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Ilustraciones, tablas y fotografías La ciudad de Bogotá actualmente está desarrollando los diseños de la futura Planta de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR) de Canoas la cual tratará alrededor del 70% de las aguas residuales de la ciudad. Para esta, se hace necesario la construcción de la Estación Elevadora de Aguas Residuales de Canoas (EEARC) que impulse estas aguas desde una profundidad de 40m (sitio de entrega del Interceptor Tunjuelo – Canoas) a través de bombas centrífugas de gran tamaño y que son susceptibles a deteriorarse por los sedimentos gruesos que puedan ser succionados. El presente estudio evaluó hidráulicamente, a través de modelación física, una propuesta de geometría y un sistema de exclusores de sedimentos que permitiera optimizar las condiciones hidráulicas de la EEARC y redujera la futura necesidad de mantenimiento de los equipos de bombeo. El desarrollo de la experimentación se llevó a cabo en el Laboratorio de Ensayos Hidráulicos (LEH) de la Universidad Nacional de Colombia y se realizó en dos etapas: una en ausencia de sedimentos, donde se estudió el comportamiento del flujo, y otra en presencia de sedimentos, donde se evaluó la respuesta de la Estación frente a diferentes condiciones de carga sedimentológica. Se encontró finalmente, que las propuestas de cambio de geometría proporcionan una repartición adecuada de caudal para el cribado, además de que se generan condiciones estables y apropiadas en los cárcamos de bombeo. Se demostró la buena eficiencia del sistema de exclusores de sedimentos y por tanto la disminución de la necesidad de mantenimiento futuro de los equipos de bombeo de la estación. (Texto tomado de la fuente). Bogotá city is currently designing the future Canoas Wastewater Treatment Plant, which will treat around 70% of the urban wastewater. For this, it is necessary to construct the Canoas Wastewater Lift Station (EEARC) that pumps this water from a depth of 40m (Tunjuelo - Canoas Interceptor discharge point) through large centrifugal pumps that are susceptible to be deteriorated by coarse sediments. The present study evaluated, through physical modeling, a geometry proposal and a sediment excluder system that would optimize the hydraulic conditions of the EEARC and would reduce the future needs for maintenance of the pumping equipment. The development of the experimentation was carried out in the Hydraulic Testing Laboratory (LEH) of the National University of Colombia and was carried out in two stages: one in absence of sediments, where the flow behavior was studied; and another in presence of sediments, where the response of the Station was evaluated against different sediment load conditions. It was finally found that the geometry change proposals provide an adequate distribution of the flow for screening, in addition to generating stable and appropriate conditions in the lift stations. The good efficiency of the sediment excluder system was demonstrated and therefore the decrease of future maintenance needs of the station pumping equipment. (Texto tomado de la fuente). Maestría Magíster en Ingeniería - Recursos Hidráulicos Ingeniería Hidráulica, Modelación de fenómenos y amenazas naturales

Este trabajo se presenta el proceso de construcción de taludes a escala reducida usando modelación física en centrífuga geotécnica, para simular el efecto de tres sistemas de raíces artificiales en un suelo homogéneo. En este se creó una técnica de preparación de los modelos y se empleó la fibra de vidrio como material artificial de refuerzo. Se generaron análisis físicos en AutoCAD mediante vectores de desplazamiento usando un registro fotográfico antes y después del ensayo y análisis numéricos en Slide, empleando el Método de Bishop Simplificado, para el suelo en condición no drenado., This work presents the process of building slopes on a reduced scale using geotechnical centrifuge physical modeling, to simulate the effect of three artificial root systems on a homogeneous soil. In this, a technique of preparation of the models was created and fiberglass was used as an artificial reinforcement material. Physical analyses were generated in AutoCAD using displacement vectors using a photographic record before and after the test and numerical analysis in Slide, using the Simplified Bishop Method, for soil in undrained condition., Maestría, Magíster en Ingeniería Civil

