NUMA

Desarrollo de una plataforma para la integración de modelos numéricos de base física y modelos basados en datos en la gestión de la auscultación de presas.

La seguridad de presas es un aspecto relevante en nuestra sociedad por la importancia de sus funciones (generación de energía, abastecimiento de agua, laminación de avenidas) y por la gravedad de las consecuencias de una avería grave o rotura. Así se refleja en el Programa Estatal de I+D+I Orientada a los Retos de la Sociedad, que establece la “seguridad de infraestructuras hidráulicas” entre las prioridades del “Reto en acción sobre cambio climático y eficiencia en la utilización de recursos y materias primas”.

Los análisis de seguridad de presas se basan fundamentalmente en los modelos de comportamiento, que son idealizaciones del conjunto presa-cimiento que permiten calcular la respuesta de la presa en situación normal frente a una determinada combinación de acciones. La comparación de dicha respuesta con la real de la presa, medida por los aparatos de auscultación, es el elemento principal para determinar el estado de seguridad de la estructura.

Los modelos de comportamiento pueden ser de dos tipos: a) de base física, en los que se modela el conjunto presa-cimiento con elementos finitos, y b) basados en datos de auscultación. Ambos presentan ventajas e inconvenientes, y requieren una especialización para su elaboración y su interpretación correcta.

En la actualidad, ambos enfoques se utilizan de forma independiente, lo que puede provocar resultados contradictorios que complican la toma de decisiones con respecto de la seguridad de la presa.

El presente proyecto se pone en marcha con la idea de desarrollar una plataforma de integración de los modelos numéricos y los basados en datos, que ofrecerá los siguientes beneficios para la mejora de la seguridad de presas:

1. Se obtendrán modelos numéricos más ajustados al comportamiento real de la presa y por tanto más fiables.
2. Se podrán aplicar los modelos estadísticos en fases más tempranas de la vida de la presa, porque se podrán ampliar las series de datos con simulaciones numéricas.
3. Se dispondrá de información más completa sobre el estado de seguridad de la presa, ya que se analizarán conjuntamente ambos modelos
4. Se desarrollará una metodología para calibración de los parámetros de los modelos numéricos de presas.
5. Se elaborarán criterios para el ajuste dinámico de los umbrales de emergencia de presas que permita considerar toda la información disponible.
6. Se redactarán criterios de aplicación conjunta de modelos deterministas y estadísticos, teniendo en cuenta las características de cada presa y en especial el tiempo de explotación.

DACARTEC, coordinador del consorcio, ha detectado el potencial de esta idea a raíz de su participación en proyectos previos relacionados con la seguridad de presas. Se ha realizado un análisis de la competencia, y se ha observado que existen un buen número de herramientas a nivel mundial desarrolladas para la gestión de los datos de auscultación de presas. Ello denota un volumen de demanda importante a nivel global, como corresponde con el número de presas en explotación en todo el mundo (más de 58.000 según el último inventario de ICOLD). Algunos de estos programas incluyen la posibilidad de elaborar modelos estadísticos sencillos, pero ninguna contempla la integración de modelos deterministas y basados en datos en un mismo entorno. Existe por tanto un gran potencial para una plataforma como la que se pretende desarrollar, que supondrá un salto cualitativo en el análisis de seguridad de presas, pudiendo incluso forzar un cambio de paradigma en un futuro.

Para llevar a cabo el proyecto, se ha conformado un consorcio de entidades con roles complementarios. DACARTEC, coordinador del consorcio, es una empresa experta en la integración de sistemas en herramientas informáticas con aplicaciones diversas, para clientes del más alto nivel. Cuenta además con antecedentes en proyectos de investigación relacionados con la seguridad de presas. El grupo SERPA de la cátedra de Presas de la Escuela de Caminos de la UPM es experto en seguridad de presas y en todos los fenómenos que intervienen, con un enfoque académico, que ofrece respaldo técnico al producto. CIMNE es un centro de investigación líder en el desarrollo y aplicación de métodos numéricos en diversos problemas de ingeniería y en particular de seguridad de presas. Ambos han colaborado previamente en proyectos de investigación en este campo. Finalmente, El consorcio se completa con la empresa AVACCO, una entidad joven con una incipiente actividad investigadora, para dotar a la herramienta de las funcionalidades necesarias para facilitar su entrada en el mercado. AVACCO es especialista en el empaquetamiento de soluciones de software para su comercialización en formato de pago por uso, característica que se considera muy relevante para facilitar la explotación del producto en el contexto actual.

Las empresas españolas de ingeniería y construcción de presas han incrementado notablemente su presencia internacional en los últimos años, lo que ha ampliado el mercado potencial de desarrollos como el del presente proyecto. Aunque el ritmo de construcción de presas en España se ha reducido notablemente, ha aumentado considerablemente las necesidades en materia de mantenimiento y seguridad de presas, a causa del envejecimiento de las presas en explotación. Esta misma tendencia se observa en términos generales a nivel mundial, si bien en determinadas áreas (China y Latinoamérica principalmente) el ritmo de construcción de presas es claramente mayor que en nuestro país. En este contexto, la herramienta a desarrollar tendrá un gran mercado a nivel mundial, ya que ofrece ventajas sobre el estado del arte actual desde la fase de diseño hasta la de explotación, y particularmente durante la fase inicial de la vida de la presa, que es crítica en cuanto a su seguridad. La internacionalización del producto está asegurada con la presencia complementaria de las entidades que forman el consorcio a nivel internacional, con potencial de desarrollo en cuatro continentes, y especialmente en Lationoamérica.

Entidades participantes: