En un laboratorio de Concepción, sistema patentado por académico de la UCSC recrea megainundaciones
En el canal artificial, el agua llega hasta la representación de un edificio costero y muestra los posibles daños por socavones.
Los maremotos representan un peligro costero de gran impacto, cuya complejidad resulta difícil de reproducir en un laboratorio.
En distintas partes del mundo se están realizando experimentos de simulación con canales artificiales, por ejemplo, en la Universidad Chuo de Tokio. Generalmente utilizan una tecnología denominada «damn break» o rotura de presa, donde se acumula un volumen de agua y se levanta una compuerta para generar una inundación.
Otra forma es producir una ola solitaria con una paleta. Ambos sistemas presentan dificultades para controlar los dos factores clave en un tsunami: la velocidad y profundidad de las olas.
«En general, se inunda en una sola dirección y no con el período que se requiere», explica Rafael Aránguiz, académico de Ingeniería de la Universidad Católica de la Santísima Concepción (UCSC) e investigador del Cigiden (centro de investigación para la gestión integrada del riesgo de desastres). Él es líder del equipo que construyó y patentó un nuevo simulador chileno, llamado Complex Tsunami Modeller (CMT).
Se trata de un canal de 20 metros de largo, 80 cm de ancho y 1,2 metros de profundidad, ubicado en la UCSC, que sirve para modelar las olas de un tsunami. El objetivo es demostrar cómo el enorme volumen de agua que llega repentinamente puede socavar los cimientos de los edificios costeros.
Reversible
El sistema, que fue financiado a través de un proyecto Fondecyt, está compuesto por dos bombas centrífugas de 30 HP con variadores de frecuencia, conectadas a un estanque de 10 metros cúbicos que alimentan el canal mediante dos entradas de flujo opuestas (ver diagrama).
«El variador de frecuencia hace que la bomba vaya aumentando la velocidad y, por lo tanto, va a aumentando el caudal», explica el investigador.
Cada entrada cuenta con rectificadores, para reducir las perturbaciones del flujo. Al mismo tiempo que el caudal va ingresando a un lado del canal, en el otro extremo una de las cuatro compuertas va emergiendo y controla la profundidad. Una vez que se logra el nivel deseado, se cambia la dirección del flujo de agua, se levanta la compuerta contraria y el líquido empieza a entrar por el lado opuesto del canal, haciendo el camino inverso, tal como la ola del tsunami cuando se retira, un efecto que no es habitual en este tipo de simuladores, asegura Aránguiz.
«Con los variadores de frecuencia se puede llegar a un caudal máximo de 4.000 litros por minuto, es una cantidad de agua impresionante», destaca.
El canal tiene en su centro ocho metros con arena y, al medio, una pieza de acrílico que representa al edificio costero, con cámaras en su interior y por fuera.
«La máxima profundidad en el canal es de 21 centímetros: si eso lo llevamos a escala 1:50, que es la que estamos trabajando, equivale al orden de una ola de 10,5 metros, un poco mayor que la que se midió el 2010, que fue de ocho metros en Dichato y siete metros en Talcahuano», aclara el académico.
Tren de olas
Otro factor crítico es la repetición del choque de agua, lo que se conoce como tren de olas.
«La gran dificultad que tiene un simulador de tsunami a escala es la longitud de onda, el período de onda», comenta. «Durante un tsunami real estamos hablando de períodos de olas de 30 a 45 minutos; si lo llevas a escala, al laboratorio, necesitas generar una ola de tres a cuatro minutos. Eso, con un canal de 20 metros es imposible. Con las bombas sí se puede hacer, porque vas simulando este flujo que va variando en el tiempo y después disminuye», agrega. Su experimento completo, de hecho, puede durar alrededor de tres minutos.
El objetivo final del estudio es poder ocupar los resultados para generar normas de diseño. Hasta ahora el proyecto -que cuenta con la colaboración de un académico de la London South Bank University, que visitará Concepción en abril- ha llegado a valiosas conclusiones.
«Una de las cosas importantes es que el período de la ola, la duración que tiene, juega un rol importante. Mientras más largo sea este período, mientras más tiempo esté expuesta la estructura al flujo, mayor es la socavación que se va generando alrededor del edificio», detalla Aránguiz.
«Si simulas de ida y vuelta, va cambiando el lugar de la socavación máxima. Cuando inundas es en el lado que va hacia el mar, pero cuando el agua se retira empieza a socavar en la parte de la estructura que da hacia tierra, y el daño puede ser mayor», señala.
«Si tienes varias olas que actúan, la socavación va aumentando. Si bien cuando inundas se vuelve a tapar un poco con sedimentos, cuando se retira se vuelve a socavar esa erosión, y va aumentando con cada ola que va ingresando», cierra.
