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22/11/2016 / Gisela Bühl / 1252

Una incorrecta planificación urbana supone un peligro para peatones y vehículos en caso de precipitaciones fuertes

El investigador de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC) Eduardo Martínez, del Instituto Flumen, ha examinado las incidencias que peatones y vehículos pueden sufrir delante de precipitaciones muy intensas. El proyecto muestra la peligrosidad, los riesgos y los daños que pueden derivarse de una incorrecta planificación urbana. El trabajo incluye un estudio de caso de la ciudad de Badalona, donde se ha dibujado el mapa de riesgo por inundaciones: en situaciones de lluvias extremas que tienen lugar como promedio cada 500 años, las avenidas del Maresme y de Alfons XII son las de mayor riesgo para los peatones, y los daños causados en el parque de automóviles podría llegar a más de diez millones de euros en toda la ciudad.

Las precipitaciones torrenciales, pese a ser inhabituales, son recurrentes generadoras de problemas y de dolores de cabeza cuando aparecen en Cataluña. “Pero como al día siguiente sale el sol, todo el mundo se olvida”, explica Manuel Gómez, investigador de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de Barcelona (ETSECCPB) de la UPC y uno de los directores, junto a Beniamino Russo, de la tesis doctoral Inundaciones urbanas: criterios de peligrosidad y evaluación del riesgo para peatones y vehículos. Esta tesis es un trabajo realizado por Eduardo Martínez, investigador del Instituto Flumen, entidad de investigación mixta del Centro Internacional de Métodos Numéricos en Ingeniería (CIMNE) y la UPC.

Las ciudades catalanas están preparadas para asumir cantidades relativas de agua. Una vez superado el umbral asumible, la falta de planificación delante de situaciones de esta excepcionalidad queda patente. Por suerte para los ciudadanos y para las autoridades, las lluvias torrenciales son la excepción a la estabilidad meteorológica y, por tanto, los problemas que causan estas tormentas anómalas quedan rápidamente olvidados. Precisamente con la voluntad de que, en lugar de olvidarse al día siguiente, las autoridades tomen conciencia real del problema y busquen soluciones, Eduardo Martínez ha estudiado, en su tesis doctoral, los riesgos a los que se exponen tanto las personas como los vehículos cuando hay precipitaciones de carácter extraordinario. La tesis doctoral demuestra, con datos concretos, los flujos de agua límite en los que los peatones y vehículos son estables, y cómo los daños provocados por lluvias de mucha intensidad en los automóviles pueden llegar a ser de varios millones de euros.

Badalona como caso de estudio

El investigador ha aplicado los resultados de los ensayos realizados en el laboratorio a un caso de estudio en la ciudad de Badalona. Este estudio se enmarca en el proyecto BINGO 2015-2019, que tiene como finalidad proporcionar conocimiento práctico sobre los efectos del cambio climático y está financiado por el programa de investigación e innovación de la Unión Europea Horizon 2020. Para crear los mapas de peligrosidad de las calles de la ciudad se han considerado lluvias que tienen lugar sólo una vez cada uno, cinco, diez, cien y 500 años.

Para definir el riesgo concreto de cada una de las zonas de Badalona, el estudio ha tenido en cuenta los niveles de peligrosidad considerados durante los ensayos (bajo, medio y alto) y la vulnerabilidad (también baja, media y alta) según la densidad de viviendas y el ancho de las calles. El mapa representa los tres patrones de peligro en tres colores: verde (cuando es bajo), naranja (medio) y rojo (cuando el riesgo es alto). Se observa que únicamente en casos de absoluta excepcionalidad, en lluvias que tienen lugar, de media, cada 500 años, Badalona presenta alguna calle con riesgo alto para los peatones. La zona más crítica se encuentra en la avenida del Maresme y en la avenida de Alfons XII, una zona industrial situada en la parte más meridional del municipio. En cualquier caso, incluso en el peor de los supuestos de precipitación contemplados, la mayor parte del municipio tiene un nivel de inseguridad bajo.

Impacto económico

Además de los mapas de riesgo, la tesis presenta los costes económicos estimados sobre vehículos que se pueden llegar a derivar de inundaciones por fuertes lluvias. En caso de precipitaciones que se dan de media cada uno, cinco o diez años, las áreas de riesgo son escasas. En cambio, se observan algunas calles con un nivel alto de riesgo para escenarios  de lluvias que tienen lugar cada cien o 500 años. Igualmente, las avenidas del Maresme y de Alfons XII son las zonas más críticas del municipio.

En situaciones de lluvias extremas, que tienen lugar cada 500 años, los costes de los daños que se pueden causar en el parque de vehículos de Badalona superan los diez millones de euros. En escenarios de precipitaciones que se repiten cada cien años, el daño económico es también considerable (más de seis millones de euros) e, incluso, en el caso de que se produjeran lluvias no tan excepcionales, de las que ocurren cada cinco años, se producirían daños económicos en automóviles por valor de unos 700.000 euros.

