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7.60. Abastecimiento de Agua y Alcantarillado (Obligatorio)

7.60.1. Justificación ↑ Volver arriba

Abastecimiento de Agua y Alcantarillado es un curso integrador que reúne conocimientos de hidrología, hidráulica, geotecnia, ciencia de materiales, química ambiental, estadística, optimización y gestión de proyectos para el diseño de sistemas urbanos de agua potable y saneamiento. El estudiante aplica esta base multidisciplinaria a la proyección de demanda, el diseño de redes de distribución y alcantarillado, el tratamiento de agua y aguas residuales, y la evaluación de la sostenibilidad e impacto ambiental de estos sistemas.

7.60.2. Objetivos Generales ↑ Volver arriba

1. Aplicar principios de hidrología, mecánica de fluidos y geotecnia al diseño de sistemas de abastecimiento de agua y alcantarillado.
2. Diseñar redes de distribución de agua potable y sistemas de alcantarillado, incluyendo la selección de materiales y estructuras hidráulicas asociadas.
3. Aplicar herramientas estadísticas, de optimización y de teoría de grafos al dimensionamiento y trazado de redes.
4. Evaluar la sostenibilidad, el impacto ambiental y la viabilidad económica de proyectos de agua y saneamiento.

7.60.3. Contribución a los resultados (Outcomes) ↑ Volver arriba

ABET-1) Habilidad para identificar, formular y resolver problemas complejos de ingeniería aplicando principios de ingeniería, ciencias y matemáticas. (Usage)

ABET-2) Habilidad para aplicar el diseño en ingeniería y producir soluciones que satisfagan necesidades específicas considerando la salud pública, seguridad y bienestar, así como factores globales, culturales, sociales, ambientales y económicos. (Usage)

ABET-6) Habilidad para desarrollar y conducir experimentación apropiada, analizar e interpretar datos, y utilizar el criterio de ingeniería para obtener conclusiones. (Usage)

7.60.4. Contenido ↑ Volver arriba

7.60.4.1. Ciclo Hidrológico y Balance Hídrico (2 horas) [Habilidades ABET-1] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Chow et al., 1988)

Temas

1. Ciclo hidrológico y conceptos de balance hídrico
2. Medición y análisis de precipitación
3. Estimación de evaporación y evapotranspiración
4. Teoría de infiltración y procesos lluvia-escorrentía

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Explicar el ciclo hidrológico y cuantificar los componentes del balance hídrico [Familiarizarse]
2. Analizar datos de precipitación y desarrollar relaciones profundidad-área-duración [Evaluar]
3. Estimar evaporación y evapotranspiración usando métodos empíricos [Usar]
4. Aplicar modelos de infiltración para estimar escorrentía a partir de eventos de lluvia [Evaluar]

7.60.4.2. Hidrología Superficial y Modelación de Cuencas (2 horas) [Habilidades ABET-1] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Chow et al., 1988)

Temas

1. Análisis de hidrogramas y método del hidrograma unitario
2. Modelación de cuencas y simulación hidrológica
3. Medición de caudal y técnicas de aforo

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Derivar hidrogramas unitarios y sintetizar hidrogramas de escorrentía [Usar]
2. Desarrollar modelos de cuenca usando herramientas de software para simulación hidrológica [Usar]
3. Realizar mediciones de caudal e interpretar curvas de duración de caudales [Evaluar]

7.60.4.3. Análisis de Frecuencia de Crecidas y Cambio Climático (2 horas) [Habilidades ABET-1] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Chow et al., 1988)

Temas

1. Análisis de frecuencia de crecidas y tormentas de diseño
2. Métodos de tránsito hidrológico para cauces y embalses
3. Impactos del cambio climático en sistemas hidrológicos

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Realizar análisis de frecuencia de crecidas usando métodos estadísticos [Evaluar]
2. Transitar hidrogramas de crecida a través de cauces y embalses [Usar]
3. Evaluar los impactos del cambio climático en la hidrología de cuencas y sus implicaciones de diseño [Evaluar]

7.60.4.4. Química y Microbiología Ambiental para Ingenieros (4 horas) [Habilidades ABET-1] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Davis and Cornwell, 2010)

Temas

1. Principios de química acuática: acidez, alcalinidad, dureza y capacidad amortiguadora
2. Equilibrios y cinética química relevantes para procesos ambientales
3. Metabolismo microbiano, crecimiento y clasificación en contextos ambientales
4. Ciclos biogeoquímicos del carbono, nitrógeno, fósforo y azufre
5. Indicadores de calidad del agua y métodos analíticos estándar
6. Química de coloides y superficies para el destino y transporte de contaminantes
7. Toxicología y evaluación de riesgo de contaminantes ambientales
8. Herramientas de biología molecular para aplicaciones en ingeniería ambiental
9. Modelación del destino y transporte de contaminantes en sistemas diseñados y naturales

