Laboratorio de Hidráulica

Cartel MEDUSA-1

Instalación deseñada para a edición e análise do proceso de transformación de choiva en caudal en superficies urbanas. Conta con:

Simulador de choiva que ofrece varios niveis de intensidade

Superficie urbana que simula un tramo de rúa, incluíndo a beirarrúa con dous sumidoiros e unha canle de achega de escorrentía directa

Pequena rede de tubos de drenaxe que recollen a escorrentía superficial e a derivan a un punto de saída para a medición de parámetros vinculados ao fluxo ou ao nivel de contaminación da auga

O tipo de análise que se realiza inclúe a medición do fluxo superficial con alta precisión para a calibración de modelos numéricos e na rede de drenaxe para a calibración de modelos duais, a medición do transporte de contaminantes depositados en superficie e a través da rede de drenaxe, ou a análise do funcionamento hidráulico e a eficiencia de remoción de contaminación de superficies porosas ou permeables.

As características técnicas da superficie urbana básica son as seguintes:

• Superficie de drenaxe urbana de 36 m2
• Simulador de choiva baseado en goteiros capaz de xerar intensidades de 10 a 120 mm/h
• Dous imbornales e unha canle de recollida de escorrentía augas abaixo
• Sistema de drenaxe composto por tubaxes de PVC de diámetros 85 e 190 mm

Esta superficie pode adaptarse e é moi versátil, permitindo outras configuracións e permitindo a análise da escorrentía superficial sobre superficies de distintos materiais cun rango de pendente variable para, por exemplo, estudar o transporte de plásticos ou a eficiencia de reixas, ou a instalación de módulos de drenaxe sostible para a simulación de cubertas verdes, pavimentos permeables ou áreas de biorretención.

Cartel MEDUSA-3

Nova versión máis grande e completa da instalación MEDUSA-1 que representa un segmento de rúa cunha intersección con 4 módulos de tellados de pendente e materiais variables, un armazón de tubos, unidos por pozos de rexistro, practicables e instrumentados.

Incorpórase achega de escorrentía superficial e achega de caudal pola rede de conducións, ademais de incluír un simulador de choiva realista de grandes dimensións con intensidades de precipitación de 30 a 80 mm/h.

Esta instalación permite a calibración de modelos de fluxo dual, a análise da remoción de contaminación en tellados e rúas, ou a substitución de elementos impermeables por técnicas SUDS para avaliar o seu rendemento, entre outras posibilidades.

Todos os fluxos están instrumentados, e cóntase así mesmo con sondas para a medida en continuo da contaminación. Ademais do seu potencial como infraestrutura de investigación ten un gran valor didáctico, tanto para estudantes universitarios como para o público en xeral.

As características técnicas desta plataforma, que ten unha superficie total de 100 m2, son as seguintes:

• Conta cun dos simuladores de choiva máis grandes do mundo, podendo xerar precipitacións con intensidades de 30, 50 ou 80 mm/h
• A superficie do modelo consiste na intersección de dúas rúas de maneira perpendicular. O firme é de formigón cunha pendente trasversal do 2% e lonxitudinal do 1%. Ten catro módulos de edificación intercambiables para a análise de diferentes tipoloxías de cubertas e técnicas SUDS
• Dispón de varios imbornales, pozos de rexistro e unha rede de conducións
• Augas arriba de cada rúa e en cada tubaxe existe a posibilidade de incluír achegas de caudal en tubaxes

Cartel MEDUSA-4

Esta instalación simula, mediante un modelo conceptual, o sistema de abastecemento da área metropolitana da Coruña e a xestión do mesmo:

• Cunca de achega, cun encoro e unha ETAP (estación de tratamento de auga potable) en cabeceira
• A continuación, a auga é distribuída en alta a tres depósitos e en baixa mediante unha rede de liñas de distribución con algunhas interconexións, cunha gran cantidade de sensores para o control dos consumos dos distintos sectores na cidade (todas as liñas de distribución dispoñen de contador)
• As liñas principais contan con caudalímetros de distintas tecnoloxías e os fluxos contrólanse con válvulas motorizadas que permiten abrir, pechar ou regular as liñas, e activar as interconexións ou recirculacións
• Finalmente, a instalación conta cunha EDAR (estación depuradora de augas residuais) abaixo do modelo, desde a que se recircula a auga.

Este simulador ten a finalidade de probar estratexias de control en remoto da xestión do sistema. Inclúense sensores de distintas tecnoloxías e modos de conexión integrados nun sistema de control coherente, e unha plataforma de xestión que permite xerar escenarios de operación e respostas automáticas do sistema fronte a distintas eventualidades, como fugas ou incrementos da demanda.

O sistema de control do abastecemento da auga urbana permite incorporar diversas plataformas de xestión dos datos baseadas en xeral na internet das cousas ou internet of things (IoT, polas súas siglas en inglés), xunto con distintos procesos de toma de decisións, baseados en xeral en intelixencia artificial (IA) e na aprendizaxe automatizada ou machine learning.

Cartel MEDUSA-5

Esta instalación, realizada en colaboración coa empresa de abastecemento de auga da cidade da Coruña (EMALCSA), é un conxunto de dúas infraestruturas de tubaxes de auga a presión:

• Panel de tubaxes de fundición dúctil cos seus elementos a escala real
• By-pass da rede real de abastecemento para a medición de parámetros vinculados á calidade da auga

A primeira destas infraestruturas é unha rede mallada cun sistema en circuíto pechado de distribución, que se emprega para a calibración ou proba de elementos como paso previo á súa instalación na rede de distribución da Coruña e para o estudo de perdas de carga en conexións de sistemas de abastecemento. Adicionalmente serve como elemento de uso docente, cunha gran vantaxe sobre os simuladores didácticos xa que todos os elementos están a escala real.

A segunda das infraestruturas, realizada cos mesmos materiais, inclúe unha entrada e unha saída desde a rede de distribución da Coruña, o que establece un fluxo continuo. Disponse dun panel mallado que permite illar e extraer segmentos de tubaxe para analizar a deposición de sedimentos e a formación de biopelículas que se poidan producir, nunha zona que se sitúa na cabeceira da rede de distribución.

Este panel de tubaxes está instrumentado con sondas de medición de calidade para analizar a orixe e caracterización dos procesos que inflúen na xeración de depósitos nas tubaxes de distribución de auga potable, que son susceptibles de dar lugar a episodios puntuais de turbidez ou cambio de cor da auga. Esta instalación, ao atoparse conectada directamente á rede de abastecemento da cidade da Coruña, pode rexistrar as variacións propias da rede, e conta coas seguintes características técnicas:

• Sistema de tubaxes de 100 mm de diámetro con válvulas para o establecemento de diferentes configuracións de fluxo
• Dispón dun caudalímetro por ultrasonidos Panametrics AT600 e un sensor de presión UNIK5000 para o rexistro en continuo de variables hidráulicas
• O panel dispón de dúas tomas para recoller mostras de auga puntuais, un contador de partículas CRIUS conter-sense, e un sistema compacto S::CAN para unha caracterización físico-química en continuo medindo parámetros de calidade como pH, temperatura, conductividade, contido en osíxeno, nitratos, nitritos, turbidez, cloro residual ou cor

Ademais dunha infraestrutura de investigación, estas instalacións forman parte da instrumentación de control da calidade do abastecemento de augas da Coruña, e contan con elementos didácticos para visibilizar a importancia destes servizos.

Cartel MEDUSA-6

Tradicionalmente existiron dúas metodoloxías de análises de fenómenos hidráulicos: os métodos numéricos e os modelos físicos. A modelización física hidráulica achega unha proximidade ao problema e unha visibilización da contorna física que é dificilmente sustituible cos modelos numéricos. Poder observar en tres dimensións o problema obxecto de estudo, como podería percibirse como unha lámina de auga alaga unha zona e propor solucións, por exemplo, mediante barreiras, é algo que se fai dun modo moito máis intuitivo sobre un modelo físico que sobre un modelo numérico.

A idea básica sobre a que se sustenta MEDUSA-6 parte de ampliar o concepto dos coñecidos sistemas de realidade aumentada AR-SandBox. Estes sistemas permiten a representación topográfica e a xeración de choiva e escorrentía virtual sobre unha superficie construída con area dunha forma rápida e interactiva, pero non permiten introducir ningún tipo de información cuantitativa, o que fai que sexan instalacións esencialmente lúdicas e didácticas, sen ser válidas para un uso profesional.

Pola contra, a instalación MEDUSA-6 deseñouse como un simulador realista de fluxo en ríos e análises de zonas inundables, absolutamente cuantitativo. A introdución de datos técnicos e solucións está baseada nun modelo de cálculo co software Iber, avalado pola Dirección Xeral da auga e utilizado en multitude de proxectos de delimitación de zonas inundables ou do dominio público hidráulico.

Esta canle de experimentación de fluxo en lámina libre conta cunha lonxitude de 30 m e unha sección de 2 m de ancho e 1.5 m de profundidade. Esta canle empregouse no pasado para o estudo de estruturas interpostas en canles ou como recinto de canles de gran pendente como escalas de peces.

Ademais, as características da canle fan que sexa óptimo para traballos experimentais en conducións aéreas ou enterradas, incluíndo caracterizaciones hidráulicas do fluxo, optimización de seccións, estudo de técnicas de rehabilitación de tubaxes ou a análise de procesos de infiltración e exfiltración. Tamén se podería empregar como colector doutro tipo de instalacións como actuadores, válvulas, bombas, cámaras de rexistro ou técnicas de drenaxe sostible.

O Campus SUDS é unha infraestrutura piloto a escala real para o monitoreo e a avaliación de infraestrutura verde (Solucións Baseadas na Natureza) nos Campus de Elviña e de Zapateira.

Proxecto EQC2019-006507-P, financiado por: Plan estatal I+D+i 2017-2020 para a concesión de axudas para a adquisición de equipamento científico-técnico.

2019-2020 Ministerio de Ciencia, Innovación e Universidades.