Tesis 2022

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Calibración y validación de la cuenca experimental de Sacsamarca
(Universidad Nacional de Huancavelica, 2022-11-25) Gonzales Machuca, Fredy; Paitan Ccanto, Alex; Ayala Bizarro, Iván Arturo
La presente investigación tiene como objetivo principal de encontrar la calibración y validación de número de curva en la cuenca experimental del rio Sacsamarca-Huancavelica. Para estimar el número de curva, se determinó el grupo hidrológico de suelo, a través del sistema de información geográfica (GIS) y mediante el empleo de información espacial disponible de usos de suelo y cobertura vegetal en la zona del estudio. Se determino 3 subcuencas de estudio con un grupo hidrológico del suelo (B), esto es debido a que predominan pastizales y matorrales en condiciones regulares en la cuenca experimental, resultando el número de curva de 70 para subcuenca 1 y 2 y para subcuenca 3 de 75. Para la calibración de CN y otros parámetros de la cuenca experimental, se realizó en varias simulaciones para el mejor ajuste de numero de curva (CN) mediante el software computacional de HEC-HMS, utilizando varios criterios de error de aceptación tales como: Nash Sutcliffe igual a 0.85976, el error medio cuadrático igual a 1.35374, etc. En cuanto a los resultados finales número de curva (CN) se consideró un promedio de varias simulaciones de subcuenca 1 CN= 80.69 subcuenca 2 CN=68.28 y subcuenca 3 CN=61.70
Características hidráulicas en disipador de energía con bifurcación mediante modelo numérico
(Universidad Nacional de Huancavelica, 2022-12-06) Barzola Quispe, Edwin; Vargas Escobar, Edwin; Ayala Bizarro, Iván Arturo
El disipador de energía es una de las obras hidráulicas más importantes, cuya función es: liberar el exceso de agua, conducción de flujo de manera controlada de altas velocidades, evitar el desbordamiento, erosión y socavación en aguas abajo, mayormente en máximas avenidas. La presente investigación tuvo como objetivo general: determinar la influencia del disipador de energía con bifurcación en las características hidráulicas, el cual permite analizar el comportamiento del fluido. Esta tesis es de tipo de investigación aplicada nivel descriptivo se ha utilizado método científico: planteamiento de problema, de los objetivos, búsqueda de datos para contrastar logro de objetivos. Se ha tenido una muestra de, disipador de energía con bifurcación con tres pendientes. Resultado encontrado indica que no existe diferencia significativa en la reducción de velocidades en las pendientes. La conclusión al que se llegó es: disipador de energía con bifurcación es capaz de reducir la velocidad en su máxima avenida.
Desempeño de las redes neuronales artificiales en la estimación de espectro de respuesta sísmica en la ciudad de Huancavelica.
(Universidad Nacional de Huancavelica, 2022-09-21) Pariona Quispe, Romeo; Florez Muñoz, Javier; Ayala Bizarro, Iván Arturo
El objetivo de la investigación, es determinar el desempeño de las redes neuronales artificiales en la estimación de espectro de respuesta sísmica en la ciudad de Huancavelica. El tipo de investigación es aplicada; el nivel, descriptivo; y el diseño, transversal. La población está conformado por 278 registros sísmicos captados por la estación acelerográfica CIP Huancavelica, y las muestras están constituido por 42 registros sísmicos, ocurridos dentro del área de una circunferencia de 150Km de radio, con respecto a la estación acelerográfica. Para la estimación de espectro de respuesta sísmica. En primer lugar, se calcularon los espectros de aceleración, velocidad y desplazamiento utilizando Software SeismoSignal. En segundo lugar, se conformaron los datos de entrada y salida, donde los datos de entrada están conformado por cuatro parámetros sísmicos: magnitud (M), distancia epicentral (De), profundidad focal (Pf) y azimut (Az) y los datos de salida, fueron los espectro de respuesta sísmica de 50 periodos de vibración, que inicia desde 0.02s hasta 1.00s. Finalmente, utilizando el algoritmo del perceptrón multicapa y con el apoyo del paquete TensorFlow de Python, se realizaron los entrenamientos de la red neuronal hasta lograr la mejor arquitectura. En resumen, Los resultados de coeficiente de correlación obtenido del total de datos son los siguientes. Para la estimación de espectro de aceleración componente E-O, N-S y V los valores de coeficiente de correlación obtenido son 0.9866, 0.9605 y 0.9565. Para la estimación de espectro de velocidad componente E-O, N-S y V los valores de coeficiente de correlación obtenido son 0.9941, 0.9844 y 0.9867. Y finalmente, para la estimación de espectro de desplazamiento componente E-O, N-S y V los valores de coeficiente de correlación obtenido son 0.9941, 0.9844 y 0.9867
Desempeño del sistema cluster para la solución numérica tridimensional del resalto hidráulico
(Universidad Nacional de Huancavelica, 2022-11-24) Rojas Paytan, Javier; Vargas Martínez, Javier Pablo; Ayala Bizarro, Iván Arturo
La presente investigación tubo como problema de investigación: ¿De qué manera influye el sistema cluster en la solución numérica tridimensional del resalto hidráulico?, La población estuvo conformada por 42 ordenadores de iguales características físicas (hardware homogéneo), conectados mediante un switch que tienen como propósito realizar un determinado trabajo de simulación numérica en conjunto. Estos ordenadores se encuentran en el laboratorio de cómputo de la Escuela Profesional de Ingeniería Civil de la Universidad Nacional de Huancavelica, la muestra fue de 8 ordenadores trabajando en paralelo con el fin de obtener los tiempos de ejecución del modelo que simula el resalto hidráulico producido en el canal de ensayo del laboratorio de Hidráulica, esto haciendo uso del sistema cluster implementado en el laboratorio de cómputo para optimizar el rendimiento de tiempo de ejecución de los datos obtenidos, el objetivo planteado fue determinar la influencia del sistema cluster en la solución numérica tridimensional del resalto hidráulico. El sistema cluster consistió en agrupar 8 computadoras físicas a través de la arquitectura Beowulf y haciendo uso de la programación paralela mediante OpenMPI y para simular el modelo numérico del resalto hidráulico se hizo uso del software libre OpenFOAM, que es una herramienta de la dinámica de fluidos computacional (CFD) utilizado para simular flujo de fluidos complejos, en nuestro caso se usó para flujos turbulentos, el desempeño del sistema cluster implementado fue medido realizando cálculos de rendimiento y escalabilidad con respecto a los tiempos de ejecución de la simulaciones realizadas en OpenFOAM para caudales de 65mᶟ/h, 75mᶟ/h, 85mᶟ/h y 95mᶟ/h respectivamente, haciendo uso de dos tipo de mallados (tetraédricos y hexaédricos). Los resultados obtenidos nos mostraron que existe una influencia negativa en los tiempos de ejecución de las simulaciones realizadas, pues hubo un aumento notable de los tiempos ejecutados a medida que se incrementaban más ordenadores, esto se ve reflejado en los resultados rendimiento y escalabilidad calculados, donde se notó que el factor de rendimiento al utilizar un solo nodo esclavo fue de 0.89, 0.95, 0.90 y 0.86 equivalentes al 98%, 95%, 90% y 86%, y al utilizar 8 nodos esclavos dicho factor disminuyo en 0.21, 0.20, 0.20 y 0.21 equivalentes al 21%, 20%, 20% y 21%, mientras que los resultados de eficiencia nos arrojaron los siguientes valores porcentuales de 94.67%, 92.11%, 99.39% y 94.16% para un solo nodo esclavo y 4.06%, 4.65%, 4.25% y 3.88% para 8 nodos esclavos. Con estos resultados podemos concluir que el sistema cluster implementado influye de forma negativa en la simulación numérica tridimensional del resalto hidráulico.
