Área de Hidráulica - Tesis

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    Análisis del comportamiento hidráulico del filtro lento de Piscan – Yamango mediante Ansys CFX
    (Universidad de Piura, 2023-06-14) Rivera Lalangui, Victor Rodolfo; Reyes Salazar, Jorge; Universidad de Piura. Facultad de Ingeniería. Instituto de Hidráulica, Hidrología e Ingeniería Sanitaria.
    La tesis se tiene como objetivo principal, analizar y verificar el comportamiento hidráulico del fluido, los valores de velocidades de filtración y los patrones de flujo; obtenidos a partir de la modelación numérica con los valores de la estructura real. En la simulación numérica se utilizó un caudal de diseño de 0.88 l/s del Filtro lento de arena de Piscan - Yamango, para la condición de la estructura operando con la compuerta de limpieza cerrada, compuerta N°1 y N°2 abierta, compuerta de desagüe N°1 y N°2 abierta y compuerta de interconexión abierta. Además, se verificó la calidad del agua tratada, producto del filtro Lento. También, se hace énfasis en el análisis microbiológico y fisicoquímico del agua cruda y tratada, producto de esta estructura con el propósito de verificar y evaluar la calidad de agua que será usada para el consumo humano. La simulación numérica en 3d del cuerpo del fluido del Filtro lento de arena de Piscan – Yamango se hizo mediante el uso del programa Ansys CFX. El modelo numérico se ejecuta con las dimensiones reales del filtro lento. Los resultados de patrón de flujo en todo el filtro lento se consideran aceptables porque el comportamiento del flujo de la estructura real se describe de manera similar en la modelación numérica. Se logró determinar que el filtro lento, en cuanto a la eliminación de parámetros microbiológicos, es muy eficiente, pues reduce las bacterias en más de cuatro veces de la muestra inicial. Sin embargo, en cuanto a la dureza y pH, se logró verificar que los valores aumentaron con respecto a las muestras de agua cruda, esto se debe a que el filtro lento no ha tenido mantenimiento por alrededor de un año, lo cual representa un factor muy importante para el aumento de estos parámetros. Se concluye que la estructura del filtro lento es muy eficiente en la eliminación de bacterias. Sin embargo, el agua tratada no es apta para consumo humano, por no cumplir con la norma vigente de agua potable.
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    Propuesta de optimización de diques de protección mediante Iber en 25km del río Piura-zona urbana
    (Universidad de Piura, 2023-05-10) Vilchez De La Cruz, Luis Ricardo; Carlin Gutierrez, Lourdes Katrina; Reyes Salazar, Jorge; Universidad de Piura. Facultad de Ingeniería. Instituto de Hidráulica, Hidrología e Ingeniería Sanitaria.
    La tesis se propone realizar la optimización de diques de protección en la zona urbana del río Piura, abarcando distritos como Piura, Castilla, Catacaos, Cura Mori y La Arena, para el mayor caudal ocurrido en el tramo de estudio debido a un fenómeno el niño. Para ello, se realizó el análisis hidrodinámico mediante modelo IBER al río Piura utilizando el caudal de 3900 m3 /s proveniente del Fenómeno el Niño en 1998, habiendo elegido dicho caudal por ser el máximo histórico registrado en el Río Piura. Por ello, que la investigación se sustenta en la modelación hidráulica y presentación de mapas temáticos de tirante de agua que permita observar las zonas críticas de posible desborde y así proponer una optimización de diques de protección que permitan mitigar la posibilidad de futuro desborde del rio Piura frente a una crecida. Cabe recordar que Piura no es ajeno al suceso mencionado, pues el día 27 de marzo del año 2017, se produjo el desborde del río Piura, luego de llegar y sobrepasar el caudal de 3468 m3/s y la posibilidad de su próxima ocurrencia es alta, por lo tanto, existe la necesidad de mitigar los impactos negativos procedentes del fenómeno el niño. La investigación concluye con la presentación de altura y ubicación de diques de protección en todo el tramo de estudio con el fin de evitar futuros desbordes debido a caudales máximos, siendo esta una alternativa de solución, queda en los demás investigadores proponer más alternativas y desarrollarlas.
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    Mejoramiento del sistema de drenaje pluvial de la cuenca Quinta Ana María de Piura
    (Universidad de Piura, 2023-01-24) Bocanegra Alarcón, Jorge Luis; Jacinto Gómez, Mauricio Gabriel; Farías de Reyes, Marina; Universidad de Piura. Facultad de Ingeniería. Instituto de Hidráulica, Hidrología e Ingeniería Sanitaria.
