Doctorado en Ingeniería - Énfasis en Ingeniería Sanitaria y Ambiental

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https://hdl.handle.net/10893/7725

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Examinando Doctorado en Ingeniería - Énfasis en Ingeniería Sanitaria y Ambiental por Autor "Galvis-Castaño, Alberto"

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    PublicaciónAcceso abierto
    Análisis hidrodinámico del flujo y reducción de la socavación local en muros longitudinales en ríos con lecho granular
    (Universidad del Valle, 2024) Cely Calixto, Nelson Javier; Galvis-Castaño, Alberto
    La investigación analizó la hidrodinámica del flujo y contramedidas de socavación en muros longitudinales en ríos con lecho granular bien gradado, mediante experimentos físicos en un canal de 9 metros y modelos numéricos en el Flow-3D, se evaluaron pendientes entre 0.5 y 2.5% y caudales entre 0.008 y 0.030 m3 /s. Se encontró que la socavación aumenta hasta un 60% en condiciones máximas de pendiente y caudal. El modelo numérico demostró alta concordancia con los datos experimentales, validando su uso en predicciones a escala aumentada. Se desarrolló una expresión matemática para estimar la socavación local en muros longitudinales en ríos de lecho granular bien gradado y se evaluaron diversas contramedidas. Los mini espigones sumergidos redujeron la socavación en un 58.37%, mientras que la combinación de mantos anti-socavación y técnicas de alteración del flujo logró hasta un 74.42%. Las nervaduras verticales alcanzaron una reducción del 83.94%, y los mantos anti-socavación demostraron un rendimiento del 90.34% al cumplir ciertas relaciones dimensionales en su disposición. El rip-rap fue la técnica más eficaz, con una reducción del 94.03%, aunque su incorrecta disposición puede aumentar la socavación; asimismo, la combinación de blindaje y alteración del flujo es más eficaz que las alternativas de contramedidas de alteración del flujo aisladas. El desarrollo de la encuesta permitió establecer una propuesta de recomendaciones de criterio de diseño de muros longitudinales y contramedidas, aplicables a ríos colombianos, priorizando el blindaje y promoviendo el monitoreo continuo de las obras para mejorar la seguridad y sostenibilidad de las estructuras hidráulicas.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Modelo conceptual de análisis de la resiliencia ingenieril y socio-ecológica para la sostenibilidad de sistemas de drenaje urbano
    (Universidad del Valle, 2022) Blanco Londoño, Sergio Andrés; Galvis-Castaño, Alberto; Torres Lozada, Patricia
    La presente investigación doctoral se orientó a la formulación y evaluación de un modelo conceptual que incorporó tanto el análisis integral de la Resiliencia Ingenieril (RI) y Socio-Ecológica (RSE) en SDU, incorporando conceptos de sostenibilidad, resiliencia y Sistemas Socio-Ecológicos (SSE), experiencias nacionales e internacionales en la gestión del drenaje urbano y diferentes metodologías para el análisis de la resiliencia aplicables en SDU propuestas en la literatura. El modelo fue evaluado en una cuenca urbana de la ciudad de Cali, correspondiente al Sistema de Drenaje Sur (SDS). Este modelo conceptual puede servir como una herramienta de apoyo para los tomadores de decisiones en la gestión de SDU. Los resultados de la investigación incluyen la identificación y conceptualización de factores, variables e indicadores clave de resiliencia en SDU. En el caso de la RI se identificaron cuatro factores clave: flexibilidad, recursividad, redundancia y robustez y en la RSE dos: social y ecológico. Para el análisis de RI se identificó como variable clave el desempeño del SDU, mientras que para el análisis de RSE se identificaron las siguientes variables clave: gobernanza, riesgo de inundación, residuos sólidos en el SDU, desarrollo económico de la población, características físicas de la cuenca urbana y regulación de inundaciones. Para cuantificar estas variables, se proponen sus correspondientes indicadores. El modelo conceptual formulado, integra la RI y la RSE mediante un índice de Resiliencia Integral (IR) y se compone de cuatro bloques temáticos conectados cíclicamente: i. Definición del SDU; ii. Escenarios de Amenaza; iii. Análisis de Resiliencia; y iv. Formulación de Estrategias. En el primer bloque, se definen las características del SDU. En el segundo bloque, se identifican las amenazas que puede afrontar el SDU y se formulan los escenarios de amenaza priorizados. En el tercer bloque, se emplean los factores, variables e indicadores de resiliencia para cuantificar la resiliencia del SDU. En el cuarto bloque, se establecen las estrategias de mitigación que se pueden incorporar para mejorar la resiliencia del SDU; una vez incorporadas las estrategias, comienza un nuevo ciclo de análisis. Finalmente, el proceso de evaluación del modelo conceptual en el SDS, incluyó la evaluación de: i. La estructura general del modelo y sus relaciones; ii. La concordancia entre las predicciones del modelo y los datos del SDS; y iii. La sensibilidad del modelo a cambios en los indicadores. Como resultado, se obtuvo para el SDS valores de RI e índice IR moderados y RSE baja (RI de 0,54, RSE de 0,47 e índice IR de 0,51), los valores de RI, RSE y el índice IR disminuyeron en 7%, 6% y 7% respectivamente cuando se evaluó el efecto de una amenaza consistente en la reducción de la permeabilidad del suelo en 50%; y aumentaron en 20%, 6% y 14% respectivamente cuando se incorporó estrategias de mitigación ingenieriles de limpieza de canales y ríos y embalses en los puntos más críticos de cada subcuenca y una estrategia socio-ecológica de reglamentación en los usos del suelo. Se encontró que el modelo conceptual tiene sensibilidad alta a cambios en el indicador de RI por inundaciones, sensibilidad media a cambios en los indicadores de RSE: porcentaje de área impermeable, porcentaje de residuos sólidos en canales y ríos y porcentaje del área de la cuenca urbana en zona de riesgo alto de inundación; y sensibilidad baja en los demás indicadores de RSE.