Modelado para la valuación del caudal de agua disponible para sistemas de bombeo limpios y de bajo costo

LA BOMBA DE ARIETE

La Bomba de Ariete,cuyo esquema presentamos en la figura de arriba, es una máquina que bombea agua hacia las partes altas de los valles utilizando una pequeña caída de agua, sólo necesitan una fuente de provisión de agua para que con un desnivel mayor que un metro empiece a bombear un porcentaje de esta agua hasta alturas mayores.
Dependiendo de las necesidades agropecuarias y/o de consumo doméstico se pueden construir bombas de ariete de plástico a muy bajo costo, aproximadamente 80.00 dólares norteamericanos.
Una ilustración animada muy interesante del uso de estas bombas puede obtenerse ingresando en la web:

www.pucp.edu.pe/grupo/funcionanbombas.htm


CONSIDERACIONES INICIALES

En Latinoamérica se hace necesario combatir el escepticismo relativo a la consecución del objetivo común de reducir la pobreza, al respecto en el Perú algo se esta haciendo al considerar programas para lograr que los pobladores desfavorecidos comprendan que sin su imprescindible participación activa poco será lo que se pueda lograr. En los países en desarrollo, los pequeños sistemas de irrigación tienen oportunidades porque por su  bajo costo pueden ser aplicadas a un número adecuado de asentamientos campesinos pobres que pueden asumir  la operación y el mantenimiento de los mismos, labores que intrinsicamente, son responsabilidad de los usuarios.
También resulta importante señalar, que en otros continentes, las soluciones, mediante la aplicación de tecnologías inteligentes, que son una fuente de inspiración, focalizadas en pequeños y medianos poblados han demostrado tener una buena relación calidad-precio.
No resulta entonces difícil comprender que si incrementamos significativamente el Nº de dichos sistemas  focalizados en una determinada región se podrá mejorar la producción agrícola y generar al mismo tiempo actividad empresarial regional para la producción micro empresarial y/o artesanal de las herramientas y equipos pertinentes. La participación del sector privado local es crucial para hacer sostenibles esos sistemas de irrigación que deben hacerse realidad utilizando *tecnologías inteligentes*. Por eso resulta de la mayor importancia la dispersión a gran escala de estas *tecnologías inteligentes* porque ellas nos permitirán combatir la pobreza con mayor efectividad
Ahora bien si intentamos señalar cuales deberán ser las características de dichas *tecnologías inteligentes* podríamos mencionar entre otras:
*Utilización de recursos naturales de (energías limpias, no contaminantes: solar, eólica, hidraúlica) menor costo posible que nos brinden energía segura por ser propios y no susceptibles de exagerados e imprevisibles incrementos de precios.
*Contribución al crecimiento socio económico considerando el uso productivo del agua para desarrollar e implementar nuevos cultivos que aumenten los ingresos de las familias pobres del medio rural. Al utilizar estas tecnologías (fundamentalmente incluyen sistemas de bombeo, por ejemplo bombas de golpe de ariete),las familias pueden doblar o incluso triplicar sus ingresos anuales.
*Consideración de los beneficios que se obtienen con la no contaminación del medio ambiente cuando se propugna la utilización de *tecnologías inteligentes* para su aplicación a sistemas de bombeo con fines agrícolas o domésticos

MODELOS DE TENDENCIAS DE REGRESIÓN SIMPLE

En los proyectos para el establecimiento de estaciones de bombeo de bajo costo en los poblados rurales que quieren o deben mejorar sus sistemas de riego y/o consumo doméstico tradicionales normalmente se considera el llenado o provisión por bombeo de agua, de reservorios o almacenamientos ubicados geográficamente a mayor nivel, útiles para implementar sistemas de riego tecnificados (goteo, aspersión). En muchos casos los recursos hidráulicos de escorrentía necesarios y disponibles resultan de menor cuantía, raramente superiores a los 300 litros/segundo, y es aquí donde se hace evidente la necesidad de recurrir a los vertederos triangulares de gran utilidad para la medición de caudales pequeños, en razón de su mayor precisión, dado que los valores de la carga H, para un mismo caudal, son mayores en un vertedero triangular que en un vertedero rectangular.

Cabe recordar que determinado el caudal aportado por el afluente, en una determinada ocasión, podemos facilmente conocer el tiempo requerido para el llenado de un almacenamiento.

