2.5. Ingeniería de Recursos Hídricos e Hidráulica (WRH)

2.5. Ingeniería de Recursos Hídricos e Hidráulica (WRH)

Esta área de conocimiento abarca el análisis, diseño y gestión de sistemas de recursos hídricos, estructuras hidráulicas y redes de distribución de agua para el suministro sostenible de agua, control de inundaciones y protección ambiental.

Área de Conocimiento (KA) Core
Tier1		Core
Tier2
 2.5.1 Ciclo Hidrológico y Balance Hídrico 11
 2.5.2 Hidrología Superficial y Modelación de Cuencas 11
 2.5.3 Análisis de Frecuencia de Crecidas y Cambio Climático 11
 2.5.4 Flujo en Canales Abiertos y Mecánica Fluvial 11
 2.5.5 Flujo en Tuberías a Presión y Sistemas de Bombeo 11
 2.5.6 Diseño de Estructuras Hidráulicas 11
 2.5.7 Sistemas de Agua Urbanos 11
 2.5.8 Hidrología Subterránea 11
 2.5.9 Evaluación Económica, Financiera y Social de Proyectos de Recursos Hídricos 11
 2.5.10 Demanda Agrícola de Agua 11
 2.5.11 Diseño de Sistemas de Riego 11
 2.5.12 Drenaje Agrícola y Subsuperficial 11
 2.5.13 Ingeniería de Hidroenergía a Pequeña Escala 11
 2.5.14 Ingeniería Costera y de Planicies de Inundación Electivo
Tabla 2.5: Lista de KUs del área de Ingeniería de Recursos Hídricos e Hidráulica.

2.5.1. WRH/Ciclo Hidrológico y Balance Hídrico  (Core Tier1: 1 hr, Core Tier2: 1 hr) ↑ Volver arriba

Temas:
Core

  • Ciclo hidrológico y conceptos de balance hídrico
  • Medición y análisis de precipitación
  • Estimación de evaporación y evapotranspiración
  • Teoría de infiltración y procesos lluvia-escorrentía

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

  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]

2.5.2. WRH/Hidrología Superficial y Modelación de Cuencas  (Core Tier1: 1 hr, Core Tier2: 1 hr) ↑ Volver arriba

Temas:
Core

  • Análisis de hidrogramas y método del hidrograma unitario
  • Modelación de cuencas y simulación hidrológica
  • Medición de caudal y técnicas de aforo

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

  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]

2.5.3. WRH/Análisis de Frecuencia de Crecidas y Cambio Climático  (Core Tier1: 1 hr, Core Tier2: 1 hr) ↑ Volver arriba

Temas:
Core

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

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

  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]

2.5.4. WRH/Flujo en Canales Abiertos y Mecánica Fluvial  (Core Tier1: 1 hr, Core Tier2: 1 hr) ↑ Volver arriba

Principios del flujo en canales abiertos, hidráulica de cauces, flujo uniforme y gradualmente variado, y aplicaciones de ingeniería fluvial.
Temas:
Core

  • Clasificación del flujo en cauces y elementos hidráulicos
  • Principios de energía y cantidad de movimiento en canales abiertos
  • Flujo uniforme y ecuación de Manning
  • Flujo crítico y conceptos de energía específica
  • Perfiles de flujo gradualmente variado
  • Salto hidráulico y flujo rápidamente variado
  • Diseño de cauces para conducción estable
  • Transporte de sedimentos en canales abiertos
  • Morfología fluvial y estabilidad de cauces
  • Análisis de socavación y medidas de protección

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

  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]

2.5.5. WRH/Flujo en Tuberías a Presión y Sistemas de Bombeo  (Core Tier1: 1 hr, Core Tier2: 1 hr) ↑ Volver arriba

Análisis y diseño de redes de tuberías a presión, selección de bombas y curvas del sistema, golpe de ariete y diseño de tuberías.
Temas:
Core

  • Fundamentos del flujo en tuberías y ecuación de Darcy-Weisbach
  • Pérdidas menores y análisis de sistemas de tuberías
  • Métodos de análisis de redes de tuberías
  • Características de bombas y curvas del sistema
  • Selección de bombas y requisitos de instalación
  • Golpe de ariete y análisis de transitorios
  • Diseño de tuberías y selección de materiales
  • Bombas de velocidad variable y eficiencia energética
  • Modelación y optimización de redes
  • Selección de válvulas y sistemas de control hidráulico

