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Seminario de Posgrado “Introducción a la Modelación Hidrodinámica 2D con herramientas de uso libre”

25 y 26 de abril de 2019

 

Duración


20 horas distribuidas en: 14 horas presenciales y 6 horas asignadas para la resolución de ejercicios, que serán corregidos por los docentes.

 

Fundamentos


Las inundaciones constituyen el fenómeno natural que más perjuicios económicos causa en la Argentina. Según el estudio “Análisis ambiental del país: Argentina” del Banco Mundial del año 2016, los daños anuales alcanzarían el 0,7 %, lo cual es una cifra considerable.

La alta exposición de población e infraestructura en áreas potencialmente inundables (valles de inundación), los efectos esperables del cambio climático, el cambio de uso del suelo y la ocupación anárquica (o no planificada) del territorio, etc. hace que resulte muy importante por parte de los especialistas, estimar con rigor y precisión los efectos de las inundaciones a fin de prevenirlos y/o mitigarlos.

Los modelos hidrodinámicos (HD) son herramientas que permiten reproducir los calados de agua y la velocidad del agua en movimiento. En el desarrollo técnico, los primeros modelos HD fueron los modelos 1D, en los cuales los valores de calado y velocidad son únicos en cada sección transversal de flujo. Esto es realista cuando hay suficiente pendiente, en donde las simplificaciones realizadas en las ecuaciones de flujo son asumibles.

En otras condiciones, cuando las pendientes son bajas, no está claramente definido el cauce, o hay efectos importantes de remanso, secciones compuestas y viento, el calado o la velocidad pueden variar significativamente a lo ancho de la sección, un modelo 1D resulta poco realista y se hace necesario buscar soluciones más exactas.

Estos modelos 2D, que resuelven las ecuaciones de Saint Venant (o de aguas poco profundas), son mucho más intensivos en información requerida y tiempo de cálculo, pero la compensación de esto es una representación más realista del movimiento del agua.

Actualmente hay muchos modelos HD-2D, pero este seminario se centrará en mostrar los modelos de uso libre (gratuitos), que permiten el aprendizaje y la capacitación de los profesionales de la ingeniería, y la realización de trabajos profesionales de alta complejidad con costos menores.

En países pobres como el nuestro, estas herramientas libres son una opción muy conveniente, y que adquirirán mucha mayor difusión, tanto en los ámbitos académicos, como profesionales y de la administración pública provincial y nacional.

Justificación


Es importante que los ingenieros especializados en hidráulica conozcan los fundamentos teóricos y las posibilidades de estos potentes modelos numéricos, para emplearlos adecuadamente y conocer sus limitaciones, dado que cada vez serán más utilizados en los estudios de inundaciones rurales y urbanos.

Descripción


Consistirá en una introducción a los conceptos teóricos de mecánica de fluidos en dos dimensiones, y la realización de prácticas de ejercicios básicos sobre problemas de modelación de zonas inundables con herramientas informáticas disponibles de forma gratuita.
Se emplearán los siguientes softwares: QGIS, HEC-RAS 5.0.7, IBER 2.5.

Objetivos


Este seminario introductorio pretende que el alumno aprenda a:
• Diferenciar la modelación hidrológica y la hidrodinámica.
• Comprender los fundamentos de la modelación hidrodinámica.
• Conocer genéricamente los componentes de los modelos hidrodinámicos.
• Evaluar la cantidad y calidad de la información necesaria para realizar con éxito la modelación hidrodinámica.
• Capacitar al alumno en el manejo de los modelos hidrodinámicos más comunes.

Unidades Temáticas


• Revisión a las ecuaciones de Saint Venant (1D, 2D) y ecuación de la energía para flujo uniformemente variado.
• La condición CFL de límite de paso de tiempo.
• ¿Cómo se construye un modelo? Posibles topologías y casos híbridos.
• Revisión de los modelos disponibles, incluyendo los comerciales presentes.
• Simulaciones extremas y del estado del arte.
• Modelizaciones en entorno urbano (con caso de ejemplo).

Bibliografía:
• Bladé, E., Cea, L., Corestein, G., Escolano, E., Puertas, J., Vázquez-Cendón, E., Dolz, J., Coll, A., 2014. Iber: herramienta de simulación numérica del flujo en ríos. Revista Internacional de Métodos Numéricos para Cálculo y Diseño en Ingeniería, Volume 30, Issue 1, 2014, Pages 1-10.
• Echeverribar, I., Morales-Hernández, M., Lacasta, A., Brufau, P., García-Navarro, P. “Simulación numérica con RiverFlow2D de posibles soluciones de mitigación de avenidas en el tramo medio del río Ebro” – Ingeniería del Agua, 21.1, 2017.
• Gil, C., Villanueva, I. y Godiksen, P. “Efectos de la cartografía sobre la modelización hidráulica bidimensional de crecidas” – JIA 2011.
• Teng, J., Jakeman, A.J., Vaze, J., Croke, B.F.W., Dutta, D., Kim, S. “Flood inundation modelling: A review of methods, recent advances and uncertainty analysis”. Environmental Modelling and Software, 90(2017):201-216.
• Toro, E. and García-Navarro, P. “Godunov-type methods for free-surface shallow flows: A review” – Journal of Hydraulic Research Vol. 45, No. 6 (2007), pp. 736–751.

Enlaces de referencia

 

Metodología de trabajo


Para la resolución de los ejercicios se utilizarán programas de descarga libre. Los alumnos deben traer su propia computadora/laptop.
Es necesario conocimientos previos de mecánica de fluidos, y es deseable experiencia en modelación hidrodinámica 1D.

Criterios y procedimiento de evaluación


Se entregará al alumno una ejercitación a resolver aplicando la temática del seminario. Para la obtención de la aprobación se requiere una nota mínima de 7 (siete).

Infraestructura y equipamiento:


Se utilizará un aula con medios audiovisuales para el dictado de las clases teóricas. Respecto a las clases prácticas, se requiere de computadora personal y se utilizará un salón con acceso a internet.

 

Docentes


Guillermo Collazos
Ing. Hidráulico y Civil, Universidad Nacional de La Plata, Argentina.
Dr. en Ingeniería Hidráulica y Medio Ambiente, Universidad Politécnica de Valencia, España.

Ignacio Villanueva
Lic. en Ciencias Físicas (MSc), Universidad de Zaragoza, España.
PhD en Mecánica de Fluidos, Centro de Matemáticas Aplicadas, Universidad de Reading, Reino Unido y Universidad de Zaragoza.
Post-Doctorado en Métodos Numéricos, Escuela de Ingeniería Civil, Universidad de Nottingham, Reino Unido.

 

ARANCELES

  • General: $2000.-
  • Docentes y graduados de UTN: $1000.-

 

INSCRIPCIÓN


Completando el siguiente FORMULARIO

 

ORGANIZA


Secretaría de Ciencia, Tecnología y Posgrado.
Tel. (0345) 4214590 ó 4226614 – Interno 1021
E-mail: posgrado@frcon.utn.edu.ar