Análisis de los parámetros físicos sobre el comportamiento de la presión de poro

Emmanuel Arcos Hernández; Manuel Peralta Gutierrez; Enrique García Trinidad; José Rafael García Sánchez

doi:10.29057/aactm.v12i12.15315

Autores/as

Emmanuel Arcos Hernández Tecnológico Nacional de México https://orcid.org/0000-0002-3404-1375
Manuel Peralta Gutierrez Tecnológico Nacional de México/Tecnológico de Estudios Superiores de Huixquilucan https://orcid.org/0000-0001-6114-2764
Enrique García Trinidad Tecnológico Nacional de México https://orcid.org/0000-0003-2875-0500
José Rafael García Sánchez Tecnológico Nacional de México https://orcid.org/0000-0001-7036-0990

DOI:

https://doi.org/10.29057/aactm.v12i12.15315

Palabras clave:

Oleaje somero, parámetros adimensionales, solución analítica, presión de poro

Resumen

En el presente estudio se realiza un análisis de la respuesta de un suelo poro-elástico inducida por oleaje en flujo somero. Para ciertas combinaciones de los parámetros físicos del suelo y del oleaje, la presión de poro tiende a cero. En estas condiciones se puede identificar la profundidad de inestabilidad del suelo. Este fenómeno ha sido estudiado ampliamente en la literatura especializada en variables físicas, siendo un tanto complicado identificar cuáles son las variables dominantes que cambian significativamente la presión de poro y que se deben de tomar en cuenta para el desplantamiento de estructuras oceánicas seguras. Para el análisis y cálculo de las variables dominantes en el suelo marino, se realiza a partir de un modelo matemático adimensional. Los resultados analíticos muestran una buena aproximación con la literatura especializada.

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Editora:: Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo

Biografía del autor/a

Emmanuel Arcos Hernández, Tecnológico Nacional de México

El Dr. Emmanuel Arcos Hernández es Ingeniero Mecánico por el Instituto Politécnico Nacional (IPN), realizó la Maestría en Ciencias en Termofluidos por la misma Institución. Obtuvo el grado de Doctor en Ingeniería Mecánica con Especialidad en Termofluidos por la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). Actualmente es Profesor Asociado C en el Tecnológico de Estudios Superiores de Huixquilucan. Cuenta con 3 artículos científicos arbitrados y publicados en revistas reconocidas por el JCR, SCIMAGO y SCOPUS, mismos que han sido citados en el JCR. El Dr. Arcos se especializó en Fuentes Alternas de Energía (Mareomotriz, Solar y Biomasa), Eficiencia Energética, Protección de Costas y Geotecnia Marina, impactando en la formación de recursos humanos altamente especializados en los niveles de licenciatura, maestría y doctorado en temas prioritarios del país con tendencia mundial como son: El aprovechamiento y uso energético de sus océanos, eficiencia energética y energía alternas renovables, el Dr. Arcos a presentado investigaciones en diferentes países como Corea del sur entre otros. Actualmente es miembro del Sistema Nacional de Investigadores Nivel Candidato y obtuvo el perfil deseable por el Tecnológico Nacional de México (TecNM). El Dr. Arcos a liderado dos proyectos de investigación financiado por el TecNM, y a participado como colaborador en un proyecto patrocinado por el TecNM, un proyecto financiado por el IPN y 2 proyectos financiados por el CONACYT. Cabe mencionar que actualmente Investigador Asociado en un proyecto de Ciencia Básica en la Sección de Estudios de Posgrado e Investigación de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Azcapotzalco del IPN. Tiene la distinción de Profesor de Tiempo Completo con Perfil Deseable (PRODEP), forma parte del Sistema Nacional de Investigadores SNI del SECIHTI y es miembro del Cuerpo Académico de Ciencias y Tecnología en Termofluídos y Mecatrónica Avanzada del Tecnológico de Estudios Superiores de Huixquilucan.