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

  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]

2.5.6. WRH/Diseño de Estructuras Hidráulicas  (Core Tier1: 1 hr, Core Tier2: 1 hr) ↑ Volver arriba

Diseño de presas, vertedores, aliviaderos, compuertas, pozos de amortiguación y otras estructuras de control y conducción hidráulica.
Temas:
Core

  • Tipos de presas y criterios de selección
  • Hidráulica y diseño de vertedores
  • Ecuaciones de flujo para aliviaderos y compuertas
  • Disipación de energía y diseño de pozos de amortiguación
  • Hidráulica y diseño de alcantarillas
  • Análisis de seguridad de presas y evaluación de riesgos
  • Obras de salida y estructuras de control
  • Facilidades de paso de peces e hidráulica ambiental
  • Análisis y prevención de cavitación
  • Modelación física hidráulica y efectos de escala

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

  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]

2.5.7. WRH/Sistemas de Agua Urbanos  (Core Tier1: 1 hr, Core Tier2: 1 hr) ↑ Volver arriba

Diseño y análisis de sistemas de distribución de suministro de agua urbana, gestión de aguas pluviales e infraestructura de drenaje urbano.
Temas:
Core

  • Estimación de demanda de agua y diseño de sistemas de distribución
  • Análisis y modelación de redes de distribución
  • Consideraciones de calidad del agua en sistemas de distribución
  • Estimación de escorrentía pluvial usando el método racional
  • Diseño y análisis hidráulico de alcantarillado pluvial
  • Prácticas óptimas de gestión de drenaje urbano
  • Modelación avanzada de sistemas de distribución de agua
  • Diseño de instalaciones de detención y retención
  • Infraestructura verde y desarrollo de bajo impacto
  • Sistemas de alcantarillado combinado y control de desbordamientos

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

  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]

2.5.8. WRH/Hidrología Subterránea  (Core Tier1: 1 hr, Core Tier2: 1 hr) ↑ Volver arriba

Principios del flujo de agua subterránea, hidráulica de pozos, evaluación y modelación de acuíferos, e interacción entre aguas subterráneas y superficiales para el aprovechamiento de recursos hídricos.
Temas:
Core

  • Tipos de acuíferos: confinados, no confinados y semiconfinados
  • Ley de Darcy aplicada al flujo de agua subterránea y conductividad hidráulica
  • Hidráulica de pozos: ecuaciones de Theis y Thiem para régimen transitorio y permanente
  • Pruebas de bombeo y estimación de parámetros hidrogeológicos (transmisividad, almacenamiento)
  • Modelación numérica de flujo subterráneo y balance hídrico de acuíferos
  • Interacción entre aguas subterráneas y superficiales y uso conjunto de recursos
  • Calidad de agua subterránea y transporte básico de contaminantes
  • Diseño y construcción de pozos de abastecimiento
  • Gestión sostenible de acuíferos y prevención de sobreexplotación

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

  1. Clasificar tipos de acuíferos y describir sus condiciones de frontera hidráulica [Familiarizarse]
  2. Aplicar la ley de Darcy para calcular caudales y velocidades de flujo subterráneo [Usar]
  3. Resolver las ecuaciones de Theis y Thiem para determinar el abatimiento en pozos de bombeo [Evaluar]
  4. Estimar parámetros hidrogeológicos a partir de datos de pruebas de bombeo [Usar]
  5. Modelar el balance hídrico de un acuífero y evaluar escenarios de explotación [Evaluar]
  6. Diseñar un pozo de abastecimiento considerando las características del acuífero [Usar]
  7. Evaluar la sostenibilidad de la explotación de un acuífero y proponer medidas de gestión [Evaluar]

2.5.9. WRH/Evaluación Económica, Financiera y Social de Proyectos de Recursos Hídricos  (Core Tier1: 1 hr, Core Tier2: 1 hr) ↑ Volver arriba

Metodologías de evaluación económica, financiera y social para la selección de alternativas de proyectos de recursos hídricos, incluyendo indicadores de rentabilidad, análisis de sensibilidad y mecanismos de financiamiento.
Temas:
Core