Estructura de control de flujo en las características hidráulicas para embalse recreacional en el cauce del Río Ichu
(Universidad Nacional de Huancavelica, 2022-12-07) Carbajal Chahuayo, Jhordann; Huayllani Espinoza, Elvis Hardy; Ayala Bizarro, Iván Arturo
La presente investigación lleva por título “Estructura de control de flujo en las características hidráulicas para embalse recreacional en el cauce del río Ichu ”, esta se realizó a fin de dar respuesta a las siguientes preguntas: ¿Cómo influye la estructura de control de flujo para la longitud de remanso en el embalse del cauce del río Ichu Huancavelica?, ¿Cómo influye la estructura de control de flujo en las velocidades superficiales en el embalse del cauce del río Ichu Huancavelica?, ¿Cómo influye la estructura de control de flujo en el área de inundación del embalse en el cauce del río Ichu Huancavelica?. La idea es utilizar el río Ichu como un embalse recreacional y promover la investigación en el tema hidráulico, las secciones propuestas sirvieron para obtener el valor numérico del tirante alcanzado en el momento del transcurso del caudal máximo, por cada uno de los escenarios propuestos. Ello responde cada una de las preguntas formuladas en dicha investigación, esta se divide en tres etapas; siendo la primera visitar el lugar a represar para la recolección de datos mediante fotografías, videos, medición de secciones, entre otros; en la segunda etapa se hizo uso de tecnología de medición de alta precisión como el drone phantom 4 pro, a fin de obtener una topografía más precisa de la sección del río Ichu a trabajar, y minimizar imprecisiones de geomorfología del terreno en estudio; por último, se llevó a gabinete todos los datos recolectados usando los software Pix4D, Autodesk civil 3D, QGIS 3.26.1, HEC-RAS 6.1, para poder procesar cada uno ellos y obtener los resultados deseados.
Evaluación de la sensibilidad de los parámetros del suelo en la producción de sedimentos en la cuenca experimental del Río Ichu
(Universidad Nacional de Huancavelica, 2022-12-19) Huaman Paitan, Yunior Abel; Ayala Bizarro, Iván Arturo
Esta investigación tiene como objetivo determinar la sensibilidad de los parámetros del suelo en la producción de sedimentos empleando el modelo distribuido a nivel de celdas en la Cuenca del Río Ichu, que está ubicado en los andes de Perú, con una extensión superficial aproximada de 1’380.17 km2, correspondiente a la sección de control y afluente al río Mantaro. Asimismo, determinar la cantidad del componente sólido denominado textura de suelo como el limo, arcilla y arena. Para alcanzar los objetivos planteados en esta investigación se empleó el modelo hidrológico distribuido conceptual TETIS v9.1, el mismo que ha sido calibrado y validado con las variables climáticas registrados a nivel horario en seis estaciones meteorológicas y una estación hidrométrica, también se empleó las precipitaciones sintéticas con estación (CHIRPS) del Grupo de Peligros Climáticos que tiene registrado con cuadrícula de 0,05 grados de resolución, desde el año 1981 hasta la actualidad. Para determinar el componente sólido, el modelo TETIS v9.1 emplea las ecuaciones desarrolladas en el modelo CASCade 2 Dimensional SEDimentation (CASC2D-SED) que presenta aproximaciones conceptuales con base física. Los procesos de sedimentos en ladera este modelo CASC2D-SED simula en dos dimensiones, así como también ayuda a determinar la cuantificación de la producción de sedimentos en cualquier punto de la cuenca considerando todos los procesos físicos. Por otro lado, se ha empleado el portal de datos OpenLandMap para los datos de la cobertura terrestre del factor K correspondiente a la susceptibilidad del suelo que puede sufrir pérdidas por erosión. Asimismo, el sistema de observación Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) para determinar los Índices de Vegetación de Diferencia Normalizada (NDVI) para el factor de cultivo C. El factor P correspondiente a la técnica de conservación aplicada, ha sido desarrollado empleando técnicas de teledetección utilizando la plataforma Google Earth Engine (GEE). Finalmente, los resultados obtenidos de la evaluación de la sensibilidad de los parámetros son significativos, de esta manera se aprueba la hipótesis que se plantea.
