Jornada de Trabajo: CLOUD PARA EMPRESAS INNOVADORAS. CloudPYME

Transcripción

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2 . ÍNDICE DE LA PRESENTACIÓN 1. PRESENTACIÓN DE INGENIERÍA CIVIL DEL ATLÁNTICO S.A. (INCAT) 2. NECESIDADES DE SIMULACIÓN NUMÉRICA PARA EL DISEÑO Y LA EJECUCIÓN DE OBRAS 3. TRABAJOS REALIZADOS POR INCAT UTILIZANDO LAS CAPACIDADES HPC DEL CESGA 3.1. Análisis de las presiones inducidas por el rebase del oleaje sobre la galería de protección del dique exterior de las nuevas instalaciones portuarias de Punta Langosteira (Puerto Exterior de A Coruña) SIstema de previsión MEteorológico y de ONdas SIMEON ATLAS DE OLEAJE DE GALICIA: Caracterización del oleaje costero con alta resolución Sistema operacional para la previsión de la agitación interior portuaria.

3 1. PRESENTACIÓN DE INGENIERÍA CIVIL DEL ATLÁNTICO S.A. (INCAT) INCAT (Ingeniería del Civil Atlántico, SA) es una empresa consultora española de ingeniería independiente con vocación internacional establecida en Vigo en La misión de la empresa es el diseño de proyectos de infraestructuras, estudios ambientales, asistencia técnica a obras y gestión de proyectos, en los sectores de la ingeniería del transporte, ingeniería marítima, hidráulica y medio ambiente, urbanismo y arquitectura. El principal campo de especialización de la empresa es la ingeniería costera y portuaria, que abarca desde los estudios marítimos y estuarinos a los proyectos de construcción de infraestructura, incluida la planificación espacial de las zonas costeras y los estudios de impacto ambiental. INCAT aporta experiencia en diseño de infraestructuras a nivel internacional. Hemos desarrollado proyectos en las más variadas condiciones: Océano Atlántico, Mar Mediterráneo, Mar Negro, los grandes lagos rusos, Mar Caribe y Mar de China. INCAT es muy activa en el campo de la investigación y el desarrollo, tanto para la mejora interna de la empresa y el desarrollo de proyectos encargados por las autoridades públicas y las empresas privadas.

4 2. NECESIDADES DE SIMULACIÓN NUMÉRICA PARA EL DISEÑO Y LA EJECUCIÓN DE OBRAS Para la definición de gran parte de las obras y actuaciones diseñadas, es necesario la utilización de modelos numéricos, que permitan simular las condiciones ambientales en las zonas de estudio, así como los posibles efectos de las mismas sobre el medio. Durante la ejecución de ciertas obras, también es necesario recurrir a la simulación numérica, para poder tener una previsión de las condiciones climáticas en la zona de trabajo, pudiendo así planificar de manera adecuada los trabajos, tanto desde el punto de vista de la gestión de la obra como desde el punto de vista de la seguridad de los trabajadores y equipos. MODELOS NUMÉRICOS Y SIMULACIÓN Circulación costera y oceánica Corrientes estuarinas y mareales Clima marítimo Generación y propagación del oleaje Interacción oleaje estructuras Agitación interior portuaria y agitación por ondas infragravitatorias Transporte de sedimentos Comportamiento del perfil de playa Análisis del equilibrio en planta de playas Análisis y diseño de diques Simulación de diques flotantes En ocasiones, las necesidades computacionales y los plazos para la realización de ciertos estudios, hace necesaria el uso de las capacidades de HPC de centros de como el CESGA.

5 3.1. ANÁLISIS DE LAS PRESIONES INDUCIDAS POR EL REBASE DEL OLEAJE SOBRE LA GALERÍA DE PROTECCIÓN DEL DIQUE EXTERIOR DE LAS NUEVAS INSTALACIONES PORTUARIAS DE PUNTA LANGOSTEIRA El dique del Puerto Exterior de A Coruña, es el dique en talud sometido a las condiciones más extremas de oleaje en el mundo. En su diseño se ha buscado un equilibrio entre la cota de coronación del mismo, el rebase del oleaje admitido y el tamaño máximo de los bloques de protección del manto exterior, de modo que estos pudiesen ser colocados en obra con las grúas disponibles hoy en día.

