Cómo ayuda la dinámica de fluidos computacional a limpiar el océano

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Abre Google Earth, y sitúate entre las coordenadas 135°O a 155°O y entre 35°N a 42°N. ¿Qué ves? Agua. Acércate más. ¿Sigues sin ver nada más que agua? Pues aunque no lo parezca, ahí hay algo más: Basura, toneladas, miles de toneladas de desechos. Concretamente, más de 1 millón de toneladas de basura en 1.400.000 km2. Es la gran mancha de basura del Pacífico Norte.

Y no es la única zona del planeta en la que esto ocurre, hay localizadas hasta 5 similares, áreas de giro de los océanos donde convergen diversas corrientes que atrapan y arrastran millones de toneladas de basura.

No se trata de grandes piezas, botellas o similares, sino de pequeñas partículas flotantes de plástico y otros residuos que son arrastradas por las corrientes, acumulándose en zonas específicas, destruyendo lentamente los ecosistemas marinos y afectando también a las zonas costeras próximas.

La pregunta es evidente: ¿por qué no limpiarlo? La respuesta no tanto: debido a las características físicas (son micropartículas) no es posible el uso de barcos de limpieza y redes contenedoras, además de que este método tardaría miles de años en ser efectivo y costaría miles de millones de euros.

En 2012, Boyan Slat propuso una solución: aprovechar la fuerza de las propias corrientes marinas para concentrar los residuos, y recogerlos mediante un sistema pasivo de retención. No ir a por la basura, sino esperar que venga.

Pero aquí surgía otra dificultad: ¿cómo probar si esto era, ya no rentable, sino simplemente posible de llevar a cabo? Aun existiendo instalaciones adecuadas, el tiempo y coste necesarios para simular físicamente las condiciones de las corrientes oceánicas, las variables climatológicas, la influencia de la fuerza del viento, las concentraciones de residuos a distintos niveles, etc., era simplemente inaceptable.

Simulación del prototipo Ocean CleanUp

Y es aquí donde la simulación por ordenador de dinámica de fluidos encuentra su sitio y cobra todo su sentido.  En primer lugar, fue necesario realizar varias decenas de test físicos en el Maritime Research Institute Netherlands (MARIN), donde se construyó un modelo a escala 1:18 para optimizar los modelos numéricos, y así poder tener una referencia del comportamiento en diferentes condiciones controladas de oleaje, corriente y viento, a la vez que se evaluaba la eficiencia de la barrera pasiva de retención frente a diferentes tamaños de partícula.

A partir de estos datos se diseñaron diferentes modelos virtuales en los cuales puede reproducirse y simularse casi cualquier condición esperable en el Pacífico Norte de manera realista y realizar miles de test que permitan anticipar el comportamiento de la barrera en las mismas, optimizando su diseño en cuanto a longitud, profundidad, flotabilidad, y capacidad de retención de partículas.

Para la determinación y validación de estos modelos computacionales de dinámica de fluidos, los ingenieros del proyecto “The Ocean Cleanup” han utilizado el programa XFlow de SIMULIA, y como resultado han sido capaces de mejorar el diseño de la barrera de retención, asegurando su operatividad incluso en las condiciones más extremas de oleaje y tormentas, optimizando el coste de las pruebas realizadas.

El sistema se encuentra actualmente en fase de prueba piloto, habiéndose desplegado un segmento de 100 m en el Mar del Norte, a unos 25 km de la costa holandesa. El proyecto final supone el despliegue de un sistema flotante de retención que vaya de California a Hawái, para evitar que los desperdicios se fragmenten excesivamente en su camino hacia el Norte, y poder retirarlos antes.


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