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Calcular pH, intensidad amortiguadora y especiación química en sistemas acuáticos [Usar]
2. Explicar el rol de grupos microbianos clave en el tratamiento de aguas residuales y el ciclaje biogeoquímico [Familiarizarse]
3. Aplicar balance de masa y cinética de reacción a sistemas ambientales [Evaluar]
4. Describir los pasos principales y la importancia ambiental de los ciclos del nitrógeno y fósforo [Familiarizarse]
5. Interpretar datos de calidad del agua de reportes analíticos estándar [Usar]
6. Analizar el rol de los procesos coloidales e interfaciales en la remoción de contaminantes [Evaluar]
7. Definir parámetros y conceptos toxicológicos clave usados en la evaluación de riesgo ambiental [Familiarizarse]
8. Evaluar la aplicación de técnicas moleculares para el monitoreo de sistemas biológicos diseñados [Evaluar]
9. Modelar el destino y transporte de un contaminante conservativo en un compartimento ambiental simple [Usar]

7.60.4.5. Dinámica de Poblaciones (4 horas) [Habilidades ABET-1] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Eddy et al., 2013)

Temas

1. Modelos de crecimiento exponencial y logístico; capacidad de carga y efecto Allee
2. Modelos depredador-presa y de competición de Lotka-Volterra; equilibrios y análisis de estabilidad
3. Modelos estructurados por edad: matrices de Leslie y ecuación de Euler-Lotka
4. Modelos de reacción-difusión y ondas viajeras en ecología espacial (ecuación de Fisher-KPP)
5. Dinámica evolutiva: ecuaciones de replicador, teoría de juegos y ecuación de Price

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Analizar la estabilidad de los equilibrios en sistemas de Lotka-Volterra mediante linealización y retratos de fase [Familiarizarse]
2. Construir modelos de población estructurados por edad usando matrices de Leslie y calcular tasas de crecimiento a largo plazo [Usar]
3. Aplicar la teoría de reacción-difusión para modelar la propagación espacial de una especie invasora usando la ecuación de Fisher-KPP [Evaluar]

7.60.4.6. Estadística Matemática y Teoría de Estimación (4 horas) [Habilidades ABET-6] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Ang and Tang, 2007)

Temas

1. Estimación puntual: Método de Momentos y Estimación de Máxima Verosimilitud
2. Construcción e interpretación de intervalos de confianza en pruebas de ingeniería
3. Prueba de hipótesis para control de calidad y validación de procesos en ingeniería
4. Regresión lineal y no lineal para ajuste de datos de ingeniería
5. Introducción al Diseño de Experimentos (DoE) para la optimización en ingeniería

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Derivar estimadores de máxima verosimilitud para parámetros de modelos de falla en ingeniería [Usar]
2. Verificar la significancia estadística de los resultados de pruebas de ingeniería mediante pruebas de hipótesis [Evaluar]
3. Construir intervalos de confianza para parámetros clave de procesos a partir de datos experimentales [Usar]
4. Aplicar regresión lineal para modelar y predecir el desempeño de ingeniería a partir de datos medidos [Evaluar]

7.60.4.7. Teoría del Interés y Valor del Dinero en el Tiempo (4 horas) [Habilidades ABET-1] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Blank and Tarquin, 2017)

Temas

1. Interés compuesto: funciones de acumulación, tasas efectivas y nominales, y fuerza de interés
2. Anualidades vencidas y anticipadas: valores actuales y acumulados, perpetuidades
3. Valoración de bonos: relación precio-rendimiento, duración, convexidad y planes de amortización
4. Curvas de rendimiento: tasas spot, tasas forward y métodos de bootstrap para la estructura de plazos
5. Inmunización de carteras: condiciones de Redington y emparejamiento de flujos de efectivo

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Calcular el valor actual y el valor acumulado de anualidades bajo varios supuestos de tasa de interés [Familiarizarse]
2. Valorar bonos usando la relación precio-rendimiento y calcular la duración y convexidad para la sensibilidad a la tasa de interés [Usar]
3. Construir una cartera que satisfaga las condiciones de inmunización de Redington frente a desplazamientos paralelos de la curva de rendimiento [Evaluar]

7.60.4.8. Sistemas de Agua Urbanos (8 horas) [Habilidades ABET-2] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Eddy et al., 2013; White, 2016)

