Ingeniería Civil

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Análisis de presiones subatmosféricas durante el proceso de vaciado de una tubería irregular sin entrada de aire mediante modelo CFD en 2D con plano de simetría
(2021) Hernández Sanjuan, Daniela Andrea; Hurtado Misal, Aris Daniela; Coronado Hernández, Óscar Enrique
El estudio del comportamiento de las bolsas de aire en una tubería a presión es de gran relevancia ya que estas pueden causar diferentes problemas en el sistema como la aparición de patrones de presión subatmosférica, interrupción del régimen de flujo, reducción de la eficiencia de la bomba y la turbina, fatiga o ruptura de la tuberías, juntas y/o válvulas de la instalación hidráulica, cambios en las propiedades de los fluidos y hasta lecturas erróneas en los medidores. Es importante resaltar que el proceso de vaciado debe ser estudiado para analizar la generación de los patrones de presión subatmosférica que pueden ocasionar colapsos graves en el sistema dependiendo de las condiciones de la instalación. Cuando no se admite aire durante la operación de vaciado de una tubería, se presentan valores de presiones subatmosféricas que pueden provocar hasta el colapso de la tubería (aplastamiento) dependiendo de las características de la altura de relleno, la rigidez de la tubería y el tipo de relleno, también se pueden presentar afectaciones en dispositivos como juntas, bombas, válvulas y turbinas. La presión subatmosférica se genera por la expansión de la bolsa de aire durante la ocurrencia de este fenómeno transitorio con aire atrapado. Para evitar esta problemática deben instalar válvulas de aire (ventosas) en puntos altos del perfil de la tubería; pero si estas válvulas no se diseñan adecuadamente el riesgo en las tuberías permanece latente. Por tal motivo, se hace necesario conocer comportamiento termodinámico de las bolsas de aire atrapadas en los sistemas de tuberías. Se han adelantado diversas investigaciones para analizar las operaciones de vaciado y llenado de tuberías con el fin de ejecutar estos procesos con mayor seguridad y brindar así fiabilidad al sistema. En la literatura actual se presentan pocos estudios relacionados con el proceso de vaciado en conducciones de abastecimiento de agua. Varios autores plantean modelos usando la dinámica computacional de fluidos CFD en 2D como recurso para entender procesos de vaciado. Se simula el vaciado de una tubería sin admisión de aire con una bolsa de aire confinada en el nivel superior del sistema. Para este caso, se supone que la ventosa presenta fallas en su funcionamiento o no está presente y se estudia el efecto del tamaño de la bolsa de aire, el porcentaje y el tiempo de apertura de la válvula en la variación de la presión. Sin embargo, es de gran dificultad encontrar estudios donde se presenten simulaciones de vaciados de tuberías con perfiles irregulares sin ventosas en donde se haga uso de la dinámica de fluidos computacional; por tal motivo se opta por continuar con el desarrollo de esta línea de investigación. En este estudio se simula el proceso de vaciado de una tubería de perfil irregular sin ventosas empleando la modelación de dinámica computacional de fluidos bidimensional (2D CFD) mediante el uso de un plano de simetría, con el objetivo de reducir los tiempos computacionales en comparación con estudios anteriores.
Análisis del rendimiento de la mano de obra como indicador del éxito de proyectos de construcción en la ciudad de Cartagena
(2020) Muñoz Ramírez, Iris Marcela; Barón Torres, Claudia Patricia (directora)
El presente trabajo investigativo, se desarrolla con el propósito de participar con un aporte a los proyectos de construcción en la ciudad de Cartagena, indagando acerca de la gestión de proyectos en ejecución durante la actual coyuntura del Covid-19, los rendimientos de la mano de obra y el impacto de las medidas de bioseguridad aplicadas para la ejecución de actividades constructivas. La investigación se realizó en una muestra de 3 proyectos constituidos en la ciudad de Cartagena de distinto tamaño, complejidad y presupuesto, con el uso de una metodología mixta cualitativa-cuantitativa e implementando el método de estudio de tiempos para cuantificar las pérdidas en el trabajo de la mano de obra. Los resultados obtenidos presentan gran variación comparados con los índices de meta general para las obras, obtenidos del seguimiento continuo de los índices de trabajo a varias obras colombianas, mientras que aún se analizan los efectos de las medidas de bioseguridad en los rendimientos de la mano de obra.