    La tesis propone un plan sostenible de drenaje pluvial para la Quinta Ana María, localizada en la ciudad de Piura, con el fin de otorgar una solución a la problemática de los residentes de la urbanización del mismo nombre. La topografía de la Quinta Ana María muestra una cuenca ciega frente a la primera cámara de bombeo que se encuentra en dicha urbanización, produciéndose a razón de ello inundaciones. El trabajo se inicia con la evaluación del funcionamiento y capacidad de los parques inundables empleados en ciudades que presentan la misma problemática. Se continuó con la realización del análisis hidrológico de la cuenca, hallando los tirantes y caudales racionales y de servicio de conservación de suelos (SCS), así como también de escorrentía que llegan a la Quinta Ana María. Se muestran los cálculos de caudales racionales y por el método del Servicio de Conservación de Suelos (SCS) para cada subcuenca previamente definida, tirantes máximos y zonas vulnerables para el diseño. Se ubicaron también las zonas más vulnerables de la ciudad Piura, encontrando a la urbanización Quinta Ana María y a La Ribera como las zonas más afectadas por el fenómeno El Niño. Se conoció que las urbanizaciones Los Geranios, San Eduardo y El Golf son aportantes a la cuenca. Finalmente se analizan los resultados y proponen dos posibles alternativas para reducir el gran problema de inundación que tiene la urbanización, planteadas para un periodo de retorno de 10, 25 y 50 años basándose en lo indicado por la norma OS. 060, eligiendo alternativas más eficientes y sostenibles. La primera alternativa contempla que el agua que discurre a través las tres subcuencas previamente definidas desemboque en el badén que se forma frente a la primera cámara de bombeo de dicha urbanización. La segunda alternativa propone la construcción de parques hídricos que funcionen como cisternas y almacenen la mayor cantidad de agua, logrando de esta forma retener el caudal que pasa por las 4 subcuencas previamente definidas. Luego se evacuaría dicha agua al río Piura mediante las cámaras de bombeo que se encuentran en la urbanización. Se concluye que la segunda alternativa sería la óptima, ya que además de evitar una inundación se podría utilizar el agua almacenada en los parques hídricos para otros fines como riego de otros parques, etc. Asimismo se concluye que se comprobó con el método racional y SCS, que el caudal proveniente de las urbanizaciones La Ribera y Los Geranios sumada a la que cae dentro de la urbanización Quinta Ana María no se ve abastecido por el drenaje pluvial ya existente en la urbanización Quinta Ana María, obteniendo caudales de 2.45 m3/s proveniente de la subcuenca Los Geranios, 2.14 m3/s proveniente de la subcuenca La Ribera y 1.35 m3/s proveniente de la subcuenca QAM1.
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    Diseño de un sistema de drenaje pluvial en la urbanización Santa Margarita de la ciudad de Piura con el software SWMM
    (Universidad de Piura, 2022-12-26) Samanez Ayón, David Lizardo; Patiño Sojo, Jorge Fernando; Farías de Reyes, Marina; Universidad de Piura. Facultad de Ingeniería. Instituto de Hidráulica, Hidrología e Ingeniería Sanitaria.
    La tesis tiene como objetivo resolver el problema de inundación en la Urb. Santa Margarita haciendo uso del software SWMM, modelo numérico - dinámico que desarrolla simultáneamente varios procesos, que permite obtener información de variables tales como velocidad, caudal, nivel de agua, capacidad de conductos en un sistema de drenaje pluvial urbano, lo que resulta una gran ventaja frente a realizar un modelo físico. Se usó información topográfica para delimitar las cuencas urbanas, con el fin de identificar las zonas críticas. Esto permitió conocer el sentido y dirección del flujo de agua, así como información pluviométrica mediante el uso de hietogramas de diseño para distintos periodos de retorno. A continuación, se modeló en el software SWMM distintas propuestas de sistemas de drenaje pluvial, usando diferentes periodos de retorno a fin de escoger el óptimo. Obteniéndose caudales de diseño y evaluando alternativas de solución ante la problemática de inundación, se determinó el diseño de las estructuras de captación, conducción y mantenimiento para el funcionamiento del sistema de drenaje pluvial. Para la propuesta escogida se diseñaron las estructuras de captación, conducción y mantenimiento. En el aspecto de planificación, se realizó un cuadro de fases para la ejecución de la alternativa de solución seleccionada, y en el aspecto económico se realizó un presupuesto para cumplir los objetivos propuestos.
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    Simulación del flujo del salto de esquí y de la poza de disipación debido a un mal funcionamiento en la disipación de energía ocasionado por un obstáculo frontal al Reservorio Poechos utilizando el programa Ansys CFX
    (Universidad de Piura, 2022-11-17) Mendoza Cruzado, Brayand Daniel; Reyes Salazar, Jorge; Universidad de Piura. Facultad de Ingeniería. Instituto de Hidráulica, Hidrología e Ingeniería Sanitaria.
    La tesis tiene como objetivo reproducir los fenómenos que ocurren en la poza de disipación en el Reservorio Poechos y obtener información relevante sobre la erosión en las proximidades de los cimientos de la presa. Con tal fin se realiza el modelamiento numérico de las estructuras hidráulicas. El modelo ha sido elaborado en una escala 1/100 en el programa Ansys CFX, abarcando el salto de esquí y la poza de disipación, por lo tanto, los resultados obtenidos han sido convertidos mediante el uso de las fórmulas de Froude. Los resultados obtenidos muestran velocidades promedio de 1.6 m/s y velocidades máximas de hasta 6 m/s localizadas en las proximidades de la cimentación del reservorio. El trabajo comienza brindando un panorama del Reservorio Poechos en el que se describe su importancia para los valles del Chira y Piura, las estructuras que lo conforman y las reglas de operación bajo las cuales se rige. A continuación se describen los fundamentos de la dinámica de fluidos computacional, comprendiendo su definición, los métodos de discretización, el teorema de transporte de Reynolds, las ecuaciones de transporte, algoritmos de acoplamiento presión-velocidad, la turbulencia y programas de dinámica de fluidos computacional con un alcance tridimensional. Seguidamente se explica cada una de las etapas de la simulación y se brindan los conceptos que permiten catalogar al modelo como un flujo multifásico euleriano a superficie libre, capaz de desarrollarse en Ansys CFX, así como descripción del problema y su posterior desarrollo en cada una de las etapas de simulación, esta comprende la elaboración de la geometría: el mallado, la configuración del dominio, las condiciones de borde y del solucionador y la configuración de la ejecución del solver. Los resultados obtenidos muestran velocidades promedio de 1.6 m/s y velocidades máximas de hasta 6 m/s localizadas en las proximidades de la cimentación del reservorio, concluyéndose por tanto en la existencia de erosión ya que la superficie de la poza de disipación está conformada por suelos como grava arenosa, arena limosa y limos, estos materiales no resisten velocidades mayores a 0.5 m/s. y el esfuerzo de flujo supera al esfuerzo resistente.