Temas

1. Estimación de demanda de agua y diseño de sistemas de distribución
2. Análisis y modelación de redes de distribución
3. Consideraciones de calidad del agua en sistemas de distribución
4. Estimación de escorrentía pluvial usando el método racional
5. Diseño y análisis hidráulico de alcantarillado pluvial
6. Prácticas óptimas de gestión de drenaje urbano
7. Modelación avanzada de sistemas de distribución de agua
8. Diseño de instalaciones de detención y retención
9. Infraestructura verde y desarrollo de bajo impacto
10. Sistemas de alcantarillado combinado y control de desbordamientos

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Estimar demandas de agua y diseñar la capacidad del sistema de distribución [Evaluar]
2. Analizar redes de distribución para presión y caudal adecuados [Usar]
3. Abordar problemas de calidad del agua, incluyendo desinfección y corrosión [Familiarizarse]
4. Calcular escorrentía pluvial usando el método racional [Evaluar]
5. Diseñar sistemas de alcantarillado pluvial siguiendo principios de la línea de gradiente hidráulico [Usar]
6. Implementar prácticas óptimas de gestión de aguas pluviales para control de escorrentía [Evaluar]
7. Desarrollar modelos avanzados de distribución de agua para optimización del sistema [Usar]
8. Dimensionar cuencas de detención y retención para reducción de caudal pico [Evaluar]
9. Aplicar técnicas de infraestructura verde para gestión sostenible de aguas pluviales [Usar]
10. Evaluar problemas de desbordamientos de alcantarillado combinado y diseñar medidas de control [Evaluar]

7.60.4.9. Diseño de Estructuras Hidráulicas (4 horas) [Habilidades ABET-2] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Novak et al., 2007)

Temas

1. Tipos de presas y criterios de selección
2. Hidráulica y diseño de vertedores
3. Ecuaciones de flujo para aliviaderos y compuertas
4. Disipación de energía y diseño de pozos de amortiguación
5. Hidráulica y diseño de alcantarillas
6. Análisis de seguridad de presas y evaluación de riesgos
7. Obras de salida y estructuras de control
8. Facilidades de paso de peces e hidráulica ambiental
9. Análisis y prevención de cavitación
10. Modelación física hidráulica y efectos de escala

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Clasificar tipos de presas y seleccionar configuraciones apropiadas para condiciones del sitio [Familiarizarse]
2. Diseñar vertedores para capacidad de descarga de crecidas [Evaluar]
3. Calcular descarga sobre aliviaderos y a través de compuertas [Usar]
4. Dimensionar estructuras de disipación de energía y pozos de amortiguación [Evaluar]
5. Analizar la hidráulica de alcantarillas para control de entrada y salida [Usar]
6. Realizar evaluaciones de seguridad de presas y clasificación de peligros [Evaluar]
7. Diseñar obras de salida, incluyendo estructuras de toma y conductos [Usar]
8. Incorporar requisitos de paso de peces en el diseño de estructuras hidráulicas [Evaluar]
9. Evaluar el potencial de cavitación y diseñar medidas preventivas [Usar]
10. Interpretar resultados de modelos físicos y aplicar correcciones de escala [Evaluar]

7.60.4.10. Investigación de Sitio y Ensayos In Situ (4 horas) [Habilidades ABET-1] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Das, 2019)

Temas

1. Planificación de la investigación y determinación del alcance
2. Métodos de perforación y técnicas de exploración del subsuelo
3. Métodos de muestreo para muestras alteradas y no alteradas
4. Ensayo de Penetración Estándar y correlaciones
5. Programa de ensayos de laboratorio y selección de ensayos
6. Ensayo de Penetración de Cono y ensayo de piezocono
7. Ensayo de corte con veleta y ensayo de presurímetro
8. Métodos geofísicos, incluyendo estudios sísmicos y de resistividad
9. Monitoreo de aguas subterráneas e instalación de piezómetros
10. Preparación de informes y presentación de datos geotécnicos
11. Ensayos de permeabilidad in situ (Lugeon/packer) para el diseño de la cortina de inyecciones de la fundación
12. Investigación de canteras para determinar cantidad y calidad del material de relleno del terraplén

