El cálculo y diseño de estructuras hidráulica necesita comprender la interacción del agua con la estructura ante distintos escenarios de requerimiento. Es importante contemplar un diseño de la estructura ante eventos de flujo, nivel y presión extremo por lo cual el modelamiento de dinámica de fluido computacional (CFD en sus siglas en inglés) es esencial en la etapa de gabinete. OpenFOAM es un software libre para el modelamiento de fluidos en régimen uniforme y dinámico, este software permite simular la respuesta de flujo de agua en régimen laminar y turbulento, calcular velocidades de flujo y presiones estáticas y dinámicas.
Con OpenFOAM se pueden calcular ciertos parámetros de diseño como:
- Borde libre de las estructuras
- Velocidad máxima para evaluación de erosión
- Presión para cálculo de cimentaciones y refuerzo estructural
El tutorial mostrado a continuación es sobre una bocatoma (toma de agua) colocada a un lado de un canal y a una altura de 0.5 metros del fondo del canal. La geometría del canal y el mallado han sido realizados en Salome que también es de código libre. El modelo tiene mas de 300000 tetrahedros y ha sido simulado por 5 segundos con intervalos de resultados cada 0.05. Las condiciones de flujo han sido turbulentas bajo el esquema RANS.
Animacion
A continuación una aminación del régimen de flujo en la bocatoma.
FloPy es la librerìa de Python que construye y ejecuta modelos MODFLOW; esta librería se ha mejorado para proporcionar un soporte completo de MODFLOW 6 y la mayor parte de su desarrollo está relacionado con la funcionalidad de MODFLOW 6, herramientas para usar datos espaciales vectoriales, rasters y funcionalidades comunes de ploteo y exportación.
Python es un lenguaje de programación sencillo y potente; su simplicidad es notable en comparación con otros lenguajes de programación y su potencia se basa en la cantidad de herramientas disponibles para las diferentes áreas de estudio.
Hemos desarrollado un programa completo en modelamiento de aguas subterráneas con MODFLOW y FloPy que abarca desde los temas esenciales en Python hasta casos aplicados de modelamiento regional e intrusión marina. El programa está diseñado para brindarle al estudiante un enfoque metodológico para aprender FloPy basado en una serie de ejemplos aplicados junto con las opiniones/experiencias del profesor y la revisión del software.