miércoles, 19 de marzo de 2008

OPTIMIZACION DE SISTEMAS HIDRAULICOS LABSID-AQUANET


La disponibilidad de agua en cantidad y calidad insuficientes para la atencion de los diversos usos y usuarios es sin duda una de los mas importantes problemas a ser enfrentados en el manejo de los recursos hidricos en una cuenca hidrografica, muchas veces es necesario construir reservorios para regular los caudales a fin de garantizar el abastecimiento publico, industrial, irrigacion, produccion de energia electrica, control ambiental, control de la calidad del agua, la recreacion, etc. En muchas situaciones los problemas de toma de decisiones en ingenieria de recursos hidricos referentes a la asignacion eficiente de agua pueden ser modelados y formulados como problemas de optimizacion.

1.Descargar LABSID-AQUANET
2. Aplicación del modelo LABSID-AQUANET.pdf (Agradecimiento al Ing. Wilber Laqui Vilca por su publicación en éste blog)

viernes, 29 de febrero de 2008

RHEOLOGY REFERENCES

Dentro del campo de la Mecánica de Fluidos, se encuentran los fluidos no-Newtonianos cuyo comportamiento es diferente al análisis de "agua limpia" (Concentración volúmetrica de sedimentos menor al 20%). Para ello es necesario conocer la Reología y sus fundamentos para su aplicación.

Actualmente en el Laboratorio Nacional de Hidráulica (LNH), Lima-Perú, un grupo de investigadores viene realizando trabajos en la medición experimental de los parámetros reológicos del material de relaves.


miércoles, 6 de febrero de 2008

NRCS Natural Resources Conservation Service


La página web del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, contiene información interesante en el Area de Hidráulica, Irrigación, Drenaje e Hidrología. Aquí podrán encontrar herramientas, hojas de cálculo, libros y artículos. Es realmente interesante!!!!!

1. NRCS Natural Resources Conservation Service

lunes, 4 de febrero de 2008

EPANET (Simulación de Redes de Distribución)

EPANET es un programa de ordenador, desarrollado por la U.S. EPA, que realiza simulaciones en período extendido (o cuasiestático) del comportamiento hidráulico y de la calidad del agua en redes de tuberías a presión. Una red puede estar constituida por tuberías, nudos (uniones de tuberías), bombas, válvulas y depósitos de almacenamiento o embalses.

EPANET permite seguir la evolución del flujo del agua en las tuberías, de la presión en los nudos de demanda, del nivel del agua en los depósitos, y de la concentración de cualquier sustancia a través del sistema de distribución durante un período prolongado de simulación. Además de las concentraciones, permite también determinar los tiempos de permanencia del agua en la red y su procedencia desde los distintos puntos de alimentación.

EPANET ha sido diseñado como una herramienta de investigación para mejorar el conocimiento del movimiento y evolución de los constituyentes del agua en el interior de los sistemas de distribución.

domingo, 3 de febrero de 2008

DEBRIS FLOW AND MUDFLOWS

Al inicio de mi trabajo de investigación (tesis de grado) en el campo de los flujos hiperconcentrados, tuve que realizar una búsqueda de la literatura en la hidráulica de los flujos de escombros y lodo. A continuación cito una serie de artículos que se encuentran disponible en el internet de manera libre y que son importantes en el desarrollo del presente tema.

miércoles, 30 de enero de 2008

Hydrological Frequency Analysis (HYFRAN)

HYFRAN es un software que permite ajustar datos a leyes estadísticas. Incluye un conjunto de instrumentos matemáticos, poderosos, accesibles y flexibles que permiten en particular el análisis estadístico de eventos extremos y de manera más general el análisis estadístico de una serie de datos.


HYFRAN ha sido desarrollado al Instituto Nacional de Investigación Científica – Agua, Tierra y Medioambiente (INRS-ETE) de la Universidad de Québec con el patrocinio de Hydro-Québec (el principal productor de energía hidroeléctrica del mundo) y del Consejo de investigación en las ciencias naturales y en ingeniería de Canadá (CRSNG).

domingo, 27 de enero de 2008

XXX IAHR Congress 24-29 August 2003, Thessaloniki-Greece

Excelente!. En los siguientes links encontrarán una variedad de artículos científicos de Congresos Internacionales.


1. XXX IAHR Congress 24-29 August 2003, Thessaloniki-Greece
2. Long Waves Symposium_IAHR2003
3. International Conference on Hydro-Science and Engineering
4. U.S-China Workshop on Advanced Computational Modelling in Hydroscience and Engineering

MODELO NWS-FLDWAV

El modelo de tránsito de avenidas FLDWAV, ha sido desarrollado por la National Weather Service (NWS). Este reemplaza los modelos NWS DAMBR y DWOPER, lo que permite la utilización de sus capacidades combinadas con nuevas características hidráulicas. FLDWAV está basado en la solución implícita de diferencias finitas de las ecuaciones completas unidimensionales de Saint-Venant de flujo no-permanente.