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Desarrollar programas apropiados de investigación de sitio basados en los requisitos del proyecto [Evaluar]
2. Seleccionar métodos apropiados de perforación y exploración para diferentes condiciones de suelo [Familiarizarse]
3. Especificar técnicas de muestreo para obtener muestras de calidad para ensayos [Usar]
4. Interpretar datos del SPT y aplicar correlaciones empíricas para parámetros de diseño [Evaluar]
5. Diseñar programas de ensayos de laboratorio para proyectos geotécnicos [Usar]
6. Analizar datos de CPT y piezocono para perfilaje de suelos y evaluación de parámetros [Evaluar]
7. Aplicar ensayos de corte con veleta y presurímetro para caracterización de arcillas blandas [Usar]
8. Utilizar métodos geofísicos para complementar técnicas de investigación tradicionales [Evaluar]
9. Monitorear condiciones de aguas subterráneas e interpretar datos piezométricos [Usar]
10. Preparar informes comprensivos de investigación geotécnica [Evaluar]
11. Realizar ensayos de packer (Lugeon) e interpretar los resultados para el diseño de la cortina de inyecciones de la fundación [Usar]
12. Caracterizar canteras en cuanto a cantidad y calidad del material de relleno del terraplén [Evaluar]

7.60.4.11. Flujo en Tuberías a Presión y Sistemas de Bombeo (6 horas) [Habilidades ABET-2] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (White, 2016; Ávila, 2002)

Temas

1. Fundamentos del flujo en tuberías y ecuación de Darcy-Weisbach
2. Pérdidas menores y análisis de sistemas de tuberías
3. Métodos de análisis de redes de tuberías
4. Características de bombas y curvas del sistema
5. Selección de bombas y requisitos de instalación
6. Golpe de ariete y análisis de transitorios
7. Diseño de tuberías y selección de materiales
8. Bombas de velocidad variable y eficiencia energética
9. Modelación y optimización de redes
10. Selección de válvulas y sistemas de control hidráulico

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Calcular pérdidas de carga en sistemas de tuberías usando ecuaciones de fricción [Evaluar]
2. Determinar la pérdida de carga total incluyendo pérdidas menores en tuberías complejas [Usar]
3. Analizar redes de tuberías usando el método de Hardy Cross o métodos equivalentes [Evaluar]
4. Construir curvas características de bombas y curvas del sistema [Usar]
5. Seleccionar bombas apropiadas basándose en el punto de operación y eficiencia [Evaluar]
6. Evaluar efectos de golpe de ariete y diseñar protección contra transitorios [Usar]
7. Diseñar tuberías considerando factores hidráulicos, estructurales y económicos [Evaluar]
8. Aplicar variadores de velocidad para optimización de sistemas de bombeo [Usar]
9. Optimizar redes de distribución de agua usando software de modelación [Evaluar]
10. Especificar válvulas y sistemas de control para operaciones de tuberías [Usar]

7.60.4.12. Mecánica de Materiales y Comportamiento Estructural (6 horas) [Habilidades ABET-1] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Hibbeler, 2017b)

Temas

1. Conceptos de esfuerzo y deformación, incluyendo esfuerzos normal, cortante y principales
2. Carga axial y deformación de elementos
3. Torsión de secciones circulares y no circulares
4. Esfuerzo por flexión y deflexión en vigas
5. Distribución del esfuerzo cortante en vigas
6. Carga combinada y transformación de esfuerzos
7. Pandeo de columnas y análisis de estabilidad
8. Mecánica de fatiga y fractura
9. Comportamiento elástico y plástico de los materiales
10. Métodos energéticos para análisis estructural

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Definir esfuerzo, deformación y sus relaciones a través de leyes constitutivas [Familiarizarse]
2. Calcular esfuerzos y deformaciones en elementos bajo carga axial [Usar]
3. Determinar esfuerzos torsionales y ángulos de giro en ejes [Usar]
4. Analizar la distribución de esfuerzos por flexión y la deflexión en vigas [Evaluar]
5. Calcular la distribución del esfuerzo cortante en secciones transversales de vigas [Usar]
6. Aplicar ecuaciones de transformación de esfuerzos para condiciones de carga combinada [Evaluar]
7. Evaluar la estabilidad de columnas y calcular cargas críticas de pandeo [Evaluar]
8. Explicar los mecanismos de falla por fatiga y predecir la vida a fatiga [Familiarizarse]
9. Distinguir entre el comportamiento elástico y plástico de los materiales bajo carga [Usar]
10. Utilizar métodos energéticos para resolver problemas de deflexión y estructuras indeterminadas [Usar]

7.60.4.13. Ensayos Normalizados, Control de Calidad y Análisis de Fallas (4 horas) [Habilidades ABET-6] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Neville, 2011)

Temas

1. Métodos de ensayo estándar para caracterización de materiales y ensayos de aceptación
2. Procedimientos de muestreo y selección de muestras representativas
3. Protocolos de control de calidad y aseguramiento de la calidad en la construcción
4. Análisis estadístico de datos de ensayos y criterios de aceptación
5. Métodos de ensayos no destructivos para materiales y estructuras
6. Técnicas avanzadas de caracterización de materiales, incluyendo microscopía y espectroscopia
7. Metodología de análisis de fallas e investigación de causa raíz
8. Ingeniería forense y evaluación de daños
9. Ensayos y enfoques de especificación basados en el desempeño
10. Requisitos de certificación, cumplimiento y ensayos de tercera parte