Correlación entre el número de ciclos, la duración y la magnitud de un terremoto para la evaluación del potencial de licuación
(2022) Sanez Chancy, Gustavo Adolfo; Cruzate Balmaceda, Álvaro Daniel; Méndez Anillo, Rafael David (director); Salazar Ballestas, Manuel Arturo (evaluador)
El desencadenamiento del mecanismo de licuación está condicionado a la ocurrencia de un evento sísmico que induzca cargas cíclicas al depósito de suelo. Si bien este fenómeno está influenciado por factores intrínsecos del depósito de suelo (nivel freático, gradación y forma de las partículas, etc.), son las características sísmicas, como la intensidad y la duración del movimiento sísmico, los principales factores que favorecen su ocurrencia. Las metodologías de evaluación del potencial de desencadenamiento del mecanismo de licuación en suelos granulares saturados que se utilizan actualmente, están basadas en información obtenida de ensayos de laboratorio en los que se someten muestras de arenas a cargas cíclicas semejantes a las experimentadas en pasados eventos sísmicos con magnitudes menores a 8.0. La aplicación de dichas metodologías en eventos sísmicos con magnitudes mayores a 8.0 no es del todo práctica, por lo que se requiere la formulación e implementación de nuevas metodologías de evaluación que incluyan características sísmicas de eventos con grandes magnitudes. En este trabajo, se evalúa la correlación entre el número de ciclos, la duración y la magnitud en terremotos con magnitudes mayores o iguales a 8.0 (M≥8.0) con la pretensión general de contribuir al desarrollo de nuevas metodologías de evaluación del potencial de desencadenamiento del mecanismo de licuación en suelos granulares saturados durante eventos sísmicos con grandes magnitudes. Nuestro trabajo se ha basado en correlacionar características de cuatro eventos sísmicos con magnitudes mayores o iguales a 8.0 ocurridos en Chile y Japón; con esto se buscó evaluar la influencia de la duración del movimiento fuerte en terremotos de grandes magnitudes sobre el desencadenamiento del mecanismo de licuación en suelos granulares saturados. Primero, se realizó la corrección por línea base y el filtrado de señales, eliminando errores que se registran en la toma de datos para obtener información mucho más precisa del movimiento del suelo; posteriormente, se evaluaron las correlaciones entre la duración entre intervalos significativa (DBS) y definiciones de duración y de número de ciclos comúnmente utilizadas. Finalmente, se evaluó la correlación entre la DBS y la magnitud para cada uno de los terremotos. Los resultados obtenidos demuestran que, para terremotos de grandes magnitudes, las mejores correlaciones entre la magnitud momento y las definiciones de duración y número de ciclos se dan para las estimaciones realizadas a partir de umbrales absolutos. Se recomienda, por ello, realizar la estimación del número de ciclos para la evaluación del potencial de licuación a partir de umbrales absolutos, de manera que se puedan obtener ecuaciones predictivas del movimiento del suelo (GMPEs) con altos grados de correlación con respecto al resto de características del movimiento sísmico.
Desarrollo de herramienta computacional para el diseño de sistemas placa - pilotes mediante el método simplificado
(2021) Iglesias Díaz, Samuel Enrique; Méndez Anillo, Rafael David (director)
Se presenta el desarrollo de una herramienta computacional para el diseño preliminar de sistemas de cimentación placa-pilotes, a través de métodos simplificados de diseño.
