Tecnológica y de Innovaciónhttp://hdl.handle.net/20.500.11799/498502024-03-28T12:45:28Z2024-03-28T12:45:28ZMODELACIÓN Y DISEÑO DE POZOS DE INFILTRACIÓN COMO SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)SUÁREZ ORTEGA, ALFREDOhttp://hdl.handle.net/20.500.11799/1397122024-01-25T21:01:10Z2022-12-08T00:00:00ZMODELACIÓN Y DISEÑO DE POZOS DE INFILTRACIÓN COMO SISTEMAS URBANOS DE DRENAJE SOSTENIBLE (SUDS)
SUÁREZ ORTEGA, ALFREDO
La gestión de las aguas pluviales en entornos urbanos se ha convertido en un tema de gran relevancia debido a las significativas implicaciones sociales asociadas. En este contexto, la ingeniería desempeña un papel fundamental al contribuir al desarrollo de infraestructuras que facilitan la evacuación eficiente de la escorrentía.
Es aquí donde, la presente investigación adquiere una relevancia significativa, al proponer la formulación de un método para el cálculo y diseño de sistemas de infiltración destinados a integrarse en sistemas de drenaje urbano sostenible (SUDS). El objetivo es aplicar estos sistemas en el diseño de redes de drenaje pluvial. En este contexto, se ha elegido específicamente el enfoque de pozos de infiltración como un tipo de SUDS.
Con el propósito de facilitar el análisis y diseño de estos sistemas, se ha desarrollado una herramienta hidro-informática. Su función principal es determinar los hidrogramas de salida de los sistemas de infiltración, especialmente en situaciones de saturación del suelo. Para este diseño, se han empleado dos esquemas de solución de la ecuación de Richards tales como: el método de diferencias finitas y el método del elemento finito. La herramienta se compone de tres módulos distintos: el Módulo 1 aborda los métodos de cálculo, el Módulo 2 se centra en el hidrograma de entrada, condiciones iniciales, discretización de la columna, tiempos de simulación y criterios de iteración, mientras que el Módulo 3 se encarga de la presentación de resultados gráficos.
El análisis de la estimación de los hidrogramas de salida en situaciones de saturación del suelo se llevó a cabo mediante la consideración de diversos escenarios de escurrimiento y variación de capas de suelo. Se examinaron varios casos de estudio o escenarios de escurrimiento, donde la obtención de los parámetros del suelo y los hidrogramas de escurrimiento de entrada representa una de las principales limitantes para la modelación de los pozos de infiltración.
No obstante, la herramienta desarrollada permite analizar el comportamiento del contenido de humedad, la carga piezométrica, realizar un balance de caudales, así como determinar los excedentes que se consideran retornos al drenaje. Estos datos son esenciales para definir el número de pozos a utilizar y comprender el comportamiento de los pozos ante diversos eventos pluviales.
2022-12-08T00:00:00ZEVALUACIÓN DEL COEFICIENTE DE DESCARGA DE REJILLAS PLUVIALES MEDIANTE EXPERIMENTACIÓN FÍSICA, PARA DISEÑO DE SUDSSANTIAGO FUENTES, ABELhttp://hdl.handle.net/20.500.11799/1397102024-01-25T20:52:36Z2023-12-04T00:00:00ZEVALUACIÓN DEL COEFICIENTE DE DESCARGA DE REJILLAS PLUVIALES MEDIANTE EXPERIMENTACIÓN FÍSICA, PARA DISEÑO DE SUDS
SANTIAGO FUENTES, ABEL
La carencia de información conduce a la asignación de coeficientes de descarga inapropiados a las rejillas pluviales durante la etapa de diseño de sistemas de drenaje pluvial, y actualmente en el diseño de sistemas urbanos de drenaje sostenible (SUDS). Parte del problema de las inundaciones radica en la baja eficiencia de las rejillas pluviales en la captación de los escurrimientos de las calles, lo que resulta en inundaciones cada vez más intensas y pérdidas económicas significativas. Por esta razón, es crucial llevar a cabo investigaciones que involucren diversos tipos de rejillas con el fin de encontrar la geometría óptima para la captación de agua pluvial en distintos escenarios de funcionamiento. Esto permitiría eliminar del diseño aquellas rejillas o tapas que no cumplan con los requisitos necesarios.