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Realizar ensayos estándar de materiales de acuerdo con las especificaciones ASTM o equivalentes [Usar]
2. Desarrollar planes de muestreo apropiados para la aceptación de materiales de construcción [Evaluar]
3. Implementar procedimientos de control de calidad para materiales y procesos de construcción [Usar]
4. Analizar datos de ensayos utilizando métodos estadísticos y establecer criterios de aceptación [Evaluar]
5. Aplicar técnicas de ensayos no destructivos para la evaluación in situ de materiales [Familiarizarse]
6. Utilizar técnicas de caracterización avanzada para investigar la microestructura de los materiales [Usar]
7. Conducir un análisis sistemático de fallas para determinar las causas raíz del deterioro de materiales [Evaluar]
8. Investigar fallas estructurales utilizando metodologías de ingeniería forense [Evaluar]
9. Diseñar protocolos de ensayo basados en el desempeño para materiales innovadores [Usar]
10. Interpretar requisitos de certificación y coordinar programas de ensayos de tercera parte [Familiarizarse]

7.60.4.14. Ciencia de Materiales de Construcción (6 horas) [Habilidades ABET-1] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Neville, 2011)

Temas

1. Propiedades físicas y mecánicas de los materiales de construcción, incluyendo densidad, porosidad, resistencia y elasticidad
2. Microestructura y composición de fases de los materiales de construcción
3. Mecanismos de durabilidad, incluyendo intemperismo, ataque químico y degradación ambiental
4. Propiedades térmicas e higrotérmicas de los materiales de construcción
5. Estructuras cristalinas y amorfas en los materiales de construcción
6. Criterios de selección de materiales basados en requisitos de desempeño
7. Mecanismos de degradación y predicción de la vida útil

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Describir las propiedades físicas y mecánicas fundamentales de los principales materiales de construcción [Familiarizarse]
2. Analizar la relación entre la microestructura y las propiedades macroscópicas de los materiales [Evaluar]
3. Evaluar el desempeño en durabilidad de los materiales bajo condiciones ambientales específicas [Usar]
4. Explicar los efectos de las variaciones térmicas e higrotérmicas en el comportamiento de los materiales [Familiarizarse]
5. Seleccionar materiales de construcción apropiados basándose en especificaciones de diseño y criterios de desempeño [Evaluar]
6. Predecir la vida útil y los patrones de degradación de los materiales en diversos entornos [Usar]

7.60.4.15. Química del Estado Sólido y Materiales (4 horas) [Habilidades ABET-1] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Callister and Rethwisch, 2020)

Temas

1. Sistemas cristalinos, redes de Bravais e índices de Miller para materiales de ingeniería
2. Difracción de rayos X para la determinación de estructuras cristalinas e identificación de fases
3. Compuestos iónicos: estructuras cristalinas y energías de red
4. Sólidos metálicos y covalentes de red: enlace y propiedades de ingeniería
5. Defectos puntuales, vacantes, intersticiales y no estequiometría en sólidos de ingeniería
6. Teoría de bandas y propiedades electrónicas de conductores, semiconductores y aislantes de ingeniería
7. Métodos de síntesis de materiales inorgánicos de ingeniería: reacciones en estado sólido, sol-gel y CVD

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Identificar los sistemas cristalinos y describir las operaciones de simetría en materiales sólidos de ingeniería [Familiarizarse]
2. Interpretar patrones de difracción de rayos X para identificar fases cristalinas y determinar los parámetros de la celda unitaria [Usar]
3. Calcular energías de red usando ciclos de Born-Haber para compuestos iónicos de ingeniería [Usar]
4. Explicar cómo los defectos puntuales controlan la difusión, la conductividad y la corrosión en materiales de ingeniería [Evaluar]
5. Aplicar la teoría de bandas para predecir y diseñar las propiedades eléctricas de materiales sólidos [Evaluar]
6. Seleccionar métodos de síntesis apropiados para la producción de materiales inorgánicos de ingeniería específicos [Usar]

7.60.4.16. Algoritmos de Optimización (4 horas) [Habilidades ABET-6] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Nocedal and Wright, 2006)