  • Indicadores económicos de evaluación: Valor Actual Neto (VAN), Tasa Interna de Retorno (TIR) y relación Beneficio-Costo
  • Selección de alternativas de proyecto mediante comparación de indicadores económicos
  • Análisis de sensibilidad ante variaciones de costos, beneficios y tasa de descuento
  • Fuentes de financiamiento y estructuración financiera de proyectos hídricos
  • Capacidad de pago de los usuarios y esquemas tarifarios
  • Repartición de costos entre beneficiarios en proyectos de propósito múltiple
  • Evaluación social de proyectos: teoría del intercambio y precios sociales
  • Impactos distributivos y equidad en la evaluación social de proyectos

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

  1. Calcular el VAN, la TIR y la relación Beneficio-Costo de un proyecto de recursos hídricos [Usar]
  2. Seleccionar entre alternativas de proyecto con base en indicadores económicos comparados [Evaluar]
  3. Realizar un análisis de sensibilidad de la rentabilidad de un proyecto ante cambios en sus variables clave [Usar]
  4. Evaluar fuentes de financiamiento y esquemas tarifarios en función de la capacidad de pago de los usuarios [Evaluar]
  5. Repartir costos entre beneficiarios en un proyecto de propósito múltiple [Usar]
  6. Aplicar principios de evaluación social para estimar el beneficio neto de un proyecto para la sociedad [Evaluar]

2.5.10. WRH/Demanda Agrícola de Agua  (Core Tier1: 1 hr, Core Tier2: 1 hr) ↑ Volver arriba

Relación suelo-agua-planta, estimación de la evapotranspiración y la demanda agrícola, y análisis de oferta y demanda para la planificación de proyectos de riego.
Temas:
Core

  • Relación suelo-agua-planta y disponibilidad de agua en el suelo
  • Estimación de la evapotranspiración de referencia y de cultivo
  • Requerimiento hídrico de cultivos y coeficientes de cultivo
  • Balance de oferta y demanda hídrica para un proyecto de riego
  • Programación del riego y calendario de cultivos
  • Eficiencia de riego a nivel de parcela, conducción y sistema

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

  1. Explicar la relación suelo-agua-planta y su efecto en la disponibilidad de agua para el cultivo [Familiarizarse]
  2. Calcular la evapotranspiración de referencia y de cultivo usando métodos estándar [Usar]
  3. Estimar el requerimiento hídrico de un cultivo a lo largo de su ciclo vegetativo [Evaluar]
  4. Desarrollar el balance de oferta y demanda hídrica de un proyecto de riego [Usar]
  5. Diseñar un calendario de riego considerando la programación de cultivos [Evaluar]
  6. Evaluar la eficiencia de riego de un sistema y proponer mejoras [Usar]

2.5.11. WRH/Diseño de Sistemas de Riego  (Core Tier1: 1 hr, Core Tier2: 1 hr) ↑ Volver arriba

Diseño de obras de captación (bocatomas, desarenadores) y de sistemas de riego por gravedad y presurizado, incluyendo el diseño agronómico e hidráulico del riego por goteo.
Temas:
Core

  • Tipos de obras de captación para riego
  • Diseño de bocatomas
  • Diseño de desarenadores
  • Otras estructuras del sistema de conducción y distribución de riego
  • Diseño de sistemas de riego por gravedad
  • Diseño de sistemas de riego tecnificado (presurizado)
  • Diseño agronómico del riego por goteo
  • Diseño hidráulico del riego por goteo: laterales, líneas de distribución y emisores

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

  1. Seleccionar el tipo de obra de captación adecuado para las condiciones de un proyecto de riego [Usar]
  2. Diseñar una bocatoma y su desarenador asociado [Evaluar]
  3. Diseñar un sistema de riego por gravedad para una parcela dada [Usar]
  4. Comparar alternativas de riego tecnificado frente al riego por gravedad [Evaluar]
  5. Realizar el diseño agronómico de un sistema de riego por goteo [Usar]
  6. Diseñar hidráulicamente las líneas laterales y de distribución de un sistema de riego por goteo [Evaluar]

2.5.12. WRH/Drenaje Agrícola y Subsuperficial  (Core Tier1: 1 hr, Core Tier2: 1 hr) ↑ Volver arriba

Diseño de sistemas de drenaje subsuperficial y superficial para tierras agrícolas bajo riego, incluyendo el control del encharcamiento y la salinidad del suelo, como complemento al diseño de sistemas de riego.
Temas:
Core

