean modelos de redes de agua potable que revisan si la sectorización propuesta puede funcionar hidráulicamente de manera adecuada. Para los proyectos de sectorización en redes grandes se requieren, sin embargo, facilidades algorítmicas adicionales, como análisis de conectividad, zona de influencia y contribución de cada fuente sobre el consumo. En el presente artículo se discuten eficientes algoritmos de este tipo basados en la teoría de los grafos, implementados en un sistema de cómputo.

Modelos de redes de distribución Redes de distribución de agua Algoritmos sobre grafos INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Optimización de los diámetros de las tuberías de una red de distribución de agua mediante algoritmos de recocido simulado

HECTOR SANVICENTE SANCHEZ JUAN FRAUSTO SOLIS (2003, [Artículo])

La determinación de los diámetros de las tuberías en el diseño de menor costo de una red de distribución de agua es un problema con restricciones, fuertemente no lineal, con múltiples óptimos locales, cuyo espacio de soluciones posee muchas regiones no factibles. El algoritmo heurístico de optimización llamado recocido simulado (RS) es un método global que ha sido usado para hacer búsquedas estocásticas en el espacio de soluciones del problema, mejorando el desempeño de otros métodos. Este trabajo propone una formulación penalizada del problema que permite al algoritmo RS, entre otras ventajas, la posibilidad de que la caminata estocástica que efectúa sea menos sinuosa al cruzar regiones no factibles. Este enfoque mejora la eficiencia del algoritmo RS para un mismo nivel de error en relación con su desempeño para una formulación clásica del problema con restricciones.

Redes de distribución de agua Optimización Métodos estocásticos INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Modelo de calidad del agua en redes de distribución

Velitchko Tzatchkov Arreguin Felipe (2004, [Artículo])

Se presenta un modelo de calidad del agua potable en una red de distribución, el cual incluye las tuberías de tres pulgadas de diámetro y mayores. La aplicación se realizó en la zona norte de Culiacán, Sinaloa, México, que cuenta con una población de 61,500 habitantes. Se determinó la constante de primer orden de reacción del cloro con el agua ka= 0.0988 horas-1 y la de reacción con la pared del tubo kp = 0.4140 m/día, para un diámetro de 16 pulgadas, y kp = 0.1509 m/día para 10 pulgadas. Con lo anterior, para el caso de la ciudad de Culiacán, los valores del coeficiente total de decaimiento k son de 0.2478 a 0.189 horas-1. La comparación de resultados entre medición y modelo muestra que en 70.83% del total de los puntos se tienen diferencias menores al 25%. En la región uno del sitio de aplicación, los resultados presentan diferencias menores al 20% en el 90% de los nodos.

Calidad del agua Redes de distribución de agua Modelos matemáticos Decaimiento del cloro INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Avances en la hidráulica de redes de distribución de agua potable

Velitchko Tzatchkov VICTOR HUGO ALCOCER YAMANAKA VÍCTOR JAVIER BOURGUETT ORTÍZ Felipe Arreguin (2014, [Libro])

Tabla de contenido: 1. Aspectos hidráulicos de la calidad del agua potable en las redes de distribución – 2. Metodologías para el diseño óptimo de la sectorización de las redes – 3. Modelación de la demanda estocástica de agua potable – 4. Modelación del suministro intermitente de agua potable – 5. Fatiga del material en los transitorios hidráulicos – 6. Rehabilitación de tuberías de agua potable.

Esta obra contiene una exposición de temas relevantes de la hidráulica de las redes de distribución de agua potable, con énfasis a desarrollos de los autores que han sido publicados a través de artículos científicos en revistas y congresos a lo largo de dos décadas, varios de los cuales han obtenido premios en México y a nivel internacional. Parte de estos artículos han sido publicados en colaboración con universidades extranjeras, en primer lugar, con la Universidad de Cincinnati en Estados Unidos de Norteamérica y la Segunda Universidad de Nápoles en Italia. Después de una reseña histórica, se presentan las bases de la modelación hidráulica y de calidad del agua de las redes de distribución y posteriormente aspectos menos conocidos de ésta, tales como el diseño de la sectorización de las redes con criterios de optimización basada en la teoría de los grafos, consideración de la naturaleza estocástica de la demanda de agua potable a nivel domicilio con su medición, caracterización y desagregación temporal de lecturas acumuladas, análisis espectral de dicha demanda estocástica, modelación numérica de la advección con dispersión de solutos en las redes, modelación de las fugas y el consumo en redes como dependientes de la presión, modelación de redes con suministro intermitente, técnicas y métodos de rehabilitación de las tuberías de agua potable, metodología para priorizar la sustitución de las tuberías en redes de ciudades, y otros. En la mayoría de los casos se citan las publicaciones originales, parte de las cuales han sido en español y el resto en inglés.

