El modelo TESEO se ha desarrollado en el marco del proyecto ESEOO, para simular el transporte y degradación de hidrocarburos, así como la deriva de objetos flotantes en el medio marino. La gestión del modelo se lleva acabo a través de una interfaz gráfica fácilmente utilizable, capaz de proporcionar operacionalmente la información requerida por los gestores en una situación de crisis.

El modelo numérico está constituido por un modelo lagrangiano de deriva y un modelo de degradación del hidrocarburo. Los datos de forzamientos son generados diariamente en los centros correspondientes por los modelos oceanográficos y meteorológicos. Para obtener estos datos de forma operacional, el sistema TESEO está conectado vía FTP tanto a la Agencia Estatal de Meteorología, que proporciona los forzamientos meteorológicos, como al sistema de Puertos del Estado que suministra los datos oceanográficos (oleaje y corrientes).

Una de las últimas mejoras incluidas recientemente en el sistema ha consistido en añadir la capacidad de realizar trayectorias inversas ("backtracking"). Es decir, dada la posición de una mancha el sistema estima el origen de la misma.

Aplicaciones

TESEO se ha aplicado en varios ejercicios operacionales (“Baleares 2005”, “Gijón 2006”, “Finisterre 2006”, “Vigo 2007”, “Tarragona 2008”, "Santander 2010"), organizados por Salvamento Marítimo y con la participación del grupo ESEOO. En el transcurso de estos ejercicios, se simula un vertido marino accidental y se establece un sistema operacional gestionado por la Unidad de Seguimiento y Previsión, USyP. El sistema TESEO se utiliza para proporcionar información de deriva y degradación del hidrocarburo en tiempo real y de forma operacional. Estos ejercicios han mostrado la capacidad de TESEO como herramienta operacional en una situación de emergencia en la mar.


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El Sistema de Modelado Costero (SMC) es una Herramienta informática que incluye un conjunto de metodologías y modelos numéricos, que nos permiten estudiar los procesos costeros y valorar las variaciones que sufre una playa debido a eventos naturales o actuaciones humanas en la costa.

Frente a un problema en la costa, la metodología nos permite definir que estudios debemos llevar a cabo, que escalas espaciales y temporales debemos analizar, que herramientas numéricas debemos aplicar, que datos de entrada necesitamos para nuestro análisis. Con el SMC se llevan a cabo estudios de casos reales de proyectos de ingeniería de costas, permitiendo el análisis de actuaciones en las diferentes etapas de un estudio: diagnóstico, prediseño, diseño e impacto ambiental.

El SMC es un sistema amigable que ha sido adaptado en diferentes países del mundo, con un amplio rango de aplicaciones, incluyendo diferentes tipos de usuarios entre los cuales se encuentran ingenieros, técnicos, investigadores, oceanógrafos, licenciados en ciencias del mar, entre otros.

El SMC se compone, fundamentalmente, de cuatro módulos:

  1. Módulo de pre-proceso,
  2. módulo de corto plazo,
  3. módulo de medio y largo plazo, y
  4. módulo de renovación del terreno.

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El TSUSY (Tsunami Simulation System) es una herramienta desarrollada en el IH Cantabria que permite la propagación numérica de tsunamis en tiempo real.

En caso de existir un terremoto que generase un tsunami, el IH Cantabria está en disposición de ofrecer, gracias al TSUSY, datos relevantes en un breve espacio de tiempo. Proporcionando, entre otros, mapas que recogen valores de tiempos de viaje de la ola de tsunami desde el epicentro hasta la costa, así como un orden de magnitud de la altura máxima de ola que se puede esperar en las diferentes zonas de afección del tsunami.

TSUSY

Alturas de ola máxima y tiempos de viaje (Tsunami de Japón del 11 de Marzo de 2011)

Para ello, el TSUSY utiliza los parámetros que caracterizan el terremotos y que proporciona el USGS (Servicio geológico de los Estados Unidos) breves instantes después de que suceda el seísmo. Con ellos, la herramienta ejecuta el modelo C3, también desarrollado en el IH Cantabria, con base al modelo COMCOT. Este modelo resuelve las llamadas "Shallow water Equations" en una serie de mallas con la batimetría que engloban todos los océanos, para calcular los resultados mencionados en cualquier parte del mundo.

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El entorno Aqualab es una interfaz gráfica que contiene diversos modelos numéricos desarrollados por IH Cantabria que permiten abordar la definición de las características hidrodinámicas del medio litoral así como el análisis del transporte de sustancias contaminantes. Este entorno contiene una serie de utilidades orientadas a generar bases de datos geográficos, meteorológicos y oceanográficos aplicables a estos modelos, facilitando la entrada de datos y la representación de los resultados proporcionados por los modelos numéricos.