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    Alternativas de solución al drenaje pluvial en el canal vía Las Lomas en la provincia y departamento de Piura
    (Universidad de Piura, 2022-10-22) Peña Luna, Manuel Alejandro; Farías de Reyes, Marina; Universidad de Piura. Facultad de Ingeniería. Instituto de Hidráulica, Hidrología e Ingeniería Sanitaria.
    El canal vía Las Lomas, ubicado en el centro poblado de Las Lomas, distrito de Las Lomas, con los años y variaciones climáticas se ha ido deteriorando y debilitando hasta mostrarse en estado de abandono. Este no es un problema solo en periodos lluviosos, donde el canal ha sido el gran protector de los embates surgidos por los FEN ocurridos en los últimos treinta años; sino que por la presencia de moscas y zancudos, así como la acumulación de residuos sólidos son causantes de mortalidad en la región. Ante tal problemática, la tesis tiene como objetivo el rediseño óptimo del canal vía Las Lomas y proponer medidas que aseguren la perduración de la buena funcionalidad del canal. Con tal fin se usaron programas como Google Earth, Hidroesta 2 y HEC-RAS. El primero para determinar con sus datos topográficos la línea divisoria de aguas o divortium aquarum de las cuencas aledañas e identificar la que alimenta al canal vía. El segundo para ordenar, analizar y calcular los caudales a partir de los datos pluviométricos de la estación Partidor y Las Lomas que se obtuvieron de SENAMHI. Y el tercero para, a partir del caudal máximo que se obtuvo, proponer un nuevo diseño hidráulico del canal vía, cumpliendo los criterios de seguridad y funcionalidad correspondientes. Como paso siguiente se procede a la evaluación de propuestas de rediseño del canal vía, con la consiguiente elección de la óptima. Finalmente se evalúan las alternativas de solución para luego comparar a grandes rasgos el costo financiero de su ejecución. Se concluye que el diseño idóneo para ejecutar es el que se propone respecto a un caudal para 50 años de periodo de retorno, ya que cumple con lo que impone la normativa técnica nacional, está comprobada matemáticamente su funcionalidad ante la llegada de algún FEN a futuro, es el que mejor calza con los diseños de mejora para el canal presentados en el Plan de Desarrollo Urbano, y su costo de ejecución menor respecto con el que se comparó. Asimismo, se concluye que el diseño actual del canal construido a mediados de la década de los noventa, no ha tenido contemplado un caudal con 50 años de periodo de retorno, que es lo que estipula el Manual de hidrología, hidráulica y drenaje del Ministerio de transportes y comunicaciones, además de haber sido planteado para que sirva de paso vehicular, situación que no ocurre actualmente.
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    Análisis de alternativas para reducir las inundaciones de la ciudad de Sullana en presencia del Fenómeno El Niño
    (Universidad de Piura, 2022-08-10) Luna Luy, Grecia Fernanda; Olivares Sánchez, Alicia Natalí; Reyes Salazar, Jorge; Universidad de Piura. Facultad de Ingeniería. Instituto de Hidráulica, Hidrología e Ingeniería Sanitaria.
    La presente tesis tiene como objetivo proporcionar alternativas viables de solución al drenaje pluvial en la ciudad de Sullana, con el fin de evitar y controlar posibles desbordes. En primer lugar, se realizó la recopilación de información de la zona de estudio con el fin de determinar las causas y consecuencias de la problemática. Posteriormente, a través de visitas de campo, la aplicación Google Earth Pro y el programa Hec-Ras, se realizó la modelación hidráulica del canal vía existente y se proponen cuatro alternativas: alternativa 1: levantar bordes verticalmente, se obtuvo los resultados más favorables con el muro de 1.5 metros, se ha logrado aumentar la capacidad del Canal Vía, el tramo Cola de Alacrán se amplió en 30.58 m3/s, Cieneguillo tramo 2 se amplió en 55.22 m3/s y Cieneguillo tramo 1 se amplió en 85.8 m3/s, respecto a la capacidad actual. Con la alternativa 2: profundizar, se ha logrado aumentar la capacidad del canal vía, el tramo Cola de Alacrán se amplió en 19.83 m3/s, pero los mejores resultados se obtuvieron en Cieneguillo tramo 2, el cual se amplió en 129.07 m3/s y en Cieneguillo tramo 1, el cual se amplió en 148.9 m3/s. Para esta alternativa es necesario realizar estudios de napa freática para determinar su factibilidad. La alternativa 3 propone la creación de nuevos ramales, no es una buena opción de solución al problema, debido a que los resultados obtenidos son insuficientes, se ha logrado un incremento mínimo en el tramo Cola de Alacrán, el cual se amplió en 9.3 m3/s, siendo la suma de los caudales de las calles Santa Teresa y Santa Ana y la alternativa 4: alternativa compuesta, es la que proporciona el mayor incremento de capacidad del canal vía, se obtuvo los resultados más favorables con el muro de 1.5 metros, el tramo el Cola de Alacrán amplía su capacidad en 57.81 m3/s, Cieneguillo tramo 2 se amplía en 203.89 m3/s y Cieneguillo tramo 1 se amplía en 261.7 m3/s, con respecto a su capacidad actual, además se obtiene un caudal adicional de 9.3 m3/s, de los nuevos ramales. Finalmente, se analizaron los resultados obtenidos, se realizó una comparación de dichas alternativas y se evaluaron las ventajas y desventajas de cada una de ellas, con el fin de proponer recomendaciones que se podrían tomar en cuenta en futuras investigaciones para encontrar la solución a las inundaciones de la ciudad de Sullana en presencia de eventos del Fenómeno El Niño. El estudio ha tenido un enfoque hidráulico y sedimentológico, sin embargo se menciona la necesidad de realizar estudios geotécnicos y estructurales, e implementar los estudios hidrológicos de la zona de estudio que se están trabajando actualmente por la Autoridad para la Reconstrucción con Cambios, con el fin de elegir la solución más conveniente.
