Uso de técnicas experimentales y herramientas numéricas para la caracterización hidrodinámica del flujo y optimización en plantas de tratamiento de agua y aguas residuales en Córdoba

El continuo aumento de la población en las ciudades ha supuesto la degradación de numerosos ecosistemas naturales como ríos y lagos, en parte como consecuencia del vertido de aguas residuales urbanas e industriales inadecuadamente tratadas. Por ello, es de suma importancia asegurar la depuración de las aguas residuales mediante obras sanitarias, al mismo tiempo que, cuidar los recursos para satisfacer las necesidades de agua potable de una población en continuo crecimiento. En este marco es necesaria la optimización en los procesos de tratamiento existentes con el objetivo de mejorar rendimientos y la sostenibilidad de los sistemas de tratamiento. El diseño y evaluación del correcto funcionamiento de este tipo de obras de infraestructura, se realiza habitualmente siguiendo criterios definidos en ingeniería sanitaria. Sin embargo, las singularidades hidrodinámicas presentes en el flujo de componentes de una planta pueden afectar en gran medida su rendimiento, resultando en un funcionamiento no compatible con el previsto en el diseño sanitarista. El área metropolitana de Córdoba, se encuentran entre las regiones con mayor incremento poblacional del país, con una rápida incorporación de zonas periféricas a la urbanización. En este proyecto se propone abordar la problemática identificadas en dos casos de estudio. A saber, la estación depuradora de líquidos cloacales y la planta potabilizadora de agua de Villa Carlos Paz, ubicada al noroeste de la ciudad de Córdoba. La caracterización hidrodinámica detallada a escala de prototipo, a través del uso in-situ de técnicas experimentales de alta resolución espacio-temporal y de la simulación numérica (CFD) proporciona información fundamental del flujo turbulento. Esto permite avanzar en el conocimiento acerca de la presencia y los efectos de estructuras turbulentas e inestabilidades de flujo y elaborar recomendaciones para optimizar el funcionamiento de componentes hidráulicas de plantas de tratamiento.Fil: Ragessi, Iván Matías. Universidad Católica de Córdoba. Facultad de Ingeniería; Argentin

Caracterización hidrodinámica de la confluencia de Los Ríos Tercero (Ctalamochita) y Saladillo

Las confluencias están presentes en toda red de escurrimiento superficial de cuencas hidrográficas, y son puntos en los cuales se producen cambios significantes en la hidrodinámica aguas abajo del punto de encuentro, tanto en aspectos morfológicos como en los patrones de mezcla del flujo. El estudio de las confluencias incluye gran cantidad de simulaciones numéricas (Kirkil y Constantinescu, 2009; Miyawaki et. al, 2009) y estudio a escala de laboratorio (Biron et. al, 1996; Herrero et.al, 2010). Con respeto a estudios en campo, el estado del arte ha llegado a caracterizar la hidrodinámica en confluencias fluviales a través de valores medios, pero no se ha alcanzado a realizar un análisis de la evolución temporal y espacial de estructuras turbulentas presentes en la zona de mezcla. En la actualidad, la disponibilidad de modernas técnicas de medición con una elevada resolución espacial y temporal, permiten lograr una adecuada caracterización de la hidrodinámica en confluencias fluviales, no sólo de las variables medias sino también poder caracterizar escalas espaciales y temporales de estructuras turbulentas. La confluencia de los ríos Ctalamochita y Saladillo que da origen al río Carcarañá, es un punto de interés ya que las cuencas de los tributarios poseen características muy diferentes.Fil: Herrero, Horacio. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Centro de Estudios y Tecnología del Agua; Argentina.Fil: García, Carlos. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Centro de Estudios y Tecnología del Agua; Argentina.Fil: Ragessi, Matías. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Centro de Estudios y Tecnología del Agua; Argentina.Fil: Szupiany, Ricardo. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ingeniería y Ciencias Hídricas. Centro Internacional de Estudios de Grandes Ríos; Argentina.Ingeniería Civi

Diseño de infraestructura para la protección de la erosión costera en el litoral argentino: Caso de Mar del Plata

El frente costero urbano al sur de Punta Mogotes (Mar del Plata, Buenos Aires) padece desde hace años un fenómeno de erosión progresiva debido a factores naturales y de origen antrópico. En este trabajo se ha realizado un anteproyecto de una infraestructura de protección costera. El diseño prevé la construcción de una serie de diques exentos paralelos a la costa. Para ello se ha estudiado la hidrodinámica y la dinámica sedimentaria, para la situación de diseño final y también para la situación actual. El análisis se realizó a diferentes escalas espacio-temporales: a corto plazo (horas) y a largo plazo (meses y años). Los resultados indican que el esquema propuesto funcionaría adecuadamente protegiendo la costa, sin la formación de tómbolos