Aqualab posibilita al usuario trabajar con herramientas matemáticas de hidrodinámica marina bidimensionales y tridimensionales que proporcionan las corrientes de marea y viento en zonas costeras y en estuarios someros, facilitando el empleo de técnicas de downscalling. Las herramientas numéricas orientadas a la gestión de la calidad del agua permiten modelar la evolución espacial y temporal de contaminantes tales como los indicadores de contaminación fecal, o los contenidos de oxígeno disuelto y de materia orgánica.

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msp1Conforme el oleaje se aproxima y propaga hacia la costa, éste sufre una transformación energética debida principalmente a la influencia de los contornos batimétricos, es decir que en general, el oleaje experimenta los efectos propios de la refracción, difracción, asomeramiento y disipación de energía debida a la fricción con el fondo. Cuando el oleaje se encuentra con estructuras de protección costera y/o instalaciones portuarias, aparecen procesos de reflexión de oleaje, interacción oleaje-estructura y en ocasiones, disipación de oleaje por efecto de la rotura.

En la actualidad, los modelos que se basan en las ecuaciones elípticas de la pendiente suave (elliptic mild slope equations), son los más empleados para este tipo de estudios, y ofrecen una manera práctica y eficaz, para evaluar adecuadamente la agitación portuaria, considerando contornos batimétricos reales, batimetrías complejas, para oleaje irregular.

Este tipo de modelos son capaces de resolver en un dominio numérico bidimensional, los procesos lineales de refracción, difracción, asomeramiento, y reflexión (total y parcial), y los procesos de disipación de energía del flujo por fricción y rotura del oleaje.

msp2El modelo numérico MSP, se basa en la aproximación elíptica de las ecuaciones de la pendiente suave, propuestas originalmente por Berkhoff (1972, 1976).

Estas ecuaciones resuelven el flujo oscilatorio dentro de geometrías portuarias complejas y sobre batimetrías reales, teniendo en cuenta forzamientos monocromáticos e irregulares de oleaje multidireccional.

Se trata de un modelo altamente versátil ya que permite analizar de forma sencilla y computacionalmente eficiente los patrones de agitación dentro y fuera de cualquier puerto ya sea de nueva construcción o una revisión de un puerto existente. El modelo permite, una vez configurada la geometría portuaria inicial, estudiar infinidad de alternativas, oleajes y casos de mejora / ampliación de cualquier puerto.

El modelo MSP Resuelve los patrones estacionarios de propagación de oleaje y las ondas largas, su transformación reflexión y agitación, dentro de dominios numéricos con contornos complejos, sobre batimetrías reales, a través de la utilización de mallas adaptativas en elementos finitos y resolviendo los patrones bidimensionales (2DH) de velocidades, superficie libre y altura de ola, considerando los procesos de asomeramiento, refracción, difracción, reflexión parcial y radiación del oleaje hacia el exterior del puerto.

Este modelo ha sido aplicado con éxito en diferentes proyectos nacionales e internacionales, tales como: msp3

o   Estudios de agitación en puertos reales
o   Prediseño y diseño de nuevas instalaciones portuarias
o   Estudios lineales de resonancia en puertos
o   Estudios de operatividad y gestión portuaria
o   Diseño de sistemas operacionales de ayuda a la construcción y explotación portuaria
o   Diseño del posicionamiento de estructuras provisionales de protección portuaria durante la etapa de construcción
o   Interacción oleaje-estructuras cilíndricas, muelles, y diques de talud vertical
o   Apoyo al diseño de modelos físicos en laboratorio
o   Modelación del oleaje en laboratorio numérico 2DH
o   Prediseño de campañas de medición de oleaje en campo

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bouss1El modelo numérico IH-Bouss, que se basa originalmente en las ecuaciones modificadas completamente no lineales y completamente dispersivas de Boussinesq, Nwogu (1993); Woo & Liu (2004a), Woo & Liu (2004b), Losada et al. (2008) y Kim el al (2009).

Resuelve los patrones temporales de propagación de oleaje, transformación y agitación, dentro de dominios numéricos con contornos complejos, sobre batimetrías reales, a través de la utilización de mallas regulares en volúmenes finitos y resolviendo los patrones bidimensionales (2DH) de velocidades, presiones, y superficie libre, considerando los procesos de asomeramiento, refracción, difracción, y run-up en playa y estructuras portuarias, así como la reflexión y radiación del oleaje.

Además, el modelo numérico incluye en su formulación los procesos de disipación de energía por absorción parcial o total de los contornos, procesos asociados a la rotura del oleaje, fricción por fondo y efectos turbulentos.