Ahora bien para un ángulo en el vértice de la escotadura de 90º, según F.J.Dominguez, el caudal no varía con la "altura de carga" o carga, aunque el fondo del canal de aducción este muy cerca de dicho vértice y el ancho del mismo empieza a influir solamente cuando sobrepasa seis veces la mencionada altura
Experimentando con vertederos triangulares de pared delgada de 90º el profesor Horace King, en la Universidad de Michigan, obtuvo la fórmula linealizable, tomando logarítmos:



Q = 1.43 H ^2.47

Sin embargo dichos vertederos son muy sensibles a cambios en la rugosidad de la placa por ello no deben utilizarse las fórmulas que dan los textos o manuales y se deberán realizar experimentos in situ para la valuación de los caudales de aporte de las fuentes (vertientes,manantiales, arroyos etc.). Y aquí lo fundamental resulta en el cálculo de la velocidad del flujo para la determinación del caudal. En nuestro caso se obtuvo la siguiente información de campo:

..........Información Disponible (Exp. Campo)

.......Carga(centímetros)..Caudal(litros/segundo)
.................6............................3.0
.................11...........................8.6
.................17..........................20.2
.................22..........................38.0
.................30..........................80.0
.................35.........................140.7
.................40.........................170.0
.................50.........................244.1

Donde los caudales se obtuvieron con velocidades calculadas aplicando el método del flotador que describimos en la siguiente presentación:

PRESENTACIÓN:

Haga click en el enlace que sigue:

http://docs.google.com/Presentation?docid=dwdkc26_373hm9mkxrz&hl=es

Modelos para Análisis de Valores Extremos

EL MODELO DE VALORES EXTREMOS TIPO I DE GUMBEL

El auspicio de este Blog, vinculado a la página web:
www.gaston1933.galeon.com
Se inspira en nuestra política de apoyar a los profesionales de las Ciencias del Ambiente que tengan interés en aspectos de la Ingeniería Ambiental, relacionados con el análisis de las características de la avenidas en las cuencas y hoyas de un País, en general y del Perú, en particular. Razón por la que hemos estimado conveniente ofrecer este taller de Ms Office Excel para la aplicación del Modelo de Valores Extremos tipo I de Gumbel
El objetivo central del temario consiste en proporcionar a los participantes los principios, aplicaciones prácticas y las bases científicas de uno de los métodos mas universalmente aceptados para estudios relativos al comportamiento del agua en la tierra tales como:
*El efecto de la construcción de embalses, reservorios, presas, diques, etc. ,que pueden causar cambios significativos en el régimen de la corriente en una cuenca razon por la que las consecuencias de las alteraciones ambientales que se derivan de tales construcciones deberán ser investigadas para hacer los ajustes pertinentes en el desarrollo de nuevos proyectos.
*El desarrollo, monitoreo y proyección de estudios de frecuencia y duración de avenidas como contribución al proceso de diseño de reservorios, presas, diques, etc
*La realización de estudios de riesgos relacionados con las inundaciones cuando estas puedan causar la muerte de personas y perdidas materiales valiosas, en una área de innundación, requieren analizar las características de las avenidas de los rios de un país o región para la prevensión y la oportuna construcción de obras civiles de defensa.
Para tales efectos,con intención propedeútica, aquí enseñaremos a utilizar el Modelo Probabilístico/Estadístico de Valores Extremos Tipo I de Gumbel
*Se recomienda que los asistentes hayan previamente utilizado Excel a nivel de usuarios y tengan conocimientos básicos de Estadística y Probabilidades
Será indispensable, que los participantes obligadamente dispongan, cada uno, de una Computadora Portatil, que tengan instalado el sistema operativo Windows, el paquete Ms Office para Windows y una conexión inalámbrica a Internet
Los grupos de aprendizaje, salvo los que se desarrollen en aula virtual, no serán mayores a seis, ni menores de cuatro personas, adicionalmente se aconseja a cada grupo adquirir anticipadamente un volumen del Libro:

Hydrology and Floodplain Analysis.
de Philip B. Bedient, Wayne C. Huber, Baxter E. Vieux.
Prentice Hall. Edición año 2007

El mismo que les servirá como herramienta de apoyo bibliográfico

El evento para un determinado grupo se desarrollará en el local que fijen los interesados y/o la Entidad Auspiciadora, en la ciudad de residencia de los participantes

El temario comprende:

-*Estadística y Probabilidad. Conceptos
-*Propiedades de las distribuciones Estadísticas.
-*La Distribución Estadística Normal
-*Periodo de retorno frecuencia y riesgo.
-*Factor de Frecuencia.
-*El modelo del valor extremo tipo I de Gumbel.
-*Aplicación

Los siguientes pasos son necesarios para aplicar el modelo Probabilístico/ Estadístico de Valores Extremos Tipo I de Gumbel:

*Recolectar una serie de los flujos anuales de avenidas de una cuenca u hoya.
*Cálcule la media y la desviación estándar de la serie de flujos de avenidas anuales recolectados
*Utilice la "Tabla de Gumbel" para determinar la media y la desviación estándar de las variables Gumbel como una función del número "n" de años considerados en la serie
*Calcule los diferentes periodos de retorno asociados a las respectivas probabilidades de excedencia
*Calcule las variables Gumbel correspondientes a los respectivos periodos de retorno utilizando la ecuación doble logarítmica pertinente
*Calcule el caudal de avenida asociado a cada periodo de retorno utilizando la otra ecuación de Gumbel que incluye también una expresión doble logarítmica.