Introducción a los métodos numéricos aplicados a la hidráulica

OSCAR ARTURO FUENTES MARILES Polioptro Martinez-Austria (1988, [Libro])

El libro pretende ser una introducción a los métodos numéricos aplicados a la ingeniería hidráulica, intentando establecer un equilibrio entre la presentación de los métodos y sus aplicaciones. De igual manera, se hace énfasis en su aplicación a la ingeniería hidráulica; con la intención de que el lector sea capaz, en problemas de su práctica profesional cotidiana, de lograr aplicacioens semejantes.

Hidráulica Métodos numéricos INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Metodología para el diagnóstico del capital humano del sector y prueba piloto

ANTONIO ROMERO CASTRO Mayra Pérez de la Cruz (2014, [Documento de trabajo])

El proyecto tuvo como objetivos: analizar las metodologías para realizar un diagnóstico funcional y de capital humano para el sector hídrico; seleccionar y adaptar la metodología más apropiada para realizar un diagnóstico funcional del capital humano del sector hídrico; sistematizar la aplicación de la metodología; y aplicar la metodología en una prueba piloto para su validación.

Recursos humanos Recursos hídricos Diagnóstico Métodos Informes de proyectos INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Desarrollo de un entorno virtual para operar de forma segura el proceso de desorción utilizando el método HAZOP

MIRIAM NAVARRETE PROCOPIO VICTOR MANUEL ZEZATTI FLORES (2024, [Artículo])

En este trabajo se describe la metodología del desarrollo de un entorno virtual para el monitoreo de la seguridad industrial de un proceso de desorción a escala laboratorio. La metodología HAZOP fue utilizada para la identificación de los riesgos en el proceso de desorción, analizando de manera particular la alimentación del vapor. Los programas de cómputo Blender y Unity fueron utilizados para el desarrollo del entorno virtual y Python y C# para la programación de scripts. Con la interfaz gráfica desarrollada, el usuario pudo establecer las condiciones de operación del proceso de desorción para predecir las situaciones de riesgo y tomar decisiones previo a la operación física del equipo.

This work describes the methodology for the development of a virtual environment to industrial safety monitoring of a desorption process on a laboratory scale. The HAZOP methodology was used to identify risks in the desorption process, specifically the steam feed. The computer programs Blender and Unity were used for the development of the virtual environment and Python and C# for script programming. With the developed graphical interface, the user was able to set the operating conditions of the desorption process to predict risk situations and make decisions before the physical operation of the equipment.

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS Realidad virtual, Seguridad Industrial, Proceso de desorción, Método HAZOP

Strategies for dam safety risk management in Mexico

EDUARDO BOTERO JARAMILLO ALEXANDRA OSSA LOPEZ JOSE RAUL FLORES BERRONES (2015, [Artículo])

Actualmente, a nivel mundial, los protocolos de seguridad de presas se basan de manera principal en el entendimiento de las posibles fallas; la evaluación cuantitativa del riesgo; la justificación de los riesgos que se toman (con referencia a las normas aceptadas y buenas prácticas); el catálogo de desempeño histórico de presas; los nuevos criterios y el estado del arte de los diseños; la necesidad de priorizar la investigación; las soluciones a los problemas conocidos; a una mejor comunicación de riesgos para el público, las organizaciones civiles y los que toman las decisiones; y la mejoría de la gestión de riesgos, a través de la definición clara y la asignación de responsabilidades (Bowles, 2013). Además, estos protocolos se aplican de igual forma a los propietarios de las presas, organismos reguladores, compañías de seguros, y empresas de consultoría. Este artículo discute el marco actual para la evaluación de la seguridad de presas en el plano internacional, y propone una metodología específica para la evaluación de las presas existentes en México. También se discute la necesidad urgente de estudiar la posibilidad de retirar las presas que presentan riesgos más allá de lo tolerable y cuya rehabilitación no es rentable.

