El peligro de las grandes presas ante el cambio climático
Los episodios meteorológicos extremos, cada vez más frecuentes, someten a muchos pantanos a un esfuerzo para el que no fueron concebidos, sobre el que investiga la contratada predoctoral Alicia Ros gracias a la Fundación Séneca
La DANA que se desplomó sobre la Región en septiembre de 2019 estuvo a punto de provocar un desastre en el pantano de Santomera. La infraestructura vio como en apenas 24 horas, entre los días 12 y 13, pasaba de acumular dos hectómetros de agua a soportar su máxima capacidad: 21. No hubo más salida que desaguar a la máxima velocidad posible al tiempo que se evacuó, aguas abajo, a 3.000 habitantes de las pedanías de El Siscar y La Matanza. La operación puso al límite una construcción que, como ocurre con numerosas grandes presas de España y todo el mundo, no ha sido concebida para unos episodios tan radicales, y cada vez más frecuentes ante el calentamiento global.
LAS CLAVES
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Meteorología adversa. Los expertos advierten de que los episodios climáticos extremos serán cada vez más frecuentes, como ya comienza a ocurrir.
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Construcciones desfasadas. Las grandes presas que se extienden en España y la Región no están concebidas para poder desaguar con la rapidez que ahora se precisa.
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Calibrar el riesgo. La investigación busca conocer bien cómo se comportan estos complejos para prevenir situaciones que podrían derivar en desastres.
«El efecto del cambio climático está provocando la necesidad de realizar una reevaluación hidrológica e hidráulica de los grandes sistemas presa-embalse», explica la investigadora de la Universidad Politécnica de Cartagena (UPCT) Alicia Ros Bernal, ocupada en un proyecto de cuatro años (concluirá en mayo de 2026) sobre la mejora de estas estructuras hidráulicas.
«La irregularidad del régimen de precipitaciones debido al cambio climático, caracterizado por la ocurrencia de eventos meteorológicos extremos, ha propiciado un aumento en la magnitud de las avenidas», resume. La consecuencia para las grandes presas es que ahora deben asumir caudales superiores, «lo que plantea nuevos escenarios en las acciones sobre la presa y problemas de erosión aguas abajo (afectando a la cimentación)», detalla la especialista.
El sobrevertido como solución de emergencia frente a episodios como los de 2019 debe realizarse «siempre y cuando no se comprometa la seguridad estructural», lo que en muchas ocasiones no resulta posible. «Los órganos de desagüe principales (denominados aliviaderos) son incapaces de descargar estos nuevos caudales», advierte la investigadora. En este contexto, añade, resulta fundamental entender cómo se comportan «los flujos bifásicos» de aire y agua que se vierten para descargar la infraestructura; y también cuál es la evolución del chorro durante la caída y cómo se produce la disipación de energía antes del impacto aguas abajo.
Ros Bernal pone el acento en la importancia de calibrar bien el flujo aire-agua «para garantizar el adecuado funcionamiento dentro del rango de caudales esperados de funcionamiento» de estas estructuras. Su investigación, de hecho, trata de desvelar ese «comportamiento del flujo bifásico aire-agua», con especial interés, precisa, «en la descarga que se produce a través de los aliviaderos de grandes presas».
La iniciativa emprendida por esta contratada predoctoral, del Grupo de Ingeniería Hidráulica, Marítima y Medioambiental de la UPCT, «analizará la evolución de chorros turbulentos descargados a la atmósfera y la disipación de energía experimentada por los mismos debido a la fricción entre el aire y el agua», puntualiza.
Cuanto más conozcamos sobre los procesos de aireación, aclara, más cerca estaremos de obtener «sistemas más eficientes y mejor preparados frente a los efectos del cambio climático». El trabajo, que arrancó en mayo de 2022 financiado por el Gobierno Regional a través de la Fundación Séneca, contempla dos líneas de acción principales. Por una parte incluye una vertiente experimental que ha comenzado con la recogida, con ayuda de una sonda de fibra óptica, de distintas variables (velocidad, fracción de vacío, conteo de burbujas de aire,...) en un modelo físico en el que se simula el comportamiento de los chorros de descarga.
Aquí se incluirá también el uso de cámaras especiales para registrar el detalle de los fenómenos que se producen en torno a los chorros de desagüe.
La otra vertiente de la investigación se desarrolla mediante simulaciones numéricas tridimensionales, e incluye herramientas de dinámica de fluidos computacional para comprar estos resultados numéricos con los experimentales obtenidos en el laboratorio. A partir de ahí, es posible avanzar en nuevas herramientas o desarrollos de software que ayudarán a diseñar soluciones hidráulicas, de modo que se puedan «disminuir costes e implementar modificaciones de manera sencilla, sin necesidad de recurrir a la experimentación en modelos a escala».
«En resumidas cuentas», extracta la futura doctora, «cuando aumenta el caudal aumentan las acciones ejercidas sobre el cuerpo de la presa. Ese caudal adicional debe ser descargado para no comprometer la seguridad estructural, sin embargo, los órganos de desagüe son incapaces». «Además, hay que estudiar qué pasa en la descarga para no afectar a la cimentación y conseguir disipar la energía del chorro mediante su fricción con la atmósfera antes de que impacte en el cuenco de disipación», concluye la investigadora.
Estructuras obsoletas
«El principal problema en España y en el resto del mundo es que tenemos un número elevado de grandes presas que fueron construidas atendiendo a premisas y procedimientos constructivos obsoletos en el contexto actual», advierte la investigadora del Departamento de Ingeniería Minera y Civil de la UPCT. Se trata de complejos que ahora «deben adaptarse para cumplir con criterios medioambientales, sociales y de seguridad cada vez más exigentes». Ros Bernal estudia el comportamiento de estas estructuras hidráulicas cuando se las somete a unos desagües más exigentes de lo que era habitual hace unas décadas, y para los que fueron concebidas. A nivel internacional, detalla, hay autores que ya han estudiado el comportamiento de flujos bifásicos (de aire y agua que se vierten cuando se alivian estas infraestructuras), trabajando con sondas de conductividad y fibra óptica. En la Región de Murcia se han realizado investigaciones relevantes en este campo, apunta. Estos avances «ofrecen un contexto relevante y complementario para el trabajo que estamos realizando en este proyecto».
