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

ISRAEL VELASCO VELASCO (1993, [Artículo])

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.

Flujo de agua Canales abiertos Simulación Distritos 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, [Artículo])

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.

Canales de riego Turbulencia Flujo de agua CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA

Selección del tren de tratamiento para deshidratar y reducir el volumen del lodo de plantas potabilizadoras

MARTÍN PIÑA SOBERANIS LUCIANO SANDOVAL YOVAL MARTIN PIÑA SOBERANIS (2001, [Artículo])

El objetivo del estudio fue evaluar la influencia del tipo de tratamiento y del polímero empleado en la deshidratación del lodo, así como en la reducción de su volumen. Para tal efecto, se utilizaron los parámetros de resistencia específica a la filtración, tiempo de filtración y porcentaje de humedad.

Potabilización Tratamiento del lodo Deshidratación de lodos Plantas de tratamiento INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Avances recientes en el diseño de filtros para presas de tierra y enrocamiento

JOSE RAUL FLORES BERRONES (2005, [Artículo])

Se presenta una revisión de los criterios para el diseño y construcción de filtros requeridos para la seguridad de presas de tierra y enrocamiento, principalmente para evitar la falla por tubificación. Se describen los últimos avances en el ámbito internacional en este tema y se presentan los resultados de una reciente investigación experimental en el laboratorio del Instituto Mexicano de Tecnología del Agua.

Seguridad de presas Flujo de agua Diseño de filtros INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Escalamiento de las ecuaciones del flujo del agua subterránea mediante filtrado de Butterworth

ALVARO ALBERTO ALDAMA RODRIGUEZ MIGUEL MEJIA Roger Beckie (2006, [Artículo])

El flujo de agua y el transporte de solutos en medios geológicos se desarrollan en muchas escalas de longitud (poros del orden de milímetros hasta regiones que tienen kilómetros de longitud). Por lo mismo, hay escalas demasiado pequeñas para ser resueltas mediante un modelo o para ser observadas con los aparatos convencionales de medición. Aun cuando no es factible desarrollar modelos que resuelvan todas las escalas significantes, sí es posible desarrollar modelos de la dinámica de las escalas grandes. Estos modelos de escala grande no requieren la descripción explícita de las escalas pequeñas, pero deben incluir el efecto de las escalas pequeñas en la dinámica de las escalas grandes. La incorporación de tales efectos requiere la solución de un problema de cerradura. Por medio del uso de filtros de Butterworth se desarrolla una solución exacta para el problema de cerradura para el flujo del agua en un medio poroso con gran heterogeneidad. Se incluyen pruebas numéricas que validan los resultados teóricos.

Flujo de agua Medios porosos Transporte de solutos CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA

El uso de los modelos numéricos de mesoescala en México: un ejemplo de aplicación

RENE LOBATO SANCHEZ OLIVIA RODRIGUEZ LOPEZ Indalecio Mendoza Uribe (2004, [Artículo])

Durante la década de los 90 se inició en México la implementación de modelos numéricos de la atmósfera a nivel de mesoescala. La colaboración interinstitucional del Instituto Mexicano de Tecnología del Agua (IMTA), el Centro de Ciencias de la Atmósfera de la UNAM (CCA/UNAM) y el Servicio Meteorológico Nacional (SMN) trajo consigo que en la actualidad se tengan este tipo de modelos trabajando en forma operativa para el SMN y continuando con experimentos y análisis en el campo de la investigación científica en los otros dos centros de investigación y desarrollo tecnológico. Por otra parte, el manejo y domino de los modelos numéricos de la atmósfera, y en particular del modelo MM5 se ha manifestado en los trabajos de acoplamiento con sistemas que se relacionan directamente con este tipo de patrones de circulación, por ejemplo, procesos de capa límite planetaria, suelo y cobertura vegetal y calidad del aire entre otros. Una de las utilidades adicionales se refiere al uso de este tipo de modelos en aplicaciones de estudios climáticos, consiguiendo una mejor definición regional de los procesos que ocurren a estas escalas en las que las redes de observación tradicionales no alcanzan a definir. En el presente trabajo, se muestra un caso de estudio utilizando el modelo numérico MM5 (detalles del modelo se describen en el cuerpo del trabajo) para determinar y cuantificar un proceso que tiene particular importancia por la interacción de la atmósfera con los procesos de superficie (suelo y cobertura vegetal).

