Desarrollo de una herramienta para análisis numérico mediante el método de diferencias finitas de flujo en medio poroso, considerando valores variables de conductividad hidráulica

Abstract

El presente trabajo se desarrolló bajo la modalidad de Proyecto de Graduación, para optar por el grado de Licenciatura en Ingeniería en Construcción. El objetivo principal que se planteó para la elaboración de este proyecto consistió en generar un instrumento de análisis de flujo en medio poroso no saturado por el método de diferencias finitas, a través de la programación de una herramienta computacional. Esto con el fin de presentar una alternativa que recopile los avances logrados con anterioridad por otros trabajos. Como producto final se obtuvo una herramienta computacional, diseñada mediante el software MATLAB App Designer de MathWorks®, la cual es capaz de graficar curvas características de humedad en el suelo y gráficas de conductividad hidráulica variable en función de la succión en el suelo. Adicionalmente, la aplicación resuelve la ecuación diferencial de Richards para valores variables de conductividad hidráulica y muestra gráficas de variación del flujo ante cambios de profundidad y tiempo, en forma de superficies tridimensionales. Como parte de los productos del proyecto, se desarrolló también un manual de usuario para orientar a futuros consumidores acerca de la forma correcta de emplear la herramienta.

The present work was developed under the modality of Graduation Project, to opt for degree in Construction Engineering. The main objective of this project was to generate a flow analysis instrument in an unsaturated porous medium by the finite difference method through the programming of a computer tool. This in order to present an alternative that compiles the progress achieved previously by other works. The final product is a computer tool, designed with the MathWorks® MATLAB App Designer software, which can plot characteristic curves of soil moisture and variable hydraulic conductivity graphs as a function of soil suction. In addition, the application solves Richards' differential equation for variable hydraulic conductivity values and displays graphs of flow variation with changes in depth and time, in the form of three-dimensional surfaces. As part of the project's products, a user's manual was also developed to guide future consumers on the correct way to use the tool.