¿Cómo avanza la Modelación Numérica en Ingeniería de Presas?

El pasado 25 de noviembre de 2019 tuvo lugar en Madrid la Jornada sobre Modelación Numérica en Ingeniería de Presas, en el Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.

En ella participaron el presidente del Comité de Modelos Numéricos de ICOLD (Comisión Internacional de Grandes Presas), el presidente y otros miembros del SPANCOLD (Comité Nacional Español de Grandes Presas), así como representantes de los titulares de grandes presas.

Aportaron e incorporaron, además de sus visiones como proyectistas y modeladores con amplia experiencia, aspectos técnicos interesantes, basados en sus estudios más recientes, los cuales fueron expuestos a debate.

 

I. La modelación numérica en el comportamiento de presas: avances.

Una reflexión muy interesante fue la que hizo Carlos Granell, actual secretario general del SPANCOLD, sobre el notable avance que ha experimentado la modelización numérica en relación a la ingeniería de presas, y el relativo alejamiento que existe entre dichas tecnologías y los técnicos que se dedican a explotar y gestionar la seguridad de las presas y embalses.

En este sentido, actualmente hay un cierto inmovilismo en materia de seguridad de presas y embalses —debido, en parte, a la demora en la aprobación de nueva normativa que regule estos aspectos—.

La modelización numérica puede aportar una visión nueva, pudiendo mejorar en el conocimiento del estado de la seguridad de las presas y su comportamiento a lo largo de las fases de la vida de la infraestructura.

 

II. Comité de Modelos Numéricos de ICOLD: intervención y temáticas.

El presidente del ICOLD, Guido Mazzá, explicó cómo este comité supuso una conexión entre los técnicos especialistas en modelación numérica y los ingenieros de presas, así como la importancia de combinar experiencias y conocimientos.

Entre de los principales temas que abarcan los talleres (o benchmark workshops) que organiza el comité para el intercambio de conocimientos en relación a los modelos numéricos, se encuentran los siguientes:

• Para presas de fábrica:
– Análisis estático
– Análisis sísmico
– Interpretación de lecturas
– Problemas térmicos
– Reacción álcali-árido
– Mecánica de fractura del hormigón
– Análisis de riesgos

• Para presas de materiales sueltos:
– Análisis estático
– Análisis sísmico
– Interpretación de lecturas
– Análisis de riesgos

En relación a estos talleres, introdujo algunos ejemplos concretos, como el caso de la presa de Aceña, en la Demarcación Hidrográfica del Tajo, donde se hizo una comparativa entre los desplazamientos medidos y los calculados a partir de los modelos, y el de la presa de Luzzone, en Suiza, en la que se analizaron dos problemas: la estabilidad del estribo izquierdo y las tensiones a las que está sometida.

 

III. La visión de los titulares

Con respecto a los titulares, se contó con la participación de representantes de las administraciones con competencias en seguridad de presas y representantes de empresas del sector de producción de energía hidroeléctrica.

Todos destacaron el importante apoyo que supone la modelación numérica en la ingeniería de presas a la hora de estudiar problemas que pueden surgir en las infraestructuras, y poder así analizar las alternativas que nos lleven a su solución.

En concreto, Francisco Hijós, de la Confederación Hidrográfica del Ebro, señaló el importante papel de la modelización en las Revisiones de Seguridad de presas, que permite valorar a profundidad el comportamiento de las presas y comparar las lecturas reales con las variables modeladas.

César Mayoral, de Iberdrola, destacó la simulación de situaciones extraordinarias, el estudio de la inyección de juntas en presas arco y la elaboración de modelos de comportamiento con datos de auscultación, además los usos presentes y futuros en el apoyo para la determinación de umbrales de auscultación en los Planes de Emergencia de presas.

Yonay Concepción, del Consejo Insular de Aguas de Gran Canaria, se refirió al caso específico en el que la modelación numérica les ayudó a definir el sistema de auscultación de las presas de Chira y de Soria, lo que les ayudó a minimizar costes.

Por último, Ignacio Ocaña, de Endesa, explicó como desarrollaron un modelo hidráulico bidimensional para resolver un problema tridimensional con el uso de IBER y una geometría 3D.

IV. La visión de los proyectistas y modeladores

Desde el punto de vista de los proyectistas y modeladores, la jornada se centró en explicar los tipos de modelos numéricos que existen y sus diferencias, así como las ventajas, inconvenientes, limitaciones y avances que tienen en la actualidad respecto a la ingeniería de presas.

Fernando Salazar, del CIMNE (Centre Internacional de Mètodes Numèrics a l’Enginyeria), explicó el uso del machine learning como apoyo a las labores de vigilancia y auscultación de presas. Así mismo, referenció la necesidad del uso de una serie histórica sólida de datos para la implementación de un sistema de este tipo, y cómo es necesaria una base teórica y juicio ingenieril para la interpretación de resultados.

Rafael Morán, de la Universidad politécnica de Madrid, se refirió a las limitaciones de los modelos físicos en relación a los modelos numéricos, principalmente debidas a que es difícil plantear muchas modificaciones al modelo físico, a diferencia del numérico, el cual es más flexible.

Adicional a esto, abordó la utilidad de los modelos numéricos y la criticidad que deben tener los ingenieros a la hora de analizar y representar los resultados de dichos modelos.

Eduardo Conde, de TECOPYSA, introdujo el uso de algoritmos para tratamiento de imágenes, que permite diseñar una herramienta útil para medir y cuantificar la evolución de las patologías y ver cómo evolucionan las medidas que aplicamos.

Otros proyectistas como Javier Rodríguez, de Principia; Carmen Baena, de Granell Ingenieros Consultores, o M. Estrella Alonso, de Heymo Ingeniería, analizaron con base en casos concretos las virtudes (pero también las limitaciones) de los modelos numéricos en la redacción de proyectos.

V. Conclusiones de la jornada

Como conclusiones a la jornada, considero que los aspectos más importantes que se deberían destacar son los siguientes:

• La modelación numérica es una herramienta útil, que permite tener una referencia en la interpretación del comportamiento de las presas en cuanto a seguridad.
• Se están produciendo importantes avances en la modelación numérica y, por tanto, una oportunidad en la ingeniería de presas de intercambiar y maximizar conocimientos.
• Es importante tener una buena serie histórica de datos que sea fiable para la calibración de los modelos numéricos.
• Es necesario tener una base teórica y aplicar el juicio ingenieril al interpretar los resultados del modelo, además de ser conscientes de las limitaciones de los modelos.

 

Olalla Mosquera Barreiro, Ingeniera de Caminos, Canales y Puertos. Docente del Máster en Diseño, Construcción y Explotación de Obras Hidráulicas de EADIC.