Al caer el sedimento dentro del tanque, el pozo o la piscina, el modelo indica con cuánta concentración queda el líquido, en cuánto tiempo, y los puntos en los que está ubicado, sin necesidad de construir físicamente una estructura para reproducir estos fenómenos. 

El modelo piloto de simulaciones hidráulicas se creó en el Laboratorio de Hidráulica “Jorge Ramírez Giraldo” de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.) Sede Manizales mediante el software Flow-3D, con el fin de incluir los efectos de los sedimentos sobre la densidad del fluido.

El profesor Philippe Chang, de Ingeniería Civil de la U.N. en la capital de Caldas, señala que la utilidad de esta herramienta está relacionada con su aplicabilidad en estudios de calidad del agua, en vertimientos o descargas de contaminantes en canales abiertos, lagos o embalses, y permite el análisis tridimensional de los fenómenos de dispersión.

Agrega que la reproducción de la onda generada al momento de la inyección o caída de un material contaminante o sedimento en un fluido es útil cuando se estudian fenómenos de propagación, como por ejemplo crecientes súbitas en ríos, rompimiento de presas y sismos o tsunamis.

Tanque de laboratorio

La estudiante Juliana Vargas Buriticá, de Ingeniería Civil de la U.N., explica que para reproducir estos fenómenos de dispersión se creó un tanque lleno de agua sin impurezas de 10 m de largo, 10 de ancho y 10 de altura al que se le inyecta una alta concentración de sedimentos de 5 kg/m3 en determinado tiempo. 

Las medidas del tanque, la concentración del contaminante y la cantidad del fluido, en este caso agua, se pueden poner y cambiar en el software según la problemática específica que se quiera solucionar.

El modelo puede tener diferentes condiciones de borde en las paredes del tanque, lo que permite simulaciones con o sin amortiguamiento de la onda por medio de la asignación de las condiciones de contorno, en las que se puede considerar una pared abierta.

“A pesar de la simplicidad del modelo, los resultados permiten obtener soluciones analíticas del problema y reproducir los fenómenos de amortiguamiento de onda y la dispersión de los sedimentos en el agua a lo largo del tiempo, como se observaría en la realidad”, sostiene la estudiante.

Desde el Grupo de Trabajo Académico en Ingeniería Hidráulica y Ambiental de la U.N. Sede Manizales indican que este primer prototipo permite una amplia aplicación del modelo en casos reales en los que existan problemas de inyección de contaminantes, deshielo y ruptura de presas, entre otros, facilitando un análisis tridimensional y obtener soluciones analíticas de los problemas hidrodinámicos y de transporte de sedimentos.

La remoción de sedimentos es una de las problemáticas de, por ejemplo, las centrales hidroeléctricas y bocatomas (obra civil diseñada para tomar el agua de un río y conducirla hasta el sitio donde se va a utilizar).

Por eso la implementación de este modelo permite obtener un conocimiento más profundo de los procesos involucrados en el transporte de sedimentos y el cálculo de las variables hidráulicas, que les facilite a estas empresas saber hasta qué punto la concentración de contaminantes afecta su labores cotidianas.