Open channel flow is governed by gravity forces and its effect on the flow behavior depends on the slope of the channel. Frequently the topography means it is necessary to take the flow from a high level to a low level in a relatively short distance, i.e., in a segment with a steeper slope, which produces high velocities. As a result, it is necessary to dissipate the excessive kinetic energy, either locally or gradually. Stepped structures, the topic of study of this research, allow energy to dissipate in open channel flows gradually. After compiling and studying different research about stepped structures, it is necessary to continue to studying the flow behavior on these types of structures. Following the recommendations of various authors, future research should be focused on developing a design methodology that so far hasn’t been achieved. The methodology of this research consists of building three physical models of stepped structures, studying and characterizing the flow through the structure and developing a design methodology. This study presents two equations to identify the type of flow in the structure, when the geometry of the structure and the flow rate are known. It is proposed a design methodology for skimming flow., El flujo a superficie libre está gobernado por las fuerzas de gravedad y su efecto en el comportamiento del flujo depende de la pendiente longitudinal del canal. Con frecuencia la topografía hace que sea necesario llevar el flujo de un nivel alto a uno bajo en una distancia relativamente corta, es decir, en un tramo con una pendiente muy alta, lo que producirá velocidades excesivas. Por lo anterior, se hace necesario disipar el exceso de energía cinética, lo que puede hacerse de manera puntual o gradual. Las estructuras escalonadas, tema de estudio del presente trabajo, permiten disipar energía en flujos a superficie libre de manera gradual. Luego de recopilar y estudiar diferentes investigaciones sobre el tema de estructuras escalonadas, se ve la necesidad de continuar con el estudio del comportamiento del flujo en estas estructuras y, siguiendo las recomendaciones de varios autores, especialmente tratar de desarrollar una metodología para su dimensionamiento, que hasta ahora no se ha logrado. La metodología para el desarrollo del presente trabajo de investigación consiste en la construcción de tres modelos físicos de estructuras escalonadas, el estudio y caracterización del flujo en la estructura y el desarrollo de una metodología para su dimensionamiento. Como resultado del trabajo propuesto se presentan dos ecuaciones para caracterizar el tipo de flujo en una estructura escalonada, conocida su geometría y el caudal; también se propone una metodología para el dimensionamiento de estructuras escalonadas con flujo rasante., Maestría, Magíster en Ingeniería Civil con Énfasis en Recursos Hidráulicos y Medio Ambiente

En el mundo una de las materias de mayor dificultad a la hora de ser enseñada en el ámbito universitario es el electromagnetismo. Esto se debe a que no solamente se requiere el dominio, por parte de los estudiantes, de herramientas matemáticas más elaboradas que les permitan interpretar el carácter vectorial de los campos electromagnéticos, sino que también requieren un nivel de abstracción mayor al desarrollado en la mecánica newtoniana, el cual les faculte para imaginar cargas y campos (eléctrico y magnético) aunque no los puedan ver. Por esta razón, aquí se presenta una revisión de esta problemática y se reflexiona sobre la forma de enseñar electromagnetismo en las aulas universitarias y cómo nuevas aproximaciones a la enseñanza del electromagnetismo pueden mejorar el desempeño y permanencia de los estudiantes en los programas de ingeniería, particularmente de los estudiantes de la Universidad Católica de Colombia. Electromagnetism is one of the subjects that presents the greatest challenge to education at the university level. This is because it not only requires, on the part of the student, a command of more elaborate mathematical tools for the interpretation of vector character in electromagnetic fields, but it also requires the development of a level of abstraction beyond Newtonian mechanics, which facilitates the imagining of otherwise invisible charges and fields (electrical and magnetic). To that end, this paper presents a revision of this problem, a consideration of the way electromagnetism can be taught in university classrooms, and a reflection on how new approaches to teaching electromagnetism can improve the performance and academic attainment of engineering students, particularly students in the program at Universidad Católica de Colombia.

