Tesis EP Ingeniería Mecánica de Fluidos

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Análisis espacio-temporal de sequías históricas en la cuenca del río Pampas durante el periodo 1981 – 2016
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2020) Atúncar Zevallos, Gustavo Adolfo; Gastelo Villanueva, Jorge Luis
Estudia las características espacio temporales de las sequías históricas en la cuenca Pampas durante el periodo 1981 - 2016. Caracteriza y regionaliza las precipitaciones en dicha cuenca. Realiza la caracterización de las sequías históricas mediante el índice estandarizado de precipitación (SPI) y evalúa sus tendencias en las regiones homogéneas de la cuenca. Plantea la hipótesis de que existe e una disminución en la ocurrencia de sequías en la cuenca del río Pampas entre los años 1981 y 2016.
Delimitación de fajas marginales en el río Mantaro en el departamento de Junín, en el tramo comprendido entre el Puente Stuart y el Puente Breña
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2022) Castillo Espinoza, Carlos Fernando; Gastelo Villanueva, Jorge Luis
Delimita la faja marginal en el río Mantaro en el tramo comprendido entre el Puente Stuart y el Puente Breña y determinar los límites del esquema Cruickshank-Berezowsky, para tal motivo se desarrolló el esquema en diferencias finitas para determinar el tirante y el ancho de superficie libre ante el tránsito de una avenida. Se realizó un estudio hidrológico de la microcuenca para obtener uno de los valores requeridos por el programa que se desarrolló en MATLAB, el hidrograma de caudal; también se necesitó la rugosidad y datos geométricos del río. Se llego a la conclusión de que el esquema numérico Cruikshank-Berezowsky está muy limitado por la pendiente del río, ya que el programa no converge para valores de pendiente mayores a 0.0024. Para lograr conocer el valor de la pendiente máxima de ejecución para el programa, se modificaron los datos geométricos del río tomando como base la pendiente, así se ejecutó el programa para distintos valores de pendientes que van desde 0.0002 hasta 0.0024; viéndose en este proceso que el valor del error para el tirante se incrementa conforme el valor de la pendiente se hace mayor, determinándose así que la pendiente recomendada para el uso del esquema numérico es de 0.007 y con esto se delimita la faja marginal del río en el tramo de estudio propuesto.
Evaluación comparativa del transporte de sedimentos de fondo en el río Tumbes durante El Niño Costero y La Niña Costera: 2017-2018
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2023) Chapoñan Estrada, Kellyth Johana; Gastelo Villanueva, Jorge Luis
Identifica las principales diferencias hidráulicas y sedimentológicas de dos eventos: El Niño Costero y La Niña Costera ocurridos en los años 2017 y 2018 respectivamente, en la estación hidrométrica “El Tigre” ubicado en la región de Tumbes. La muestra corresponde a 113 aforos realizados con molinete y 62 con ADCP para los meses que el río Tumbes trae mayor caudal: enero, febrero, marzo y abril. El tratamiento de datos se realizó con el programa HydroMESAD e Hydracces. Dentro de los resultados estimados se identificó que las características hidráulicas, en el año El Niño Costero respecto a La Niña Costera fueron los siguientes: el tirante hidráulico es 1.7 veces mayor, la velocidad 1.2 veces mayor, el caudal 2.45 veces mayor y el esfuerzo cortante 1.5 veces mayor, correspondiendo a los meses de marzo y abril. Utilizando las fórmulas para el transporte de fondo: Meyer Peter y Müller, Bagnold y Camenen se estimó su capacidad y llegó hasta 0.8, 3.2, 0.9 kg m-1 s-1 respectivamente para el 2017 - marzo. Se observa también en la margen izquierda del fondo del cauce a causa del transporte de sedimentos de fondo es la más afectada con una erosión de hasta 2 metros de longitud aproximadamente en esta sección transversal para el mismo año. Por otro lado, para el año 2018, “La Niña Costera”, las tasas de transporte para las mismas ecuaciones estiman resultados hasta 0.03, 1.13, 0.18 kg m-1 s-1 respectivamente y corresponde al mes marzo. Esta información es muy valiosa para conocer las características físicas del río Tumbes y así tomar medidas preventivas para minimizar los efectos de pudieran causar los fenómenos El Niño y La Niña.
Generación de caudales sintéticos en la zona de recarga del río Pativilca aplicando el modelo hidrológico GR4J y el producto grillado PISCO v2.1.