1. Aspectos hidráulicos de la calidad del agua potable en las redes de distribución – 2. Metodologías para el diseño óptimo de la sectorización de las redes – 3. Modelación de la demanda estocástica de agua potable – 4. Modelación del suministro intermitente de agua potable – 5. Fatiga del material en los transitorios hidráulicos – 6. Rehabilitación de tuberías de agua potable.

Hidráulica Abastecimiento de agua Redes de distribución de agua INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Reducción integral de pérdidas de agua potable

VÍCTOR JAVIER BOURGUETT ORTÍZ LEONEL HUMBERTO OCHOA ALEJO (2001, [Libro])

Tabla de contenido: Introducción -- Diagnóstico de pérdidas de agua -- sectorización para facilitar la reducción de pérdidas de agua -- Eliminación de pérdidas de agua -- Control de pérdidas de agua -- Métodos auxiliares de la recuperación de pérdidas.

Introducción -- Diagnóstico de pérdidas de agua -- sectorización para facilitar la reducción de pérdidas de agua -- Eliminación de pérdidas de agua -- Control de pérdidas de agua -- Métodos auxiliares de la recuperación de pérdidas.

Abastecimiento de agua Fugas de agua Redes de distribución de agua INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Estructura del basamento de la Cuenca Farallón al Sur del Golfo de California, mediante la interpretación de datos potenciales y sísmicos

Basement structure of the Farallon Basin at the south of the Gulf of California, through the interpretation of seismic and potential field data

Marco Antonio Bartens Olortegui (2013, [Tesis de maestría])

El Golfo de California es un rift continental activo con apertura oblicua y desplazamiento lateral derecho y es uno de los pocos ejemplos de un rift continental en la fase inicial donde los procesos de apertura activa se pueden estudiar a lo largo de un rift completo. En este escenario, establecer el límite entre basamento continental y oceánico es clave para entender los mecanismos tectónicos que actúan en esta etapa inicial del rift. Desafortunadamente, esta también es una tarea difícil debido a la presencia de corteza oceánica de nueva creación. El objetivo de este trabajo es el de identificar, delimitar y estimar espesores de la corteza oceánica y corteza continental en la cuenca Farallón. Para ellos se utilizaron datos de sísmica de reflexión multicanal 2D de alta resolucion tomados durante la expedicion Ulloa 2006, datos de anomlías gravimetricas tomados de la base de datos de la gravedad marina global obtenida por altimetría de radar relocalizada de los satélites Geosat y ERS-1. Para su interpretación se realizó modelado gravimetrico bidimensional a lo largo de cada perfil sísmico, seguido por una inversión 3D de los datos potenciales del área de la cuenca Farallón restringidos por los perfiles sísmicos interpretados. La corteza de característica oceánica se sitúa en el centro de la cuenca y se identifica principalmente por la concavidad de sus estructuras, interpretadas como sills en las secciones sísmicas, y por la elevada magnitud de la anomalía de Bouguer en el área. La corteza continental se localiza en los margenes oeste y este de la cuenca y se reconoce por la continuidad del reflector correspondiente y el significativo decremento de la anomalía de Bouguer. Tambien se identificaron: una corteza de naturaleza volcánica en el Macizo Farallón Sur (asociado a un reflector sísmico discontinuo de gran amplitud) y dos capas sobreyacientes de sedimentos, la más profunda afectada aparentemente por intrusiones magmáticas. Las profundidades interpretadas con los modelos gravimétricos indican que se tiene una corteza oceánica delgada al centro de la cuenca, con espesores mínimos de 2.5 km en el eje sur abandonado y 3 km en el eje de la dorsal, así como una corteza continental que se va engrosando gradualmente hacia el continente.