This is a document that studies the stability of slopes, it describes the physical modeling in the geotechnical centrifuge, through which, we want to study the response of a clayey soil to two alternatives for stabilization, the nails and micropiles, the process used for each prototype is described in a general way and the methodology used is based on the basic concepts of an undrained condition of the slope. To analyze the modeled prototypes were used an analytical method and finite element software. Subsequently, the safety factors for each modeled prototype were compared., En este es un documento que estudia de estabilidad de taludes, en él se describe la modelación física en la centrifuga geotécnica, a través de la cual, se quiere estudiar la respuesta de un suelo arcilloso ante dos alternativas de estabilización, los nails y micropilotes, el proceso utilizado para cada prototipo de describe de manera general y la metodología a emplear se basa en los conceptos básicos de una condición no drenada del talud. Para analizar los prototipos modelados se utilizó un método analítico y un software de elementos finitos, posteriormente, se compararon los factores de seguridad para cada prototipo modelado., Pregrado, Ingeniero(a) Civil

In order to comply with the new safety regulations a significant number of Spanish dam spillways must be upgraded. In this scenario and with the aim of increasing the discharge capacity with a reduced investment innovative designs become interesting solutions. One of these innovative designs are the labyrinth weirs. Project POLILAB is carrying out with the objective of optimize the design of labyrinth weirs, physical and numerical tests exposed in this article were developed within this framework. The most relevant results are related with the discharge capacity, the flow pattern and the structural reinforcement achieved by the implementation of a polyhedral bottom.

En esta investigación se diseñó un modelo de Autómatas Celulares (AC) que permite simular procesos de transporte de solutos en medios porosos. Los AC son un modelo matemático discreto en espacio y tiempo, en el que se divide el área de estudio en celdas que adquieren valores en cada paso de tiempo y evolucionan a partir de unas reglas de transición previamente definidas. Para establecer las reglas de transición, se entrenó el modelo AC con resultados de ensayos de trazadores realizados en dos modelos físicos, conocidos como cajas de arena. El primero, representaba un medio homogéneo y la segundo uno estratificado. Las cajas fueron llenadas con arenas de diferentes conductividades hidráulicas (330.6 m/d y 165.5 m/d en el estratificado y 220.4 m/d en el homogéneo). Además se realizó una modelación numérica con un enfoque euleriano, que simuló el transporte de solutos para las condiciones representadas en los modelos físicos, permitiendo comparar resultados. Se concluyó que el modelo de AC no presenta problemas de inestabilidad numérica, reduce los tiempos de cómputo con respecto al modelo euleriano, y permite visualizar adecuadamente el comportamiento hidrodinámico de la mancha del soluto transportado. Sin embargo, requiere un amplio número configuraciones en el montaje del modelo físico para definir adecuadamente las reglas de transición, repercutiendo en elevados costos y tiempos de calibración. Además al comparar el comportamiento hidrodinámico de la mancha del soluto simulado en el modelo AC y la observada en el modelo físico, cotejando la trayectoria descrita por los centroides de ambas manchas, se concluye que el comportamiento de ambas es muy similar al presentar un error porcentual absoluto medio de 3.1% y un RMSE de 9. 7 pixeles entre ambos modelos, es decir un error insignificante en comparación con el tamaño de la imagen generada por el modelo AC (801 x 578 pixeles). Además, a partir de un análisis del segundo momento espacial de la concentración, se obtuvo que la relación entre la dispersión longitudinal y la transversal de la mancha del modelo AC es de 28.2% mientras que dicha relación para el modelo físico fue de 22%, por lo que se concluyó que la esbeltez de ambas es similar. Abstract: In this investigation, a cellular automata model CA was designed, it allows to simulate the transport of solute in porous media. CA are a discrete mathematical model in time and space, in which study area is divided in cells which take value in each time step and they evolve from sorne previously defined transition rules. To establish those transition rules, the CA model was trained from the results of the tracer tests made in two physical models, known as sand boxes. The first one represented a homogeneous medium and the second represented a stratified one. The boxes were packed with a fine sand (low hydraulic conductivity K= 165,5 m/d) anda coarse sand (high hydraulic conductivity, K= 330,6 m/d). A numerical simulation by the eulerian approach was made, describing the transport of solute for the conditions represented on the physical models, allowing a result comparison. lt concludes that the CA model did not present any numerical stability problem, it reduces computation times regarding the eulerian model, and it allows to visualize the hydrodynamic behavior of the plume of the transported solute. Nevertheless, the CA model require a wide number of configurations in the physical model assembly to define the transition rules, impacting in high cost and calibration time. Furthermore, comparing the hydrodynamic behavior of the plume of the transported solute into the CA model and the showed in the physical one, and collating the path described by their plume centroids, it concludes that both plume have a very similar behavior showing an absolute perceptual error of 3,1 and a RMSE of 9, 7 pixels between them, meaning there is an insignificant error in comparison with the size ofthe CA model image (801 x 578 pixels). Additionally, from a second spatial moment analysis, it was obtained that the relationship between the longitudinal and tranversal dispersion of the plume of the CA model is 28,2 % while the same relationship for the physical model was 22%, concluding that both have a similar slenderness. Maestría

