Se publica la patente de compuerta fusible recuperable de vertedero en tecla de piano

Con fecha de 9 de junio de 2022 se ha concedido la patente “COMPUERTA FUSIBLE RECUPERABLE DE VERTEDERO DE TECLA DE PIANO CON SISTEMA DE APERTURA Y CIERRE DE UNA SECCIÓN DE PASO DE AGUA EN UNA OBRA HIDRÁULICA” propiedad de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), el Centro Internacional de Métodos Numéricos en Ingeniería (CIMNE), el Centro de Estudios Hidrográficos del CEDEX, Granell Ingenieros S.L., VEMSA S.L., ALGM S.L.U. y ACIS2in.

La pregunta que se realizaron los inventores para llevar a cabo la investigación fue ¿se podría disponer de alguna tecnología mediante la cual fuese posible la instalación de una compuerta fusible tipo laberinto o tecla de piano en una obra hidráulica (presa, canal, etc.) que además fuese fácilmente recuperable tras el vuelco? En caso afirmativo, ¿se dotaría de una seguridad adicional a este tipo de obras además de abaratar notablemente sus costes de instalación/recuperación por lo que podría aplicarse no solo a avenidas extraordinarias (de alto periodo de retorno, es decir las que no suceden prácticamente nunca o lo hacen muy ocasionalmente) sino también a las ordinarias (o de bajo periodo de retorno, es decir, las que pueden darse de forma frecuente)?

La respuesta fue afirmativa (bajo unos ciertos condicionantes técnicos); y viene dada por la invención que se expone en la patente y de forma resumida a continuación.

El fundamento de la tecnología de la compuerta se basa en el vuelco hacia aguas arriba, producido por el desenclavamiento mecánico de la misma por la acción de la sobreelevación de la lámina de agua sobre la compuerta. Ésta gira sobre su eje inferior, liberando el espacio ocupado por la misma, de manera que aumenta de manera considerable la capacidad de alivio del conjunto, mejorando la seguridad de la infraestructura.

El sistema presenta un cierre parcial de un aliviadero adosando, aguas arriba del mismo, una compuerta con un labio de vertido más elevado y con forma de laberinto y, por lo tanto, de mayor longitud y capacidad de vertido. Esta compuerta está firmemente unida al aliviadero mediante un eje de giro horizontal, en su borde inferior de apoyo sobre el labio de vertido, y mediante el enclavamiento de la parte superior de sus dos aristas verticales laterales, en los estribos del aliviadero. El cierre está garantizado por una serie de juntas de estanqueidad en todo el perímetro.

Hay que destacar que el vuelco hacia aguas arriba, combinado con la forma de la compuerta, permite aprovechar la fuerza de flotación y la amortiguación del agua para controlar la velocidad de giro durante la caída de la compuerta, de forma fiable y económica. La reducción de la velocidad de giro a valores reducidos evita que la compuerta pueda sufrir daños o la necesidad de utilizar costosos dispositivos de amortiguamiento. Los ensayos realizados hasta la fecha demuestran la estabilidad hidráulica de la solución.

Croquis de funcionamiento de compuerta fusible

Tras el paso de una avenida que haya alcanzado el nivel de embalse establecido para desenclavar de la compuerta, producido el consiguiente vuelco de la misma, aliviada la avenida y recuperada la situación normal en el embalse, se procede a restaurar la compuerta a su posición original mediante su izado y posterior enclavamiento. De esta forma, el embalse recupera su funcionamiento ordinario con un coste de recuperación ínfimo respecto a las soluciones actuales del mercado que requieren sobrecostes de recuperación, fabricación o reparación da las compuertas arrastradas, su instalación e incluso la reparación de los daños ocasionados en otras partes de las instalaciones a raíz de su caída hacia aguas abajo. El mecanismo de recuperación consiste en la elevación mediante polipastos, colocados en los estribos del aliviadero, a su posición inicial, y la reactivación del sistema de enclavamiento. En el caso de que el paso de flotantes durante una avenida excepcional haya podido dañar las juntas de estanqueidad, resulta sencillo reponerlas antes de dejar la compuerta preparada para un nuevo episodio de avenida.

Croquis de recuperación de la compuerta fusible

Durante el año 2021 se realizaron ensayos del dispositivo a escala en el marco del Proyecto COFRE en el Laboratorio de Hidráulica de la Escuela de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de la UPM, que sirvieron para observar los aspectos a mejorar en una futura ejecución a escala real de la compuerta.

Ensayos en la Escuela de Ingenieros de Caminos de la UPM