Análisis del comportamiento de las barreras flotantes bajo la acción de oleaje y corrientes por medio de modelización física e inteligencia artificial

Resumen

En esta Tesis Doctoral se analiza el comportamiento de las barreras flotantes de contención como elementos móviles bajo la acción del oleaje y las corrientes mediante modelización física e Inteligencia Artificial. La originalidad de este trabajo reside, por una parte, en la libertad de movimientos de los modelos físicos y, por otra, en las novedosas técnicas de instrumentación (Sistema de Visión Artificial) y de análisis de resultados (Redes de Neuronas Artificiales) aplicadas. Por lo que respecta a la modelización física, se ensayan siete modelos de barrera flotante con diferentes parámetros de diseño (geometría, relación flotación-peso, distribución de masas, etc.) y se caracteriza su comportamiento bajo distintas condiciones hidrodinámicas por medio de parámetros de eficacia. En muchos trabajos previos se estudia la eficiencia de barreras flotantes de contención por medio de modelos fijos, en la mayor parte de los casos con geometrías muy simplificadas (típicamente un plano vertical); en cambio, en esta Tesis la geometría de la barrera se representa mediante modelos realistas, que se mueven y rotan libremente bajo la acción del oleaje y las corrientes. De este modo se tiene en cuenta que las barreras de contención son elementos flotantes, aspecto éste fundamental para una buena evaluación de su eficiencia. La medida de los movimientos de los modelos físicos se lleva a cabo mediante un Sistema de Visión Artificial basado en el análisis de imágenes digitales por medio de Inteligencia Artificial. Este sistema, diseñado ad hoc para la presente Tesis Doctoral, además de proporcionar el registro temporal de los movimientos de los modelos físicos, obtiene la evolución temporal de la posición de la superficie libre. Los resultados experimentales permiten establecer la influencia de cada uno de los parámetros de diseño en el comportamiento de las barreras. Por último, los resultados experimentales se utilizan para entrenar y validar con éxito un modelo de Redes de Neuronas Artificiales, demostrando que esta herramienta de Inteligencia Artificial puede ser de gran utilidad para el análisis de problemas hidrodinámicos complejos como éste. De hecho, este modelo se puede considerar como un laboratorio virtual que permite llevar a cabo ensayos de barreras flotantes de una forma más económica y más rápida que recurriendo a ensayos en un laboratorio convencional.