ResumenSe describe y valida el sistema de modelación construido para diseñar el sistema hidráulico de llenado/vaciado del Tercer Juego de Esclusas del Canal de Panamá. El sistema de modelación está constituido por una serie de modelos numéricos de cero, una, dos y tres dimensiones espaciales, y un modelo físico. Se analiza su aplicación para seleccionar y optimizar el diseño de los componentes no estándar del sistema hidráulico, determinar los tiempos de apertura y cierre de válvulas de modo que no se excedan las condiciones de diseño, calcular las tasas medias de pasaje de buques y de consumo de agua dulce, y establecer alternativas para minimizar la vorticidad en las tomas de agua de las tinas de almacenamiento lateral. Se muestra que la modelación numérica ha sido la base fundamental del diseño, y el mecanismo para generar resultados a la escala de prototipo libres de efectos de escala presentes en el modelo físico, mientras que el rol principal de la modelación física ha sido el de validar a la modelación numérica. Pero también se demuestra que el modelo físico puso en evidencia efectos de resonancia que obligaron a redefinir algunas de las estrategias de simulación numérica.AbstractThe modeling system, which was built to design the filling/emptying hydraulic system of the third set of locks of Panama Canal, is described and validated. The modeling system is constituted by a series of zero, one, two, and three-dimensional numerical models, and a physical model. A discussion is presented on its application to select and optimize the non-standard components of the hydraulic system, determine the open and closure times for the valves in order not to exceed design conditions, calculate the mean rate of vessels throughput and freshwater consumption, and establish alternatives in order to minimize vorticity at the intakes of the lateral water saving basins. It is shown that numerical modeling played the prime role for design, and constituted the mechanism to produce results at the prototype scale free of scale effects present in the physical model, while the main role of the physical model was to validate the numerical models. But it is also shown that the physical model put into evidence resonance effects which led to a redefinition of some of the strategies of numerical simulation.

