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Empleo de modelos físicos para el estudio de ... - Proyecto Asdeco

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Jornadas ASDECO<br />

AVANCES TECNOLÓGICOS EN EL DISEÑO O Y CONTROL DE<br />

LOS VERTIDOS DE SALMUERAS AL MAR<br />

Valencia, 5 y 6 <strong>de</strong> Octubre <strong>de</strong> 2009<br />

<strong>Empleo</strong> <strong>de</strong> mo<strong>de</strong>los físicosf<br />

<strong>para</strong> <strong>el</strong> <strong>estudio</strong> <strong>de</strong> dispersión<br />

<strong>de</strong> salmueras<br />

Antonio Ruiz Mateo<br />

Centro <strong>de</strong> Estudios <strong>de</strong> Puertos y Costas


ACTUACIONES DEL CEDEX CON FINANCIACIÓN<br />

EXTERNA SOBRE LOS VERTIDOS DE SALMUERAS AL MAR<br />

FUENTE DE FINANCIACIÓN<br />

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013<br />

Sociedad Estatal<br />

Aguas <strong>de</strong> la Cuenca <strong>de</strong>l Segura<br />

Mancomunidad <strong>de</strong> los Canales <strong>de</strong>l<br />

Taibilla<br />

Dirección General <strong>de</strong>l Agua<br />

Dirección General <strong>de</strong> Calidad y<br />

Evaluación Ambiental<br />

AcuaMed<br />

Plan Nacional <strong>de</strong> I+D<br />

(a través <strong>de</strong> la Universidad <strong>de</strong> Cantabria)<br />

Plan Nacional <strong>de</strong> I+D<br />

(a través <strong>de</strong>l Instituto Tecnológico <strong>de</strong> Canarias)<br />

Dirección General <strong>de</strong> Calidad y<br />

Evaluación Ambiental<br />

AcuaMed


INVESTIGACIÓN N SOBRE LOS VERTIDOS<br />

DE SALMUERAS AL MAR<br />

OBJETIVOS:<br />

– Estudiar diferentes sistemas <strong>de</strong> vertido al mar<br />

– Conocer los campos <strong>de</strong> salinidad que se producen<br />

– Investigar los umbrales <strong>de</strong> tolerancia a los incrementos<br />

<strong>de</strong> salinidad <strong>para</strong> diferentes hábitatsh<br />

– Proponer y supervisar metodologías <strong>de</strong> diseño<br />

– Definir programas <strong>de</strong> vigilancia<br />

– Definir protocolos <strong>de</strong> actuación n en caso <strong>de</strong><br />

incumplimiento <strong>de</strong> los niv<strong>el</strong>es <strong>de</strong> calidad


INVESTIGACIÓN N SOBRE LOS VERTIDOS<br />

DE SALMUERAS AL MAR<br />

MÉTODOS:<br />

– Recopilación n y permanente actualización n <strong>de</strong> información<br />

(artículos, ponencias, informes, inventarios)<br />

– Base <strong>de</strong> datos bibliográfica<br />

– Campañas as <strong>de</strong> medida en vertidos <strong>de</strong> plantas<br />

<strong>de</strong>saladoras operativas<br />

– Construcción n y explotación n <strong>de</strong> mo<strong>de</strong>los físicosf<br />

– Mo<strong>de</strong>los matemáticos ticos y análisis dimensional<br />

– Colaboración n con autorida<strong>de</strong>s ambientales, con<br />

promotores públicos p<br />

y con centros <strong>de</strong> investigación


INVESTIGACIÓN N SOBRE LOS VERTIDOS<br />

DE SALMUERAS AL MAR<br />

MÉTODOS:<br />

– Recopilación n y permanente actualización n <strong>de</strong> información<br />

(artículos, ponencias, informes, inventarios)<br />

– Base <strong>de</strong> datos bibliográfica<br />

– Campañas as <strong>de</strong> medida en vertidos <strong>de</strong> plantas<br />

<strong>de</strong>saladoras operativas<br />

– Construcción n y explotación n <strong>de</strong> mo<strong>de</strong>los físicosf<br />