Influencia de las Variables Climáticas en la Temperatura del Río-Cuenca Experimental del Río Ichu
(Universidad Nacional de Huancavelica, 2022) Chaca Ayuque, Diana; Galvan Ccora, Hugo Angel; Ayala Bizarro, Iván Arturo
La Temperatura de Agua de los Ríos (TAR) es uno de los parámetros más importantes de la calidad de agua e indicador de la biodiversidad acuática en una cuenca. Pequeños cambios de la TAR por encima de los niveles naturales pueden resultar en serios daños ecológicos y pérdidas económicas para la comunidad. El aumento acelerado de la TAR en las últimas décadas, a nivel global, ha dado lugar a trabajos de monitoreo, simulación y predicción, utilizando diversos modelos a distintas escalas temporales y espaciales. Principalmente validados en países desarrollados, los modelos estadísticos de predicción de TAR no fueron validados en ríos andinos. El presente trabajo presenta una evaluación y reajuste de los principales modelos estadísticos de predicción de la TAR, aplicados en la Cuenca Experimental del Río Ichu (CERI) de los andes peruanos y asimismo determinar la influencia de los afluentes de agua termal y descargas de agua no tratada en la temperatura del agua del río Ichu en la estación de control de Huancavelica, empleando la ecuación de balance de energía (temperatura del aire, radiación solar, humedad, etc.). Para este fin, la temperatura del aire de la estación de Huancavelica se correlacionó con la temperatura del agua del río Ichu, las cuales fueron monitoreadas diariamente durante 16 meses. Se revisaron el conocido modelo de regresión lineal de Stefan & Preud’homme y el modelo de regresión logística de 3 parámetros (no lineal) de Mohseni. Las simulaciones de la TAR fueron realizadas empleando el modelo hidrometeorológico Soil & Water Assessment Tool (SWAT). Las modificaciones del modelo estadístico fueron configuradas en el código del SWAT y reajustadas empleando la técnica de “Latin Hypercube Sampling”. Los modelos estadísticos reajustados mostraron un mejor rendimiento que los predeterminados. Mientras que el modelo lineal predeterminado muestra un Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) de -2.67, los modelos lineales y no-lineal reajustados mostraron valores de NSE por encima a 0.71. Los resultados sugieren que los modelos de predicción de la TAR predeterminado de la literatura deben ser validados en ríos de los andes peruanos.
Influencia del flujo afluente en las características hidráulicas del Río Ichu mediante modelo numérico en Huancavelica
(Universidad Nacional de Huancavelica, 2022-11-08) Galvan Crispin, Angel Hugo; Gutierrez Laura, Kristhel Xiomara; Ayala Bizarro, Iván Arturo
El presente trabajo de investigación cuyo título es: “INFLUENCIA DEL FLUJO AFLUENTE EN LAS CARACTERÍSTICAS HIDRÁULICAS DEL RÍO ICHU MEDIANTE MODELO NUMÉRICO EN HUANCAVELICA”, tiene como objetivo principal realizar el modelamiento hidráulico para poder describir la influencia que causa el flujo afluente en la variación de las características hidráulicas del río Ichu mediante una simulación bidimensional con el software Hec-Ras con la intención de identificar los tramos críticos por posibles inundaciones. La investigación se manifiesta a partir observación de un problema muy frecuente presentado en épocas de avenidas máximas, esto se refiere a la insuficiencia de obras de protección o muros de encause que sean adecuadas para este tipo de desastres en el río Ichu, que podrían traer consigo muchas pérdidas a nivel general por ser zona urbana, para la investigación se trabajó con una muestra de caudales máximos de 102.92 m3/s,114.32 m3/s y 180.24 m3/s pertenecientes al río Ichu, de igual manera 20.58 m3/s,22.86 m3/s y 36.04 m3/s para el río Disparate, que serán predispuestos al tramo del río Ichu desde el km+0+00 al 0+520. Asimismo, en lo que corresponde a la recolección de información se utilizaron técnicas de gabinete (fichas de resumen, bibliografías, etc) reconocimiento, exploración de campo y levantamiento mediante (equipos topográficos, cámaras fotográficas, herramientas manuales, entre otros), junto a los instrumentos para el procesamiento de datos como: Microsoft Word 2016, Microsoft Exel 2016, Google Earth Pro, Auto CAD Civil 3D 2019, QGis 3.24 y Hec-Ras 6.2.Se realizó levantamiento topográfico aguas arriba y aguas abajo a partir de la confluencia mediante la fotogrametría en donde se determinó una pendiente de 7.5% para el río Disparate y 1% para el río Ichu. Para los cálculos del comportamiento hidráulico en el tramo de estudio se ha usado el método de volúmenes finitos mediante las ecuaciones de Saint-Venant bidimensionales. Finalmente se tuvo como resultado del modelamiento determinar los tramos críticos causados por la influencia del flujo afluente en la variación de las características hidráulicas del río Ichu, esto permite comprobar la hipótesis mediante la simulación hidráulica con el Software Hec-Ras verificando las condiciones favorables en la prevención de posibles inundaciones desde el km 0+00 al km 0+520 en el río Ichu.
