La importancia de la modelación computacional en el estudio de los cuerpos de agua

La modulación computacional en los proyectos hidráulicos e hidrológicos que se desarrollan en los diferentes campos de las ingenierías se ha convertido en una herramienta cada vez más imprescindible a escala local, nacional e internacional. Este tema fue abordado por el magíster en ingeniería civil Rubén Doria, como parte de la programación de Webinars previos al XXIV Seminario de Hidráulica e Hidrología, organizado por la Sociedad Colombiana de Ingenieros, la Sociedad de Ingenieros del Atlántico y la Universidad del Norte.

El evento, que convoca a profesores, investigadores, empresarios, ingenieros y universidades, se realizará del 20 al 24 de septiembre para reflexionar en torno a investigaciones, proyectos y herramientas en el área de la hidráulica e hidrología, y contará con la participación de conferencistas nacionales e internacionales relacionados con proyectos de ingeniería.

En su ponencia, y bajo la temática de Modelación hidráulica de canales con HEC-RAS, conceptos prácticos y aplicaciones, el docente catedrático de la Universidad del Norte, Rubén Doria, explicó el 15 de septiembre fundamentos básicos alrededor de la modelación hidráulica de canales, principalmente con software, sus funcionamientos y aplicaciones, exponiendo al final un estudio de caso de un proyecto que realizó durante su tesis de maestría en Uninorte.

“La modelación computacional, sobre todo para cuerpos de agua, nos ha permitido solucionar problemas de alta complejidad en mucho menos tiempo del que usualmente se había llevado años atrás, antes de que usáramos las nuevas máquinas computacionales, que nos permiten llevar a cabo sistemas más complejos sin perder exactitud, precisión y los resultados que vayamos a obtener”, introdujo el investigador.

Sobre la modelación hidráulica en canales, sus alcances, límites y los fundamentos que soportan toda la dinámica modelada en los software, señaló que es importante entender cómo funcionan y cuáles son los parámetros iniciales que se necesitan para resolver un problema, de manera que los sistemas que se analizan actualmente tengan una mayor certeza. Lo anterior es posible gracias a la integración de las ramas como la física, la matemática y las ciencias de la computación.

“Las limitaciones que convencionalmente enfrentaba un ingeniero estaban principalmente determinadas por la cantidad de datos, cómo podía procesarlos y el tiempo en que podría hacerlo. Actualmente estas variables terminan siendo una limitante menor en los proyectos de ingeniería a los que nos estamos enfrentando, a medida que vamos generando programas cada vez más robustos y más complejos, con capacidad para representar de mejor manera la información que nosotros vayamos a tener”, argumentó el ingeniero civil e investigador del Observatorio del Río Magdalena de la Universidad del Norte.

Otro de los planteamientos compartidos por el docente fue que, anteriormente, los ingenieros se enfrentaban a la limitante de describir las leyes fundamentales de la forma más reducida posible para que el problema fuese capaz de pasar al punto de la solución, debido a que a ciencia cierta no se podían hacer análisis extendidos y proyecciones muy largas. Por eso, aunque eran estudios muy sólidos, tenían muchas barreras por el alcance computacional en años anteriores, situación que cambió cuando los computadores empezaron a poder describir los problemas más apegados a las leyes fundamentales.

“Nosotros podemos llevar esos problemas de una escala microscópica a una macroscópica, sin ningún problema, gracias al poder de cómputo actual que tenemos”, enfatizó Doria, agregando que a su vez las modelaciones permiten probar más opciones acercándonos a tener diseños muchos más óptimos. Sin embargo, el docente indicó que no todos los modelos producidos a través de los computadores deben ser usados como una camisa de fuerza. “Los computadores dan respuestas lógicas, pero si el ingeniero que está frente tiene los datos necesarios para poderse enfrentarlos”, destacó.

Puntualmente en la hidráulica los modelos computacionales se utilizan para determinar ciertas variables de interés que van muy de la mano con el alcance del proyecto en desarrollo, estas podrían ser las láminas de agua, las velocidades, los esfuerzos cortantes, las pendientes, entre otros. Por su parte, cuando se habla de escenarios como ríos donde la sedimentación y la calidad del agua empiezan a ser importantes, las variables de interés tienden a ser más complejas tanto a la hora de modelar como a la hora de medirlas.

El docente manifestó que, entre estas variables, podemos encontrar la concentración de sedimento, el micro transporte de sedimentos, la tasa de erosión y sedimentación que son importantes cuando se está determinando la gestión de riesgo; por ejemplo, en poblaciones ribereñas y la calidad del agua que es una variable imprescindible. Estas variables de interés pueden tener múltiples perspectivas para llegar a una solución desde diferentes tipos de aproximaciones, que pueden reflejarse mediante modelos unidimensionales, bidimensionales y tridimensionales.

Finalmente, el docente expuso el estudio de caso del proyecto de desarrolló en su tesis de maestría: una metodología para la realización de dragado de mantenimiento del Río Magdalena, a partir del régimen hidrológico, usando un modelo a través del programa de modelización hidráulica HEC-RAS para chequear el comportamiento hidráulico del río y analizar sus condiciones.

La serie de webinars, a la que asisten más de 400 personas, también es desarrollada por los profesores del departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de Uninorte: Augusto Sisa, Alexander Montalvo y Leonardo Ávila, quienes en diferentes conferencias abordan los principios de modelación hidrológica para gestión de recursos hídricos, el manejo de datos raster para categorización de cuencas hidrográficas en QGIS y los servicios en la nube de aws o azure para el procesamiento, análisis y uso de información y modelos hidroambientales.

El XXIV Seminario Nacional de Hidráulica e Hidrología, que se llevará a cabo del 20 al 24 de septiembre desde Uninorte, es uno de los eventos de hidráulica e hidrología más importantes del país. Convoca a investigadores, proyectistas y otros especialistas afines a la hidráulica y a la hidrología, a intercambiar conocimiento y exponer sus estudios y experiencias, con el objeto de impulsar desarrollos organizados, novedosos y metódicos para el uso racional de un recurso vital como el agua.

Inscríbete en su página web, en donde puedes encontrar toda la programación de los webinars y las clases magistrales que se llevarán a cabo, así como las normas para presentar las ponencias y artículos.

Por Katheryne Meléndez