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    Evaluación de las pérdidas de carga en el sifón Samán mediante modelación numérica y contraste de resultados
    (Universidad de Piura, 2022-05-27) Poblet Domenak, Diego Alexander; Reyes Salazar, Jorge; Universidad de Piura. Facultad de Ingeniería. Instituto de Hidráulica, Hidrología e Ingeniería Sanitaria.
    La tesis tiene como objetivo principal evaluar las pérdidas de carga en el sifón Samán, proporcionando un método de diseño alternativo al diseño analítico tradicional para sifones, mediante modelación numérica 3D con el uso del software Ansys CFX, contrastando los resultados con un método analítico y mediciones en campo. Para el desarrollo del trabajo se recopiló información de las estructuras de estudio, el sifón Samán y el canal Norte, ubicados en la provincia de Sullana, Piura, así como de las ecuaciones que gobiernan la mecánica de fluidos usadas en hidráulica para su posterior aplicación en el cálculo analítico tradicional de pérdidas de carga en dicho sifón. Asimismo, se aborda el funcionamiento de la dinámica de fluidos computacional (CFD) para continuar con su aplicación a través del programa Ansys CFX mediante el cual fue simulado a lo largo de su paso por las estructuras en estudio, partiendo de la modelación de sus geometrías, discretización numérica, óptima configuración del dominio y solucionador obteniendo las pérdidas de carga totales. La simulación permite modificar los parámetros y obtener distintas soluciones ante posibles escenarios. Finalmente, se afirma que el método de simulación tiene numerosas ventajas si se sabe usar, si bien el tiempo empleado puede ser mayor comparado con un método analítico dependiendo de la precisión que se busque, los beneficios son mayores.
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    Diseño de drenaje pluvial en la cuenca Poder Judicial de la ciudad de Sullana usando el programa SWMM
    (Universidad de Piura, 2021-12-09) Garcia Castillo, Yan Carlos; Miranda Requena, Diego Alberto; Farías de Reyes, Marina; Universidad de Piura. Facultad de Ingeniería. Instituto de Hidráulica, Hidrología e Ingeniería Sanitaria.
    La tesis tiene como objetivo diseñar un sistema de drenaje pluvial para mitigar el problema de inundación en la Av. Tangarará de la urbanización popular Nuevo Sullana utilizando sistemas de drenaje tradicionales para la captación, conducción y vertido; así como sistemas sostenibles para reducir la escorrentía superficial. Para lograr este objetivo, se escaló las precipitaciones máximas diarias para distintos periodos de retorno de la estación Miraflores a las precipitaciones máximas diarias de la estación Mallares. Como resultado, con dichos factores y con la ecuación de curvas IDF presentada para la ciudad de Piura por Farías & Ruiz (2018), se obtuvo las curvas IDF para la zona de estudio. Teniendo conocimiento de las lluvias en la zona de estudio, se ejecutó modelaciones numéricas en EPA–SWMM (Storm Water Management Model) versión 5.1, se obtuvo mapas de inundación para la situación actual que sirven para diagnosticar y corroborar la problemática de inundaciones existente en la cuenca urbana analizada y un mapa de inundación asociado al desarrollo de la infraestructura urbana de la zona de estudio, que demostró el incremento de la escorrentía producto de este desarrollo. El análisis de las alternativas de solución se ejecutó para un periodo de retorno de 50 años debido a la presencia de ENSO y El Niño costero. Para estas simulaciones también se generó mapas de inundación, concluyendo de estas alternativas que el uso de sistemas urbanos de drenaje pluvial sostenible sirve para reducir la escorrentía máxima mediante la retención e infiltración del agua de lluvia. También se concluyó que dado que la cuenca urbana estudiada es ciega, la medida que tiene mayor influencia en la reducción de las manchas de inundación generadas por las lluvias es aquella que permite la descarga en el río Chira.
