El investigador del Laboratorio de Hidráulica y Obras Hidráulicas de la Universitat Politècnica de València (UPV) y miembro del Instituto de Ingeniería del Agua y Medio Ambiente (IIAMA), Arnau Bayón, ha desarrollado una metodología capaz de reproducir el comportamiento de flujos no aireados en los aliviaderos escalonados en presas.

AUTOR: IIAMA-UPV

Esta investigación es la conclusión principal del artículo Influence of VOF technique, turbulence model and discretization scheme on the numerical simulation of the non-aerated, skimming flow in stepped spillways, publicado en la revista Journal of Hydro-environment Research y que ha sido realizado por el propio Arnau, junto a Juan Pablo Toro, Fabián A. Bombardelli, Jorge Matos y Amparo López.

 

El estudio tiene su origen en que las nuevas disposiciones legales derivadas del cambio climático dictaminan que las estructuras hidráulicas deben ser capaces de funcionar correctamente en escenarios de inundación mucho más exigentes de los que sirvieron para su diseño. Esto implica adaptar los criterios de diseño, así como la infraestructura existente para satisfacer dichos requerimientos.

 

Por este motivo, el Dr. Bayón ha desarrollado un modelo numérico, que validado en el software libre OpenFOAM, permite analizar una región muy específica de un tipo de presas en condiciones extremas, como son los aliviaderos escalonados.

 

“Este trabajo es resultado de la estancia de doctorado que realicé en el Instituto Superior Técnico de Lisboa. El modelo teórico se implementa en el software de código abierto OpenFOAM y los resultados numéricos se comparan con un conjunto de datos recogidos en el Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC), también en Lisboa. Además, esos datos numéricos se comparan con otros obtenidos con el uso del código FLOW-3D®”, explica el investigador valenciano.

 

Aplicación del método

 

La metodología desarrollada reproduce cualquier tipo de escenario con bastante fiabilidad lo que ayuda a mejorar la seguridad del parque de presas, tal y como señala el investigador del Laboratorio de Hidráulica y Obras Hidráulicas de la UPV.

 

“Cuando no sabemos determinar cómo se comportaría una presa en situaciones extremas, aplicando este modelo podemos señalar que, con un cierto grado de incertidumbre porque no disponemos de datos experimentales, el escenario derivado de dicho evento extremo”.

 

Por todo ello, Arnau Bayón señala que el resultado de su proyecto actúa como “una herramienta de soporte a la decisión”, que permite al técnico realizar una gestión “más informada, global y eficiente” al disponer de mayor información sobre el sistema.

 

Los aliviaderos escalonados

 

Estas estructuras hidráulicas se utilizan para disipar energía, mejorar la aireación de la lámina y prevenir problemas de la excesiva energía que contiene el agua en situaciones de avenida y son particularmente importantes en estructuras pequeñas con grandes descargas.

 

De hecho, el investigador valenciano recuerda que la caracterización de la región no aireada del flujo es importante para prevenir la cavitación en estructuras hidráulicas, ya que, si las velocidades de flujo en la región no aireada son lo suficientemente grandes, “puede producirse daños por cavitación en la superficie del aliviadero”.

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