Temas

1. Descenso por gradiente y métodos de búsqueda lineal: condiciones de Armijo-Wolfe y tasas de convergencia
2. Método de Newton y métodos cuasi-Newton (BFGS, L-BFGS)
3. Optimización con restricciones: condiciones KKT, métodos de penalización y programación cuadrática secuencial
4. Algoritmos de optimización convexa: métodos de punto interior y método de multiplicadores de dirección alterna (ADMM)
5. Descenso de gradiente estocástico (SGD), reducción de varianza y optimizador Adam

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Explicar las garantías de convergencia del descenso por gradiente para funciones convexas suaves [Familiarizarse]
2. Aplicar los métodos de Newton y cuasi-Newton a problemas de optimización sin restricciones [Usar]
3. Formular un problema de optimización con restricciones como un sistema KKT y aplicar un método de punto interior [Evaluar]

7.60.4.17. Teoría de Grafos (4 horas) [Habilidades ABET-6] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (West, 2001)

Temas

1. Grafos: definiciones, isomorfismo, sucesiones de grados, árboles y árboles generadores
2. Conectividad, teorema de Menger y flujos en redes (flujo máximo-corte mínimo)
3. Emparejamientos (teorema de Hall), coloraciones de grafos y el polinomio cromático
4. Grafos planares, fórmula de Euler, teorema de Kuratowski y el teorema de los cuatro colores
5. Matrices de adyacencia y laplaciana, valores propios y grafos expandidores

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Identificar propiedades estructurales de grafos (conectividad, planaridad, bipartitud) y aplicar la fórmula de Euler [Familiarizarse]
2. Aplicar el teorema de matrimonio de Hall y algoritmos de flujo en redes a problemas de emparejamiento y enrutamiento [Usar]
3. Analizar el espectro de un grafo para acotar su número cromático y sus propiedades de conectividad [Evaluar]

7.60.4.18. Ingeniería de Adaptación al Cambio Climático para Sistemas de Agua (4 horas) [Habilidades ABET-2] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Davis and Cornwell, 2010)

Temas

1. Fundamentos de la ciencia del clima y reducción de escala de proyecciones de modelos climáticos globales
2. Impactos hidrológicos del cambio climático: intensidad de precipitación, sequía y derretimiento de nieve
3. Marcos de evaluación de vulnerabilidad y riesgo para infraestructura hídrica
4. Adaptación del sistema de suministro de agua: diversificación de fuentes y gestión de la demanda
5. Adaptación del sistema de drenaje pluvial para lluvias de mayor intensidad
6. Estrategias de adaptación costera: retiro gestionado, estructuras de protección y soluciones basadas en la naturaleza
7. Toma de decisiones bajo incertidumbre y vías de gestión adaptativa
8. Estándares y códigos de diseño de infraestructura bajo condiciones climáticas no estacionarias
9. Evaluación económica de opciones de adaptación y mecanismos de financiamiento

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Interpretar proyecciones climáticas reducidas de escala para variables hidrológicas clave [Familiarizarse]
2. Evaluar la vulnerabilidad de un sistema de suministro de agua a cambios proyectados en la frecuencia de sequías [Evaluar]
3. Rediseñar una alcantarilla de drenaje pluvial para una mayor intensidad de lluvia de diseño basada en proyecciones climáticas [Usar]
4. Describir estrategias de adaptación para gestionar la demanda urbana de agua bajo escasez hídrica [Familiarizarse]
5. Comparar opciones de ingeniería duras y blandas (basadas en la naturaleza) para la protección contra inundaciones costeras [Evaluar]
6. Desarrollar un plan de gestión adaptativa para un embalse que enfrenta regímenes futuros de afluencia inciertos [Usar]
7. Proponer revisiones a los estándares de diseño de infraestructura para incorporar resiliencia climática [Evaluar]
8. Realizar un análisis costo-beneficio para un portafolio de medidas de adaptación de infraestructura hídrica [Usar]

7.60.4.19. Flujo en Canales Abiertos y Mecánica Fluvial (8 horas) [Habilidades ABET-1] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Chow, 1959)

Temas

1. Clasificación del flujo en cauces y elementos hidráulicos
2. Principios de energía y cantidad de movimiento en canales abiertos
3. Flujo uniforme y ecuación de Manning
4. Flujo crítico y conceptos de energía específica
5. Perfiles de flujo gradualmente variado
6. Salto hidráulico y flujo rápidamente variado
7. Diseño de cauces para conducción estable
8. Transporte de sedimentos en canales abiertos
9. Morfología fluvial y estabilidad de cauces
10. Análisis de socavación y medidas de protección