The Gulf of California is an active continental rift with an oblique and dextral opening displacement and it is one of the few examples of an initiating continental rift where active opening processes can be studied along a complete rift. In this scenary, establishing the boundary between continental and oceanic basement holds the key to fully understand the tectonic mechanisms acting on this initial rifting stage. Unfortunately, this is also a challenging task due to the presence of oceanic crust of new creation. The aim of this work is to identify, delineate and estimate the thickness of oceanic and continental crusts in the Farallón basin. For this purpose, they were used high-resolution 2D multichannel seismic reflection data from the Ulloa’s 2006 expedition along with gravity anomaly data from the global marine gravity database obtained by repositioned radar altimetry from Geosat and ERS-1 satellites. For their interpretation, two-dimensional gravity modeling was carried out along each seismic profile, followed by 3D inversion of potential field data from the Farallón basin area as constrained by the interpreted seismic profiles. The oceanic-like crust was located at the centre of the basin and is mainly identified by the concavity of their structures, interpreted as sills in the seismic sections, and the highamplitude of the Bouguer anomaly in the area. The continental crust is located in the western and eastern margins of the basin and it is distinguished by the relevant reflector’s continuity and the significant decrease of the Bouguer anomaly. They were also identified: a volcanic crust at the south of the Farallón Massif (associated to a prominent discontinuous seismic reflector) and two overlying sedimentary layers, the deepest one apparently affected by magmatic intrusions. The interpreted depths from the gravity models indicate that there is a thin oceanic crust at the center of the basin, with minimum thicknesses of 2.5 km in the abandoned south axis and 3 km in the dorsal axis, as well as a continental crust that gradually thickens towards the continent.

sísmica de reflexión, anomalía gravimétrica, Cuenca Farallón, Golfo de California seismic reflection, gravity anomaly, Farallon Basin, Gulf of California CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL ESPACIO GEOFÍSICA SISMOLOGÍA Y PROSPECCIÓN SÍSMICA SISMOLOGÍA Y PROSPECCIÓN SÍSMICA

Reducción integral de pérdidas en sistemas de distribución de agua potable

VÍCTOR JAVIER BOURGUETT ORTÍZ LEONEL HUMBERTO OCHOA ALEJO (2003, [Artículo])

La reducción integral de pérdidas de agua, conforme a la metodología desarrollada en el Instituto Mexicano de Tecnología del Agua, es un proceso dinámico en tiempo y espacio que contempla las siguientes actividades: 1) Diagnóstico. Se evalúan los volúmenes de agua que se pierden y sus principales patrones de ocurrencia, y se identifican las causas que las producen, a través del análisis de estadísticas y muestreos de campo. Además, se realizan análisis técnico-económicos de la reducción de pérdidas y su factibilidad; 2) Sectorización de la red para facilitar la reducción. Se evalúa y optimiza el funcionamiento hidráulico de la red de distribución, integrando en su diseño y operación distritos hidrométricos y sectores; 3) Eliminación. Se definen los procedimientos, diseños, equipos y modelos de decisión, para facilitar la búsqueda de pérdidas y subsanar el daño existente; y 4) Control. Se plantean las acciones, ya sean directas, indirectas o de apoyo, que permitan establecer una estructura adecuada dentro de una empresa de agua, para apoyar y dar sustentabilidad a la reducción de pérdidas de forma ordenada y con actividades objetivas. La ejecución de la reducción integral de pérdidas debe realizarse bajo una buena supervisión, con el objeto de asegurar que las acciones que se deriven de ella estén bien fundamentadas, con datos reales y con un análisis preciso.

Redes de distribución de agua Fugas de agua Conservación del agua INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Dynamic behavior of contaminants in the water distribution network of Cuernavaca, Mexico: a real application of multiobjective distributed reinforcement learning

Comportamiento dinámico de contaminantes en la red de distribución de agua de la ciudad de Cuernavaca, México: una aplicación real de aprendizaje por refuerzo distribuido multi-objetivo.

CARLOS EDUARDO MARIANO ROMERO EDUARDO FRANCISCO MORALES MANZANARES (2008, [Artículo])

El uso eficiente del agua se puede establecer a través del reúso o recirculación de efluentes. El diseño o configuración de sistemas que contemplen el uso eficiente de agua con base en el reúso se torna complejo e involucra diversos criterios a optimizar. El uso de técnicas basadas en Water Pinch permite definir los efluentes más apropiados a ser reutilizados, posicionándose como una buena alternativa para los diseñadores. En trabajos previos se presentaron resultados relacionados con la minimización del agua de primer uso suministrada y el costo de inversión sobre datos reales de la ciudad de Cuernavaca. Sin embargo, uno de los retos identificados a partir de la observación del comportamiento de los efluentes en la ciudad de Cuernavaca es la necesidad de representar el comportamiento dinámico de los sistemas de distribución. En esté trabajo se presenta la respuesta del modelo de optimización a los cambios medidos en los efluentes de las operaciones unitarias de las masas de contaminantes. El escenario de validación es el sistema de distribución de la ciudad de Cuernavaca en México.