6 3.1. ANÁLISIS DE LAS PRESIONES INDUCIDAS POR EL REBASE DEL OLEAJE SOBRE LA GALERÍA DE PROTECCIÓN DEL DIQUE EXTERIOR DE LAS NUEVAS INSTALACIONES PORTUARIAS DE PUNTA LANGOSTEIRA Debido al rebase admitido, fue necesario proyectar una galería de protección de las tuberías de conexión de los atraques para graneles líquidos a lo largo del dique de abrigo de las nuevas instalaciones portuarias y un canal de drenaje que evacue los caudales de rebase que afectan a la explanada. Sección tipo del dique de abrigo en la zona de la explanada portuaria Sección tipo del dique de abrigo en su tramo final

7 3.1. ANÁLISIS DE LAS PRESIONES INDUCIDAS POR EL REBASE DEL OLEAJE SOBRE LA GALERÍA DE PROTECCIÓN DEL DIQUE EXTERIOR DE LAS NUEVAS INSTALACIONES PORTUARIAS DE PUNTA LANGOSTEIRA Durante la ejecución de la obra de la galería de protección, la U.T.E. adjudicataria de la misma, formada por las empresas Azvi y Puentes y Calzadas, encargó a INCAT el análisis de las presiones inducidas por el rebase del oleaje sobre la estructura, con el objetivo de la optimización de las soluciones constructivas. Para ello se analizaron las presiones del rebase del oleaje sobre la galería mediante el modelo numérico IH-2VOF, desarrollado por el Instituto de Hidráulica Ambiental de la Universidad de Cantabria, en diversas secciones de la misma a lo largo de sus m de longitud, con el objetivo de comprobar como varían las presiones a lo largo del dique. El modelo IH-2VOF resuelve las llamadas ecuaciones VARANS (Volume-Averaged/Reynolds-Averaged Navier-Stokes). El seguimiento de la superficie libre se resuelve mediante la técnica VOF y la turbulencia se modela mediante un modelo k-ε. Necesidades computacionales: - Tiempo de computación: Oleaje regular 5 días por caso Oleaje irregular 20 días por caso - Tamaño: 90 GB por caso - Nº de casos: 32 casos (8 secciones y 4 situaciones de oleaje por sección) Con estas necesidades computacionales y teniendo en cuenta que el plazo para la realización del estudio era de aproximadamente un mes, fue esencial el uso de las capacidades de HPC de CESGA.

8 3.1. ANÁLISIS DE LAS PRESIONES INDUCIDAS POR EL REBASE DEL OLEAJE SOBRE LA GALERÍA DE PROTECCIÓN DEL DIQUE EXTERIOR DE LAS NUEVAS INSTALACIONES PORTUARIAS DE PUNTA LANGOSTEIRA

9 3.1. ANÁLISIS DE LAS PRESIONES INDUCIDAS POR EL REBASE DEL OLEAJE SOBRE LA GALERÍA DE PROTECCIÓN DEL DIQUE EXTERIOR DE LAS NUEVAS INSTALACIONES PORTUARIAS DE PUNTA LANGOSTEIRA

10 3.1. ANÁLISIS DE LAS PRESIONES INDUCIDAS POR EL REBASE DEL OLEAJE SOBRE LA GALERÍA DE PROTECCIÓN DEL DIQUE EXTERIOR DE LAS NUEVAS INSTALACIONES PORTUARIAS DE PUNTA LANGOSTEIRA

11 3.1. ANÁLISIS DE LAS PRESIONES INDUCIDAS POR EL REBASE DEL OLEAJE SOBRE LA GALERÍA DE PROTECCIÓN DEL DIQUE EXTERIOR DE LAS NUEVAS INSTALACIONES PORTUARIAS DE PUNTA LANGOSTEIRA

