Hidrodinámica del oleaje y su interacción con estructuras naturales y artificiales en la costa

El conocimiento de la hidrodinámica del oleaje es un aspecto clave que permite realizar una diagnosis más completa de los procesos asociados a la transformación del oleaje que tiene lugar en la costa. Éstos están ligados no solo a la interacción del oleaje con estructuras artificiales, como las infraestructuras costeras y portuarias, sino también, con las naturales como las playas, los arrecifes de coral o los ecosistemas vegetales emplazados en la costa.

El desarrollo de modelos numéricos avanzados, basados en la técnica de la fluido-dinámica computacional, es una de las puntas de lanza del instituto.

IHCantabria cuenta con modelos propios, fruto de un intensivo trabajo de desarrollo de nuevos algoritmos, técnicas numéricas y de validación intensiva con datos de laboratorio, que lo han posicionado en el campo de la interacción del oleaje con estructuras, como un centro de referencia mundial.

Dos de los modelos desarrollados, enmarcados dentro de la técnica de la fluidodinámica computacional (CFD, Computational Fluid Dynamics), son el modelo IH2VOF y el modelo IHFOAM. Ambos modelos son referencia en el estudio de la interacción del oleaje con obras de abrigo, tanto convencionales como no convencionales, en el análisis de la hidrodinámica de la zona de rompientes y en los últimos años, en la caracterización de la hidrodinámica del oleaje en presencia de ecosistemas costeros vegetados, como fanerógamas marinas y de marisma o como manglares, y arrecifes de coral o artificiales.

Metodología

Alto conocimiento de los procesos de interacción del oleaje con estructuras, a partir de su extensa experiencia en el campo del diseño de estructuras y de los procesos de transformación del oleaje.

Realizar una exhaustiva validación de las herramientas a partir de los ensayos de laboratorio, que permiten acotar las incertidumbres de cálculo.

Incorporar el uso de herramientas numéricas CFD en el diseño de infraestructuras costeras y soluciones naturales con el objetivo de reducir las incertidumbres de cálculo.

Poner el modelado numérico al servicio de las infraestructuras de experimentación física con el fin de optimizar la ejecución de los ensayos, aumentar el conocimiento de los procesos y reducir la incertidumbre.

Transferir al sector productivo y a las administraciones públicas encargadas de la gestión de las infraestructuras portuarias las herramientas desarrolladas y las metodologías de análisis a través de cursos de capacitación. IHCantabria ha impartido más de 20 cursos en los últimos 10 años, formando a profesionales de diferentes países como España, EEUU, Canadá, Francia, Países Bajos, Italia, Alemania, Reino Unido, Colombia, Costa Rica, México, Australia o India.

Áreas de especialización

Modelado numérico de la interacción del oleaje con estructuras artificiales convencionales y no convencionales

Modelado de la hidrodinámica del oleaje y de la corriente en su interacción con ecosistemas costeros

Diseño de estructuras naturales para la protección de la costa

Hidrodinámica del oleaje e Hidrodinámica de la zona de rompientes

PROYECTOS RELEVANTES

MOTIOM

Modelado tridimensional de la interacción del oleaje con obras marítimas. Ministerio de industria, economía y competitividad.
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ECOPROOF

Ecosistemas naturales para la defensa de la costa frente a la reducción de desastres y el cambio climático. Ministerio de industria, economía y competitividad.
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MOVIOLA

Mejora del conocimiento y de las capacidades de predicción en la interacción del oleaje con el viento en las cercanías de las obras marítimas en presencia de viento.

THESEUS

Tecnologías costeras innovadoras para unas costas europeas más seguras en un clima cambiante
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REBASES MARESME

Re-dimensionamiento de las secciones constructivas de la protección de tres tramos de la línea de ferrocarril en la costa del Maresme. Para ello en primer lugar se realizó una caracterización del clima marítimo en las inmediaciones de las zonas de estudio. Con base en esto y en las batimetrías existentes, se definieron una serie de perfiles a lo largo de las mismas y se propagó sobre estos el oleaje a pie de las futuras obras mediante modelado numérico CFD bidimensional (IH2VOF). Finalmente se hizo un pre-diseño con formulaciones semi-empíricas de estabilidad y rebase sobre las mismas.

Colaboraciones

IHCantabria ha desarrollado proyectos en el campo de la hidrodinámica de la interacción del oleaje con estructuras naturales y artificiales, además de proyectos de consultoría especializada para empresas líderes del sector en un ámbito portuario internacional.

El desarrollo de las herramientas numéricas se ha realizado a partir de la financiación conseguida en proyectos de investigación competitivos nacionales e internacionales, tales como MOTIOM, MOVIOLA, ECOPROOF, THESEUS o Se@Ports, estos dos últimos pertenecientes a financiación de fondos europeos.

En el campo del desarrollo de las herramientas numéricas, IHCantabria es socio desarrollador de la empresa ESI, del software CFD OpenFOAM©, que es el software de código libre más usado. Los desarrollos de IHCantabria para este software, forman parte del paquete de ingeniería de costas distribuido por la empresa ESI.

Así mismo, debido al alto grado de excelencia conseguido, el uso de los modelos se ha extendido a otros campos de la ingeniería como el de la ingeniería de la hidráulica de canales, diseño hidráulico de tomas en el medio marino, la ingeniería nuclear o la cardiología.

SOFTWARE Y HERRAMIENTAS

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MARÍA E. MAZA

Investigadora || Experta en hidrodinámica e interacción con estructuras