Manuel Peralta Gutierrez, Tecnológico Nacional de México/Tecnológico de Estudios Superiores de Huixquilucan

El Dr. Manuel Peralta Gutiérrez es Ingeniero Mecánico por el Instituto Politécnico Nacional, con Maestría en Ciencias en Termofluidos por la misma Institución. Recibió el grado de Doctor en Ingeniería Mecánica con Especialidad en Termofluidos por la Universidad Nacional Autónoma de México. Actualmente es Profesor Titular A en el Tecnológico de Estudios Superiores de Huixquilucan. Cuenta con 6 artículos científicos arbitrados y publicados en revistas reconocidas por el JCR, SCIMAGO y SCOPUS, mismos que han sido citados en al menos 85 ocasiones en el JCR, su investigación se encuentra enmarcada en el estudio de fenómenos de transporte que incluyen mecánica de fluidos; transferencia de calor y masa; fuentes alternas de energía (energía undimotriz, energía solar y biomasa) y eficiencia energética, impactando a la sociedad con la formación de recursos humanos en los niveles de licenciatura, maestría y doctorado en temas prioritarios del país como son: el aprovechamientos y uso de sus océanos, eficiencia energética y energías alternas renovables. Actualmente es miembro del Sistema Nacional de Investigadores Nivel I y obtuvo el perfil deseable por el Tecnológico Nacional de México (TecNM). Estuvo a cargo de un proyecto de investigación financiado por el TecNM, y participo como colaborador en dos proyectos patrocinado por el TecNM. En estos momentos es Investigador Asociado en un proyecto de Ciencia Básica en la Sección de Estudios de Posgrado e Investigación de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Azcapotzalco del IPN. Tiene la distinción de Profesor de Tiempo Completo con Perfil Deseable (PRODEP) y es el Líder del Cuerpo Académico de Ciencias y Tecnología en Termofluidos y Mecatrónica Avanzada del Tecnológico de Estudios Superiores de Huixquilucan

Enrique García Trinidad, Tecnológico Nacional de México

El Dr. Enrique García Trinidad, es Doctor en Ingeniería en Sistemas Robóticos y Mecatrónicos por el Instituto Politécnico Nacional. Actualmente, tiene las distinciones de Investigador Nacional Nivel 1 y Profesor con Perfil Deseable. Simultáneamente, es miembro del Cuerpo Académico de Ciencia y Tecnología en Termofluídos y Mecatrónica Avanzada y también funge como enlace institucional para el programa Madres Jefas de Familia para fortalecer su Desarrollo Profesional del CONACyT. Asi mismo, es miembro de la IEEE Robotics and Automation Society. El Dr. García-Trinidad se ha desempeñado como revisor de proyectos de estancias posdoctorales del CONACyT y revisor de proyectos de investigación del COMECyT en las Ferias de Ciencia e Ingeniería del Estado de México, en el Programa Jóvenes en la Investigación y Desarrollo Tecnológico y en los Programas de apoyos o premios a estudiantes, profesores e investigadores destacados en ciencia y tecnología. De manera análoga, ha colaborado como revisor en las revistas Journal of Intelligent & Fuzzy Systems, International Journal of Advanced Robotic Systems, Frontiers in Neurorobotics, Evolving Systems y Neurocomputing. El Dr. García-Trinidad tiene 15 publicaciones de investigación científica y tecnológica. Acorde con sus publicaciones, lista un total de 267 citas en Google Scholar. De la misma manera, ha dirigido dos proyectos de investigación a través de la convocatoria Proyecto de Desarrollo Tecnológico e Innovación, financiados por el Tecnológico Nacional de México. Actualmente es asesor de una estancia de investigación especializada del COMECyT. Junto con sus colaboradores en el Instituto Politécnico Nacional ha registrado tres Modelos de Utilidad en el Instituto Mexicano de la Propiedad Intelectual. Para el Dr. García-Trinidad el que un ser humano se mueva desde un punto a otro es una tarea trivial y en contraste para un robot esa tarea tan elemental y básica es un reto complejo. El objetivo de su investigación es el de encontrar respuestas para las siguientes preguntas: a) ¿Dónde esta el robot? b) ¿A dónde va el robot? c) ¿Cómo va a llegar el robot? y d) ¿Cómo reaccionará el robot ante situaciones impredecibles?. Es por eso que se encuentra desarrollando su trabajo en las áreas de generación de trayectorias automáticas para robots móviles y manipuladores, es decir se concentra en encontrar la mejor solución para resolver la planeación de rutas para vehículos autónomos y robots industriales, para que estos puedan moverse en ambientes complejos y evitar obstáculos, salvaguardando el bienestar de los seres humanos con los que conviven.