12 3.1. ANÁLISIS DE LAS PRESIONES INDUCIDAS POR EL REBASE DEL OLEAJE SOBRE LA GALERÍA DE PROTECCIÓN DEL DIQUE EXTERIOR DE LAS NUEVAS INSTALACIONES PORTUARIAS DE PUNTA LANGOSTEIRA RESULTADOS DEL MODELO NUMÉRICO IH2VOF: PRESIONES A LO LARGO DE LA GALERÍA PRESIONES A LO LARGO DE LA GALERÍA (Extremo interior (lado espaldón)) Presión (t/m²) Presión de cálculo de la galería en el proyecto constructivo (10 t/m²) Tp= 18 ) Tp= 20 s P.K. Galería

13 3.2. SISTEMA DE PREVISIÓN METEOROLÓGICO Y DE ONDAS SIMEON SIMEON es un sistema de previsión de variables meteorológicas y de variables oceanográficas en instalaciones portuarias o tramos de la costa, que permite mejorar la gestión de las mismas a los organismos o autoridades competentes. El sistema se desarrolló inicialmente para la previsión del remonte y rebase sobre el dique principal de las instalaciones portuarias de Punta Langosteira (Autoridad Portuaria de A Coruña) durante la ejecución de las obras de la galería y canal de desagüe, posibilitando la planificación de los trabajos en función de las condiciones ambientales, y garantizándose en todo momento la seguridad de los trabajadores y equipos durante la ejecución de las mismas. SIMEON es un sistema modular que consta de los siguientes subsistemas: A) CAPTURA DE DATOS SUBSISTEMA DE CAPTURA DE DATOS DE PREVISIONES METEOROLÓGICAS (*) SUBSISTEMA DE CAPTURA DE DATOS EN TIEMPO REAL B) PROCESADO DE DATOS SUBSISTEMA DE PREVISIÓN OPERACIONAL LOCAL SUBSISTEMA DE PREVISIÓN OPERATIVA (*) SUBSISTEMA DE CALIBRACIÓN SUSISTEMA DE BASE DE DATOS C) INTEFACE INTERFACE DE USUARIO VÍA WEB

14 3.2. SISTEMA DE PREVISIÓN METEOROLÓGICO Y DE ONDAS SIMEON SIMEON SIstema MEteorológico y de ONdas SUBSISTEMA DE CAPTURA DE DATOS DE PREVISIONES METEOROLÓGICAS SUBSISTEMA DE CAPTURA DE DATOS EN TIEMPO REAL OLEAJE NIVEL DEL MAR VIENTO OTRAS VARIABLES Modelos de oleaje Modelos de circulación Modelos atmosféricos Datos procedentes de los modelos de previsión operacional de distintos servicios meteorológicos nacionales e internacionales SUBSISTEMA DE PREVISIÓN OPERACIONAL LOCAL MODELOS OPERACIONALES OLEAJE LOCAL MODELOS OPERACIONALES AGITACIÓN INTERIOR Corriente, temperatura, SUBSISTEMA PREVISIÓN OPERATIVA CÁLCULO DE PARÁMETROS OPERATIVOS EMISIÓN ALERTAS Y PARTES TRABAJO OLEAJE NIVEL DEL MAR VIENTO OTRAS VARIABLES Sensores de datos en tiempo real de fuentes públicas o Instalados específicamente para el proyecto SUBSISTEMA CALIBRACIÓN CALIBRACIÓN OLEAJE EXTERIOR CALIBRACIÓN OLEAJE LOCAL CALIBRACIÓN OTRAS VARIABLES Boyas, sensores Mareógrafos, sensores Estaciones meteorológicas Sensores, CCTV,... SUBSISTEMA BASE DE DATOS DATOS HISTÓRICOS OLEAJE EXTERIOR DATOS HISTÓRICOS OLEAJE LOCAL DATOS HISTÓRICOS OTRAS VARIABLES Módulos mínimos Módulos complementarios INTERFAZ DE USUARIO WEB