Evaluación numérica del comportamiento hidrodinámico de confluencias fluviales

Las confluencias son ambientes complejos presentes en los sistemas fluviales que juegan un rol importante en la hidrodinámica de los mismos, ya que la convergencia de dos o más flujos produce complicados patrones de movimiento de fluidos. Una característica hidrodinámica relevante es la formación de una interfase de mezcla entre los flujos convergentes y el desarrollo de estructuras turbulentas coherentes de gran escala dentro de esta interfaz (Constantinescu et al. 2011). Los procesos hidrodinámicos que se desarrollan en las interfaces de mezcla están gobernados por diferentes parámetros geométricos y del flujo, siendo los principales parámetros las relaciones de cantidad de movimiento y de velocidad entre los dos flujos convergentes, su densidad, la magnitud de los ángulos entre los flujos de entrada y el canal aguas abajo y los cambios en la batimetría en la entrada a la confluencia. En este trabajo se presenta inicialmente la validación de un modelo matemático implementado un modelo numérico perteneciente al código libre y abierto OpenFOAM(R) (Open Field Operation and Manipulation) contrastando sus resultados con los datos experimentales presentados en Herrero et al. 2013. Luego se presentan los resultaos de un análisis de sensibilidad, realizado con simulaciones numéricas, para cambios en el flujo.Fil: Pozzi Piacenza, Cecilia. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Laboratorio de Hidráulica. Centro de Estudios y Tecnologías del Agua; Argentina.Fil: Herrero, Horacio. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Laboratorio de Hidráulica. Centro de Estudios y Tecnologías del Agua; Argentina.Fil: Herrero, Horacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina.Fil: García, Carlos Marcelo. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Laboratorio de Hidráulica. Centro de Estudios y Tecnologías del Agua; Argentina.Fil: García, Carlos Marcelo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina.Fil: Furlan, Paloma. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Laboratorio de Hidráulica. Centro de Estudios y Tecnologías del Agua; Argentina.Fil: Ragessi, Ivan Matías. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Laboratorio de Hidráulica. Centro de Estudios y Tecnologías del Agua; Argentina.Fil: Márquez Damián, Santiago. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina.Otras Ingeniería Civi

Regionalización de variables hidrológicas con fines de diseño de obras de infraestructura y manejo integrado de cuencas

Las relaciones intensidad de lluvia-duración-Recurrencia (i-d-T) y el patrón de distribución temporal de las lluvias, requeridos para estimar las "Crecientes de proyecto", empleadas para el proyecto de obras de ingeniería civil y planificación del uso del suelo, solo se pueden extraer de extensos registros de alta frecuencia, normalmente fajas pluviográficas, elemento en general no disponible en Argentina. En cambio, es habitual disponer de otro dato de lluvia provisto por pluviómetros: la lámina diaria total. Por ejemplo, solo en la provincia de Córdoba, existe información de relaciones i-d-T para siete estaciones pluviográficas, insuficientes para lograr una buena cobertura espacial de toda la Provincia. En este trabajo, se busca regionalizar las ternas i-d-T a la región central Argentina utilizando una técnica de regionalización la cual ha sido desarrollada por el EHCPA, la cual contempla el uso de un modelo predictivo e información pluviométrica la cual se caracteriza por su mayor densidad espacial. A tal fin se plasmará la información disponible en mapas digitales (grillas con resolución espacial acorde a los fines de proyecto) los cuales permiten caracterizar el comportamiento estadístico de la variable lluvia máxima diaria, a través de dos parámetros descriptivos como son la media y desvió estándar de los logaritmos de dichas series, incorporando a través de ellos características locales al modelo predictivo. Toda la información procesada y los mapas elaborados son conformados en un Sistemas de Información Geográfica (SIG).Fil: Catalini, Carlos Gastón. Universidad Católica de Córdoba. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: Ragessi, Ivan Matías. Universidad Católica de Córdoba. Facultad de Ingeniería; Argentin