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Clasificar regímenes de flujo en canales abiertos y calcular elementos hidráulicos [Familiarizarse]
2. Aplicar ecuaciones de energía y cantidad de movimiento para resolver problemas de flujo en cauces [Evaluar]
3. Calcular tirante normal y caudal usando la ecuación de Manning [Usar]
4. Determinar tirante crítico y analizar relaciones de energía específica [Evaluar]
5. Calcular perfiles de flujo gradualmente variado usando métodos estándar [Usar]
6. Analizar saltos hidráulicos y calcular la disipación de energía [Evaluar]
7. Diseñar cauces estables con secciones transversales y revestimientos apropiados [Usar]
8. Estimar tasas de transporte de sedimentos en cauces aluviales [Evaluar]
9. Evaluar la estabilidad de cauces fluviales y el potencial de erosión de riberas [Familiarizarse]
10. Predecir profundidades de socavación en estructuras hidráulicas y diseñar protección [Evaluar]

7.60.4.20. Evaluación de Impacto Ambiental y Métricas de Sostenibilidad (4 horas) [Habilidades ABET-2] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Glasson and Therivel, 2019)

Temas

1. Proceso de EIA: tamizado, alcance, análisis de impacto, mitigación y participación pública
2. Métodos de predicción de impacto para aire, agua, suelo, ruido y sistemas ecológicos
3. Jerarquía de mitigación y diseño de planes de gestión ambiental
4. Marcos legales e institucionales para EIA
5. Conceptos de sostenibilidad y el triple resultado (medio ambiente, economía, sociedad)
6. Evaluación de impacto acumulativo y evaluación ambiental estratégica (EAE)
7. Evaluación de impacto social y métodos de compromiso con las partes interesadas
8. Métricas de sostenibilidad y marcos de indicadores (ej. ODS, Envision)
9. Herramientas de apoyo a la decisión y análisis multicriterio para diseño sostenible

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Describir las etapas clave de un proceso estandarizado de Evaluación de Impacto Ambiental (EIA) [Familiarizarse]
2. Predecir los impactos ambientales primarios de un proyecto de infraestructura propuesto sobre la calidad local del aire y agua [Usar]
3. Desarrollar medidas de mitigación para impactos ambientales significativos identificados [Evaluar]
4. Explicar los requisitos legales y el propósito de la EIA en el proceso de aprobación de proyectos [Familiarizarse]
5. Aplicar el marco del triple resultado para evaluar un proyecto de ingeniería simple [Evaluar]
6. Realizar un ejercicio de alcance para definir los límites y temas clave de una evaluación de impacto acumulativo [Evaluar]
7. Diseñar un plan de compromiso con las partes interesadas para un proyecto de desarrollo controversial [Usar]
8. Seleccionar métricas de sostenibilidad apropiadas para rastrear el desempeño de un proyecto de infraestructura verde [Evaluar]
9. Usar una herramienta simple de análisis de decisión multicriterio (ADM) para comparar diseños alternativos de proyectos [Usar]

7.60.4.21. Sistemas de Edificación Sostenible y Desarrollo Urbano Sostenible (4 horas) [Habilidades ABET-2] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Kibert, 2016)

Temas

1. Envolventes de edificio de alto desempeño y estrategias de diseño pasivo
2. Modelado energético, sistemas HVAC eficientes y generación renovable in situ
3. Eficiencia del agua: accesorios de bajo flujo, captación de agua pluvial y reúso de agua gris
4. Calidad ambiental interior (IEQ): confort térmico, iluminación natural y calidad del aire
5. Diseño sostenible de sitio: gestión de aguas pluviales, reducción de isla de calor, preservación de hábitat
6. Diseño de edificio de energía y agua neto cero
7. Tecnologías de edificios inteligentes y IoT para optimización operacional
8. Sostenibilidad urbana: desarrollo orientado al transporte, densidad y planificación de usos mixtos
9. Sistemas de certificación de edificación sostenible: LEED, BREEAM, Living Building Challenge

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Diseñar una sección de edificio que ilustre estrategias clave de calefacción y enfriamiento pasivo [Evaluar]
2. Dimensionar un sistema de captación de agua pluvial para un área de techo y demanda determinadas [Usar]
3. Explicar los parámetros clave que afectan la calidad del aire interior y el confort térmico [Familiarizarse]
4. Desarrollar un plan de sitio que minimice superficies impermeables e incorpore infraestructura verde [Usar]
5. Modelar el uso de energía de un edificio para demostrar un camino hacia energía neta cero [Evaluar]
6. Describir cómo un sistema de automatización de edificios puede optimizar el uso de energía y agua [Familiarizarse]
7. Planificar un nodo de desarrollo orientado al transporte (TOD) para reducir la dependencia vehicular [Evaluar]
8. Preparar documentación para un proyecto orientado a un nivel específico de certificación LEED [Usar]