Seguridad en presas Medición de riesgo Rehabilitación de presas INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Simulación del movimiento del aire en un invernadero tipo Venlo

Simulation of air movement in a Venlo-Type greenhouse

JORGE VICTOR PRADO HERNANDEZ ABRAHAM ROJANO AGUILAR FELIPE BENJAMIN DE LEON MOJARRO MAURICIO CARRILLO GARCIA LAURA ALICIA IBAÑEZ CASTILLO VICENTE ANGELES MONTIEL IRINEO LORENZO LOPEZ CRUZ (2013, [Artículo])

En años recientes se ha observado que los modelos matemáticos basados en las ecuaciones completas de Navier-Stokes representan adecuadamente la ventilación en invernaderos y ofrecen información detallada de la distribución espacial de la masa de aire; sin embargo, resulta muy costosa la adquisición de los permisos de uso de los paquetes de cómputo comerciales por lo que es necesario investigar sobre modelos simplificados con el fin de reducir los costos de los estudios. En este trabajo se simuló la circulación de aire en un invernadero tipo Venlo en diferentes condiciones de ventilación, mediante dos modelos: uno de ellos considera las ecuaciones completas de Navier-Stokes, y el otro resuelve un modelo simplificado de Navier-Stokes en el que no se considera la aceleración convectiva en la ecuación de cantidad de movimiento.

Invernaderos Ventilación natural Método del elemento finito Simulación INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Teoría de la catástrofe aplicada en la hidráulica

Polioptro Martinez-Austria GABRIEL ECHAVEZ ALDAPE (1986, [Artículo])

La teoría de la catástrofe es una nueva herramienta matemática que permite el estudio y la descripción de fenómenos con características anómalas de comportamiento como histéresis y discontinuidades. En mecánica de fluidos e hidráulica existen varios casos de flujos con este tipo de comportamiento que, por la carencia de métodos sencillos de análisis, casi no se han estudiado. En este trabajo se presentan los conceptos fundamentales de la teoría de la catástrofe, enfatizando más sus implicaciones físicas que sus antecedentes matemáticos, y se ofrecen ejemplos de fenómenos de interés en hidráulica que pueden describirse mediante geometrías de catástrofe.

Hidráulica Mecánica de fluidos Método descriptivo INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Acciones de administración del cambio, asesoría técnica y acompañamiento en el proceso de contratación del proyecto para la medición, cuantificación y facturación de consumos de agua potable y conexiones de servicio en las ciudades de Chihuahua y Juárez

ARTURO LOPEZ ZUÑIGA (2018, [Documento de trabajo])

Con el fin de cuantificar el volumen de agua en la totalidad de las tomas domiciliarias, puntos de entrega y fuentes de producción en las ciudades de Juárez y Chihuahua, este proyecto tiene el objetivo de reemplazar los medidores mecánicos que se encuentran instalados por medidores inteligentes, ya sean electromagnéticos o ultrasónicos. Con la implementación de estos medidores se tiene el propósito de reducir las pérdidas que se presentan en los dos municipios.

Consumo de agua Medidores Medición de consumos Capacitación INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Medición del flujo de agua

José Javier Ramírez Luna ULISES DEHESA CARRASCO (2016, [Libro])

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.

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

Estación experimental de medición para grandes volúmenes en canales

Serge Tamari Ariosto Aguilar VICTOR MANUEL RUIZ CARMONA Jorge Laurel Castillo RUBEN ANTELMO MORALES PEREZ GUILLERMO REZA ARZATE Víctor Arroyo (2010, [Documento de trabajo])

Tabla de contenido: Introducción – Trabajos de campo realizados: levantamiento topográfico del tramo del canal; Instalación de un puente de aforo; Instalación de escalas para leer el tirante; Instalación de nichos en el canal; Instalación de un sistema de telemetría – Conclusión.