  • Encharcamiento y salinidad: causas y necesidad del drenaje agrícola
  • Diseño de sistemas de drenaje subsuperficial (tuberías/drenes): espaciamiento y profundidad de drenes
  • Diseño de sistemas de drenaje superficial y zanjas abiertas para campos bajo riego
  • Control de la salinidad mediante drenaje y el requerimiento de lavado
  • Recolección, disposición y reúso del agua de drenaje

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

  1. Explicar las causas del encharcamiento y la salinidad del suelo en tierras bajo riego [Familiarizarse]
  2. Diseñar un sistema de drenaje subsuperficial, determinando el espaciamiento y la profundidad de los drenes [Usar]
  3. Dimensionar una red de drenaje superficial para un campo bajo riego [Evaluar]
  4. Calcular el requerimiento de lavado necesario para controlar la salinidad del suelo [Usar]
  5. Proponer un esquema de recolección y disposición del agua de drenaje para un proyecto de riego [Evaluar]

2.5.13. WRH/Ingeniería de Hidroenergía a Pequeña Escala  (Core Tier1: 1 hr, Core Tier2: 1 hr) ↑ Volver arriba

Fundamentos de esquemas de hidroenergía a filo de agua y pequeña escala, incluyendo la estimación del potencial hidroenergético, la configuración del esquema, el diseño de la tubería forzada y la selección de turbinas, como complemento a la infraestructura de riego y agua rural.
Temas:
Core

  • Estimación del potencial hidroenergético a partir de la caída y la curva de duración de caudales
  • Configuración de un esquema de hidroenergía a filo de agua: captación, cámara de carga, tubería forzada, casa de máquinas y canal de descarga
  • Diseño de la tubería forzada: selección del diámetro, pérdidas de carga y consideraciones de golpe de ariete
  • Selección del tipo de turbina (Pelton, Francis, Kaplan, de flujo cruzado) según caída y caudal
  • Conexión a la red, fundamentos del equipo electromecánico y esquemas de electrificación rural aislada

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

  1. Explicar el concepto de potencial hidroenergético y el uso de curvas de duración de caudales [Familiarizarse]
  2. Estimar el potencial hidroenergético de un tramo de río o de una caída en un canal de riego [Usar]
  3. Diseñar la configuración de un esquema de hidroenergía a filo de agua [Evaluar]
  4. Seleccionar el tipo de turbina adecuado para condiciones dadas de caída y caudal [Usar]
  5. Diseñar una tubería forzada considerando pérdidas de carga y efectos de golpe de ariete [Evaluar]

2.5.14. WRH/Ingeniería Costera y de Planicies de Inundación ↑ Volver arriba

Análisis y diseño para protección costera, mecánica de olas, gestión de planicies de inundación y evaluación de riesgo por inundaciones.
Temas:
Core

  • Mecánica de olas y procesos costeros
  • Estructuras costeras y protección de litorales
  • Delimitación de planicies de inundación y modelación hidráulica
  • Evaluación de riesgo por inundaciones y cartografía de peligros
  • Diseño de diques y muros de contención contra inundaciones
  • Modelación de marejadas ciclónicas e inundación costera
  • Alimentación de playas y estabilización de dunas
  • Gestión de planicies de inundación y regulaciones del NFIP
  • Sistemas de alerta de inundaciones y planificación de emergencias
  • Adaptación al cambio climático para infraestructura costera y de inundación

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes):
Core:

  1. Explicar la mecánica de olas y los procesos de transporte de sedimentos costeros [Familiarizarse]
  2. Diseñar estructuras de protección costera, incluyendo rompeolas y escolleras [Evaluar]
  3. Delimitar planicies de inundación usando técnicas de modelación hidráulica [Usar]
  4. Realizar evaluaciones de riesgo por inundaciones y desarrollar mapas de peligros [Evaluar]
  5. Dimensionar diques y muros de contención para protección contra inundaciones [Usar]
  6. Modelar marejadas ciclónicas e inundación costera [Evaluar]
  7. Planificar proyectos de alimentación de playas y restauración de dunas [Usar]
  8. Aplicar principios de gestión de planicies de inundación y requisitos del NFIP [Familiarizarse]
  9. Desarrollar sistemas de alerta de inundaciones y planes de respuesta de emergencia [Evaluar]
  10. Incorporar proyecciones de cambio climático en el diseño de infraestructura costera y contra inundaciones [Usar]

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