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    Diseño de sistema de drenaje pluvial del Asentamiento Humano Los Algarrobos II y IV Etapa (Piura-Piura)
    (Universidad de Piura, 2021-11-30) Cubas López, Ari Fernando; Reyes Salazar, Jorge; Universidad de Piura. Facultad de Ingeniería. Instituto de Hidráulica, Hidrología e Ingeniería Sanitaria.
    El objetivo de la tesis es plantear un diseño óptimo de un sistema de drenaje pluvial que se pueda implementar en la II y IV etapa del Asentamiento Humano Los Algarrobos para evacuar las aguas generadas por las precipitaciones estacionales y las del Fenómeno El Niño global o costero, pues la zona en mención, a pesar de ser una zona de riesgo, no cuenta con un sistema de drenaje pluvial que permita evitar inundaciones durante el periodo lluvioso de la región. Cabe mencionar que la investigación tiene como base el estudio “Elaboración de los estudios de Pre Factibilidad y Factibilidad del proyecto: Construcción del sistema de evacuación de las aguas pluviales por gravedad en la franja central de la ciudad de Piura” llevado a cabo durante los años 2009 y 2010 por la Municipalidad de Piura, el cual muestra diversas zonas con riesgo de inundación y una solución a nivel Piura. La solución propuesta ha tomado en cuenta la topografía de la zona, obtenida a través de planos previamente elaborados por la Municipalidad de Piura respaldados por las múltiples visitas de campo, la normativa nacional sobre sistemas de drenaje pluvial en el Perú y la información sobre la naturaleza de las precipitaciones en la Región. El drenaje pluvial consiste en la implementación de estructuras de captación y transporte, encargadas de la recepción y transporte de las aguas de lluvia o pluviales desde los puntos críticos o cuencas ciegas de la zona hacia la troncal principal planteado por el estudio anteriormente mencionado. Las estructuras de captación que se utilizarán son sumideros de rejillas en calzada, siendo el material de las rejillas de fierro fundido; mientras que las estructuras de transporte serán tuberías de poliéster reforzado. Finalmente, se concluye que la propuesta de drenaje desarrollada en la presente tesis considera que los caudales producidos con el periodo de retorno de 50 años no inundarán la zona de estudio y por lo tanto su implementación representa una solución adecuada.
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    Modelación numérica del flujo y comportamiento del Sifón Piura utilizando Ansys
    (Universidad de Piura, 2021-06-28) Montalvan Portero, Xavier Fernando; Reyes Salazar, Jorge; Noblecilla Palomino, Luis Angel; Universidad de Piura. Facultad de Ingeniería. Instituto de Hidráulica, Hidrología e Ingeniería Sanitaria.
    La tesis tiene como objetivo describir el comportamiento del flujo del fluido que atraviesa el sifón Piura empleando la modelación numérica, con el fin de contar con una herramienta confiable y viable para diseños hidráulicos que garantice la mayor eficacia en la captación del agua y permita el abastecimiento de las zonas urbanas y agrícolas. Con lo cual, se pretende no solo estudiar el movimiento del agua a través de la modelación, sino también conocer todos los aspectos que influyen sobre la situación actual del sifón. Para ello, se realiza la evaluación de distintas variables que influyen sobre el flujo del agua y el comportamiento del sifón Piura, utilizando tres tipos de métodos: el método analítico, el método experimental y el método de modelación numérica. En tanto, se analiza, compara y discuten los resultados del método analítico, iniciando con una verificación en el diseño del sifón y comprobando que cumple con los requisitos hidráulicos necesarios. Asimismo, se analiza un método experimental frente a los resultados del modelo numérico, dando validez a la modelación en Ansys CFX, el cual entrega mayor facilidad sobre el análisis de los fluidos. Los resultados de la simulación permiten observar zonas del sifón que son inaccesibles. Estas zonas se muestran a través de gráficos de líneas de flujo, perfil de velocidades o de presiones, los cuales identifican los parámetros del flujo de agua. Por otro lado, parámetros como: caudal, velocidad, pérdidas hidráulicas, etc., obtenidos en el método analítico y experimental, son base importante que ayuda a comprobar que la modelación se comporta como el modelo real del sifón. Finalmente, se concluye que la validez del diseño hidráulico, a través de la modelación numérica, se logra mediante la comparación de los resultados obtenidos por los tres métodos, permitiendo un mayor entendimiento sobre el comportamiento hidráulico de la estructura en estudio.
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    Modelos de predicción para el caudal del río Chira en la estación Ardilla
    (Universidad de Piura, 2021-06-15) Seminario Gastelo, Julio German; Sánchez Rodríguez-Morcillo, Ismael; Universidad de Piura. Facultad de Ingeniería. Instituto de Hidráulica, Hidrología e Ingeniería Sanitaria.