En esta investigación, se trabajaron cuatro escenarios de funcionamiento de la tapa de concreto y de una rejilla de fierro fundido, y bajo estas condiciones se llevó a cabo una campaña experimental. Los escenarios incluyeron los fenómenos de sumidero libre, sumidero ahogado, surgencia ahogada y surgencia libre. Los experimentos se realizaron en un modelo físico construido en el laboratorio de modelos hidráulicos del IITCA, con una escala de longitud de 1:6, representando una calle en San Juan Jalpa, San Felipe del Progreso, México, con su respectivo pozo de visita en el centro. Se construyeron a escala la tapa de concreto y la rejilla de fierro fundido. Se llevaron a cabo los experimentos con los diferentes escenarios para determinar los coeficientes de descarga, las curvas de eficiencia, el caudal de surgencia, la presión, entre otros parámetros.
Los datos experimentales se validaron mediante simulaciones en el modelo numérico IBER, utilizando su módulo de drenaje urbano. Se simularon los cuatro escenarios con las dimensiones del modelo físico, y también se realizaron simulaciones con las dimensiones del prototipo. Para esto, se escaló la información experimental, incluyendo el tirante, el caudal y la rugosidad de Manning. Los resultados proporcionaron los coeficientes de descarga para diferentes fenómenos observados en el brocal sin tapa, brocal con tapa de concreto y brocal con rejilla de fierro fundido.
Los resultados demostraron que para el fenómeno de sumidero es decir de captación de flujo que escurre por la calle, las tapas de concreto, comúnmente utilizadas en los pozos de visita de los sistemas de drenaje, no son eficientes para la captación de agua pluvial, dado que presentaron una eficiencia entre el 2-10%. En contraste, las rejillas presentaron una eficiencia entre el 18 y 40%, variando según la velocidad del flujo en la calle. Este efecto de reducción de la eficiencia se reflejó en los coeficientes de descarga, con valores de 0.11 para el brocal y 0.62 para la rejilla, demostrando que las tapas de concreto no son adecuadas para esta función.
Las simulaciones con las dimensiones del prototipo confirmaron los resultados experimentales, respaldando la idea de que los modelos de simulación son herramientas ideales para estudiar el comportamiento de diversos fenómenos hidráulicos, siempre y cuando se realice una validación con datos experimentales.
2023-12-04T00:00:00ZEVALUACIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL ASOCIADO A LOS MÉTODOS DE GESTIÓN DE RSU, APLICANDO LA MATRIZ CAUSA-EFECTO: CASO DE ESTUDIO TOLUCA Y SU DISPOSICIÓN FINAL EN RELLENOS SANITARIOS DE ZINACANTEPEC Y SAN ANTONIO LA ISLADávila-Sámano, Alma Reginahttp://hdl.handle.net/20.500.11799/1392352023-11-15T03:02:15Z2021-11-10T00:00:00ZEVALUACIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL ASOCIADO A LOS MÉTODOS DE GESTIÓN DE RSU, APLICANDO LA MATRIZ CAUSA-EFECTO: CASO DE ESTUDIO TOLUCA Y SU DISPOSICIÓN FINAL EN RELLENOS SANITARIOS DE ZINACANTEPEC Y SAN ANTONIO LA ISLA
Dávila-Sámano, Alma Regina
Los rellenos sanitarios (RS) no controlados y los sitios a cielo abierto generan lixiviados y gases que al integrarse al agua subterránea y a la atmósfera causan diversos impactos ambientales. Se realizó un análisis de la producción de residuos sólidos urbanos (RSU), el impacto en la contaminación del suelo, el agua subterránea y el aire. Se investigó que la composición de los desechos generados es aleatoria como consecuencia de la variación estacional, el estilo de vida, los impactos demográficos, geográficos y de la legislación local de cada país, región o lugar de estudio. Se cuantificó y determinó la cantidad mensual de RSU para una población de 1,601,338 habitantes, los municipios producen 185,280 ton de RSU/año de acuerdo con la información proporcionada por el personal del Relleno Sanitario San Antonio la Isla (RS SAI). Se determinaron tres perfiles de elevación entre la ubicación del RS SAI y el pozo más cercano que fue caracterizado para establecer las diferencias de altitud entre ambos puntos y evaluar su posible influencia sobre la escorrentía de contaminantes. Los contaminantes atmosféricos dióxido de nitrógeno (NO2), monóxido de carbono (CO), ozono (O3) y material particulado (PM10 y PM2.5). fueron analizados a través del monitoreo atmosférico de la zona. La velocidad del viento (VV en m/s) y la humedad relativa (HR en %) fueron determinadas. Se aplicó la metodología causa-efecto para analizar el impacto ambiental en el aire, agua y suelo, así como, los métodos de gestión municipal. El lixiviado y suelo del RS SAI, y el agua de pozo fueron caracterizados fisicoquímicamente. Los análisis fisicoquímicos de los lixiviados del RS SAI, señalan alta carga de compuestos orgánicos de elevado peso molecular, característicos de los lixiviados maduros y se detecta la presencia de diversos metales pesados, lo que puede representar contaminación en el agua subterránea. El agua de pozo presenta una contaminación posiblemente relacionada con la cercanía del relleno sanitario. En el RS de Zinacantepec se carece de la información necesaria respecto a la cuantificación de lixiviados y gases emitidos. Se sugiere un análisis continuo para monitorear las características físicas y químicas del agua subterránea y del aire con la finalidad de evitar daños a la salud de la población circundante y al ecosistema.
