2014-10-23Modelo previene taponamiento de alcantarillas en épocas de lluvia
Agencia de Noticias UN |Para evitar colapsos en redes de alcantarillado e inundaciones, una ingeniera civil de la U.N. ideó un modelo hidrológico y sedimentológico que predice cuáles precipitaciones causan mayores volúmenes de escorrentía y sedimentos.La mayoría de poblaciones rurales y urbanas del país presentan erosión en sus suelos, debido a la proporción de sedimentos que se desprenden con las lluvias intensas y que son arrastrados hacia las redes de alcantarillado.
Así, la cantidad de gravas, arenas, arcillas y otros residuos orgánicos que arrastran las aguas lluvias en las ciudades hacia los desagües de la red de alcantarillado causa obstrucciones y colapsa la capacidad hidráulica.
Para la profesora de Ingeniería Civil, Jeannette Zambrano Nájera, esto es consecuencia del alto avance de la urbanización, que al modificar las cuencas urbanas les quita la cobertura vegetal y genera mayor erosión en las partes altas, aumentando los flujos sólidos que constituyen un problema grave para las ciudades. “Si hubiera más vegetación no se producirían estos efectos erosivos”.
Según datos del Instituto de Estudios Ambientales (IDEA) de la Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales, el 75 % de la población colombiana está asentada en cuencas urbanas hidrográficas, lo que representa un incremento significativo de los caudales transportados por las redes de alcantarillado.
Debido al proceso de urbanización, el ciclo hidrológico urbano se ha modificado, pues las aguas lluvia no pueden ser infiltradas al suelo impermeabilizado, lo que genera mayores flujos de escorrentía superficial.
A los sedimentos gruesos que llegan hasta las rendijas de las alcantarillas se suman los finos, que pueden contener gran cantidad de contaminantes que aumentan la presión en la red de aguas negras.
Para mitigar esta situación, la profesora Jeannette Zambrano Nájera ideó un modelo hidrológico y sedimentológico, con el que es posible predecir cuáles precipitaciones causan mayores volúmenes de escorrentía y sedimentos y las zonas potenciales donde se producirían.
“Aplicándolo a las ciudades, es posible detectar en cuáles puntos se generan las acumulaciones de caudal sólido, para prevenirlas”, indica la investigadora.
Modelo predictivo
El modelo se compone de dos partes. Primero, desde el punto de vista hidrológico, con la ayuda de los datos de precipitación recogidos en las estaciones meteorológicas, se determinan las lluvias que se introducen en el modelo físico, calculando el balance hídrico y la cantidad de caudal superficial que generan. Así, se determina cuánta lluvia está corriendo por las calles, cuánta sigue su curso hasta entrar por las alcantarillas y cuánta se almacena o se pierde por infiltración.
La segunda parte corresponde al modelo sedimentológico, que controla y predice la producción de sólidos en los caudales. Esta información se recolecta mediante mapas dinámicos que muestran el lugar hacia donde escurre el recurso hídrico y en el que se depositan los sedimentos.
Mediante este modelo y con la información adecuada sobre la cuenca (topografía, mapas de suelos y sus usos), se puede predecir la erosión en diferentes niveles a corto y largo plazo.
“Es necesario señalar la zona donde se realizará el estudio, medir el nivel de precipitaciones y utilizar el modelo para calcular qué tanto se va erosionando y a dónde va a parar”, advierte la investigadora.
El impacto del modelo radica en que es posible predecir cuáles son aquellas zonas susceptibles a que se produzca la erosión cuando hay lluvias fuertes, además de conocer los sectores más vulnerables al colapso.
Cuando la carga contaminante que llega a las plantas de tratamiento es mayor a la esperada resulta más costosa para la ciudad. La profesora explica que al llegar el caudal en tan poco tiempo, este se desvía. “Algunas ciudades pequeñas lo envían al río, lo que repercute en un problema mayor, ya que dichas aguas no son tratadas previamente.
Aunque esta investigación no se ha aplicado aún en Colombia, el modelo es totalmente válido y predice con un nivel de ajuste razonable las cantidades de sedimento transportadas en las aguas lluvias.
Su aplicación regional implicaría escoger un área de la ciudad que cumpla con las condiciones de cuenca urbana, para aplicarle el modelo matemático en el software creado para tal fin, identificando qué tipo de cobertura y suelos tiene.
El proyecto hace parte de la investigación del Doctorado en Ingeniería Civil que llevó a cabo la profesora Jeannette Zambrano Nájera con un grupo de investigación de Ingeniería en Dinámica Fluvial e Ingeniería Hidrológica de la Universidad Politécnica de Cataluña, en Barcelona. En la Sede Manizales, lo implementa con el apoyo del IDEA y del grupo en Ingeniería Hidráulica y Ambiental.
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