1. Trabajos finales de graduación de grado
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Item Investigación cuantitativa de la iniciación del movimiento en sedimentos tipo grava en un canal abierto rectangular(2021) Moreira Salas, Luis Felipe; Murillo Muñoz, Rafael EduardoLa iniciación del movimiento de los sedimentos es un tema de gran importancia ya que puede condicionar el diseño y el mantenimiento de todo tipo de obras hidráulicas. Dicho concepto ha sido estudiado por múltiples autores, mostrando siempre una gran variabilidad en los resultados obtenidos, en especial con materiales gruesos como gravas. Se buscó probar si es posible determinar las condiciones de movimiento incipiente para gravas por medio de un parámetro de movilidad de Shields de 0.06 u otros parámetros obtenidos en estudios similares. En el presente trabajo se tomaron tres combinaciones de materiales de diferentes diámetros y se llevaron a cabo ensayos de observación de la iniciación del movimiento en los que se identificaron las condiciones de tirante, caudal y pendiente del fondo del canal en el estado crítico. A partir de dichas mediciones, se calcularon los valores de esfuerzo cortante crítico, parámetro de movilidad de Shields, velocidad de corte y número de Reynolds granular, los cuales se contrastaron contra resultados obtenidos en estudios similares de otros autores. Se determinaron valores de esfuerzo cortante crítico que varían entre 0.99 Pa y 2.59 Pa, así como números de Reynolds granular entre 133 y 253, para pendientes de fondo entre 0.3% y 1.8%. Estos resultados difieren de los resultados de Shields de 1936, pero se encontraron similitudes con los resultados de Parker del 2005. De la misma forma, se obtuvieron valores de parámetro de movilidad de Shields entre 0.017 y 0.041, los cuales varían del valor utilizado por Shields de 0.06.Item Determinación del esfuerzo cortante crítico para la iniciación del transporte de sedimentos en canales con fondos de grava(2020) Oviedo Lorío, Bianca Jeannette; Murillo Muñoz, Rafael EduardoEl transporte de sedimentos es un tema de alta relevancia debido a que puede llegar a condicionar tanto el diseño como el mantenimiento de ciertas obras hidráulicas. A pesar de que se han realizado múltiples investigaciones con respecto al tema, existe gran variabilidad en los resultados que se han obtenido, especialmente en cuanto a la determinación del esfuerzo cortante que provoca la iniciación del transporte en materiales gruesos, con tamaños a partir de las gravas. En el presente trabajo se realizó la caracterización física de tres materiales de distinto tamaño uniforme y se llevaron a cabo ensayos de observación de la iniciación del transporte en los que se identificaron las condiciones de tirante, caudal y pendiente de fondo en el estado crítico. A partir de esto, se determinó el valor de esfuerzo cortante crítico, parámetro de Shields, velocidad de corte y número de Reynolds granular, los cuales se contrastaron contra resultados obtenidos por otros autores. El material utilizado corresponde mayoritariamente a basaltos, con densidades relativas entre 2,37 y 2,39. Se trata de granos de forma compacta, angulosos y con bordes afilados. Se determinó que el esfuerzo cortante crítico de los tres diámetros ensayados varía entre 1,02 Pa y 4,01 Pa para pendientes de fondo entre 0,2% y 1,0%, mientras el número de Reynolds granular se encuentra entre 136 y 427. Estos resultados difieren de los resultados de Shields en 1936 y de Yalin y Karahan en 1979, sin embargo, se encontraron similitudes con los hallazgos de Aguirre, Olivero y Moncada (2000).Item Modelación hidrológica para el pronóstico de caudales en la cuenca de la Planta Hidroeléctrica Cachí(2019) Brown De La O, Donald Josué; Serrano Pacheco, AlbertoEl interés de contar con herramientas eficientes para pronóstico de caudales en actividades de aprovechamiento en cuencas motiva el uso de la modelación hidrológica. Este trabajo tenía como objetivo definir cuál es el modelo de precipitación-escorrentía, entre tres modelos analizados (GR4J, HBV, SAC-SMA), que mejor se ajusta al comportamiento de la cuenca de la Planta Hidroeléctrica Cachí, ubicada en la provincia de Cartago, Costa Rica, y que es administrada por el Instituto Costarricense de Electricidad (ICE). En este trabajo se cuenta con los datos meteorológicos e hidrológicos registrados por medio de estaciones ubicadas en la extensión de la cuenca. Estos registros se completaron y extendieron para calibrar en un período de 15 años los parámetros de los modelos según la respuesta registrada de la cuenca. Para la comparación entre los modelos y con el fin de evaluar la mejora en