La aplicación FreeFem++3D se ha utilizado para predecir el comportamiento de los flujos ambientales en el embalse andaluz de Gergal y en el Estrecho de Gibraltar

Un software matemático para simular corrientes de agua

Redacción Interempresas20/06/2011

20 de junio de 2011

Expertos del Grupo de Investigación Modelado Matemático y Simulación de Sistemas Medioambientales, del Departamento de Ecuaciones Diferenciales y Análisis Numérico de la Universidad de Sevilla (US), han desarrollado un software de simulación matemática que predice el comportamiento de los flujos ambientales (sobre todo las corrientes de agua, el caudal de los ríos, inundaciones, deslizamientos de tierra o el transporte y la dispersión de contaminantes en la atmósfera) en el entorno andaluz y que, por ende, ayuda a mejorar sus aspectos medioambientales. La principal novedad es la “precisión de cálculo” que describe esta herramienta informática, según informa el Programa de Divulgación Científica de la Junta de Andalucía.
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Malla de tetraedros usada para elaborar los cálculos del flujo del agua en el embalse de Gergal.

El estudio, un proyecto de excelencia incentivados con 153.668 euros por la Consejería de Economía, Innovación y Ciencia de la Junta, se desarrolla a través de la aplicación FreeFem++3D. El programa se basa en una ecuación tridimensional que “modela“diversos problemas existentes en áreas como la Física, la Ingeniería, las Ciencias de la salud o la Economía.”Es un sistema que permite programar, mediante operaciones matemáticas, cualquier tipo de simulación, como las presentes en interacciones de los flujos de aire y sangre o la interacción aire-atmósfera”, matiza el investigador principal, Tomás Chacón Rebollo.

Tomás Chacón, investigador: “Por inversiones de agua, las sustancias contaminantes del fondo del embalse ocupan la superficie y pueden ser explotadas"

En concreto, el proyecto ‘Freefem++3D: Aplicaciones a la simulación de flujos ambientales’, ya se ha aplicado en el estudio del Embalse del Gergal y en el Estrecho de Gibraltar. En el primero, el calor del verano y el frío del invierno provocan un fenómeno ambiental llamado ciclo estacional de estratificación-desestratificación, que permite a los expertos realizar diversos análisis ecológicos para de optimizar los recursos naturales que ofrece la balsa sevillana. “En ocasiones, pueden darse inversiones de agua entre el fondo y la superficie, es decir, intercambios en el embalse producidos por el viento, que hacen que las sustancias potencialmente contaminantes del fondo ocupen la superficie y puedan ser explotados”, apunta Chacón Rebollo.

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Otra de las aplicaciones del programa: simulación de la presión que ejerce el aire en los bronquios.

Una explicación matemática

En el caso del Estrecho de Gibraltar, este modelo informático ayuda a entender la compleja dinámica que existe entre el Océano Atlántico y el Mar Mediterráneo. “Nuestro simulador ayuda a comprender la ecología de la zona, así como el clima. En este sentido, el flujo del Estrecho está generado por dos mareas de diferente densidad que provocan una compleja interacción entre ambas”, sostiene Chacón Rebollo. Y añade: “Estudiamos cómo el Océano Atlántico (menor densidad) 'rellena' el Mar Mediterráneo en la superficie. Mientras que éste 'rellena' el anterior en el fondo. La entrada de agua mediterránea en el Atlántico se puede visualizar como una gran cascada”. De esta forma, esta herramienta ayuda a entender el clima o la flora y fauna de la zona al reproducir el movimiento del agua, además de su velocidad, presión y salinidad.

La aplicación, gratuita y descargable desde Internet, permite calcular el alcance de la inundación provocada por un río
Este modelo, caracterizado por ser “preciso y riguroso en sus cálculos”, se utiliza para analizar las diversas corrientes de aguas naturales o inducidas por el hombre y es capaz de simular, por ejemplo, el caudal de los ríos, inundaciones, deslizamientos de tierra o el transporte y la dispersión de contaminantes en la atmósfera. Esta aplicación, que se podrá descargar de forma gratuita desde la red, permite determinar, de una manera predictiva, cuál puede ser el alcance de una inundación provocada, por ejemplo, por un río. “Con esta aplicación impedimos que se levanten zonas residenciales en entornos peligrosos para la sociedad. Es decir, diagnosticamos, desde un punto de vista del riesgo, la distancia óptima a la que construir las infraestructuras, siempre en función de la reproducción matemática de un desbordamiento virtual”, explica el investigador.
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Simulación de la velocidad del agua en el puerto de Cartagena.

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