– Mo<strong>de</strong>los matemáticos ticos y análisis dimensional<br />

– Colaboración n con autorida<strong>de</strong>s ambientales, con<br />

promotores públicos p<br />

y con centros <strong>de</strong> investigación


CONSTRUCCIÓN N Y EXPLOTACIÓN N DE<br />

MODELOS FÍSICOSF<br />

INSTALACIONES:<br />

– Fijas:<br />

Tanque <strong>de</strong> 14 x 7 x 1 m 3<br />

Canal <strong>de</strong> oleaje <strong>de</strong> 70 x 1 x 2 m 3<br />

Canal <strong>de</strong> oleaje <strong>de</strong> 15 x 1,5 x 1 m 3<br />

Acuario <strong>de</strong> 1 x 0,5 x 0,4 m 3<br />

– A <strong>de</strong>manda


CONSTRUCCIÓN N Y EXPLOTACIÓN N DE<br />

MODELOS FÍSICOSF<br />

INSTRUMENTACIÓN N Y EQUIPOS<br />

– Salinómetro<br />

– Patrones <strong>de</strong> agua <strong>de</strong> mar<br />

– Conductivímetros<br />

– Caudalímetros<br />

<strong>el</strong>ectromagnéticos<br />

ticos<br />

– Rotámetros<br />

– Correntímetros<br />

doppler


CONSTRUCCIÓN N Y EXPLOTACIÓN N DE<br />

MODELOS FÍSICOSF<br />

INSTRUMENTACIÓN N Y EQUIPOS<br />

– Fluorómetros<br />

– Cámaras<br />

<strong>de</strong> ví<strong>de</strong>o<br />

(aéreas<br />

y sumergibles)<br />

– Voltímetros, osciloscopio<br />

– Sistemas <strong>de</strong> adquisición n <strong>de</strong> datos (ADC)<br />

– Software <strong>de</strong> proceso


CONSTRUCCIÓN N Y EXPLOTACIÓN N DE<br />

MODELOS FÍSICOSF<br />

INSTRUMENTACIÓN N Y EQUIPOS<br />

– Generador <strong>de</strong> oleaje<br />

– Bombas <strong>para</strong>: vertido, trasiego, mezclado,<br />

<strong>de</strong>sagüe, creación <strong>de</strong> corrientes<br />

– Depósitos<br />

– Sistema <strong>de</strong> niv<strong>el</strong> constante<br />

– Válvulas<br />

<strong>de</strong> precisión<br />

– Boquillas y distribuidores <strong>de</strong> caudal


CONSTRUCCIÓN N Y EXPLOTACIÓN N DE<br />

MODELOS FÍSICOSF<br />

INSTRUMENTACIÓN N Y EQUIPOS<br />

– Sal y rodamina<br />

– Bomba inyectora y variador <strong>de</strong> frecuencia<br />

– Mezcladores<br />

– Sistemas <strong>de</strong> tubos <strong>para</strong> toma <strong>de</strong> muestras<br />

– Bombas peristálticas<br />

– Envases <strong>para</strong> muestras y sistema <strong>de</strong> llenado<br />

– Construcción <strong>de</strong> mo<strong>de</strong>los


CONSTRUCCIÓN N Y EXPLOTACIÓN N DE<br />

MODELOS FÍSICOSF<br />

Técnicas LIF y 3DLIF (laser(<br />

laser-induced<br />

fluorescence)


CONSTRUCCIÓN N Y EXPLOTACIÓN N DE<br />

MODELOS FÍSICOSF<br />

Técnica LIF (laser(<br />

laser-induced<br />

fluorescence)


CONSTRUCCIÓN N Y EXPLOTACIÓN N DE<br />

MODELOS FÍSICOSF<br />

Técnica LIF (laser(<br />

laser-induced<br />

fluorescence)


APLICACIONES DE LOS<br />

MODELOS FÍSICOSF<br />

<strong>Proyecto</strong>s <strong>de</strong> vertidos concretos<br />

Establecimiento <strong>de</strong> metodologías <strong>de</strong> cálculoc<br />

Detección n y análisis <strong>de</strong> características especiales<br />

<strong>de</strong> los flujos


ESTABLECIMIENTO DE METODOLOGÍAS<br />

DE CÁLCULOC


ESTABLECIMIENTO DE METODOLOGÍAS<br />

DE CÁLCULOC<br />

PLANTEAMIENTO DEL ESTUDIO PARA EL CAMPO CERCANO:<br />

•Clasificar los sistemas <strong>de</strong> vertido en unos pocos tipos<br />

•Para cada tipo, i<strong>de</strong>ntificar las variables significativas<br />

•Establecer r<strong>el</strong>aciones mediante análisis dimensional<br />

•Ejecutar series <strong>de</strong> ensayos <strong>para</strong> <strong>de</strong>terminar coeficientes y<br />

exponentes<br />

•Realizar campañas as <strong>de</strong> medidas en vertidos operativos <strong>para</strong><br />

contrastar resultados


SISTEMAS DE VERTIDO EN USO<br />

<br />

<br />

Chorro libre en un acantilado<br />

Descarga enterrada en una playa <strong>de</strong> bolos<br />

Chorro libre sobre la escollera <strong>de</strong> un<br />

dique<br />

<br />

<br />

<br />

A un torrente, cerca <strong>de</strong> la <strong>de</strong>sembocadura<br />

Chorro libre en <strong>el</strong> lecho marino<br />

Tramo difusor con varias salidas


ESTABLECIMIENTO DE METODOLOGÍAS<br />

DE CÁLCULOC<br />

Clasificación n en tipos<br />

+ Chorro libre en un acantilado + Descarga enterrada en una playa <strong>de</strong> bolos