Redes de distribución de agua Contaminación del agua Uso eficiente del agua Cuernavaca INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Novel Low-cost Energy Harvester Based on anArrangement of Piezoelectric Actuators

CARLOS ANDRES FERRARA BELLO Margarita Tecpoyotl Torres (2024, [Artículo])

This article provides the design, modeling, fabrication, and testing of an energy

harvester from mechanical vibrations, based on a piezoelectric material. This device

works on the principle of piezoelectric transduction, i.e., when mechanically

deformed, it generates electrical energy due to vibrations. The piezoelectric material

used in the fabrication was Lead Zirconate Titanate (PZT), and brass as structural

base. In addition, finite element models were performed to predict the frequency of

the first vibration mode of the device, and experimental setups for validation. The

resonance frequency of the numerical model and the one obtained experimentally (19

Hz) show a deviation of 5.03% respectively. The generated power is 0.202 mW enough

to power low power devices such as basic calculators, wristwatches, and transistors, among others.

En este artículo se presenta el diseño, modelado, fabricación y pruebas de un cosechador de energía proveniente de vibraciones mecánicas, basado en un material piezoeléctrico. Este dispositivo trabaja bajo el principio de transducción piezoeléctrica, es decir que, al deformarse mecánicamente, debido a las vibraciones genera energía eléctrica. El material piezoeléctrico usado en la fabricación fue Zirconato Titanato de Plomo (PZT), y latón como base estructural. Además, se realizaron modelos de elemento finito para predecir la frecuencia del primer modo de vibración del dispositivo, y arreglos experimentales para su validación. La frecuencia de resonancia del modelo numérico y la obtenida experimentalmente (19 Hz) muestran una desviación de 5.03% respectivamente. La potencia generada es de0.202 mW suficiente para alimentar dispositivos de bajo consumo, tales como calculadoras básicas, relojes de pulsera y transistores, entre otros.

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS Finite Element Method, low-energy devices, vibration, piezoelectric transducer

Fabricación de nanopartículas de oro dentro de óxido de aluminio (γ-Al2O3) nanoestructurado con cavidades esféricas

Manufacturing of Gold Nanoparticles within Nanostructured Aluminum Oxide (γ-Al2O3) with Spherical Cavities

Mariela de Jesús Franco Gallegos (2023, [Tesis de maestría])

Los catalizadores basados en nanopartículas de oro han generado gran interés, gracias a su capacidad de ser selectivos en la promoción de reacciones específicas o en la producción de productos deseados, minimizando la formación de productos secundarios no deseados; sus propiedades electrónicas únicas; y su utilización bajo condiciones ambientales. Sin embargo, la desventaja principal de los catalizadores de oro es la sinterización de las nanopartículas debido a su baja temperatura de fusión, lo que provoca la pérdida de actividad catalítica y la desactivación del catalizador. Una de lassoluciones que ofrece el uso de la nanociencia y la nanotecnología es la utilización de soportes nanoestructurados que den mejor estabilidad a las nanopartículas y las protejan de la desactivación. En este trabajo se sintetizaron catalizadores basados en nanopartículas de oro soportados y encapsulados en alúmina macroporosa, por un método de impregnación húmeda asistida por ultrasonido; un método sencillo, rápido y ecológico. El desempeño catalítico de materiales sintetizados se analizó mediante espectroscopía UV-Visible in-situ en la reducción de 4-Nitrofenol a 4-Aminofenol. Así mismo, se presentan las caracterizaciones por TEM, SEM, FT-IR, espectroscopía UV-Visible, y XRD de catalizadores obtenidos. Se obtuvieron catalizadores altamente activos con alto rendimiento gracias al uso de un soporte nanoestructurado.

Catalysts -based on gold nanoparticles have recently gained interest due to their ability to selectively promote specific catalytic reactions or produce desired products, while minimizing the formation of unwanted byproducts, their unique electronic properties, and their utilization under ambient conditions. However, the main drawback of gold catalysts is the sintering of nanoparticles due to their low melting temperature, which leads to loss of catalytic activity and catalyst deactivation. One of the solutions offered by nanoscience and nanotechnology is the use of nanostructured supports that provide better stability to the nanoparticles and protect them from deactivation. In this work, gold nanoparticle-based catalysts supported and encapsulated in macroporous alumina were synthesized using a simple, fast, and eco-friendly method of ultrasound-assisted wet impregnation. The catalytic performance of synthetized materials was evaluated by in-situ UV-Visible spectroscopy in the reduction of 4-Nitrophenol to 4-Aminophenol. In addition, their characterization by TEM, SEM, FT-IR, UV Visible spectroscopy and XRD are presented. Highly active catalysts with high performance were obtained thanks to the use of a nanostructured supports.

nanopartículas de oro, alúmina macroporosa, impregnación, reducción 4-NF gold nanoparticles, macroporous alumina, impregnation, 4-NF reduction INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE MATERIALES PROPIEDADES DE LOS MATERIALES PROPIEDADES DE LOS MATERIALES