José Rafael García Sánchez, Tecnológico Nacional de México

El Dr. José Rafael García Sánchez es Ingeniero en Robótica Industrial por el Instituto Politécnico Nacional (IPN), Maestro en Tecnología de Cómputo por el Centro de Innovación y Desarrollo Tecnológico en Cómputo (CIDETEC) del IPN, Maestro en Ingeniería Eléctrica con opción en Control Automático por la Universidad Nacional Autónoma de México y Doctor en Ingeniería de Sistemas Robóticos y Mecatrónicos por el CIDETEC-IPN. El Dr. García-Sánchez ha publicado más de 25 artículos en revistas indexadas en el JCR, mismos que han sido citados más de 400 veces en revistas indexadas, ha participado en congresos internacionales, publicado más de 20 artículos de difusión y dos capítulos de libros en la editorial IntechOpen. Ha dirigido tesis de nivel doctorado y maestría. En los últimos años ha colaborado activamente en más de 8 proyectos financiados por la Secretaría de Investigación y Posgrado del IPN y ha dirigido dos proyectos financiados por el Tecnológico Nacional de México (TecNM). Fue galardonado con la Presea Lázaro Cárdenas a nivel doctorado en el área de Ciencias Físico-Matemáticas. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores (SNI) con la distinción del nivel I. Actualmente es docente/investigador en el Tecnológico de Estudios Superiores de Huixquilucan (TESH) del TecNM. Sus intereses de investigación están enfocados en el control de sistemas robóticos, sistemas de potencia y sistemas subactuados.

Citas

Arcos, E., Bautista, E., & Mendez, F. (2016). Scaling Analysis for the Liquefaction Phenomena Induced by Water Waves. OMAE2016-54535, V007T06A034; 8 pages. https://doi.org/10.1115/OMAE2016-54535

Arcos, E., Bautista, E., & Mendez, F. (2017). Dynamic response of a poro-elastic soil to the action of long water waves: Determination of the maximum liquefaction depth as an eigenvalue problem. Applied Ocean Research 67, 213-224. https://doi.org/10.1016/j.apor.2017.07.010

Biot, M. A., (1941). General theory of three-dimensional consolidation. Journal Applied Physics 12, 155-164.

Cha, D., Zhang, H., Blumenstein, M., (2011). Prediction of maximum wave-induced liquefaction in porous seabed using multi-artificial neural network model. Journal of Ocean Engineering 38, 878-887.

Chang, F. L., Yifa, W., Fu-Ping, G., & Li-Jing, Y. (2022). Spatiotemporal evolution of excess pore pressures in a silty seabed under progressive waves during residual liquefaction. Applied Ocean Research, 129, 103401. https://doi.org/10.1016/j.apor.2022.103401

Christian, J. T., Taylor, P. K., Yen, J. K. C., Erali, D. R., (1974). Large diameter underwater pipeline for nuclear power plant designed against soil liquefaction. Proceeding of Offshore Technology Conference, 597–606.

Groot, M. B., Kudella, M., Meijers, P. H., Oumeraci, H., (2006). Liquefaction phenomena underneath marine gravity structures subjected to wave loads. Journal of Waterway, Port, Coastal, and Ocean Engineering 132, 325-335.

Jeng, D. S., Barry, D. A., Li. L., (2001). Water wave-driven seepage in marine sediments. Journal Advanced in Water Resources 24, 1-10.

Jeng, D. S., Cha, D. H., (2003). Effects of dynamic soil behavior and wave nonlinearity on the wave-induced pore pressure and effective stresses in porous seabed 2003. Journal of Ocean Engineering 30, 2065-2089.

Jie, L., Jeng, D. S., Hongyi, Z., Yuan, G., Jungwei, L., & Yakung, G. (2023). Recent advances of seabed liquefaction around the vicinity of marine structures. Ocean Engineering, 280, 114660. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2023.114660

Lee, J. F., Lan, Y. J., (2002). On waves propagation over poro-elastic seabed. Journal of Ocean Engineering 29, 931-946.

