27-10-2021 | Publicado por Joaquín Martí
Cuando un río llega a un embalse, las aguas que aporta transportan partículas sólidas que luego se irán sedimentando gradualmente en función de su tamaño y de la velocidad local del agua en el embalse. Con el paso del tiempo, este proceso lleva a la colmatación progresiva del embalse con una serie de consecuencias indeseables, tales como la reducción de su capacidad operativa y el aumento de los empujes ejercidos sobre la presa.
Para evitar que esto ocurra, las presas suelen disponer de desagües de fondo que pueden abrirse para dar lugar a vertidos de agua y sedimentos. Estos vertidos deben llevarse a cabo con precaución, pues pueden dar lugar a efectos importantes en la ecología y la morfología de la corriente aguas abajo. Además, dado que los vertidos arrastran una carga importante de sedimentos, pueden producir daños en la embocadura y la conducción del desagüe.
Foto: José Luis Casamor
Este tipo de daños es precisamente el que se experimentó en el desagüe de fondo de una presa y, como consecuencia, hubo que llevar a cabo una reparación del desagüe, oportunidad que se aprovechó para rediseñar su embocadura.
En apoyo a este ejercicio, Principia simuló el agua y los sedimentos en una parte considerable del embalse, incluyendo la embocadura modificada y el conducto de desagüe. El objeto de las simulaciones era establecer la operabilidad de la compuerta, prácticamente cubierta por los sedimentos, determinar el perfil resultante de sedimentos en el fondo del embalse tras una serie de vertidos postulados, y minimizar el daño producido en la embocadura durante los vertidos.
Principia empleó el programa de CFD XFlow, que usa la metodología Lattice Boltzmann para resolver el flujo de agua y sedimentos que abandona el embalse por el desagüe de fondo. XFlow se basa en una simulación sumamente fiable, la Wall-Modeled Large Eddy Simulation (WMLES), para tratar la turbulencia, generando una viscosidad de turbulencia coherente y un comportamiento realista en las proximidades de los contornos. Este procedimiento se combinó con un algoritmo que representaba la erosión y transporte de sedimentos en base a la metodología de Shields.
Como resultado, pudimos ofrecer predicciones acerca de la operación del desagüe con las diversas alternativas de diseño consideradas. No es un problema fácil de resolver, pero prácticamente todos nuestros clientes son capaces de resolver los menos difíciles…