Influencia del flujo del Río Ichu en las características hidráulicas del Río Disparate mediante modelo numérico 3d
(Universidad Nacional de Huancavelica, 2022-11-03) Llamoca Condori, Roy Juber; Ticllasuca Meza, Angel Oscar; Ayala Bizarro, Iván Arturo
La investigación tiene por objetivo determinar la influencia que se presenta en la confluencia de dos ríos, la misma que nos permitió ver el comportamiento de las aguas en la zona de confluencia y poder analizar los diferentes fenómenos que estos presentan. Hoy en día no se toma en cuenta el estudio de este fenómeno natural, tanto para el diseño de muros de contención, así como también para las defensas ribereñas, entre otros. Como son la influencia del caudal del río con mayor caudal sobre las curvas de remanso del río con menor caudal esto quiere decir que se investigará si se generan remanso debido al aumento de volumen de agua en el tirante de agua en dicha zona, influencia del caudal del río con mayor caudal sobre la velocidad de flujo afluente del río con menor caudal esto quiere decir que investigaremos si la velocidad de flujo del río con menor caudal varía o no en la zona de confluencia, todo esto se realizó mediante método numérico en el software libre OpenFOAM. En la investigación, se han usado el Software libre OpemFOAM y a su vez Software libre SALOME para realizar la malla también llamada Mesh. Una vez concluido el levantamiento topográfico se realizó la malla, posterior a ello se simuló la malla con distintos caudales tanto para el río Ichu así como para el río Disparate. Los caudales considerados son para un período de retorno a 50 años y 100 años tanto para el río Ichu y el río Disparate donde se ha podido apreciar que de manera gráfica como tabular la velocidad disminuye drásticamente en la zona de confluencia y a su vez aumenta el tirante de agua generando un remanso. En el análisis de influencia se obtiene los valores de “p” calculado para los diferentes caudales y velocidades en la zona de trabajo, de esta manera concluimos que influye significancia a un 95% de confiabilidad.
Parámetros hidrodinámicos del modelamiento físico y numérico 3D del Puente Colonial de Ascensión.
(Universidad Nacional de Huancavelica, 2022-11-22) Repuello Ayuque, Paul Hector; Sanchez Auris, Victoria Graciela; Ayala Bizarro, Iván Arturo
El proyecto de investigación “PARÁMETROS HIDRODINÁMICOS DEL MODELAMIENTO FÍSICO Y NUMÉRICO 3D DEL PUENTE COLONIAL DE ASCENSIÓN” se desarrolló con la finalidad de describir los parámetros hidrodinámicos del puente; el modelo numérico se realizó empleando el software Ansys CFX y el modelo físico se construyó en la Universidad Nacional de Huancavelica. El tipo de investigación realizada es aplicada, con diseño no experimental – descriptivo; realizado a 240 m aguas arriba y 220 m aguas abajo del puente colonial de Ascensión en el río Ichu; a través de la observación, medición y descripción, se recopiló información necesaria para realizar los modelamientos y obtener los parámetros hidrodinámicos. Debido a la magnitud de sus dimensiones, los modelos se realizaron a esc 1/30, se analizaron los caudales de máximas avenidas Q1 = 151.90 m3/s y Q2 = 250.00 m3/s, que a esc 1/30 vendrían a ser Q1 = 30.81 l/s y Q2 = 50.72 l/s; previo a ello, se realizó el levantamiento topográfico del prototipo para representarlo en el modelo escalado; posteriormente se simuló el dominio del fluido en el software Ansys CFX, el cual tiene la capacidad de mostrar resultados visuales y numéricos de variables, se desarrollaron en los tipos de análisis estacionario y transitorio los modelos de turbulencia K-épsilon, K-omega y SST, siendo el modelo K-Épsilon el que mejor se adecua a la discretización del dominio; por otro lado, en el modelo físico se controló la compuerta metálica para obtener el caudal requerido y analizar las líneas de flujo en el tramo del puente; llegando a concluir que en ambos modelos se observó que las líneas de flujo al interactuar con los pilares cambian de curso incrementando las velocidades en las zonas reducidas aguas abajo del puente, los tirantes de flujo tienen un ligero descenso después de la interacción del flujo con el puente y los esfuerzos cortantes son mayores en en la parte baja de los muros de encausamiento y de los pilares.

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Examinando Tesis 2022 por Autor "Ayala Bizarro, Iván Arturo"

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