Lee, T. C., Tsai, C. P., Jeng, D. S., (2002). Ocean waves propagating over a porous seabed of finite thickness. Journal of Ocean Engineering,1577-601.

Liu, H., Jeng, D. S., (2007). A semi-analytical for random wave-induced soil reponse and seabed liquefaction in marine sediments. Journal of Ocean Engineering 24, 1211-1224.

Liu, P. L.-F., Park, Y. S., Lara, J. L., (2007). Long-wave-induced flows in an unsaturated permeable seabed. Journal of Fluid Mechanics 586, 323-345.

Lundgren, H., Lindhardt J. H. C., Romold, C. J., (1989). Stability of breakwaters on porous foundation. Proceeding of 12th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, 451–454.

Madsen, O. S., (1978). Wave-induced pore pressures and effective stress in a porous bed. Géotechnique 28, 377-393.

Marcuson, W. F., (1978). Definition of terms related to liquefaction. Journal of Geotechnical Engineering Division 104, 1197-1200.

Polyanin, A. D., Zaitsev, V. F., (2002). Handbook of exact solutions for ordinary differential equations, Chapman and Hall.

Seed, H. B., Rahman, M. S., (1978). Wave-induced pore pressure in relation to ocean floor stability of cohesionless soils. Journal Marine Geotechnology 3, 123-150.

Silvester, R., Hsu, J. R. C., (1989). Sines revisited. Journal of Waterway, Port, Coastal, and Ocean Engineering, 327–344.

Smith, A. W., Gordon, A. D., (1983). Large breakwater toe failures. Journal of Waterway, Port, Coastal, and Ocean Engineering, 253–255.

Sumer, B. M., Dixen, F. H., Fredsoe, J., (2011). Stability of submerged rock berms exposed to motion of liquefied soil in waves. Journal of Ocean Engineering 38, 849-859.

Tsai, C. P., (1995). Wave-induced liquefaction potential in a porous seabed in front of a breakwater. Journal of Ocean Engineering 22, 1-18.

Ulker, M. B. C., Rahman, M. S., Jeng D. S., (2009). Wave-induced response of seabed : Various formulations and their applicability. Journal of Applied Ocean Research 31, 12-24.

Verruijt, A., (1969). Elastic storage of aquifers. In flow through porous media: Academic Press.

Wang, J. G., Karim, M. R., Lin, P. Z., (2007). Analysis of seabed instability using element free Galerkin method. Journal of Ocean Engineering 34, 247-260.

Wen, F., Jeng, D. S., Wang, J. H., Zhou, X. L., (2012). Numerical modeling of response of a saturated porous seabed around an offshore pipeline considering non-linear wave and current interaction. Journal of Applied Ocean Research 35, 25-37.

Xiao, H, Young, Y. L., Prévost, J. H., (2010). Parametric study of breaking solitary wave induced liquefaction of coastal sandy slopes. Journal of Ocean Engineering 37, 546-553.

Yamamoto, T. H. L., Sellmeijer, H., Hijum, E. V., (1978). On the response of a poro-elastic bed to water waves. Journal of Fluid Mechanics 87, 193-206.

Yuegin, W., Xingsen, G., Jinkun, L., Fang, H., Hong, Z., Han, G., & Xiaolei, L. (2024). A methodology for susceptibility assessment of wave-induced seabed liquefaction in silt-dominated nearshore environments. Journal of Marine Science and Engineering, 12, 1-25. https://doi.org/ 10.3390/jmse12050785

Zhang, J. S., Jeng, D. S., Liu, P. L. F., Zhang, C., Zhang, Y., (2012). Reponse a porous seabed to water waves over permeable submerged breakwaters with Bragg reflection. Journal of Ocean Engineering.

Zhou, X. L., Xu, B., Wang, J. H., Li, Y. L., (2011). An analytical solution for wave-induced seabed response in a multi-layered poro-elastic seabed. Journal of Ocean Engineering 38, 119-129.