7.60.4.22. Diseño de Procesos de Tratamiento de Agua y Aguas Residuales (8 horas) [Habilidades ABET-2] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Eddy et al., 2013)

Temas

1. Parámetros de calidad del agua y estándares regulatorios para agua potable y efluentes de aguas residuales
2. Procesos de tratamiento físico: cribado, sedimentación, flotación y filtración
3. Procesos de tratamiento químico: coagulación, floculación, desinfección y ajuste de pH
4. Principios de tratamiento biológico: sistemas de crecimiento suspendido (lodos activados) y crecimiento adherido (filtros percoladores)
5. Selección de procesos y criterios de diseño basados en las características del agua fuente o las aguas residuales
6. Procesos de tratamiento avanzado: filtración por membranas, oxidación avanzada y remoción de nutrientes (N y P)
7. Manejo, tratamiento y disposición de lodos y biosólidos
8. Diseño de la disposición de la planta, perfil hidráulico y sistema de bombeo
9. Pretratamiento de aguas residuales industriales y estrategias de remoción de contaminantes específicos
10. Control de procesos, monitoreo y solución de problemas en plantas de tratamiento

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Identificar los parámetros clave de calidad del agua y su importancia para la salud humana y el medio ambiente [Familiarizarse]
2. Seleccionar procesos unitarios físicos y químicos apropiados para un objetivo dado de tratamiento de agua o aguas residuales [Evaluar]
3. Diseñar componentes fundamentales de plantas de tratamiento de agua, como cámaras de mezcla rápida, floculadores y tanques de sedimentación [Usar]
4. Explicar los mecanismos biológicos y parámetros operativos de los sistemas de lodos activados [Familiarizarse]
5. Dimensionar unidades de tratamiento primario y secundario basándose en caudales y carga de contaminantes [Evaluar]
6. Diseñar trenes de tratamiento avanzado para reúso de agua o límites estrictos de descarga de nutrientes [Usar]
7. Evaluar alternativas de gestión de lodos y seleccionar métodos apropiados de espesamiento/deshidratación [Evaluar]
8. Desarrollar perfiles hidráulicos y especificaciones de bombas para la disposición de plantas de tratamiento [Usar]
9. Proponer estrategias de pretratamiento para corrientes específicas de aguas residuales industriales [Evaluar]
10. Implementar estrategias básicas de control de procesos para optimizar el desempeño de la planta de tratamiento [Usar]

7.60.5. Referencias Bibliográficas ↑ Volver arriba

Chow, V. T., Maidment, D. R., and Mays, L. W. (1988). Applied Hydrology. McGraw-Hill.

Davis, M. L. and Cornwell, D. A. (2010). Introduction to Environmental Engineering. McGraw-Hill, 5th edition.

Eddy, M. ., Tchobanoglous, G., Stensel, H. D., Tsuchihashi, R., and Burton, F. (2013). Wastewater Engineering: Treatment and Resource Recovery. McGraw-Hill, 5th edition.

Ang, A. H.-S. and Tang, W. H. (2007). Probability Concepts in Engineering: Emphasis on Applications to Civil and Environmental Engineering. Wiley, 2nd edition.

Blank, L. and Tarquin, A. (2017). Engineering Economy. McGraw-Hill, 8th edition.

White, F. M. (2016). Fluid Mechanics. McGraw-Hill, 8th edition.

Novak, P., Moffat, A. I. B., Nalluri, C., and Narayanan, R. (2007). Hydraulic Structures. Taylor & Francis, 4th edition.

Das, B. M. (2019). Principles of Geotechnical Engineering. Cengage Learning, 9th edition.

Ávila, G. S. (2002). Hidráulica General, Tomo I: Fundamentos. Limusa, 2da edition.thebibliography

Hibbeler, R. (2017b). Mechanics of Materials. Pearson, 10th edition.

Neville, A. M. (2011). Properties of Concrete. Pearson, 5th edition.

Callister, W. D. and Rethwisch, D. G. (2020). Materials Science and Engineering: An Introduction. Wiley, 10th edition.

Nocedal, J. and Wright, S. J. (2006). Numerical Optimization. Springer, 2nd edition.

West, D. B. (2001). Introduction to Graph Theory. Prentice Hall, 2nd edition.

Chow, V. T. (1959). Open-Channel Hydraulics. McGraw-Hill.

Glasson, J. and Therivel, R. (2019). Introduction to Environmental Impact Assessment. Routledge, 5th edition.

Kibert, C. J. (2016). Sustainable Construction: Green Building Design and Delivery. Wiley, 5th edition.