Diseño de la estructura de pavimento de la vía de acceso a la Universidad Tecnológica de Bolívar
(2022) Montalvo Salguero, María José; Fonseca Parra, Fabiana; Méndez Anillo, Rafael David (director); Vanegas Miranda Juan Diego (evaluador); Méndez Anillo, Rafael David (evaluador)
La subrasante de la vía de acceso a la Universidad Tecnológica de Bolívar está constituida por un material de alta plasticidad altamente deformable en condiciones extremas de humedad, lo cual genera inestabilidad en las capas del pavimento superpuestas, con la consecuente disminución de su vida útil y representando un peligro para quienes transitan por ella. En el presente trabajo se realizó el diseño y análisis de una nueva estructura de pavimento adaptable a las condiciones técnicas, económicas y ambientales, y a las necesidades de la vía en mención. Además, se propone conceptualmente un sistema de drenaje que dé solución a la problemática histórica de drenaje en la vía..
Diseño hidráulico conceptual de las obras de drenaje de la calle 21 del municipio de Lorica, Córdoba
(2021) Paternina Toscano, Carolina; Escorcia Pacheco, Hugo Armando
Este proyecto busca proponer conceptualmente una solución óptima, eficiente y duradera al problema causado por la falta de estructuras de drenaje en la Calle 21. Se realizó el estudio hidrológico de la cuenca que drena a la calle 21, en el municipio de Lorica Córdoba. Diseñó conceptualmente las estructuras hidráulicas requeridas para el manejo drenaje de las aguas de escorrentía en la calle 21.
Enfoque probabilístico para determinar la distribución espacial de las condiciones de humedad antecedente para diferentes períodos de retorno en el departamento del Atlántico, Colombia.
(2021) Salgado Cassiani, Julio Jose; Coronado Hernández, Óscar Enrique
Las condiciones previas de humedades del suelo juegan un papel importante en el diseño de estructuras hidráulicas, debido a que están directamente relacionadas con el umbral de escorrentía. Estas representan uno de los principales condicionantes a la respuesta de escurrimiento de una cuenca hidrográfica. Una de las principales dificultades a las que se enfrentan los hidrólogos en Colombia radica en el tiempo que se emplea en reunir y analizar la información de ciertos eventos hidrológicos. En esta investigación se utilizaron los registros de 19 estaciones de lluvias ubicados en el departamento Atlántico, Colombia, para analizar las precipitaciones acumuladas durante los 5 días previos a la ocurrencia de la precipitación máxima diaria anual asociada a diferentes períodos de retorno empleando las distribuciones de probabilidad de Gev, Gumbel, Pearson Tipo III y Log Pearson Tipo III. Se utilizaron distintos métodos de interpolación (IDW, Kriging y Spline) para evaluar la distribución espacial de las condiciones de humedad antecedente. Se obtuvieron mejores resultados mediante el método de interpolación IDW. Las distribuciones de Pearson Tipo III y Gumbel presentaron los mejores ajustes de acuerdo con el criterio de Akaike.
Evaluación conceptual de alternativas de obras de protección costera duras y grises o verde con aplicación a la ciudad de Cartagena.
(2021) Ramirez Diaz, Natalia; Castellar Del Valle, Alana; Arboleda Mantilla, Henry
Los procesos erosivos han permitido la modelación de los paisajes que conforman las zonas costeras del planeta y la desestabilización de los ecosistemas presentes en las mismas como consecuencia de la incidencia de factores meteorológicos y antrópicos, (Comisión Europea, 2005); en su mayoría, la evidencia de estos procesos se da en la pérdida de línea de costa, el ascenso constante del nivel del mar que conlleva a la pérdida de terrenos costeros, al igual que los fuertes oleajes al encontrar una mayor profundidad en las zonas que se encuentran cerca de la costa, ocasionando procesos de erosión costera más intensas. Esto evidencia la necesidad de generar medidas que protejan las áreas más propensas al deterioro, por lo cual es necesaria la implementación de estructuras de protección costera, las cuales tienen como función que ayuden a disminuir los daños ocasionados por la erosión costera. En la ciudad de Cartagena de Indias a lo largo de los años se han implementado estructuras de protección denominadas “duras” para solucionar esta problemática, lo que se busca en el presente trabajo, es exponer las diferentes alternativas “blandas” que funcionan como estructuras de protección costera amigables con el medio ambiente y con menor costo económico.
