MAESTRÍA EN FÍSICA

Mención: Hidráulica Computacional
Código: 137201

Perfil

El graduado del programa de Maestría en Ingeniería Hidráulica con mención Hidráulica Computacional será un especialista capaz de:

• Aplicar los métodos numéricos y la tecnología de la información y de la computación para afrontar con solvencia los problemas técnicos y sociales en las áreas de Hidráulica e hidrológica.

• Desarrollar softwares de modelación numérica en la ingeniería Hidráulica e hidrológica, así como manejar programas computacionales, comerciales y de investigación, existentes en estas áreas.

• Proponer y desarrollar proyectos de aprovechamiento hídrico dentro del concepto de preservación del recurso agua.

• Formar parte de equipos multidisciplinarios para la planificación, gestión y supervisión de proyectos de ingeniería hidráulica hidrológica y ambiental.

• Emitir opinión y juicio de valor en temas relacionados con las áreas de su competencia.

• Desenvolverse en centros de investigación y desarrollo, y ejercer la docencia universitaria de alto nivel académico.

Plan de estudios

Sumillas

Análisis numérico para Ingenieros
Teorema de Taylos; ecuaciones en diferencias. Aritmética de la computadora. Solución de ecuaciones no lineales. Aproximación de funciones. Diferenciación e integración numérica. Solución numérica de EDOs; método de las características. Programación lineal. Dinámica no lineal y teoría del caos. Aplicación del software MATLAB y similares.

Dinámica de fluidos e hidráulica avanzada
Dinámica de fluidos: conceptos básicos y leyes físicas; flujo de masa, momentum y energìa; ecuaciones de Navier-Stokes y de Saint Venant; flujo no permanente; adveción y difusión. Ondas e inestabilidades en los fluidos. Turbulencia. Hidráulica básica: hidráulica de tuberías y canales. Flujo uniforme y variado en cales naturales y artificiales. Fenómenos transitorios en tuberías y canales. Hidráulica bifásica. Simulación numérica de escurrimientos con interfase (VOF-LevelSet). Escurrimiento bifásico en tuberías y canales. Estudio de caos.

Hidrometeorología y administración de datos
Introducción al ciclo hidrológico y sus componentes. Elementos de meteorología. Cuenca hidrográfica; hidrograma unitario; hidrograma unitario sintético; método del SCS. Modelación de sistemas hidrológicos: modelos de caja negra, modelos conceptuales y modelos basados en leyes físicas; manejo de software de aplicación existente. Hidrometrìa e instrumentación, métodos e instrumentos de medición del causal, análisis de comunicación e información, GIS, base de datos; manejo de software de base de datos. Hodrometeorologìa de eventos extremos: sequías e inundaciones. Friaje: causas y efectos sobre la encomia nacional. Control e tiempo real de sistemas hídricos. Técnicas de teledetección en hidrología. Imágenes satelitales, visualización, proceso y generación de cartografía temática.

Hidráulica computacional I
Ecuaciones diferenciales en dinámica de fluidos. Métodos de discretizaciòn de EDPs: métodos de diferencias finitas, aplicaciones; método de volúmenes finitos, aplicaciones. Análisis espectral. Análisis de Fourier de soluciones numéricas. Estudio de casos con aplicación del software MATLAB o similares.

Ingeniería de software y administración de información
Proceso de desarrollo de software: especificación, diseño funcional y diseño orientado a objeto, validación prueba. Lenguajes de programación. Desarrollo en ambiente Delphi. Desarrollo de un software especifico. Modelos de bases de datos jerárquicos, relacionales y semánticas. Base de datos, sistemas de información y su desarrollo. Sistema de administración de conocimiento. Asimilación de datos. Desarrollo de software de base de datos. Desarrollo de sistemas de modelación usando cajas de herramientas gráficas numéricas y computacionales. Sistema operativo Linux.

Hidráulica computacional II
Solución numérica de ecuaciones de Navier-Stokes para flujo incomprensible. Solución numérica de ecuaciones hiperbólicas: ecuaciones de Saint Venant; ecuaciones de flujo comprensible. Solución numérica de ecuaciones parabólicas. Difusión en 2D. Problemas multidimensionales. Estudio de casos con aplicación del software MATLAB o similares. Introducción al método de los elementos finitos, aplicaciones a problemas de dinámica de fluidos.