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2023) Cordero Mescco, Yazid Pedro Nilton; Gastelo Villanueva, Jorge Luis
Evalúa la eficiencia de la aplicación del modelo hidrológico GR4J en generar caudales sintéticos en las subcuencas ubicadas en la zona de recarga del río Pativilca, aguas arriba de la estación Puente Cahua, bajo dos enfoques semidistribuidos y haciendo uso del producto de precipitación grillada Pisco v2.1. El Perú es uno de los países que cuentan con las mayores reservas de agua dulce en el mundo, por lo que la cuantificación y correcta gestión del recurso hídrico debe ser una política de vital importancia para el desarrollo de la nación. Para el estudio, se hace uso de la herramienta RS Minerve para la construcción del modelo hidrológico semidistribuido a escala temporal diaria, se identificaron, con la ayuda del software QGIS, 33 subcuencas aguas arriba de la estación hidrométrica de referencia y así mismo se subdividieron las 33 subcuencas en 176 bandas altitudinales cada 500 m, de esta manera se buscó lograr una aproximación adecuada de la variabilidad espacial de la precipitación en la zona de estudio. Se realiza, previamente, la validación de los datos del producto grillado de precipitación Pisco v.2.1 en función de 13 estaciones instaladas que se ubicaron en la cuenca y en zonas próximas, con registros históricos de eventos de lluvia, los cuales son analizados estadísticamente para evaluar su confiabilidad.
Modelado de la erosión y el transporte de sedimentos durante eventos El Niño Extremos (EENE) en el norte del Perú – Caso embalse Gallito Ciego
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2022) Espinoza Varillas, Kithner Alfonso; Gastelo Villanueva, Jorge Luis; Morena Julca, Sergio Byron
Modela la erosión y el transporte de sedimentos bajo escenarios de eventos climatológicos extremos en la cuenca del río Jequetepeque para el periodo de 1981-2017. El proceso de caracterización temporal de las descargas y sedimentos en suspensión, y la espacialización de las tasas de erosión se desarrollaron mediante el modelo hidrológico semi-distribuido SWAT (Herramienta de Evaluación de Suelo y Agua). En primer lugar, se construyó una base de datos climática, caracterización del uso y tipo de suelo, y clasificación de las pendientes basada en el Modelo de Elevación Digital, generándose un área de drenaje de 3447.6 km2, 28 subcuencas y un total de 6258 Unidades de respuesta hidrológica (HRU’s). La estación Hidro-sedimentológica Yonan, dispone una serie de caudales con 35 años de registros, empleado 18 años para calibración (1983-2000) y 17 años para validación (2001- 2017); y registros de sedimentos con 19 años de registros, 11 años de calibración (1999-2009) y 8 años de validación (2010-2017). La caracterización de las descargas en el periodo de calibración paso diario según Nash- Sufcliffe fue 0.58, coeficiente de determinación de 0.59 y porcentaje de sesgo de -31.2 y a paso mensual según Nash- Sufcliffe fue 0.74, coeficiente de determinación de 0.80 y porcentaje de sesgo de -31.2 catalogan al modelo de “Bueno-Muy bueno”; mientras que en el validación a paso diario según Nash- Sufcliffe fue 0.73, coeficiente de determinación de 0.74 y porcentaje de sesgo de -12.2 y a paso mensual Nash- Sufcliffe fue 0.9, coeficiente de determinación de 0.91 y porcentaje de sesgo de -11.7, catalogando este periodo de “Bueno-Muy bueno”. La caracterización del sedimento en suspensión en el periodo de calibración a paso mensual según Nash- Sufcliffe fue 0.51, coeficiente de determinación de 0.58 y porcentaje de sesgo de 16.3 y validación a paso mensual según Nash- Sufcliffe fue 0.50, coeficiente de determinación de 0.58 y porcentaje de sesgo de 23.1 categorizando ambos periodos de “buenos”. El análisis espacial del rendimiento de sedimentos muestra que, en escenarios de eventos extremos, las mayores tasas de erosión se registraron durante EENE de 1997/98(febrero-marzo), con una magnitud de entre 7.2 y 2.4 veces el promedio interanual, posicionando al EENE 1997/98 como el evento de mayor impacto, con una magnitud máxima de entre 25.8 a 27.4 veces.

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