ESTABLECIMIENTO DE METODOLOGÍAS<br />

DE CÁLCULOC<br />

Variables significativas y análisis dimensional<br />

Otras variables<br />

2D 3D<br />

Único<br />

Q b , u<br />

Múltiple Q b , u, s Q b , u, s, L<br />

Único<br />

Variables adimensionales<br />

2D<br />

3D<br />

F, p, C, h 0 /h a , t/h a<br />

Múltiple F, p, C, s/d, h 0 /h a , t/h a F, p, C, s/d, L/d, h 0 /h a , t/h a


MODELOS FÍSICOSF<br />

ALGUNOS RESULTADOS: Tramo difusor sumergido<br />

2 BOCAS<br />

6 mm<br />

2 BOCAS<br />

6 mm<br />

ELEVADORES<br />

A 50 cm


MODELOS FÍSICOSF<br />

ALGUNOS RESULTADOS: Vertido sobre dique <strong>de</strong> escollera<br />

h a = 0.30 m<br />

h 0 = 0.41 m<br />

S S = 31 psu (R = 45%)<br />

W 50 = 0.5 kg manto; ; 0.06 resto<br />

Talud: : 1/3<br />

Pendiente <strong>de</strong>l fondo: : 1%<br />

H = 2.5 cm<br />

T = 1.3<br />

DILUCIÓN MÍNIMA<br />

Q (L/min) Sin olas Con olas<br />

1 6.2 36.1<br />

5 4.0 14.0


MODELOS FÍSICOSF<br />

ALGUNOS RESULTADOS: Vertido sobre cantos rodados<br />

h a = 0.30 m<br />

h 0 = 0.41 m<br />

S S = 31 psu (R = 45%)<br />

W 50 = 0.01 kg<br />

Talud: : 1/3<br />

Pendiente <strong>de</strong>l fondo: : 1%<br />

H = 2.5 cm<br />

T = 1.3<br />

DILUCIÓN MÍNIMA<br />

Q (L/min) Sin olas Con olas<br />

1 3.0 35.6<br />

5 1.2 7.8


MODELOS FÍSICOSF<br />

ALGUNOS RESULTADOS: Chorro emergido<br />

h a = 0.30 m<br />

h 0 = 0.41 m<br />

S S = 31 psu (R = 45%)<br />

DILUCIÓN MÍNIMA<br />

Q (L/min) Sin olas Con olas<br />

1 19.9 -<br />

5 22.3 -


MODELOS FÍSICOSF<br />

ALGUNOS RESULTADOS: Campo lejano<br />

Ensayo nº 1 2 3 4 5<br />

h d0 (m) 0.027 0.050 0.046 0.050 0.080<br />

U 0 (m/s) 0.026 0.026 0.024 0.013 0.007<br />

S 0 (psu) 23.0 15.3 12.6 16.0 3.5<br />

Oleaje 2.5 cm, 1.3 s No Sí Sí Sí Sí<br />

Dilución (-) 1.12 1.36 1.32 3.31 3.73


VALORES APROXIMADOS DE LAS<br />

DILUCIONES<br />

(1) (2)<br />

Descarga enterrada en una playa <strong>de</strong> bolos: 2,5<br />

A un torrente, cerca <strong>de</strong> la <strong>de</strong>sembocadura: : 4<br />

Chorro libre sobre la escollera <strong>de</strong> un dique: : 6<br />

Chorro libre horizontal en <strong>el</strong> lecho marino: : 12<br />

Chorro libre en un acantilado: : 18<br />

Difusor sumergido con 2 bocas/<strong>el</strong>evador: : 24<br />

Difusor sumergido con 1 boca/<strong>el</strong>evador: : 30<br />

Campo lejano 2,5<br />

(1) Sin oleaje<br />

(2) En función n <strong>de</strong> los <strong>de</strong>talles <strong>de</strong>l diseño o pue<strong>de</strong>n variar entre la mitad<br />

y <strong>el</strong> doble<br />

¡Gracias por su atención!<br />

n!

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