[EN] In order to comply with the new safety regulations a significant number of Spanish dam spillways must be upgraded. In this scenario and with the aim of increasing the discharge capacity with a reduced investment innovative designs become interesting solutions. One of these innovative designs are the labyrinth weirs. Project POLILAB is carrying out with the objective of optimize the design of labyrinth weirs, physical and numerical tests exposed in this article were developed within this framework. The most relevant results are related with the discharge capacity, the flow pattern and the structural reinforcement achieved by the implementation of a polyhedral bottom., [ES] Un número importante de presas en España deben ampliar sus aliviaderos para cumplir criterios de seguridad distintos a los de su construcción. En este contexto, cobran interés soluciones de aliviaderos no convencionales como los aliviaderos en laberinto, que permiten aumentar la capacidad de desagüe de estructuras existentes con una inversión moderada. Para la optimización del diseño de este tipo de aliviaderos se desarrolla el proyecto POLILAB, en cuyo marco se llevaron a cabo las campañas de modelación física y numérica que se exponen en este artículo. Se describen los resultados más relevantes en lo relativo a la inclusión de fondos poliédricos en aliviaderos en laberinto como refuerzo estructural, contemplando además las modificaciones que implican con respecto a soluciones en laberinto con fondo plano, en lo relativo a capacidad de desagüe, patrón de flujo y acciones hidrodinámicas sobre los contornos del laberinto., Los autores desean expresar su agradecimiento al Ministerio de Economía y Competitividad por su apoyo en la financiación del proyecto: “POLILAB. Diseño del prototipo de una compuerta fusible recuperable tipo laberinto de fondo poliédrico para la mejora de la seguridad hidrológica de las presas”. En el marco del Plan Nacional de Investigación Científica, Desarrollo e Innovación Tecnológica (2008-2011). Programa Nacional de Cooperación Público-Privada. Subprograma INNPACTO (IPT- 2012- 0185-380000). Proyecto co-financiado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER). También se desea agradecer a Carlos Granell y Luis Ruano su disponibilidad y activa colaboración en el proyecto POLILAB.

[ES] En la actualidad, y en todo el mundo, hay en desarrollo un muy importante número de proyectos de obras hidráulicas de diversa naturaleza (presas, canales, desatadoras, tanques de tormentas, centrales hidroeléctricas, obras de saneamiento, etc.), donde España es en muchas ocasiones el marco de referencia. En este artículo, se presentan algunas de las principales investigaciones en curso en el campo de la moderación física y numérica de la ingeniería de presas, con el objetivo de mejorar el conocimiento de los fenómenos hidráulicos que intervienen en su gestión y desarrollar nuevas herramientas de diseño que permitan dar solución a problemas hidráulicos complejos., [EN] Nowadays, an important number of hydraulic work projects as dams, channels, desalination plants, storm tanks, power plants, etc. have being carried out worldwide however Spain is frequently, the framework to look at. In this paper, the main ongoing applied researches on hydraulic enginery field of dam engineering will be presented regarding both physical and numerical modeling. The main purpose is to improve the knowledge of hydraulic phenomena and to develop new design tools for solving complex hydraulic problems.

Se construyó un modelo experimental de laboratorio, para obtener información de la evolución de las especies químicas involucradas en un sistema de disolución de yeso y precipitación de calcita a través de un medio poroso estratificado, lo que permitió la evaluación del modelo de advección-dispersión en reacción (ADRE) desarrollado por Sanchez-Vila, et al., [2010]. La evaluación de la capacidad de predicción del modelo se realizó con los datos generados a partir del modelo experimental, para una reacción de doble desplazamiento calcita (CaCO3) – yeso (CaSO4·2H2O), en donde ocurre una disolución del mineral yeso y una precipitación del mineral calcita, ante la presencia de una inyección de 0.1M de carbonato de calcio (Na2CO3) durante un periodo de tiempo. La información experimental suministrada por el modelo físico, permitió identificar la capacidad de prediccion del modelo teórico en la representación de la evolución de las especies químicas que interactúan en el sistema, bajo condiciones específicas. Abstract. An experimental laboratory model was constructed to obtain information evolution of the chemical species involved in a system for dissolution of gypsum and calcite precipitation through a stratified porous medium, which allowed the assessment model advection-dispersion in reaction (THER) developed by Sanchez-Vila, et al., [2010]. Assessing the predictive power of the model was performed with data generated from the experimental model for a double displacement reaction calcite (CaCO3) - gypsum (CaSO4 · 2H2O), a solution where the mineral gypsum occurs ore and calcite precipitation in the presence of an injection of 0.1M calcium carbonate (Na2CO3) for a period of time Maestría