De acuerdo con la matriz causa-efecto, la concesión y el método de gestión privado tienen impactos positivos en la gestión de los RSU debido a la ejecución y resultados, porque en los procesos intervienen empresas que invierten en la construcción, implementación de materiales específicos, con personal capacitado, equipo, maquinaria adecuada, para dar un servicio de calidad que mitigue los impactos al ambiental.
Los rellenos sanitarios (RS) han sido el método de ingeniería de gestión de residuos sólidos urbanos (RSU) para garantizar el equilibrio del ecosistema y la calidad de vida. En México, la mayoría de los municipios depositan sus RSU en sitios no controlados; por lo tanto, existe la necesidad de mejorar las condiciones de los sitios de disposición final y conocer el impacto existente en el aire, agua y suelo de la zona aledaña a los RS.
2021-11-10T00:00:00ZCONSTANTES CINÉTICAS DE CRECIMIENTO Y BALANCE DE MASA DE DQO DE UN REACTOR ANAEROBIORodríguez Ruiz, Carlos Albertohttp://hdl.handle.net/20.500.11799/1391392023-11-08T00:04:33Z2023-10-30T00:00:00ZCONSTANTES CINÉTICAS DE CRECIMIENTO Y BALANCE DE MASA DE DQO DE UN REACTOR ANAEROBIO
Rodríguez Ruiz, Carlos Alberto
El agua residual industrial es un gran problema ambiental por su alto contenido de materia orgánica y los grandes volúmenes que se generan de esta misma. Éste alto contenido de materia orgánica se puede aprovechar realizando una degradación anaerobia que da como resultado biogás, que contiene en su mayoría metano. Para realizar una degradación eficiente que pueda aprovechar al máximo la generación de biogás, se puede utilizar un reactor anaerobio de flujo ascendente (UASB, por sus siglas en inglés).
Esta configuración de reactores anaerobios ha mostrado ser un arreglo eficiente para degradar la materia orgánica proveniente principalmente del agua residual industrial. Este tipo de reactor tiene una limitante en el desempeño y es la temperatura, ya que en temperaturas psicrofílicas (< 20°C) las bacterias encargadas de realizar la degradación anaerobia trabajan de manera más lenta. Sin embargo, las bacterias se pueden adaptar a una temperatura psicrofílica por lo que las actividades metabólicas se realizan correctamente.
En la investigación actual se utilizó un reactor UASB con un volumen efectivo de 130 L. durante 174 días, bajo condiciones cercanas a la temperatura psicrofílica (21 °C). Se estuvo tratando agua residual industrial diluida con agua potable para así obtener la concentración de demanda química de oxígeno (DQO) propuesta para cada una de las 4 etapas experimentales (Etapa 1, 2 y 3: 1000 mg DQO/L y Etapa 4: 1500 mg/L), así mismo se operó el reactor a diferentes tiempos de retención hidráulica (TRH) propuestos (8, 7, 6.2 y 7.8 h) que corresponden a cada una de las 4 etapas experimentales. Posteriormente se obtuvieron las constantes cinéticas de crecimiento bacteriano y por último se obtuvo el balance de masas con respecto a la DQO, obteniendo un promedio de 99 % de contabilización de la materia orgánica en las 4 etapas experimentales.
Los resultados obtenidos de las 4 etapas experimentales con respecto al rendimiento del reactor mostraron una eficiencia de remoción de DQO es de 87 %, La eficiencia de remoción obtenida es considerada alta por las condiciones de operación aplicadas, como un TRH bajo y una temperatura cercana a la psicrofílica.
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2023-10-30T00:00:00Z