Modelos numéricos Reciclamiento de lluvia Pronóstico meteorológico Modelo MM5 Flujo de humedad en atmósfera CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA

Potencial de generación de energía eléctrica a partir de plantas de tratamiento de lodos activados

Luciano Sandoval Yoval Gabriela Mantilla Morales MERCEDES ESPERANZA RAMIREZ CAMPEROS JAVIER ALEJANDRO NAVARRO FRANCO ALBERTO ESQUIVEL SOTELO César Calderón Mólgora (2017, [Ítem publicado en memoria de congreso])

En México de acuerdo con el Inventario Nacional de Plantas que reporta la Comisión Nacional del Agua (CONAGUA, 2015), las plantas de tratamiento de aguas residuales municipales que están en operación son 2 477, con una capacidad instalada de 177.97 m3/s y un caudal tratado de 120.90 m3/s, de las cuales 746 son de lodos activados. Este proceso genera una gran cantidad de lodos biológicos de desecho, sin embargo, si éstos se estabilizan mediante procesos anaerobios, son una fuente de energía renovable al generar biogás, rico en metano, que puede emplearse para generar parte de la energía requerida por los equipos electromecánicos del sistema de tratamiento. Como objetivo del estudio, se evaluaron 93 plantas de lodos activados con un caudal igual o superior a los 200 L/s con posibilidades de cogenerar energía y así reducir sus costos de operación. Los resultados muestran que de las modalidades de lodos activados en operación en México, la convencional es la que más energía eléctrica puede generar (0.32 kW/L), además puede obtener cerca del 100% de sus requerimientos energéticos, haciéndolo económicamente viable. Por lo que, el proceso de lodos activados puede ser sustentable en cuestiones energéticas y con costos de operación bajos. Así, la energía eléctrica proveniente de la combustión del biogás, producto del tratamiento de los lodos residuales, debe ser vista como una fuente de energía renovable y limpia, pues reduce la emisión de gases de efecto invernadero al disminuir el consumo de las fuentes convencionales de energía.

Lodos activados Plantas de tratamiento Fuentes de energía INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Modelación numérica de la advección y dispersión de solutos en redes de distribución de agua potable

Felipe Arreguin Velitchko Tzatchkov ALVARO ALBERTO ALDAMA RODRIGUEZ (2000, [Artículo])

Este trabajo presenta una solución numérica de tipo euleriano-lagrangiano para la ecuación de la dispersión advectiva de contaminantes en redes de distribución. La aplicación de los esquemas numéricos conocidos para resolver esta ecuación en una red produce grandes sistemas de ecuaciones lineales debido a la presencia del término que considera la dispersión. Para aliviar este problema se propone un nuevo método que emplea funciones de Green numéricas, desagregando el conjunto de ecuaciones en tres sistemas tridiagonales para cada tubería y otro de menor tamaño para los nodos de la red. De esta forma, el sistema de ecuaciones se resuelve eficientemente y el modelo numérico puede ser aplicado a redes grandes sin necesidad de un esfuerzo computacional excesivo. El modelo propuesto se aplicó para simular el transporte de flúor en una red de distribución real, para la cual se tienen publicados datos de mediciones de campo y de simulación con el paquete EPANET de la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA), que sólo considera la advección. La comparación entre los resultados de los dos modelos muestra que el modelo aquí propuesto simula mejor la concentración del contaminante, especialmente en las tuberías que exhiben bajas velocidades del flujo.

Redes de distribución de agua Análisis dinámico Flujo no permanente Modelos matemáticos INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Energía limpia del agua sucia: aprovechamiento de lodos residuales

GABRIELA MANTILLA MORALES Luciano Sandoval Yoval MERCEDES ESPERANZA RAMIREZ CAMPEROS JAVIER ALEJANDRO NAVARRO FRANCO ALBERTO ESQUIVEL SOTELO César Calderón Mólgora (2017, [Libro])

El aprovechamiento del agua residual y sus subproductos cada vez es más relevante, ya que representa una oportunidad impulsar el desarrollo sustentable: no solo se evita la contaminación de los cuerpos receptores, sino que genera una sinergia que permite alcanzar lo que se denomina un círculo virtuoso en el aprovechamiento de los recursos. Se busca crear mayor conciencia para reducir y reutilizar las aguas residuales que se generan por todas las actividades que lleva a cabo el ser humano para garantizar su supervivencia, bienestar y calidad de vida. Este libro presenta los resultados de los esfuerzos conjuntos de la Secretaría de Energía y del Instituto Mexicano de Tecnología del Agua, para determinar el potencial de generación de energía eléctrica a partir de lodos residuales de plantas de tratamiento municipales.

Fuentes de energía no contaminante Lodos residuales Plantas de tratamiento INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

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, [Artículo])

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.

Canales de riego Condiciones de frontera Flujo transitorio INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA