Simulación computacional de drenajes urbanos ayuda a delimitar zonas de riesgo

Por medio de un software es posible estimar tanto el movimiento del agua en las vías, como la manera en que las aguas lluvias ingresan a las tuberías. El sistema es útil para planificar el territorio y delimitar zonas de riesgo.

Para diseñar el modelo se representaron las rejas de drenaje utilizadas por las Empresas Públicas de Medellín (EPM), que son iguales en el área metropolitana del Valle de Aburrá, algo que generalmente no es común en otras ciudades.

Manuel Cárdenas Quintero, estudiante de la Maestría en Recursos Hidráulicos de la Facultad de Minas de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.) Sede Medellín, afirma que el propósito del proyecto es entender de la forma más óptima el proceso de captación y ubicación de las rejas estándares.

“Se trata de que el diseño hidráulico permita ubicar rejas en sitios estratégicos de las vías para que capten la mayor cantidad de agua posible, disminuyendo los riesgos en superficie”.

Cuando el agua viene por la cuneta las rejas tienen dos modos de captarla: frontal y lateral; el primero es el que más lo permite, por lo que ubicar sumideros laterales continuos, o en serie, es inoficioso.

En ese sentido, el estudio estableció que por no captar mucha agua el sistema lateral no es apto para altas pendientes, aunque el mecanismo frontal también tiene un inconveniente, y es que si el agua circula veloz en vías de este tipo, salpica por encima de la reja disminuyendo el caudal captado.

En zonas planas el agua se puede captar tanto lateral como frontalmente, porque el líquido fluye lentamente por la carretera.

La simulación en tres dimensiones de la hidrodinámica de las rejas se desarrolló mediante el programa informático Ansys. Con datos estandarizados se representaron cerca de 100 casos a los que se les hicieron variaciones como pendientes longitudinales y transversales de las vías y los caudales que por allí circulan.

“Lo importante de trabajar con las rejas es que estas permiten la interacción entre los dos sistemas de drenaje urbano: el mayor, que son las vías, las cuales funcionan como canal, y los drenajes menores, que son las tuberías de los alcantarillados”.

Mitigación del riesgo

El estudiante afirma que existen concepciones tradicionales del entendimiento del fenómeno físico del drenaje urbano, y por lo tanto de los criterios de su diseño. “Aunque existen algunos estudios internacionales, en Colombia esta línea de investigación ha estado ausente del medio académico durante los últimos años, por lo que se tienen grandes necesidades en problemas de inundaciones en zonas urbanas”.

La relevancia de la investigación radica en que el cambio climático genera lluvias más intensas y frecuentes, que sin un adecuado sistema de captación pueden causar inundaciones en las vías, como las presentadas, por ejemplo, en los deprimidos viales de la Terminal del Norte o en el sector de Bulerías, en Medellín.

“Se ha entendido que la solución a esos problemas es ampliar el diámetro de los tubos, y en parte eso es necesario, pero no se ha hecho un análisis detallado de cómo ingresa el agua allí. De esa manera el problema del drenaje urbano se está viendo de forma sesgada y parcial”, indica el investigador.

Además, por lo que se identificó en el estudio, es útil para analizar riesgos en torno a inundaciones: “por ejemplo en Medellín y el Valle de Aburrá eso no representa un riesgo prioritario, por las altas pendientes de las vías en zonas montañosas, pero en ciudades más planas como Cartagena o Barranquilla, sí; de hecho allí hay colapsos del sistema de drenaje, por lo que se presentan los arroyos”.

Al llevar los resultados a un modelo hidráulico bidimensional se pueden identificar zonas de peligro, es decir donde el agua pueda arrastrar personas o vehículos cuando se superan ciertos umbrales de velocidad y de profundidad del agua.

La herramienta podría convertirse en una aliada de diseñadores urbanos, planificadores, constructores, y en general para los organizadores del territorio.