El flujo analizado por el modelo puede variar de Newtonianos (agua) a no-Newtonianos (mud/debris), variaciones de subcrítico a supercrítico o viceversa, y de flujo a superficie libre a flujo presurizado.

Las características de modelamiento incluye análisis de brecha, desbordamientos de diques, flujos controlados de compuerta, flujos de vertederos y puentes, con técnicas de tránsito múltiples especificado por el usuario (esquemas dinámicos implicitos/explícitos, difusión, piscina nivelada) a través de sistemas de ríos.

El modelo trabaja en versión DOS, pero actualmente tiene una interface de Guía con el Usuario llamado FLDAT. Esto facilita el ingreso de datos y la creación del archivo de entrada.

jueves, 17 de enero de 2008

MODELO NUMERICO FLO-2D

El modelo bidimensional de diferencias finitas FLO-2D (O’Brien, 1988) simula flujo de fluidos no-newtonianos, como aludes torrenciales en conos de deyección. Permite simular flujos en topografías complejas, tales como áreas urbanizadas, terrazas y conos de deyección; así como el intercambio de fluido entre los canales y el cono de deyección. Puede modelarse flujo de agua y flujos hiperconcentrados (avenida de lodo, flujo de lodo y flujo de detritos).

El modelo considera el fluido homogéneo (una sola fase) de concentración variable; esto significa que internamente no se hace distinción de los tamaños de sedimento. Como datos de entrada se requiere la topografía digital del terreno, la geometría del canal, valores estimados de la rugosidad del canal y de la planicie de inundación, hidrogramas de entrada (líquidos y sólidos), precipitación y propiedades reológicas de la mezcla agua-sedimento. La topografía para la modelación consiste de una topografía al detalle del cono de deyección y parte del canal adyacente. El hidrograma líquido calculado por procedimientos hidrológicos normales, es utilizado en la modelación de flujos hiperconcentrados. Finalmente los parámetros reológicos (viscosidad y esfuerzo de cedencia) son estimados de manera indirecta, comparando muestras de la quebrada con muestras tipo.

jueves, 3 de enero de 2008

ANALISIS DEL PROCESO DE LA ROTURA DE UNA PRESA

Actualmente diferentes instituciones vienen implementando el Reglamento de Seguridad de Presas dentro de su componente Operación y Mantenimiento de la Infraestructura, constituyendo la simulación una de sus actividades programadas y cuyos resultados servirán de insumo para elaborar un Plan de Emergencia.

El estudio realiza el análisis de la ruptura de la presa para determinar las zonas potenciales de inundación que se producirán como resultado de la avenida generada por la ruptura parcial o completa de la presa. Para el proceso de la ruptura gradual de la presa se empleó el modelo BREACH, y para el tránsito de la avenida generada los modelos FLDWAV y HEC-RAS en su esquema de tránsito de ondas dinámicas para el proceso de atenuación del hidrograma hacia aguas abajo del cauce.

El modelo BREACH ha sido desarrollado por Fread (1988) del National Weather Service de EEUU, y es ampliamente utilizado en los estudios de ruptura de presas. Este modelo predice el hidrograma de avenida generada por la ruptura de una presa, así como las dimensiones de la abertura de falla, la forma geométrica, y el tiempo de formación de una abertura en el cuerpo de las presas de tierra, donde el mecanismo de colapso de la presa puede iniciarse tanto por tubificación en el cuerpo de la presa como por rebose del flujo sobre la cresta de la misma. Las presas de tierra pueden ser artificiales o producto de deslizamientos naturales, siendo la primera de tipo homogéneo con material de suelos compactado en capas, o de tipo heterogéneo con núcleo impermeable. El talud aguas abajo de la presa puede estar protegido por grama o capa de piedras. El modelo emplea los principios de la mecánica de suelos, hidráulica y el transporte de sedimentos para simular la erosión y el proceso de colapso de la presa que forma la abertura.
23. Example_BREACH.pdf (Agradecimiento al Ing. Leonardo Castillo Navarro por su aporte en éste blog)
24. Pre-processor_BREACH.xls (Agradecimiento al Ing. Leonardo Castillo Navarro por su aporte en éste blog)

MODELOS DE FLUJOS DE AVALANCHA Y ESCOMBROS

DBF-1D es un modelo de flujos de escombros unidimensional en 2 fases, que predice velocidades, tirantes, distancias recorridas y fuerzas de impacto en el flujo. Este modelo es desarrollado por SFL y WSL de Suiza. Actualmente es un modelo en versión prueba (versión beta) cuyo entorno de programación es el IDL (Interactive Data Language).

Uno de los desarrolladores del modelo, Marc Christen, asistió a un Congreso Internacional organizado por el Instituto Geofisico del Perú. En una reunión con su persona pudimos conversar sobre el tema del modelamiento de huaycos y la aplicación de sus modelos DBF-1D y un modelo bidimensional RAMMS en nuestro entorno. El tiempo de conversación fue productiva, debido a que nos obsequio algunos artículos científicos del modelo donde figuran las ecuaciones constitutivas. También se obtuvo una copia del modelo DBF-1D para una posible investigación en el tema.

