MODUS: modelo de drenaje urbana sustentable.


Modelo numérico para la simulación de la hidrodinámica en entornos urbanos, tanto en superficies como en redes de colectores.

Estado de protección de la tecnología

El modelo numérico está inscrito en el Registro de la Propiedad Intelectual.

¿Qué buscamos?

El equipo investigador considera que el modelo desarrollado puede resultar interesante para investigadores y empresas relacionados con el diseño y análisis de sistemas de drenaje. No obstante, se trata de un modelo con cierta complejidad y sin una interfaz que simplifique su aplicación, por lo que los potenciales usuarios deben tener conocimientos de modelado numérico.

Facultad de Informática. ETS de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Facultad de Matemáticas (Universidad de Santiago de Compostela).

Descripción

La tecnología desarrollada consiste en un modelo matemático para el cálculo de la hidrodinámica en sistemas de drenaje urbana. El modelo permite resolver las ecuaciones de flujo en superficie para establecer la transformación de lluvia-escorrentía, y, de este modo, determinar los caudales movilizados en tiempo de lluvia. También permite resolver las ecuaciones de flujo en tuberías (flujos en lámina libre y en carga) con el fin de determinar la evolución de los caudales movilizados a lo largo de la red de drenaje.

La principal novedad es que se trata de un modelo dual, en que se pueden calcular los flujos en la superficie y en la red de colectores de forma acoplada. Además, emplea una aproximación bidimensional para el cálculo de la hidrodinámica en superficie, cuando la mayoría de los modelos actualmente existentes se sirven de una aproximación unidimensional.

Se trata de un software escrito en lenguaje Fortran, que no es software libre.

La descripción del modelo y su validación, así como un ejemplo de su aplicación, han sido publicados en revistas de reconocido prestigio. A continuación se indican los artículos correspondientes:

  • Ignacio Fraga Cadórniga; Luis Cea Gómez; Jerónimo Puertas Agudo. Validation of a 1D-2D dual drainage model under unsteady part-full and surcharged sewer conditions. Urban Water Journal. Taylor&Francis, 25/07/2015. ISSN 1573-062X DOI: 10.1080/1573062X.2015.1057180. http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/1573062X.2015.1057180
  • Ignacio Fraga Cadórniga; Luis Cea Gómez; Jerónimo Puertas Agudo; Joaquín Suárez López; Vicente Jiménez; Alfredo Jácome Burgos. Global sensitivity and GLUE-based uncertainty analysis of a 2D-1D dual urban drainage model. Journal of Hydrologic Engineering. American Society of Civil Engineers, 2016. http://ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/(ASCE)HE.1943-5584.0001335

El desarrollo del modelo y su validación suponen también el cuerpo de la tesis de doctorado de uno de los autores (Ignacio Fraga), perteneciente al Programa de Doctorado en Ingeniería Civil de la Universidade da Coruña. Se defendió el día 26/06/2015 y fue distinguida con el Premio Extraordinario de Doctorado de la UDC.

  • Ignacio Fraga Cadórniga. (2015) Desarrollo de un modelo dual 1D/2D para el cálculo de drenaje urbano: modelo numérico y validación experimental. Universidade da Coruña, ETS de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Director de la tesis: Puertas, J.; Cea, L. http://ruc.udc.es/dspace/handle/2183/14727

Finalmente, el modelo fue presentado en la 9th International Conference on Urban Drainage Modelling, que tuvo lugar en Belgrado en el año 2012.

  • Ignacio Fraga, Luis Cea and Jerónimo Puertas(2012). Integrated 2D model of rainfall-runoff and 1D model of sewer network. Proceedings of the 9th International Conference on Urban Drainage Modelling. ISBN 978-86-7518-156-9. http://hikom.grf.bg.ac.rs/stari-sajt/9UDM/
    index.html

Valores añadidos

El modelo numérico ha sido desarrollado para proporcionar una herramienta con que simular la hidrodinámica en sistemas de drenaje urbana. Permite determinar los calados y caudales tanto de sistemas existentes como de soluciones proyectadas, por lo que esta herramienta puede resultar interesante para comprender el funcionamiento de infraestructuras existentes o proyectar otras nuevas.

Aplicaciones por sector

La invención permite comprender el funcionamiento de sistemas de drenaje en entornos urbanos, además de calcular los caudales movilizados en tiempo de lluvia y los calados y las velocidades resultantes en superficie y en redes de drenaje. Es útil, por tanto, desde para una planificación urbanística hasta para estudios de riesgo por inundación.

Para simular la hidrodinámica en los sistemas de drenaje, el modelo resuelve las ecuaciones de aguas sobre mallas de cálculo de volúmenes finitos. En las superficies, el modelo emplea una aproximación bidimensional, mientras que en las redes de drenaje utiliza una aproximación unidimensional. La hidrodinámica de ambos elementos (superficie y redes de drenaje) se resuelve acopladamente, incorporando formulaciones para el intercambio de masa entre ellos.


Construcción e ingeniería civil
Energía y desarrollo sostenible
Medio ambiente
Servicios públicos
Tecnologías del agua

Grupo de investigación

    • Modelos y Métodos Numéricos en Ingeniería y Ciencias Aplicadas.
    • (M2NICA)
    • Ingeniería del Agua y del Medio Ambiente
    • (GEAMA)
    • Departamento de Matemática Aplicada.
    • (Universidad de Santiago de Compostela)

Responsable

  • Ignacio Fraga Cadórniga
  • Jerónimo Puertas Agudo
  • Luis Cea Gómez
  • M.ª Elena Vázquez Cendón

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Última actualización

2020-01-08