Comprender las condiciones de los flujos de agua extremos permitirá construir infraestructuras más resilientes
Acontecimientos extremos como son las marejadas ciclónicas en las zonas costeras o las roturas de presas en el interior pueden causar flujos de partículas peligrosas, puesto que el movimiento del agua arrastra los residuos directamente del suelo o de las infraestructuras destruidas. Posteriormente, el flujo transporta dichos residuos a lo largo de distancias considerables. Sin embargo, aún no se han estudiado con detenimiento las condiciones precisas en las que esto ocurre, ni se sabe a ciencia cierta cómo afecta la acumulación de residuos a las estructuras artificiales. El proyecto IMPLOADIS, financiado con fondos europeos, se propuso utilizar métodos de modelado experimentales y numéricos para contribuir a ampliar los conocimientos existentes. El equipo reprodujo los flujos naturales en un laboratorio utilizando roturas de presas y ondas muy largas. Por otra parte, se emplearon técnicas innovadoras para medir la acumulación y la distribución de residuos, lo que se tradujo en el desarrollo de «métodos de seguimiento de residuos». Este trabajo tiene consecuencias en el diseño estructural, que puede incorporar la resistencia a residuos flotantes o sumergidos, así como el impacto de objetos diversos. Poner en práctica las técnicas experimentales apropiadas Como señala el coordinador del proyecto, el Dr. Nils Goseberg, de la Universidad Leibniz de Hannover (Alemania): «Antes de este proyecto, se habían realizado muy pocos estudios sobre objetos flotantes, no así sobre estructuras fijas rígidas. Esto se ha debido en parte a las grandes dificultades para controlar el movimiento de los objetos, pero también a la falta de instalaciones donde llevar a cabo las pruebas. Además, nunca antes se habían intentado combinar los novedosos instrumentos en este campo, puesto que la investigación presentaba elementos de riesgo donde la planificación de contingencias era fundamental». La investigación se centró en la labor experimental por medio de flujos similares a los de los tsunamis, que se generaron por medio de la apertura rápida de depósitos y la liberación de flujos violentos. Seguidamente, el agua envolvía y transportaba cualquier objeto que encontrase en su camino, creando los residuos que serían objeto de seguimiento. Además, con la ayuda de una pyme sueca, el equipo de IMPLOADIS fue capaz de personalizar una tecnología de ondas de radio existente que se suele utilizar para rastrear equipamientos deportivos y conductas de compra para, en esta ocasión, aplicarla a los flujos de agua. Con este planteamiento, el proyecto pudo por primera vez llevar a cabo modelos de flujo de agua tridimensionales para contenedores de transporte. Debido a su complejidad, este modelado precisó un abordaje compuesto por varios métodos con instrumentos novedosos y métodos ópticos para rastrear la distribución de los residuos. Este fue de hecho el mayor desafío al que tuvo que hacer frente el proyecto. En palabras del Dr. Goseberg: «Sorprendentemente, las condiciones de iluminación variables de una instalación experimental exterior que se utilizaron en Japón constituyeron un gran impedimento, al dificultar enormemente el análisis de las imágenes de vídeo. Las condiciones podían cambiar fácilmente de tormenta eléctrica a día soleado, por lo que los algoritmos tenían que adaptarse de forma muy notable». Mejor preparación ante imprevistos Una de las principales conclusiones del proyecto fue que la elasticidad de la interacción entre estructura y residuos resultaba fundamental para calcular las fuerzas de impacto. Tal y como explica el Dr. Goseberg, «Esto implica que la elasticidad de las estructuras debe tenerse en cuenta en futuras directrices de diseño con respecto a las zonas propensas a impactos». Esta comprensión más amplia de las consecuencias de las condiciones de los flujos extremos, como las que se registran cuando se produce una catástrofe natural, contribuirá al desarrollo de edificios e infraestructuras críticas más resistentes. El grupo de investigación IMPLOADIS sigue trabajando para descubrir formas más precisas de calcular las cargas de impacto. Según lo resume el Dr. Goseberg, «Esta investigación probablemente ha duplicado el número de interrogantes que teníamos antes, por lo que una de nuestras máximas prioridades será examinar de forma especial el impacto estructural elástico con técnicas experimentales nuevas».
Palabras clave
IMPLOADIS, flujos de agua extremos, infraestructura resiliente, marejadas ciclónicas, acumulación de residuos, rotura de presas, tsunami, hidrodinámica, cargas por impacto