Simulación numérica y experimental del flujo en una confluencia

La caracterización de las estructuras turbulentas presentes aguas abajo de confluencias fluviales se ha llevado a cabo tradicionalmente en analogía con distintos procesos turbulentos estudiados en profundidad en mecánica de los fluidos. Uno de los flujos análogos que podría ser adoptado para la caracterización de estructuras turbulentas en confluencias cuyas geometrías en planta de los flujos de aproximación origina una zona de estancamiento aguas abajo de estos con un déficit de velocidad y una elevada transferencia lateral de cantidad de movimiento en la interfase de mezcla es el caso de estelas turbulentas generadas en flujos en presencia de un obstáculo. En este trabajo se detallan las simulaciones numéricas y experimentales realizadas a los fines de evaluar la conveniencia del uso de esta analogía al caracterizar flujos en presencia de un obstáculo y en una confluencia con características geométricas similares. Para ello se ha implementado un modelo numérico que permite resolver las ecuaciones que caracterizan el flujo incompresible en un dominio simplificado (flujos de aproximación paralelos) y que esta implementado en el código libre y abierto OpenFOAM(R) (Open Field Operation and Manipulation). El modelo numérico fue validado utilizando datos experimentales específicamente registrados para este estudio en un canal de sección rectangular a fondo rígido en las instalaciones del Instituto de Mecánica de los Fluidos e Ingenieria Ambiental (IMFIA), Facultad de Ingeniería,. Universidad de la República, Montevideo, Uruguay. En la etapa de validación se compararon los campos de velocidades longitudinales y los tiempos característicos de las estructuras turbulentas obtenidas en el modelo experimental y el simulado numéricamente para las dos configuraciones de flujo (flujo en presencia de un obstáculo y en una confluencia con características geométricas similares) obteniéndose un buen contraste en los resultados generados con ambos modelos (experimental y numérico). Trabajos futuros prevén la utilización del modelo numérico para evaluar los rangos de condiciones geométricas (diámetro de la nariz de la confluencia y ángulo de aproximación) y de flujo (relación de caudales y momentos de flujo) para el cual la analogía propuesta es apropiada.Fil: Pozzi Piacenza, Cecilia. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Laboratorio de Hidráulica. Centro de Estudios y Tecnología del Agua; Argentina.Fil: Herrero, Horacio. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Laboratorio de Hidráulica. Centro de Estudios y Tecnología del Agua; Argentina.Fil: Furlan, Paloma. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Laboratorio de Hidráulica. Centro de Estudios y Tecnología del Agua; Argentina.Fil: Ragessi, Matías. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Laboratorio de Hidráulica. Centro de Estudios y Tecnología del Agua; Argentina.Fil: Márquez Damián, Santiago. Universidad Nacional de Litoral. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Mecánica Computacional; Argentina.Fil: López, Guillermo. Universidad de la República. Facultad de Ingeniería. Instituto de Mecánica de los Fluidos e Ingeniería Ambiental; Uruguay.Fil: Pedocchi, Francisco. Universidad de la República. Facultad de Ingeniería. Instituto de Mecánica de los Fluidos e Ingeniería Ambiental; Uruguay.Fil: Garcia, Carlos Marcelo. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Laboratorio de Hidráulica. Centro de Estudios y Tecnología del Agua; Argentina.Ingeniería Civi

Regionalización de variables hidrológicas con fines de diseño de obras de infraestructura y manejo integrado de cuencas

Las relaciones intensidad de lluvia-duración-Recurrencia (i-d-T) y el patrón de distribución temporal de las lluvias, requeridos para estimar las "Crecientes de proyecto", empleadas para el proyecto de obras de ingeniería civil y planificación del uso del suelo, solo se pueden extraer de extensos registros de alta frecuencia, normalmente fajas pluviográficas, elemento en general no disponible en Argentina. En cambio, es habitual disponer de otro dato de lluvia provisto por pluviómetros: la lámina diaria total. Por ejemplo, solo en la provincia de Córdoba, existe información de relaciones i-d-T para siete estaciones pluviográficas, insuficientes para lograr una buena cobertura espacial de toda la Provincia. En este trabajo, se busca regionalizar las ternas i-d-T a la región central Argentina utilizando una técnica de regionalización la cual ha sido desarrollada por el EHCPA, la cual contempla el uso de un modelo predictivo e información pluviométrica la cual se caracteriza por su mayor densidad espacial. A tal fin se plasmará la información disponible en mapas digitales (grillas con resolución espacial acorde a los fines de proyecto) los cuales permiten caracterizar el comportamiento estadístico de la variable lluvia máxima diaria, a través de dos parámetros descriptivos como son la media y desvió estándar de los logaritmos de dichas series, incorporando a través de ellos características locales al modelo predictivo. Toda la información procesada y los mapas elaborados son conformados en un Sistemas de Información Geográfica (SIG).Fil: Catalini, Carlos Gastón. Universidad Católica de Córdoba. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: Ragessi, Ivan Matías. Universidad Católica de Córdoba. Facultad de Ingeniería; Argentin