Una de las ventajas fundamentales de utilización del modelo numérico IH-Boussinesq, es que este se basa en capacidades avanzadas para resolver los patrones de oleaje sobre un dominio numérico con contornos complejos reales considerando una evolución temporal de dichos patrones, resolviendo las velocidades, presiones y superficie libre en el plano bidimensional. Así como la capacidad de resolver la trasformación energética del espectro del oleaje conforme este se propaga e interactúa con el fondo batimétrico y los contornos portuarios, permitiendo de esta forma la interacción energética entre diferentes componentes frecuenciales del flujo (p. ej. onda larga y onda corta),

Adicionalmente, y a diferencia de otros modelos basados en las ecuaciones de Boussinesq, el modelo IH-Bouss es capaz de evaluar el run-up en playas y en estructuras portuarias, y la inundación por efecto del oleaje y tsunamis.

Finalmente, el modelo IH-Bouss se puede aplicar a dominios de estudio de grandes extensiones, del orden de kilómetros, con un tiempo computacional eficiente y competitivo para ser incluido como una herramienta fundamentadle uso diario en la ingeniería costera y portuaria, debido a la paralelización del código.

Este modelo ha sido aplicado con éxito en diferentes proyectos nacionales e internacionales, tales como: bouss3

o   Estudios de agitación en puertos reales

o   Diagnóstico y minimización de efectos no lineales con impacto negativo en costa y puertos

o   Prediseño y diseño de nuevas instalaciones portuarias

o   Estudios lineales de resonancia en puertos

o   Estudios de operatividad y gestión portuaria

o   Diseño de sistemas operacionales de ayuda a la construcción y explotación portuaria

o   Diseño del posicionamiento de estructuras provisionales de protección portuaria durante la etapa de construcción

o   Interacción oleaje-estructuras cilíndricas, muelles, y diques de talud vertical

o   Apoyo al diseño de modelos físicos en laboratorio

o   Espejo numérico e hibridación con ensayos de laboratorio

o   Modelación del oleaje en laboratorio numérico 2DH

o   Prediseño de campañas de medición de oleaje en campo

o   Estudios de propagación de oleaje en playas y runup

o   Runup en estructuras portuarias

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Herramientas brIHne tools

Dentro de la línea de investigación de vertidos, los modelos brIHne se han desarrollado por el IH Cantabria para simular las descargas al mar de la salmuera procedentes de las plantas desaladoras.

Estos modelos se basan en aproximaciones numéricas avaladas y validadas por la comunidad científica, pero además presentan la ventaja de haber sido calibrados con datos experimentales de alta calidad, obtenidos de ensayos realizados en el IH Lab con técnicas ópticas avanzadas. Su validación con datos experimentales publicados por otros autores evidencian que los modelos brIHne son una alternativa mejorada a las herramientas comerciales, como CORJET, UM3 y JetLag.

Los modelos brIHne se encuentran en continua revisión, a fin de ir incorporando nuevos parámetros y configuraciones de descarga a medida que avanzamos en la investigación y ejecutamos nuevos ensayos experimentales. Por el momento, se encuentran disponibles las siguientes herramientas brIHne, acompañadas siempre de sus especificaciones técnicas para facilitar su uso al modelador.


El acceso a las herramientas brIHne se realiza a través del portal web: www.brihne.ihcantabria.com, previo curso de formación impartido por el IH Cantabria.

Para más información sobre próximas convocartorias de cursos, podéis contactarnos en Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla. )

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A flood system risk analysis model with inundation model, dynamic breach growth and life-loss estimation.

IH Cantabria está trabajando en colaboración con HR Wallingford en el desarrollo de la próxima generación de modelos y metodologías integradas para la determinación de los riesgos de inundación fluvial y costera.

Este software constituye una herramienta capaz de modelar la hidrodinámica bidimensional de las inundaciones (mediante el cálculo detallado de las velocidades y calados en la llanura fluvial); estimar las probabilidades de fallo de las estructuras de defensa (mediante la estimación de los mecanismos de rotura) y evaluar las consecuencias de la inundación en términos de pérdidas económicas y de vidas humanas.

Gracias a la colaboración con HRWallingford, este modelo integral incorpora el programa de simulación continua RFSM EDA, propiedad de este último, que ha sido ampliamente utilizado y contrastado a nivel mundial.

El entorno FRE constituye una herramienta de gestión integral con la que abordar, además del estudio de sucesos extremos, la gestión de recursos, la planificación estratégica de cuencas o la evaluación de los efectos del cambio climático sobre los riesgos naturales.

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Este cluster consta de 1296 cores, con una potencia de cálculo comparable a la de 500 ordenadores personales.

El total de memoria RAM sobrepasa los 5 TB, más de 1200 veces la típica en ordenadores personales. Asimismo el espacio en disco disponible es suficiente para simular 2000 años de clima marítimo a nivel mundial, con los niveles de precisión disponibles en la actualidad, incluyendo alta resolución en todas las costas (130 TB).

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Es un servidor formado por 14 nodos de cálculo. Con 132 cores y 224 GB de memoria RAM, este cluster tiene una potencia de cálculo cercana al 10% de su hermano mayor, y cuenta con alrededor de la quinta parte de espacio de almacenamiento.

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