    La presente tesis tiene como objetivo encontrar un modelo univariante que permita predecir el caudal del río Chira en la estación Ardilla, aguas arriba del Reservorio de Poechos, ubicado en la ciudad de Sullana (Piura, Perú), principal infraestructura para la gestión de los recursos hídricos, cuyo fin es estimar el caudal a la entrada del embalse de Poechos. Por lo que, se realiza un análisis estocástico de las series de tiempo de caudales promedio con frecuencia diaria y semanal en la estación Ardilla para el periodo de 1951 a 2017. En tanto, se compara modelos ARIMA y de suavización exponencial mientras que, para evaluar la capacidad predictiva de los modelos, se utilizan métricas como el error cuadrático medio, el error absoluto medio y el coeficiente de determinación. La comparativa incluye la evaluación de los indicadores en diez horizontes de predicción, una segunda evaluación diferenciando las predicciones por estaciones y la última evalúa el rendimiento de las predicciones en función del valor del caudal. Con lo cual, se selecciona el modelo ARIMA (1,1,1) como método de predicción para la serie temporal del caudal promedio con frecuencia diaria y el modelo ARIMA (1,1,1)(0,1,1) es seleccionado como el método de predicción óptimo para la serie de caudal promedio semanal. Se concluye que la metodología ARIMA constituye una herramienta útil para la predicción del caudal del río Chira, sin considerar variables hidrológicas distintas al caudal. Por lo demás, los modelos resultantes de la investigación permiten la anticipación al caudal del río de una manera rápida y sencilla al prescindir de variables independientes.
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    Metodología para el modelado numérico de una micro central de generación hidroeléctrica propulsada por un vórtice gravitacional de agua
    (Universidad de Piura, 2021-06-11) Garcia Sandoval, Helio Heli; Reyes Salazar, Jorge; Camacho A., Daniel; Universidad de Piura. Facultad de Ingeniería. Instituto de Hidráulica, Hidrología e Ingeniería Sanitaria.
    La tesis tiene como objetivo realizar una simulación numérica del comportamiento de las microcentrales de generación hidroeléctrica, estableciendo una metodología para realizar esta tarea. Para el desarrollo del estudio, se realizó una visita a la microcentral existente en la comunidad de Kadagaya (Junín, Perú) para examinar detalladamente la operación de esta y obtener datos para corroborar el modelo numérico. El software de dinámica de fluidos computacional (CFD) utilizado en la simulación fue el Ansys CFX. La geometría, así como algunas condiciones de contorno utilizadas en la simulación, corresponden a la microcentral, de la cual, se ha simulado el vórtice gravitacional que se forma dentro de la microcentral, así como la interacción del vórtice con la turbina vertical encargada de la generación de energía. En tanto, los resultados de la simulación numérica están dentro del rango esperado. El flujo, según la simulación numérica es cualitativamente parecido al flujo observado en la mencionada central, así como al flujo en los modelos a menor escala de vórtices gravitacionales. Con lo cual, se concluye que los resultados obtenidos en la simulación numérica de la microcentral hidroeléctrica de Kadagaya (con capacidad de producción eléctrica de hasta 10 Kw a alturas de agua de 2m), permiten afirmar que la simulación numérica se puede utilizar para ahondar en el estudio y entendimiento de esta tecnología.
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    Análisis y diseño de drenaje pluvial para A.H. Los Algarrobos I y II etapa (Piura)
    (Universidad de Piura, 2021-06-08) Quintana Ordoñez, Mireya Patricia; Reyes Salazar, Jorge; Universidad de Piura. Facultad de Ingeniería. Instituto de Hidráulica, Hidrología e Ingeniería Sanitaria.
    La tesis tiene como objetivo realizar el diseño de un eficiente sistema de drenaje pluvial para las etapas I y II del Asentamiento Humano Los Algarrobos de la ciudad de Piura como solución a la falta de evacuación del agua de lluvias, tanto estacionales como las del Fenómeno El Niño global o costero. Asimismo, ubicar las zonas donde se acumula de manera excesiva el agua y zonas de posible evacuación para minorizar el aniego de las precipitaciones en zonas cercanas de manera que mejore la calidad de vida de los residentes y, de esta manera, plantear un cronograma y presupuesto de obra que permita ejecutar el proyecto. El estudio inicia con la descripción de la zona con alcance a niveles socioeconómicos, educativos y de calidad de vida de los pobladores para sustentar la magnitud del diseño. Posteriormente, con el fin de obtener las diferencias de cotas para el diseño, se realiza un levantamiento topográfico. El estudio topográfico involucró el procesamiento de datos, generación de modelo digital del terreno y obtención de cotas de buzones en la zona. Luego, en función a la ubicación de las viviendas y la topografía previamente medida, se trazó en planta la dirección del flujo del agua superficial y se definieron 49 tramos y sus pendientes. Para el diseño de las cunetas, se aplicó el software HCANALES, calculando para cada tramo del área de trabajo, los tirantes normales y velocidades del flujo para cumplir con la normativa en el dimensionamiento de las cunetas, asegurar su correcto funcionamiento y evitar así zonas de estancamiento de agua o desborde del flujo. En tanto, se concluye que si bien el diseño se ha realizado para un periodo de retorno de 25 años, el diseño propuesto cuenta con un 25 % de margen libre como mínimo en todo su recorrido de modo que, de volverse el margen libre nulo, tendrá la capacidad de funcionar bajo un caudal de 2.66 m3/s en lugar de 1.92 m3/s, comprendiendo un periodo de retorno de 60 años, aproximadamente, con una intensidad de 129 mm/h para diez minutos de duración.
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    Comparación entre modelo numérico y físico del segundo aliviadero de excedencia - Presa Sabana Yegua
    (Universidad de Piura, 2021-03-31) Xie Hualpa, Ka Pin; Reyes Salazar, Jorge; Universidad de Piura. Facultad de Ingeniería. Instituto de Hidráulica, Hidrología e Ingeniería Sanitaria.