los resultados debido a la aplicación de un enfoque más distribuido en la cuenca, se realizaron tres etapas de calibraciones automáticas, cada una con más subdivisiones que la anterior. Además, se propusieron métodos de programación para facilitar la aplicación de algunas tareas relacionadas a la modelación. El análisis de resultados confirma que el modelo que mejor se ajusta al comportamiento de la cuenca de la Planta Hidroeléctrica Cachí es el modelo GR4J. Además, este modelo registra mejores resultados que el que actualmente emplea la Unidad de Pronóstico y Procesamiento Hidrológico del ICE. Asimismo, se comprueba que un enfoque más distribuido en la cuenca no ayuda a mejorar considerablemente los resultados del modelo.Item Viabilidad topográfica e hidrológica del trasvase de agua desde la subcuenca del Río Patria a la cuenca media del Río Virilla(2018) Alfaro Morera, Jessica; Campos Pérez, Luis Andrés; Crawford Warren, Jacqueline; Ibarra Vargas, Adriana; Oviedo Sánchez, Tatiana; Redondo Molina, Christian; Porras Arce, EdwinLa presente investigación busca establecer la viabilidad topográfica e hidrológica de llevar agua del Río Patria hasta un sitio ubicado en la cuenca media del Río Virilla, muy cercano a la Gran Área Metropolitana (GAM}, con el fin de abastecer de agua potable a parte de la población de la GAM y, así, disminuir el déficit existente. El presente informe está estructurado de la siguiente manera: En el capítulo 1 se justifica la investigación, para ello, se define el problema específico, el cual trata sobre el déficit de agua para el consumo humano, originado, principalmente, por el crecimiento poblacional y los cambios climáticos. Esto dificulta, cada vez más, encontrar fuentes de agua de buena calidad. Además, se estudian los antecedentes relacionados, a nivel nacional e internacional. Posteriormente, se plantean los objetivos generales y específicos de la investigación, los cuales buscan determinar de la viabilidad topográfica e hidrológica de un trasvase de agua desde la subcuenca del Río Patria hacia la cuenca media del Río Virilla. Finalmente, se delimita la investigación, mencionando los alcances, las limitaciones y proyecciones. En el capítulo 2, se presenta el marco teórico, el cual contiene las definiciones básicas y teorías empleadas para la interpretación de los hallazgos y comprensión de la investigación. El capítulo 3 expone la metodología utilizada en la consecución de los datos y diferentes resultados, define los procedimientos de levantamiento y procesamiento de datos GNSS y GPS, la obtención del modelo digital de superficie (mediante sistemas aéreos no tripulados}, la determinación del caudal (aforos, levantamiento hidrográfico y estimación}, el trazado de rutas de trasvase y el muestreo de la calidad del agua. En el capítulo 4, se caracteriza la subcuenca del Río Patria. Se buscan establecer las principales características de la zona de estudio tales como: uso y cobertura del suelo...Item Desarrollo e implementación de un modelo numérico para el análisis de operación de una red de canales(2012) Solís Sandoval, Aarón Daniel; Serrano Pacheco, AlbertoEn este proyecto se desarrolló un programa numérico que permite realizar la simulación del comportamiento hidráulico y el análisis de operación de una red de canales abiertos; esto se hace de manera que pueda ll eva rse a cabo el cá lculo del flujo no permanente en estos sist em as, qué con diferentes características hidráulicas y geométricas de los canales que conforman la red, bajo diversas condiciones iniciales y de front era y con la po sibili dad de introducir el efecto de la abertura o cierre de comp uertas en ellos, permite realizar tareas tanto de análisis como de diseño. La metodología d el trabajo consistió primeramente en la recop il ación de infor ma ción que brindara las bases necesarias para realizar la programación del modelo empleando el software MatLAB, una vez realizadas ambas etapas se llevó a cabo el proceso de validación de las principales rut in as y condiciones de frontera. Finalmente, se realizaron los análisis de resultados y se derivaron las conclusiones y recomendaciones más importantes. El trabajo se llevó a cabo resolviendo el modelo matemático que representa el fenómeno físico del flu jo no permane nte en canales abierto, el Modelo de Aguas Superfic iales o Agu as Poco Profundas; para ello se hizo uso del método de MacCormack, el método de las Características y varias subrutinas y códigos de programación complement;;u-ios para el cálculo de las principales variables hidráulicCis. Se pretende con este proyecto y código de programación, contar con una herramienta que permita el