Este grupo de científicos suizos han desarrollado mucho en el campo del modelamiento y simulación de avalanchas y escombros. A continuación citamos algunos artículos técnicos de ellos:

1. Página Oficial del modelo DBF-1D

miércoles, 2 de enero de 2008

DAN-W: ANALISIS DINAMICO DE DESLIZAMIENTOS

Los fluidos, se deforman continuamente y exhiben su comportamiento, dependiendo de la densidad, viscosidad y el esfuerzo cortante de cedencia que se le aplica. En el caso, de los fluidos no-Newtonianos, es necesario un esfuerzo cortante inicial para la iniciación del movimiento, su movimiento es mucho más viscoso, comparado con el “agua limpia”.

En el caso de las mezclas bifásicas, con un cierto grado de concentración de sedimentos, su comportamiento y análisis es mucho más complejo, sin embargo, para fines de modelamiento se aproxima la mezcla como un fluido de densidad aparente con propiedades reológicas correspondiente a la matriz fina de la mezcla.

El objetivo de la caracterización del material del fluido es conocer la similitud de las características reológicas del material con un “fluido aparente” con propiedades de densidad, viscosidad y concentración de sedimentos.

La masa deslizada debe ser representada por un número de bloques continuos en contacto entre ellos, libres de deformación en la parte superior y con volúmenes finitos de material. El modelo es basado en una solución Langragiana de las ecuaciones del movimiento y permite la selección de una variedad de propiedades reológicas, el cual puede variar a lo largo de la ruta o dentro de la masa deslizada. La solución es explícita y ocurre en pasos de tiempo.

La velocidad de cada bloque limitado al final de un paso de tiempo es obtenido integrando numéricamente la segunda ley de Newton. Finalmente para cada paso de tiempo se puede obtener la velocidad media y la altura Hi correspondiente.

La fuerza de resistencia del flujo T, depende de la reología del material y es una función de diferentes parámetros del flujo. La relación funcional entre T y otros parámetros es basado en la suposición que los esfuerzos cortantes sobre el plano tangencial se incrementa linealmente con el tirante normal. Una ecuación constitutiva reológica, determina un perfil de la distribución velocidad-tirante y una ecuación para T.

ECOHIDRAULICA FLUVIAL

Existe una bibliografía abundante sobre esta temática de fijación de caudales ecológicos, con diferentes criterios de base. El criterio más coherente es el que liga las exigencias de hábitat que tienen las especies fluviales con las variaciones de las características de éste en función de los caudales circulantes. Diversos autores han utilizado metodologías basadas en este criterio, entre los que cabe señalar a Tennant (1976), que analiza cualitativamente el hábitat piscícola en función de la hidrología de la cuenca vertiente; a White (1976), que desarrolla un análisis hidráulico entre los caudales circulantes y el perímetro mojado del cauce, asumiendo una relación creciente entre éste y la capacidad biogénica del río. Y finalmente, a Stalnaker (1979) y Bovee (1982), quienes desarrollan un método (IFIM, Instream Flows Incremental Methodology) basado en las relaciones cuantitativas entre los caudales circulantes y los parámetros físicos e hidráulicos que determinan el hábitat biológico.


La metodología preferencial y acreditada en el ámbito mundial para ésta finalidad es el IFIM. El modelador del hábitat fluvial RHABSIM 3.0 es el primer software en español que informatiza IFIM completamente. Este programa comercial es una versión mejorada del PHABSIM, incorporando nuevas herramientas para la simulación ecohidráulica.

1. Página web oficial del modelo RHABSIM



SIMULACION DEL FLUJO DE LODO EN LA QUEBRADA PAIHUA

Se desarrollará la metodología para un tramo de 2.7 km. Se analizan dos escenarios: 1) el huayco de la quebrada con un flujo presente en el río Rímac de 27.2 m3/s (caudal estimado del río en el último huayco) y 2) un análisis simulando que luego de producirse el huayco en la quebrada se produce una avenida de 80 m3/s en el río Rímac, con el fin de presentar el fenómeno de desborde del río por la colmatación ocurrida en el cauce del río por el huayco (ver Figura 2 y 3).

Mayor detalle, se muestra en la Tesis de Grado del Ing. Leonardo Franco Castillo Navarro, de la Facultad de Ingeniería Civil, Universidad Nacional de Ingeniería (UNI), Lima-Perú. Este trabajo de tesis fue desarrollado como investigador del Instituto para la Mitigación de Efectos del Fenómeno del Niño (IMEFEN) con apoyo del Instituto Geológico Minero Metalúrgio del Perú (INGEMMET) y del Dr. Reinaldo García Martínez (FLO-2D Software Inc). La tesis fue titulada: "Aplicación de un Modelo Numérico de Flujos de Lodo y Escombros en una Quebrada en el Perú".

1. Modelado de flujos de lodo usando FLO-2D en la Quebrada Paihua, Impacto Ciudad de Matucana.pdf

 

AGUA: INGENIERIA E INVESTIGACION

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