    La tesis tiene por objetivo comparar el comportamiento del flujo a diferentes caudales en el segundo aliviadero de excedencias de la Presa Sabana Yegua, ubicada en la provincia de Azua (República Dominicana), usando modelos de simulación numérica desarrollados en ANSYS, junto con el modelo físico construido por el Instituto de Hidráulica, Hidrología e Ingeniería Sanitaria de la Universidad de Piura. Con lo que, mediante el programa de simulación ANSYS, se obtuvieron las velocidades del flujo en distintas secciones de estudio, haciendo principal énfasis en la rápida de pendiente variable. Las velocidades del modelo físico fueron tomadas en base a los ensayos realizados en la estructura a escala. De esta manera, con la información obtenida, se compararon ambos modelos haciendo un análisis del comportamiento del flujo y, con ello, se identificó a partir de qué número de Froude en régimen supercrítico se presentan dispersiones significativas entre ambos modelos. Como resultado adicional, para determinar la influencia de los aireadores, se construyó un modelo numérico sin la presencia de aireadores y se compararon los resultados entre ambos modelos, tanto en velocidad, como en esfuerzos cortantes en la base. Ante la presencia de flujos supercríticos con Froude mayor a 4, se obtuvieron porcentajes de error entre el modelo físico y numérico por debajo del 10%, con dispersiones de velocidades relativamente bajas. Sobre los aireadores, además de generar concentraciones de aire que protegen a la base de la rápida de riesgos de cavitación, disminuyen en hasta un 68% los esfuerzos cortantes en el fondo de la estructura. Por lo que, se constató que los modelos numéricos desarrollados en ANSYS simulan de una forma muy cercana el comportamiento del flujo, incluso, en condiciones de turbulencia. Por lo demás, los aireadores son de mucha importancia en su función de prevenir la cavitación en las estructuras hidráulicas.
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    Análisis computacional fluidodinámico del flujo del agua en una turbina Pelton
    (Universidad de Piura, 2021-02-28) Abad Dioses, Ana Julia; Marcelo Aldana, Mario Daniel; Universidad de Piura. Facultad de Ingeniería. Instituto de Hidráulica, Hidrología e Ingeniería Sanitaria.
    La tesis tiene como objetivo establecer una metodología para modelar numéricamente una turbina Pelton y estudiar el comportamiento del flujo del agua desde el inyector hasta su impacto en el rodete, aplicando herramientas y técnicas de la dinámica de fluidos computacional, basado en la geometría de la unidad de generación de la Central Hidroeléctrica Cañón del Pato (Áncash, Perú). Para lo cual, se desarrolló una metodología que involucra la creación de la geometría de los dominios, la discretización y la configuración de las condiciones iniciales, condiciones de frontera y parámetros de solución en el software ANSYS CFX 19.0. Con lo cual, se obtuvo como resultados la predicción del perfil de velocidad del chorro a lo largo de su recorrido, la fuerza y torque generado en la cuchara, así como la potencia transferida al rodete. Tras estos desarrollos, se concluye que, dentro del estudio del perfil de velocidades, se analizó la velocidad del chorro en el inyector y se determinó que no es uniforme, pues presenta un aumento gradual de velocidad en la zona de la tobera hasta su salida. En tanto, la velocidad del chorro en la salida del inyector obtenida de la simulación presenta una diferencia de 0.5% respecto al valor teórico. Mientras que, en el estudio de potencia, se determinó que la potencia transferida al rodete presenta una precisión del 93% respecto al valor experimental y del 88% respecto al valor teórico. En consecuencia, la metodología utilizada es la correcta para modelar con buena precisión y bajo costo computacional cualquier turbina de acción.
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    Modelación numérica de la cámara de carga y rápida hidráulica de la Central Hidroeléctrica de Curumuy
    (Universidad de Piura, 2021-02-27) Sevilla Becerra, Carlomagno; Reyes Salazar, Jorge; Universidad de Piura. Facultad de Ingeniería. Instituto de Hidráulica, Hidrología e Ingeniería Sanitaria.
    La tesis tiene como objetivo desarrollar una metodología de modelación numérica para el futuro diseño de las estructuras que comprenden una central hidroeléctrica, como son la cámara de carga y la rápida hidráulica, mediante el uso del software ANSYS CFX, tomando como objeto de estudio la Central Hidroeléctrica de Curumuy (Piura, Perú), con el fin de que sea tomado como referencia en posteriores estudios de estructuras hidráulicas similares. Para ello, se realizó una visita de campo para conocer la estructura hidráulica para llevar a cabo mediciones de velocidades y tirantes de agua a lo largo de la cámara de carga y rápida hidráulica, cuyos valores se contrastaron con los obtenidos de la modelación. De este proceso, se obtuvo la configuración adecuada para este tipo de estructuras. Con lo que, se construyó y validó un modelo computacional de la rápida hidráulica de Curumuy utilizando el software ANSYS CFX. En tanto, las configuraciones realizadas captan los fenómenos hidráulicos producidos en estructuras hidráulicas de este tipo y permiten modelar flujos de superficie libre. Finalmente, se concluye que la configuración propuesta describe de manera cercana este fenómeno, dado que comparando los resultados de tirante y velocidades calculadas con los obtenidos de la modelación se obtuvo desviaciones bajas entre 0 y 16 % en valor.
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    Verificación del comportamiento hidráulico del Desarenador de la Central Hidroeléctrica Quiroz mediante Ansys CFX
    (Universidad de Piura, 2021-01-01) Gonzales Naquiche, Shirley Sthefani; Reyes Salazar, Jorge; Universidad de Piura. Facultad de Ingeniería. Instituto de Hidráulica, Hidrología e Ingeniería Sanitaria.