Este estudio de caso sirve como herramienta de sensibilización, ya que presenta, de manera práctica, la aplicación de los criterios de peligrosidad propuestos, y ofrece una metodología para la evaluación de los daños económicos sobre vehículos después de una inundación. De esta manera, ofrece datos concretos para ayudar a los gestores del agua y a las administraciones a combatir los problemas causados por inundaciones.

El nivel de estabilidad de los peatones

En la primera parte de la investigación, Eduardo Martínez completa las conclusiones sobre la estabilidad de peatones en caso de inundaciones de la tesis doctoral que Beniamino Russo, a la vez codirector de esta tesis, presentó en el 2009 con el título Design of surface drainage Systems according to hazard criteria related to flooding of urban areas.

Para llevar a cabo de manera práctica el análisis, se ha utilizado una plataforma, situada en el laboratorio exterior del Instituto Flumen, en el Campus Norte de la UPC, capaz de simular flujos de agua de intensidades variables a escala real. Ante las carencias de estudios anteriores sobre la cuestión, Martínez analiza más supuestos, utiliza una muestra de población más amplia y extrae resultados más precisos.

Con el objetivo de incluir el cambio de condición de una zona seca a una zona con agua como una variable a considerar –cuestión no contemplada en estudios anteriores–, la plataforma de ensayo de la UPC cuenta con aceras. Además, permite simular pendientes variables de entre cero y diez grados, y dispone de un depósito que regula el caudal de agua. Basándose en las situaciones que de manera más habitual se pueden dar en un entorno urbano, Martínez ha considerado cuatro caudales diferentes y también ha utilizado cuatro pendientes para experimentar.

En los ensayos han participado 26 personas con características físicas que las hacen propensas a sufrir situaciones de inestabilidad y que, además, conforman una muestra representativa de la población en cuanto a género, edad, peso y altura. Para ajustarse lo máximo posible a las condiciones que se pueden dar en la realidad de la calle, también se han tenido en cuenta como variables el tipo de calzado de estas personas, el nivel de visibilidad y el hecho de tener las manos libres o no. Finalmente, se han considerado un total de 192 combinaciones y se han planteado tres escenarios posibles de peligrosidad: alta (cuando la persona pierde totalmente la estabilidad), media (cuando resulta difícil mantenerse en pie) y baja (cuando la estabilidad es escasa o inexistente).

Del total de 2.345 casos evaluados, sólo 38 (el 1’6% del total de opciones evaluadas) han resultado con una peligrosidad alta para el peatón. Los supuestos de peligrosidad media han sido 779 (el 33’2%) y los de peligrosidad baja, 1.528 (el 65’2%). Con las observaciones, la tesis actualiza los datos sobre el umbral de seguridad. El estudio ha considerado que la combinación de la velocidad del agua y el calado (o lo que es lo mismo, la altura del agua) son igual de decisivos a la hora de valorar la estabilidad de los peatones y también de los vehículos. Según las conclusiones a las que ha llegado Eduardo Martínez, una altura del agua de unos 10 o 15 centímetros en un entorno urbano comienza a ser peligrosa para las personas, siempre que la velocidad del agua también sea considerable.

Uso de modelos reducidos

Eduardo Martínez aborda, en la segunda parte de la tesis, la estabilidad de vehículos en inundaciones urbanas. La conclusión en este punto es que la estabilidad de los vehículos en caso de inundaciones depende, igualmente, del calado del agua y de la velocidad. Pero el investigador concluye, además, que la flotación y el fregamiento del automóvil con el pavimento también son componentes a considerar.

El doctorando desarrolla una metodología general aplicable a cualquier vehículo a partir del análisis de 14 coches a diferentes escalas y en los que se especifica el peso, la altura libre hasta el suelo, la superficie en planta y la hidrodinámica de la forma del automóvil para comparar los datos con los vehículos reales y, por tanto, poder extraer las conclusiones.

Este conjunto de coches conformaban una muestra representativa y heterogénea del tipo de vehículos que se pueden encontrar en las carreteras catalanas y han sido sometidos a las pruebas de estabilidad en el Instituto Flumen, donde cuentan con un laboratorio equipado con un canal de pendiente variable que ha permitido testear los límites de estabilidad de los automóviles ajustando las variables hidráulicas.

Modelación 3D como herramienta de estudio

Además de los ensayos experimentales, el estudio propone el análisis de la estabilidad de peatones y vehículos en situaciones de inundaciones urbanas a través de modelaciones tridimensionales. Con este método se profundiza en las pruebas llevadas a cabo y, a la vez, abre nueva líneas de investigación a través del uso de códigos 3D. Los resultados han demostrado que el vehículo y el peatón que se han utilizado para la prueba modelada responden al mismo comportamiento que en el laboratorio, confirmando numéricamente que las conclusiones eran idénticas. También se han analizado, considerando la modelación con flujo tridimensional, situaciones que no se habían estudiado con los ensayos de laboratorio.

La tesis doctoral de Eduardo Martínez se enmarca en el proyecto de investigación Criterios de riesgo a aplicar en el diseño de sistemas de captación ante inundaciones en medios urbanos, coordinado por el profesor Manuel Gómez y que está financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad. 

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