Impacto ambiental en proyecto de ingeniería hidráulica
Conceptos básicos. Normas ambientales. Estudio de impacto ambiental (EsIA). Evaluación de impacto ambiental (EIA), métodos. Caracterización ambiental. Identificación y análisis de impacto ambiental. Identificación y análisis de costos y beneficios ambientales. Plan de manejo ambiental. Evaluación ambiental estratégico. Estudio de caos. Evaluación ambiental estratégico. Estudio de caos. Eco hidráulica: formas de ríos naturales; caudal ecológico, flujo de inundación de planicies.

Modelación de sistemas fluviales y de transporte de sedimentos
Modelación de inundación (crecidas) de ríos; física de generación de inundaciones; propagación de onda de inundación de ríos. Modelación en interacción del canal y el plano de inundación. Simulación de embalses. Embalses para prouyectos multipropósitos. Simulación de flujo por ruptura de presa de embalses (dambreak model). Dinámica de las suspensiones (interacción entre partículas, sedimentación, fuerzas interpartículas), aplicaciones en transporte de sedimentos fluviales. Sedimentación de embalses.

Flujo en medios porosos y modelación de acuíferos
Conceptos fundamentales de flujo en medios porosos. Ley de Darcy. Métodos aproximados de solución para el problema de flujo confinado a través de estructuras de tierra sobre funciones homogéneas muy profundas. Flujo no confinado a través de estructuras de tierra de profundidad finita. Modelación numérica 1D,2D y 3D. Teoría de pozos. Recarga de acuíferos. Transporte, advección y difusión de contaminantes en aguas subterráneas. Software Visual Modflow y Microfem: requerimiento de datos, condiciones de borde, calibración. Estudios de casos. Modelación de intrusión salina.

Modelación de sistemas ambientales
Procesos ambientales: desembocadura de ríos BOD-DO, eutrofización, transporte de sustancias. Modelación de transporte de contaminantes en playas, estuarios, lagos y cuerpos de agua. Aplicación de software existente. Modelación de calidad de agua, procesos químicos y biológicos. Cadena alimenticia, productividad de ecosistemas, metales pesados y poluentes orgánicos. Modelación de ecosistemas. Acoplamiento de modelos físicos y biológicos. Gestión de la industria del agua. Sistemas de análisis y apoyo de decisión: optimización, modelos multi-objetivos, modelación de recursos de agua integrados. Optimización global y multi-extremo.

Modelación de sistemas marítimos y costeros
Procesos costeros, análisis, modelación y predicción de mareas. Olas cortas. Corrientes litoràneas y transporte de sedimentos, cambios de líneas costeras. Modelación morfodinámica de costas y estuarios. Modelo numérico de circulación y dispersión oceánica. Software POM y similares: requerimientos de datos, esquemas numéricos, condiciones de borde, calibración. Modelos océanoatmosférica. Modelos anidados. Técnicas lagrangianas.

Hidrológica estadística y estocástica
Características de fenómenos hidrológicos; fenómenos aleatorios y sus distribuciones. Estadísticas y la hidrología, distribuciones empíricas de variables hidrológicas. Funciones de distribución de probabilidad en hidrológica. Métodos de estimación. Teoría de muestreo. Prueba de bondad de ajustes. Correlación y regresión. Análisis multivariado. Eventos extremos, modelación de seguías, tormentas y crecidas. Regionalización de variables hidrometereológicas.

Meteorología y dinámica de fluidos geofísicos
Dinámica de la atmósfera: circulación general de la atmósfera: masas de aire. Meteorología sinóptica. Análisis y pronóstico del tiempo. Interacción océanoatmósfera; ENSO; cambios climáticos y su impacto en el territorio nacional.

Líneas de investigación

Modelación numérica de procesos fluviales.
Modelación numérica de sedimentación de embalses.
Modelaciòn numérica de acuíferos.
Modelaciòn numérica de procesos costeros.
Modelos de lluvia-escorrentía.

Requisitos de admisión

Poseer grado académico de bachiller en Ingeniería Mecánica de Fluidos, Ingeniería Civil, Ingeniería de Sistemas, Ingeniería Agrícola, Ingeniería Ambiental, Ingeniería Pesquera, o en otras carreras de ingeniería afines.

Temario del examen

Análisis numèrico (texto: Kincaid & Cheney)
Probabilidades y estadísticas para Ingenieros civiles (texto: Benjamín & Cornell)
Fundamentos de Mecánica de Fluidos (texto:Gerhart et al.)
Hidrología aplicada (texto: Ven Te Chow et al.)

Plana docente

Mg. Bernardino Salvador Rojas
Mg. Victor Yzocupe Curahua
Mg. Douglas Sarango Julca
Mg. Salvador Zuta Rubio