análisis de la dispon ib ilidad del agua, el diseño de la altura o ancho necesario para futu ro s cana les a construir, la evaluación del efecto de las compuertas en la regulación del agua en los diferentes puntos de la red y la simu laci ón en el tie mp o de los pe rfil es o remansos de agu a q ue puedan generarse en uno o varios canales debido a la modificación de sus condiciones ...Item Metodología para el diseño de dispositivos disipadores de energía en sistemas pluviales de carreteras(2011) Brizuela Elizondo, José Pablo; Oreamuno Vega, Rafael AlfredoEl propósito de este documento es proveer al ingeniero de una metodología a seguir para el diseño hidráulico de obras disipadoras de energía acorde a las características de los vertedores de alcantarillado o cabezales pluviales más usados en las carreteras de Costa Rica. Los diseños se basaron en soluciones teóricas tomadas de fuentes bibliográficas. Se desarrollaron seis diferentes accesorios hidráulicos para el control de la energía en el caudal de vertedores a canal abierto. Se muestran ejemplos para alcantarillas circulares y rectangulares. Los casos encontrados permiten inferir que no es común el diseño y construcción de disipadores de energía en sistemas de manejo de aguas pluviales en las carreteras del país. Se evidencia por tanto la importancia de incluir estos accesorios en los diseños. De los numerosos modelos de disipadores de energía hidráulica, se muestran los más aplicables en nuestro entorno. Los datos de entrada para el desarrollo del diseño serán fácilmente obtenidos por los conceptos básicos de la fórmula de Manning.Item Propuesta de normativa para el diseño hidráulico de obras de protección de cauces(2011) Rodríguez Jiménez, Marco Augusto; Oreamuno Vega, Rafael AlfredoEl objetivo principal de este proyecto es plantear mejoras a la normativa sobre diseño hidráulico de obras de protección de cauces existente en Costa Rica, que incorpore criterios de diseño, y técnicas de construcción sostenible, en función de las necesidades de la sociedad actual y acordes con la política ambiental del país. Para el desarrollo del proyecto se realizó un estudio de la legislación ambiental existente en Costa Rica. Luego mediante un análisis de la bibliograña técnica sobre obras de protección de cauces se seleccionaron las estructuras y criterios de diseño aplicables en el país. Se definió el impacto socioeconómico y ambiental producido por estas obras y las posibles medidas de mitigación a implementar. Por último conforme a los lineamientos ambientales contemplados en la legislación nacional, se proponen opciones técnicas ingenieriles que ayuden a minimizar el impacto ambiental producido por estas estructuras. Con las recomendaciones realizadas se procura entre otros aspectos propiciar una garantía jurídica que encamine las leyes existentes en una misma dirección de pensamiento y unifique criterios dispersos en la legislación nacional. Además se considera como una iniciativa para lograr reorientar el diseño y las consideraciones ambientales y sociales de las obras de protección de cauces.Item Caracterización hidráulica de las alcantarillas de alivio, mediante el uso de un modelo físico(2015) Alpízar Alfaro, German; Murillo Muñoz, Rafael EduardoUna alcantarilla de alivio es una obra de drenaje en carreteras que se clasifica como desagüe transversal, ya que el agua que trasporta cruza la carretera. Se diferencia de las alcantarillas comunes y de los puentes en que estas no se construyen para cruzar quebradas ni ríos. Las alcantarillas de alivio transportan el agua que acumula una cuneta, pasándola por debajo de la carretera, aliviando o vaciando así la cuneta para que ésta no sobrepase su capacidad. Para realizar este vaciado el agua cae desde la cuneta a un cabezal de entrada donde se direcciona el agua para que cambie su dirección en 90° y entre en la alcantarilla por donde el agua cruza la calle. El fin de esta investigación es describir el comportamiento que tiene el agua dentro de una alcantarilla de alivio y para esto se recurre a modelar físicamente la estructura. El modelaje surge como necesidad para describir el comportamiento del flujo, ya que con la teoría existente no es posible acertar con la descripción cualitativa y cuantitativa del flujo dentro de la alcantarilla. Como resultado principal de la investigación se obtuvo una curva de desempeño para la alcantarilla de alivio, así también se obtuvieron coeficientes de descarga para la alcantarilla, una descripción cualitativa del comportamiento del agua dentro de la estructura y una distribución de las presiones que se dan a largo de la alcantarilla en función del caudal que transite.