Evaluación de métodos de construcción de curvas IDF a partir de precipitaciones máximas en 24 horas para la región Caribe, Colombiadc
(2022) Guarín Rivera, Leidys Johana; Sánchez Villa, Jesús Alberto; Coronado Hernández, Óscar Enrique; Escorcia Pacheco, Hugo Armando
Las curvas de Intensidad-Duración-Frecuencia (IDF) tienen un método tradicional de cálculo para la elaboración de estas mediante información pluviográfica; sin embargo, es posible estimar las curvas IDF a partir de información pluviométrica las cuales proporcionan registros de lluvias a nivel diario. Por lo tanto, en este trabajo de grado se propuso un método (ecuación de Bell) para la estimación de curvas IDF a partir de precipitaciones máximas en 24 horas. Para ello, se tomaron 16 estaciones pluviométricas de la región Caribe. Como primera medida, se extrajo la información correspondiente y posterior a ello se realizó el ajuste con diferentes distribuciones de probabilidad para las precipitaciones máximas en 24 horas registradas trabajando con un período de retorno de 2, 3, 5, 10, 25, 50 y 100 años y duraciones de 15, 30, 60 y 120 minutos. Luego, con las precipitaciones dadas con el mejor ajuste se procedió a aplicar la ecuación para hallar las intensidades y generar así las curvas IDF sintéticas y; finalmente sacar el margen de error con respecto a las curvas IDF extraídas del IDEAM (IDEAM). Además de estimar las curvas IDF; se hizo la regionalización por medio de un programa de Sistema de Información Geográfica (ARCGIS) con el fin de permitir determinar curvas IDF sintéticas en cualquier punto de la región Caribe. Por otro lado, se aplicó otro método (ecuación de Vargas y Díaz-Granados) que estima también curvas IDF a partir de precipitaciones máximas en 24 horas, con el fin de hacer una comparación entre las curvas IDF dadas por la ecuación planteada y esta ecuación.
Evaluación y Alternativa de Intervención Integral en la estructura de pavimento de un tramo de la Avenida El Consulado - Calle 30 en la ciudad de Cartagena de Indias
(2022) Arrieta Álvarez, David Enrique; Merlano Pérez, Oliver Stewart; Vanegas Miranda, Juan Diego (director); Sanchez Rivera, Omar Giovanny (evaluador)
La Avenida El Consulado – Calle 30 es una de las principales arterias viales que tiene Cartagena de Indias, ubicada en el centro geográfico de la ciudad, interconecta la avenida Pedro de Heredia con la carretera del Bosque (Transversal 54). Su importancia radica en el hecho de que es la única vía principal de entrada y salida hacia la zona suroriental de Cartagena. Sin embargo, a través del tiempo y debido a diferentes factores como el clima, el gran aforo que soporta y el notable deterioro de la estructura de pavimento, han causado que en la misma se evidencien dificultades relacionadas con la capacidad y el nivel de servicio que presenta. Por otro lado, en dicha ruta sobresale un tramo que debido a su gran flujo vehicular podría ser considerado uno de los más importantes de la misma, de este se resalta su interconexión entre la avenida Pedro de Heredia y sectores residenciales de la ciudad, además otros sitios de interés como: centros comerciales, supermercados, gimnasios, centros de atención médica, entre otros. En consideración de lo anterior, se escogió para la elaboración de este trabajo de grado un segmento que tiene condiciones representativas de flujo vehicular, capacidad, nivel de servicio y estado general del pavimento.
