El laboratorio de Hidráulica y Obras Hidráulicas del IIAMA-UPV (Instituto de Ingeniería del Agua y Medio Ambiente de la Universitat Politècnica de València) está desarrollando una metodología para adaptar con el menor coste posible, el sistema de presas nacional a las nuevas exigencias en materia de seguridad y protección frente a inundaciones.
Este trabajo forma parte del Proyecto EMULSIONA, financiado por el MINECO (Ministerio de Economía y Competitividad) en el anterior Plan Nacional de I+D+i, y se realiza conjuntamente con el laboratorio de hidráulica del CEDEX (Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas) y la Universidad Politécnica de Cartagena (UPCT).
El estudio parte de la premisa que la mayoría de presas en España están diseñadas con la normativa antigua para el proyecto de este tipo de estructuras. De hecho, más del 80% de las construcciones son anteriores a 1990 por lo que muchas de ellas se encuentran proyectadas con la Instrucción de 1967 y con única avenida, la de 500 años de periodo de retorno.
Sin embargo, las nuevas consideraciones a nivel mundial derivadas de los efectos del cambio climático conducen a escenarios de solicitación, a nivel hidráulico y estructural más exigentes para las presas. De esta forma, Francisco Vallés, investigador principal del proyecto por parte del IIAMA, señala que el objetivo principal es “desarrollar sistemas de adaptación, bajo el principio de mínima intervención, mínimo coste y menor riesgo”.
A nivel experimental se desarrollan modelos a escala de laboratorio, donde se reproduce el comportamiento de la estructura
En este sentido, explica que la investigación se articula en torno a dos líneas de trabajo. Por un lado, a nivel experimental se desarrollan modelos a escala de laboratorio, “donde se reproduce el comportamiento de la estructura”. Por otra parte, se llevan a cabo simulaciones computacionales basadas en implementar “las ecuaciones que gobiernan los fluidos en programas informáticos y a partir de ahí, extraer resultados”.
Por ello, el investigador valenciano sostiene que estas dos metodologías de trabajo deben realizarse conjuntamente porque la línea experimental “es muy costosa en términos temporales ya que cada vez realizas un cambio lo debes construir físicamente y la línea numérica debe tener siempre una validación experimental”.
La disipación de energía como propuesta de adaptación
Para facilitar la adaptación frente a caudales superiores a los de diseño, el estudio realizado por el laboratorio de Hidráulica y Obras Hidráulicas propone la introducción forzada de aire en la lámina de agua que vierten las presas para mejorar el funcionamiento hidráulico de estas obras.
De hecho, que la aireación mejora la disipación de energía del resalto fue uno de los resultados que se obtuvieron en el proyecto EMULSIONA, tal y como reconoce el integrante del IIAMA, Francisco Vallés. “Se demostró que los resaltos hidráulicos a partir de flujos emulsionados tienen una relación de calados conjugados menor y una menor longitud, lo que posibilita una mejor adaptación de cuencos a mayores caudales”.
Asimismo, en dicho estudio también se comprobó que con el análisis de aireación de las láminas por sobrevertido, “se obtuvieron resultados que permiten conocer el colchón de agua necesario para evitar erosiones a pie de presa que comprometan su seguridad”, como demuestran las investigaciones llevadas a cabo por el equipo del profesor Luis Castillo en la UPCT.
Nuevos objetivos de investigación
En estos momentos, los miembros del laboratorio indican que los objetivos principales de la investigación se centran en determinar “si los elementos (dientes de pie de rápida o escalonamientos parciales de la misma) dispuestos de manera aditiva en presas preexistentes, permiten conseguir las condiciones óptimas de aireación”.
Del mismo modo, señalan que para poder extrapolar los resultados en el análisis de láminas por sobrevertido “se plantea aumentar las velocidades incidentes del chorro para evitar efectos de escala y analizar situaciones similares a las de prototitpo”.
Todo este trabajo bajo un mismo objetivo: facilitar la adaptación del sistema de presas a la nueva normativa.