15 3.2. SISTEMA DE PREVISIÓN METEOROLÓGICO Y DE ONDAS SIMEON Tanto los modelos operacionales de los distintos servicios meteorológicos nacionales e internacionales, a nivel regional, como los modelos operaciones locales realizados específicamente para un determinado tramo de costa, son modelos numéricos que se ejecutan diariamente en centros de HPC. En el litoral gallego, el sistema diseñado se alimenta de las previsiones de los modelos numéricos atmosféricos y de oleaje de Meteogalicia, que se ejecutan diariamente en los servidores del CESGA.

16 NIVELES DE ALERTA 3.2. SISTEMA DE PREVISIÓN METEOROLÓGICO Y DE ONDAS SIMEON Para determinadas operaciones o trabajos se establecen niveles de alerta, en función de los cuales se puede establecer restricciones a las mismas. Ejemplo de niveles de alertas y restricciones en una obra portuaria

17 INTERFACE DE USUARIO FINAL 3.2. SISTEMA DE PREVISIÓN METEOROLÓGICO Y DE ONDAS SIMEON

18 3.2. SISTEMA DE PREVISIÓN METEOROLÓGICO Y DE ONDAS SIMEON

19 3.2. SISTEMA DE PREVISIÓN METEOROLÓGICO Y DE ONDAS SIMEON

20 3.2. SISTEMA DE PREVISIÓN METEOROLÓGICO Y DE ONDAS SIMEON

21 3.2. SISTEMA DE PREVISIÓN METEOROLÓGICO Y DE ONDAS SIMEON IMPLANTACIONES REALIZADAS Sistema de previsión del remonte y el rebase del oleaje sobre el dique de abrigo del Puerto Exterior de A Coruña durante la construcción de la Galería para Tuberías y Canal de Desagüe en las Nuevas Instalaciones Portuarias de Punta Langosteira. Sistema de previsión del remonte y el rebase del oleaje sobre las obras de abrigo del Puerto de A Guarda. Sistema de previsión del remonte y el rebase del oleaje sobre las obras de abrigo del Puerto de Camelle. Sistema de previsión del remonte y el rebase del oleaje sobre las obras de abrigo del Puerto de Porto do Son.

22 3.3. ATLAS DE OLEAJE DE GALICIA: CARACTERIZACIÓN DEL OLEAJE COSTERO CON ALTA RESOLUCIÓN Realizado conjuntamente con Meteogalicia, dentro del marco del proyecto europeo ENERGYMARE. Dentro de este proyecto, Meteogalicia tienía asignada la tarea de elaborar un Atlas de Oleaje de Alta Resolución para la caracterización del recurso energético del oleaje en la costa Gallega. En este contexto, además de la caracterización energética basada en el régimen medio, se realiza la determinación del régimen extremal del oleaje, cuya determinación es fundamental para evaluar los requisitos estructurales que debe cumplir cualquier dispositivo de aprovechamiento de la energía marina. Además de llevar a cabo la caracterización energética del oleaje, se realiza la caracterización del oleaje a lo largo de toda la costa gallega, tanto del régimen medio como del régimen extremal, información que resulta de gran utilidad para diversos sectores económicos de la región, con diferentes ámbitos de aplicación: - Gestión de la costa. - Planificación portuaria. - Planificación de explotaciones de acuicultura. - Dimensionamiento de estructuras de protección de la costa y de nuevas infraestructuras portuarias. - Regeneración de playas. Trabajos realizados para la elaboración del Atlas: - Selección de una fuente de datos histórica de oleaje. - Modelización numérica de series históricas de oleaje: Hindcast Análisis estadístico masivo de los resultados del hincast. - Elaboración de mapas de oleaje y fichas de caracterización puntual del oleaje.