El personal del IMTA tiene suficiente experiencia en la instrumentación de canales de riego para monitorear el gasto y el tirante. En este contexto, sería de gran utilidad contar con una estación piloto de aforo, por los siguientes motivos: brindar capacitación, pues a la altura de la estación piloto se podría enseñar al personal técnico, encargado de medir el gasto en canales, cómo utilizar adecuadamente una serie de técnicas de aforo que se han implementado en varios de sitios del país (tecnologías "ATT", "AD" y "PD"); investigación aplicada, ya que en la estación piloto se podrían evaluar más a detalle las nuevas técnicas de aforo; investigación básica, pues es posible contar con un tramo de canal instrumentado con geometría bien definida que permita realizar estudios relacionados con flujos a superficie libre y automatización; transferencia de tecnología, ya que se solicita con frecuencia que los sistemas de monitoreo de gasto en canales cuenten con telemetría. En la actualidad, se tienen varias soluciones para hacerlo. Sin embargo, resulta importante probarlas en sitio, para saber cuáles son las más robustas y económicas. En este contexto, se ha propuesto instrumentar el Canal Principal II "Las Estacas", que pertenece al DR 016 "Estado de Morelos". Es conveniente, porque se encuentra cerca del IMTA, se encuentra en buen estado, y tiene una compuerta aguas arriba que permite regular el gasto. Las actividades de campo realizadas para llevar a cabo la instrumentación del canal se describen en este informe.

Introducción – Trabajos de campo realizados: levantamiento topográfico del tramo del canal; Instalación de un puente de aforo; Instalación de escalas para leer el tirante; Instalación de nichos en el canal; Instalación de un sistema de telemetría – Conclusión.

Medición de caudales Telemetría Informes de proyectos INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Simulación y validación de la reparación de ductos en servicio por la deposición directa de soldadura

LUIS DANTE MELENDEZ MORALES (2023, [Tesis de doctorado])

El transporte de hidrocarburos por ductos enterrados es la forma más segura, confiable y económica para su suministro, estos pueden extenderse grandes longitudes territoriales e inclusive atravesar países con tal de satisfacer la demanda energética. No obstante, los ductos pueden sufrir daños provocados por el ambiente, su operación o bien provocados por terceros, siendo necesario que sean intervenidos reemplazando las secciones dañadas. Las regulaciones nacionales y tratados internacionales desalientan la liberación de grandes cantidades de gas natural a la atmósfera, por demás de que un paro de suministro conlleva a desabasto energético, multas y a costosas operaciones asociadas con la rehabilitación del ducto, forzando a soldar envolventes y accesorios sin detener la operación de los ductos, esto se conoce como “soldadura en servicio”. La soldadura en servicio es un proceso tecnológico, por el cual se puede efectuar la interconexión y la reparación de ductos mientras están en operación, previo a realizar estas actividades, se requiere que dos riesgos sean evaluados: agrietamiento por hidrógeno y quemada pasante. Las simulaciones actuales y validaciones evalúan estos riesgos de forma independiente, pero debido a su interdependencia estos riesgos deben evaluarse en conjunto. Un método de reparación que no es normalmente empleado, pero con un alto potencial debido a su simplicidad y versatilidad, es la deposición directa de soldadura. En la presente investigación, se realizó una simulación numérica fluido-termo-mecánica acoplada con validación experimental, de la reparación de un tubo con flujo presurizado conteniendo un defecto interno por la deposición directa de soldadura. Por medio de la cual, es posible predecir el comportamiento estructural del ducto mientras se realiza la reparación.