    La tesis tiene como objetivo medir velocidades, tirantes, cuadro de flujo y caudal conseguidos de la simulación numérica con los resultados obtenidos en el prototipo para realizar el diagnóstico de la estructura hidráulica en el desarenador de la central hidroeléctrica María Auxiliadora del Quiroz, ubicado en la Región Piura. En la simulación, se utilizó el caudal de diseño del desarenador de la central hidroeléctrica para la condición de nave operando con el conducto de by pass cerrado y compuerta de purga cerrada. En tanto, se hace uso del programa ANSYS CFD (Computational Fluids Dynamics) para realizar, por medio del método de volúmenes finitos (método numérico), la simulación del comportamiento de la estructura hidráulica. Con esta información, se realiza un análisis hidráulico del desarenador para su mejoramiento, comparando y analizando el comportamiento hidráulico de la modelación numérica y el prototipo del desarenador. De este modo, se comprobó que la presencia de rejillas tranquilizadoras produce un flujo ordenado en toda la zona longitudinal de la nave. Finalmente, se concluye que la presencia de rejillas tranquilizadoras en la entrada de la nave del desarenador funcionó como se esperaba, reflejando una distribución uniforme del flujo, tanto en la modelación numérica como en el prototipo. En la zona de transición de salida se observaron velocidades similares, por lo tanto, se puede afirmar que el patrón del flujo es simétrico. Se comprobó que ANSYS CFX simuló correctamente las velocidades y el patrón de flujo en el desarenador, considerando los resultados aceptables y de gran utilidad durante un estudio real.
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    Estudio de dren D-1000 de Chiclayo como sistema de evacuación de aguas pluviales
    (Universidad de Piura, 2020-10-21) Gonzales Ipanaque, Irvin Andy Guillermo; Chávez Jiménez, Adriadna; Universidad de Piura. Facultad de Ingeniería. Instituto de Hidráulica, Hidrología e Ingeniería Sanitaria.
    La tesis se enfoca en el análisis hidrológico e hidráulico del flujo que permite caracterizar en términos técnicos la ocurrencia de eventos máximos y la identificación de zonas vulnerables en la zona baja de la cuenca Chancay-Lambayeque, periódicamente vulnerada por desastres naturales, especialmente, durante la ocurrencia del Fenómeno El Niño. El dren D-1000 de Chiclayo viene siendo un medio de evacuación de dichos caudales dada su ubicación estratégica. Para ello, se emplearon métodos de delimitación y caracterización de cuencas hidrográficas, lo que permitió definir y cuantificar los parámetros físicos que gobiernan a la cuenca en estudio. Posteriormente, un análisis y tratamiento de datos pluviométricos generados en la zona permitieron garantizar la confiabilidad de la información base recopilada. En tanto, se determinaron las precipitaciones e intensidades máximas de diseño a partir de modelos probabilísticos empíricos, los cuales fueron ingresados dentro del software HEC HMS para simular hidrológicamente la cuenca, incluyendo aportes de caudales externos a fin de determinar las avenidas máximas que se presentan sobre el dren en estudio. Se concluye que el dren D-1000 de Chiclayo no cuenta con la capacidad hidráulica suficiente para evacuar los caudales producidos por las descargas provenientes de las quebradas adyacentes, ni por la escorrentía generada por las precipitaciones de la zona. Como consecuencia, se producirían sobre su trazo escenarios de desbordamiento e inundaciones.
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    Caracterización hidráulica y estimación de la erosión máxima en cuenco amortiguador del proyecto Chaglla
    (Universidad de Piura, 2019-06-17) Carrasco Aparicio, Gustavo Alberto; Reyes Salazar, Jorge; Universidad de Piura. Facultad de Ingeniería. Instituto de Hidráulica, Hidrología e Ingeniería Sanitaria.
    La presente tesis tiene como objetivo estimar la máxima profundidad de erosión en el cuenco amortiguador del proyecto Chaglla, en base a los estudios realizados y resultados obtenidos en un modelo físico a escala 1:50, llevado a cabo por el Instituto de Hidráulica, Hidrología e Ingeniería Sanitaria de la Universidad de Piura. La modelación física comprendió un grupo de ensayos organizados en cinco series: (1) ensayos de calibración del modelo, (2) ensayos con lecho fijo, (3) ensayos con lecho móvil aguas abajo de la presa, (4) ensayos de verificación de la capacidad de purga y (5) ensayos de determinación de reglas de operación de las estructuras. Con lo cual, se considera solo aquellos resultados obtenidos de los ensayos correspondientes a las series 2 y 3, teniendo como propósito evaluar la eficiencia de las ecuaciones más utilizadas, proponiendo una nueva ecuación que estime la erosión máxima en lecho no cohesivo debido al impacto de un chorro a la salida de un vertedero con salto de esquí. Con tal fin, se evalua y caracteriza las condiciones generales de flujo del modelo físico, se determinan las curvas de descarga correspondientes a cada serie de ensayos y se evalúa la eficiencia de las ecuaciones más utilizadas para estimar la erosión máxima. En base al análisis de datos de erosión registrados en el modelo, se concluye que la ecuación empírica propuesta por Chain, en 1973, es la más precisa para determinar la erosión máxima del proyecto.