Uso combinado de técnicas experimentales y simulación numérica de detalle en el desarrollo de una metodología para la evaluación y optimización de obras sanitarias

Fil: Ragessi, Ivan Matías. Universidad Católica de Córdoba. Facultad de Ingeniería; Argentin

Caracterización hidrodinámica de la confluencia de los ríos Tercero (Ctalamochita) y Saladillo

En los últimos tiempos ha crecido el interés científico en relación a estudios de la hidrodinámica de confluencias fluviales, ya que las características del flujo turbulento en este tipo de ambientes juegan un rol fundamental en procesos morfológicos (erosión y sedimentación), como así también en patrones de mezcla y transporte de contaminantes. Debido a la complejidad del flujo turbulento en confluencias, sucaracterización requiere que para su estudio simplificado se utilicen analogías con flujos típicos analizados en detalle en la Mecánica de los Fluidos, como por ejemplo la analogía asociada a una capa de corte turbulenta y la analogía asociada a estelas turbulentas someras detrás de un obstáculo (Rhoads y Sukhodolov, 2008). En general, las evaluaciones del tipo de analogía más conveniente se han realizado en estudios involucrando modelación física o numérica. En cuanto a los estudios experimentales in situ en confluencias naturales, el estado del arte alcanza una caracterización basada en patrones del flujo medio, definiendo diferentes zonas tales como zona de estancamiento, de aceleración del flujo, de separación, etc (Best, 1986). En la actualidad, mediante el empleo de modernas técnicas de medición de velocidad del flujo, como por ejemplo los Perfiladores de Corriente Acústicos Doppler (ADCP, Oberg 2007) que muestrean el flujo y la batimetría con una alta resolución espacial y temporal, es posible realizar una caracterización completa de la hidrodinámica del flujo en una confluencia fluvial, no sólo a través de la definición de los patrones medios de flujo sino también de la definición de parámetros turbulentos.Fil: Herrero, Horacio. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Centro de Estudios y Tecnología del Agua; Argentina.Fil: García, Carlos Marcelo. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Centro de Estudios y Tecnología del Agua; Argentina.Fil: Ragessi, Matías. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Centro de Estudios y Tecnología del Agua; Argentina.Fil: Szupiany, Ricardo. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ingeniería y Ciencias Hídricas. Centro Internacional de Estudios de Grandes Ríos; Argentina.Ingeniería Civi

Estudios hidrodinámico experimentales para el diagnóstico de problemáticas en plantas de tratamiento de agua

Fil: Álvarez, Javier. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Centro de Estudios y Tecnología del Agua; Argentina.Fil: Ragessi, Matías. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Centro de Estudios y Tecnología del Agua; Argentina.Fil: Patalano, Antoine. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Centro de Estudios y Tecnología del Agua; Argentina.Fil: García, Carlos M. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Centro de Estudios y Tecnología del Agua; Argentina.Fil: Hillman, Gerardo. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Centro de Estudios y Tecnología del Agua; Argentina.Las obras sanitarias de tratamiento de efluentes y acondicionamiento de agua potable son relevantes en las grandes aglomeraciones urbanas. El diseño y evaluación del correcto funcionamiento de este tipo de obras de infraestructura se realiza habitualmente siguiendo criterios definidos en ingeniería sanitaria. Sin embargo, las singularidades hidrodinámicas presentes en el flujo de los líquidos en las distintas estructuras componentes de una planta pueden afectar en gran medida a su rendimiento, resultando en un funcionamiento no compatible con el previsto en el diseño sanitarista.Fil: Álvarez, Javier. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Centro de Estudios y Tecnología del Agua; Argentina.Fil: Ragessi, Matías. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Centro de Estudios y Tecnología del Agua; Argentina.Fil: Patalano, Antoine. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Centro de Estudios y Tecnología del Agua; Argentina.Fil: García, Carlos M. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Centro de Estudios y Tecnología del Agua; Argentina.Fil: Hillman, Gerardo. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Centro de Estudios y Tecnología del Agua; Argentina.Ingeniería Civi