La simulación numérica se efectuó con el apoyo del software ANSYS versión académica 22R2, siendo esta una herramienta de última generación capaz de contribuir en la predicción de mecanismos complejos como lo es la soldadura en servicio, incrementando con ello la seguridad y confiabilidad de estas operaciones. Cabe hacer mención, que la regulación nacional prohíbe la reparación de defectos internos por la deposición directa de soldadura, esto se debe principalmente a la falta de investigaciones validadas que respalden su viabilidad. Los resultados demostraron la efectividad de emplear este método de reparación para restaurar la resistencia mecánica de los ductos. Las inspecciones por pruebas no destructivas superficiales, subsuperficiales y volumétricas, evidenciaron que no ocurrió agrietamiento inmediatamente al finalizar la reparación y retardada (posterior a por lo menos 12 horas después de haberse finalizada la reparación, tiempo suficiente para permitir la difusión de hidrógeno atómico a hidrógeno molecular). Las curvas de tendencia de temperatura mostraron buena aproximación teniéndose una diferencia máxima de 5.09% entre los resultados numéricos y experimental. Los resultados numéricos y experimentales de la deformación perimetral a lo largo de la longitud de la tubería mostraron un comportamiento similar con una diferencia significativa del 17.7% entre los valores numéricos atribuidos a la falta de información de entrada para las propiedades de la soldadura. El análisis estructural efectuado en este estudio emplea la estimación del riesgo de quemada pasante bajo presión interna, determinado por la ocurrencia de abultamiento radial localizado. Los resultados numéricos indican que no ocurre deformación plástica relevante. Se hace una fuerte recomendación para que las evaluaciones de análisis térmico empleen la morfología actual del defecto y no solo consideren el espesor remanente del tubo. De acuerdo con la revisión bibliográfica realizada y recientemente publicada, este tipo de simulación numérica acoplada con validación experimental de la reparación de ductos en servicio por deposición directa de soldadura para la reparación de defectos internos contemplando la prevención de quemada pasante y agrietamiento por hidrógeno no ha sido realizada con anterioridad.

Hydrocarbon transportation by buried pipelines is the safest, most reliable, and economical way for its supply; these can extend long territorial distances and even cross countries with the purpose of satisfying the energy demand. However, the pipelines can suffer damages caused by their environment, their operation, or provoked by third parties, making necessary interventions to replace the damaged sections. National regulations and international agreements discourage the release of large quantities of natural gas into the atmosphere; moreover, a stop in its supply entails an energetic shortage, fines, and expensive operations associated with the pipeline rehabilitation, forcing to weld sleeves and fittings without stop the pipeline operation, this is known as “In-Service Welding”. In-Service welding is a technological process for which interconnection and repair of pipelines can be made while they are in operation; before making it, two main risks need to be assessed: hydrogen cracking and burn-through. Current simulations and validations assess these risks independently, but due to their interdependence, these risks need to be assessed in conjunction. A repair method not normally used but with high potential due to its simplicity and versatility is the direct deposition of the weld. In the present research, a fluid-thermo-mechanical coupled numerical simulation with experimental validation was done of a repair on a pipe with pressurized flow having an internal defect by direct deposition of the weld. It is possible predict the structural behavior of a pipeline while the reparation is performed.

The numerical simulation was done with the support of ANSYS software academic version 22R2, the latest generation tool able to contribute to the prediction of complex mechanisms, as is in-service welding, increasing the security and confidence of these operations. It is worth mentioning that national regulation forbids the reparation of internal defects for direct deposition of the weld; the main reason is the lack of validated investigations supporting its viability. The results demonstrated the effectiveness of using this repair method to restore the mechanical strength of pipelines. Surface, sub-surface, and volumetric non-destructive inspections evidenced no cracking immediately to finish the repair and delayed (after at least 12 hours of having finished the repair, time enough to allow the hydrogen diffusion from atomic hydrogen to molecular hydrogen). Temperature tendency curves showed good approximations, having a maximum difference of 5.09 % between numerical and experimental. Perimeter deformation along the pipe length between numerical and experimental results displayed a similar behavior with a significant difference of 17.7% against numerical values attributed to the lack of input data for weld properties. The structural analysis performed in this study used the approach of the risk of burn-through under internal pressure determined by the occurrence of localized radial bulging. Numerical results indicated no relevant plastic strain occurs. It is strongly recommended that thermal analysis assessments using the actual defect morphology be performed, not only considering the remaining thickness of the pipe. According to the bibliographic revision performed and recently published, this kind of coupled numerical simulation of in-service repair or pipelines by direct deposition for repairing internal defects considering the prevention of burn-through and hydrogen cracking has not been done.

Ducto Soldadura en servicio Quemada pasante Agrietamiento por hidrógeno Reparación de soldadura Simulación numérica Pipeline In-service welding Burn-through Hydrogen cracking Weld repair Numerical simulation INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS OTRAS ESPECIALIDADES TECNOLÓGICAS OTRAS ESPECIALIDADES TECNOLÓGICAS