23 3.3. ATLAS DE OLEAJE DE GALICIA: CARACTERIZACIÓN DEL OLEAJE COSTERO CON ALTA RESOLUCIÓN MODELIZACIÓN NUMÉRICA DE SERIES HISTÓRICAS DE OLEAJE: HINDCAST A partir de los datos de oleaje disponibles, localizados en aguas profundas a lo largo de la costa gallega (datos de oleaje cada hora entre 1958 y 1999), se realiza una propagación de todos los estados de mar hasta la costa mediante un modelo numérico espectral del oleaje, utilizando una malla de cálculo de alta resolución que cubra toda la costa de Galicia. Simulación numérica 42 años de registros de oleaje cada hora ( propagaciones) realizada por Meteogalicia en las instalaciones del CESGA

24 3.3. ATLAS DE OLEAJE DE GALICIA: CARACTERIZACIÓN DEL OLEAJE COSTERO CON ALTA RESOLUCIÓN ANÁLISIS ESTADÍSTICO MASIVO DE LOS RESULTADOS DEL HINDCAST INCAT realizó el análisis estadístico de los resultados de todas las propagaciones del hindcast llevado a cabo en cada uno de los nodos de la malla cálculo utilizada, mediante técnicas de tratamiento masivo de datos. En cada uno de los nodos que componen la malla de cálculo utilizada para la propagación del oleaje hasta la costa, se obtienen series de oleaje con datos cada hora entre los años 1958 y 1999, es decir, series compuestas por más de registros. Para el tratamiento masivo de los datos se han desarrollada una serie de nuevas rutinas en MATLAB que son capaces de leer los ficheros de resultados de las propagaciones realizadas, almacenadas en archivos NetCDF, y aplicar rutinas implementadas para en análisis estadístico del oleaje. Como salida se obtiene una tabla que contiene la siguiente información en todos los nodos de la malla de cálculo: Número de punto. Coordenadas UTM (ED50) del punto. Profundidad. Régimen medio del oleaje: Régimen extremal: Potencia y energía media del oleaje. Análisis estadístico masivo de datos de los resultados del hindcast realizado por INCAT en las instalaciones del CESGA

25 3.3. ATLAS DE OLEAJE DE GALICIA: CARACTERIZACIÓN DEL OLEAJE COSTERO CON ALTA RESOLUCIÓN ELABORACIÓN DE MAPAS DE OLEAJE Y FICHAS DE CARACTERIZACIÓN PUNTUAL DEL OLEAJE

26 3.3. ATLAS DE OLEAJE DE GALICIA: CARACTERIZACIÓN DEL OLEAJE COSTERO CON ALTA RESOLUCIÓN ELABORACIÓN DE MAPAS DE OLEAJE Y FICHAS DE CARACTERIZACIÓN PUNTUAL DEL OLEAJE

27 3.4. SISTEMA OPERACIONAL PARA LA PREVISIÓN DE LA AGITACIÓN INTERIOR PORTUARIA. Dentro del Acceso HPC 2 (1ª convocatoria), INCAT ha desarrollo de un sistema operacional para la previsión de la agitación interior en entornos portuarios, mediante la utilización de modelos numéricos que resuelvan en fase la forma elíptica de la ecuación mild-slope, con la visión futura de integrarlo dentro del sistema de previsión SIMEON. Como caso de prueba se ha montado un sistema operacional para la previsión de la agitación interior y onda larga en el Puerto de Burela, alimentando con los datos de oleaje y nivel del mar proveniente de los modelos numéricos que Meteogalicia ejecuta diariamente. El sistema se ha montado en las instalaciones del CESGA. El sistema diariamente realiza los siguientes procesos: Se descargan los datos de entrada provenientes de los servidores de Meteogalicia y los preprocesa para darles el formato que necesita el modelo. Se ejecuta el modelo numérico de agitación interior. Se realiza el postproceso de los datos de salida del modelo para obtener archivos con resultados de variaciones temporales de oleaje en puntos de observación asignados y en planta.

28 3.4. SISTEMA OPERACIONAL PARA LA PREVISIÓN DE LA AGITACIÓN INTERIOR PORTUARIA.