Incidencia de la cartografía base en la determinación de los parámetros morfométricos enfocados a estimar los caudales máximos instantáneos asociados a diferentes períodos de retornos en cuencas no instrumentadas. Caso de estudio: Canal Ricaurte, Cartagena, Colombia
(2021) Sierra Sánchez, Alexandra; Coronado Hernández, Óscar Enrique
Los caudales máximos son de gran importancia para el manejo y uso apropiado de la red hídrica de una cuenca, por esta razón se deben analizar los parámetros hidrológicos que intervienen en su cálculo. El siguiente trabajo tiene como objetivo analizar la incidencia de la cartografía base en la determinación de los parámetros morfométricos que intervienen en la estimación de los caudales máximos instantáneos asociados a diferentes períodos de retornos en cuencas no instrumentadas. Se ha utilizado como caso de estudio el Canal Ricaurte de Cartagena, Colombia. Para ello se partió de la delimitación del área de la cuenca mediante dos tipos de cartografías distintas: la primera usando el DEM de 90x90 (denominada DEM); y la segunda, las curvas de nivel exportadas de Google Earth (denominada GE). En cada saso se determinó el tiempo de concentración mediante distintitas fórmulas de la literatura (Kirpich, Témez, Bureau, TR-55). En los resultados obtenidos se compararon los caudales máximos instantáneos con valores de referencia, los cuales fueron adoptados considerando el área de drenaje presentada en el Plan maestro de drenajes pluviales de Cartagena y el tiempo de concentración determinado con la ecuación planteada por Urban Hidrology for small watersheds, Tecnical relese 55 (1986), por ser estos los parámetros morfométricos con mayor confiabilidad considerando la información disponible. Entre los resultados se destaca que los caudales máximos obtenidos mediante el modelo GE tiene un mayor ajuste de bondad con los caudales de referencia, y dentro de las ecuaciones utilizadas para el cálculo del tiempo de concentración, el caudal de mayor ajuste al de referencia es el obtenido mediante la ecuación de Kirpich. De los resultados obtenidos se pudo observar que los parámetros que parten de la red de drenaje (longitud de los cauces principales) de las distintas subcuencas, son los que mayor inciden el cálculo del Tc y posteriormente en los caudales. De modo que su variabilidad en los distintos modelos está relacionada directamente con el área establecida, las características de las pendientes, el transito del caudal y el evento de precipitación.
Incidencia de la rugosidad variable en la ecuación empírica de resistencia fluida de Manning en tuberías fluyendo parcialmente llenas.
(2022) Morales Marrugo, Carlos José; Carmona Caro, Francisco Miguel; Coronado Hernández, Óscar Enrique; Escorcia Pacheco, Hugo Armando
en este trabajo de investigación se analizará el comportamiento de la ecuación de Manning frente a específicos casos de estudio de tuberías seleccionadas por su material (PVC, concreto y acero) y diámetro; comparando entre sí los resultados obtenidos para esta ecuación empleando los diferentes métodos propuestos por los autores para determinar el coeficiente n, evaluando la variación que presentan al introducir diferentes pendientes en el cálculo del caudal transportado
Mitigación del Riesgo por Inundación en la Cuenca Alta del Canal Ricaurte Utilizando Sistemas Urbanos de Drenaje Sostenible (SUDS) y las Herramientas SIG
(2021) Guzmán Mejía, Josué; Benitez Torres Luis; Guerrero Pájaro, Milton
En el presente trabajo de Investigación, se busca implementar un diseño de Sistemas de Drenaje Urbano Sostenibles (SUDS) en la Ciudad de Cartagena de Indias D. T. y C., específicamente en la cuenca alta del Canal Ricaurte sector Emiliano Alcalá, la cual ha sido afectada gravemente en los últimos años por continuos eventos de inundación. Se pretende evaluar la mitigación del riesgo de inundación que poseen este tipo de alternativas a través de la aplicación de herramientas tecnológicas vinculadas a los Sistemas de Información Geográfica (SIG), y mediante el uso de software especializados como el HEC-HMS y el HEC-RAS, utilizados a nivel mundial en las ramas hidrológica e hidráulica de la ingeniería Civil. El diseño de tales SUDS se desarrollará a partir de un análisis integro que comprende la recolección y procesamiento de los datos, la implementación de las metodologías y criterios de regionalización de variables (adaptadas a la ciudad de Cartagena), el análisis de resultados preliminares e implementación de l

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