Máster en Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos

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Propuesta para la Línea 2 del metro en el Casco Antiguo de Sevilla
(2024) Godoy Jurado, Álvaro; González González, Blas; Universidad de Sevilla. Departamento de Construcciones Arquitectónicas I (ETSA)
En el año 2010, la Junta de Andalucía, una vez inaugurada la línea 1 del Metro de Sevilla el año anterior, presenta los anteproyectos constructivos de las siguientes líneas de metro de la ciudad. Una de las que presentaron fue el proyecto de la línea 2. Esta línea discurre entre el barrio de Sevilla Este y Torretriana. Cuenta con un tramo de especial interés y es el que discurre a través del Casco Antiguo de la ciudad. En el año 2024, la Junta de Andalucía licita la actualización de este proyecto con su evaluación de alternativas. El presente trabajo pretende realizar un análisis medianamente exhaustivo del anteproyecto del año 2010, centrándose especialmente en el tramo que discurre bajo el casco antiguo. Este tramo es el más complicado desde el punto de vista técnico dado que discurre bajo edificios muy antiguos, sobre una ciudad que posee numerosos restos de origen romano y árabe. Esto implica que las profundidades a las que hay que llevar la línea sean más elevada que para el caso de la línea 1, ya en servicio, o para la futura línea 3. Una vez analizados y comentados los estudios realizados, se pretende realizar un nuevo diseño de este trazado, acorde a nuevos criterios técnicos, adaptado a las necesidades urbanas y ajustando la profundidad y el diseño de los túneles hasta unos valores que sean viables desde el punto de vista técnico y social. Dentro de los análisis realizados, se ha tenido en cuenta la potencial demanda que puede tener la línea, los asientos que generan los túneles, las posibles afecciones a los edificios históricos, el ajuste de la traza para reducir esas afecciones, entre otros aspectos. Se ha realizado un prediseño inicial de una de las estaciones, ubicada en la Plaza del Duque, adaptando ese diseño a la fisionomía del casco antiguo, del entorno y de la profundidad seleccionada. Finalmente, se ofrece una actualización de los previsibles costes de ejecución, adaptados a los precios existentes en el año 2024 y según las dimensiones obtenidas en los diseños de AutoCAD.
Influencia de la interacción suelo estructura en la respuesta dinámica de puentes de ferrocarril de luces cortas
(2016) Suescum Morales, David; Martínez de la Concha, Antonio; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Aeroespacial y Mecánica de Fluidos
Estudio de eventos extremos de viento en la Bahía de Cádiz
(2024) Megías Muñoz, Iván; Zarzuelo Romero, Carmen; López-Ruiz, Alejandro; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Aeroespacial y Mecánica de Fluidos
La morfodinámica de los estuarios esta dominada por los efectos de las mareas, los vientos y el oleaje sobre el transporte de sedimentos. La combinación de estos motores de transporte y la geometría del estuario, así como la granulometría y los sacos de sedimentos disponibles en el fondo marino, condicionan el transporte del sedimento y el balance del volumen de transporte en los distintos escenarios. Para el caso de la Bahía de Cádiz, el transporte del sedimento está fuertemente dominado por las mareas, en combinación con los efectos del viento, dependiendo de la frecuencia de sucesión de estos eventos de viento y su dirección predominante. Para el presente estudio se ha empleado un modelo numérico de alta resolución tridimensional, DELFT3D, incluyendo los módulos hidrodinámico y morfodinámico previamente calibrado y validado (Zarzuelo, López Ruiz, D'Alpaos, Carniello, & Ortega-Sánchez, 2018), mediante el cual se modeliza el comportamiento del transporte del sedimento en la Bahía de Cádiz en distintos escenarios extremales y medios creados de manera sintética. El estudio con el modelo numérico de cálculo se centra en la simulación y análisis de diez escenarios sintéticos creados mediante la combinación de casos de vientos extremales y medios, con direcciones predominantes de levante y poniente, con casos de marea máxima viva y muerta. Los casos más desfavorables de viento y marea se han seleccionado entre los registros disponibles para la boya representativa más cercana (Boya 2342 de Puertos del Estado), seleccionada para la ubicación de estudio. Del mismo modo, se han seleccionado los casos medios en estos registros, realizando un estudio del clima marítimo, para las mismas direcciones predominantes de viento que los eventos extremales seleccionados. Cabe destacar que, de manera sintética, se han hecho coincidir los picos de viento en los eventos extremales con los instantes de mayor y menor carrera de marea en las combinaciones de escenarios de simulación. La duración establecida para estos escenarios es de cinco días, definiendo así los eventos de tormenta habituales en la bahía, con una duración de simulación de una semana, con un día de calentamiento antes de la aparición de la tormenta y, con un día final de estabilización del modelo hacia comportamiento medio. Además, para los modelos se han empleado resultados previos a modo de calentamiento, con un mes de resultados en la malla de cálculo, que hacen más estables y robustas las simulaciones. De las simulaciones y, del estudio de sus variables, se ha obtenido un gran volumen de resultados en la combinación de los escenarios sintéticos definidos, pudiendo evaluar el comportamiento del sedimento en los sacos definidos en la Bahía de Cádiz ante eventos extremos de viento. Puede destacarse que, para eventos extremos de viento predominante de poniente, el transporte de sedimento está dominado de manera generalizada por los efectos de la marea, siendo más acentuados en mareas vivas, transportándose el sedimento hacia el interior de la bahía, con tendencia de sedimentación en la ensenada interior. Para eventos extremos de viento predominante de levante, el transporte de sedimento está dominado principalmente por el viento en los sacos exteriores, así como mantiene un equilibrio entre las aportaciones de marea y viento en el transporte en los sacos interiores a la bahía, con una tendencia sedimentación en estos sacos, a excepción de los caños de Sancti Petri, donde se produce la fuga de sedimento hacia la Bahía Interior a través del Caño de la Carraca y, hacia su propia desembocadura. Asimismo, los objetos del presente estudio amplian el alcance de desarrollo de un modelo predictivo que pueda resultar útil para la evaluación de futuros escenarios relacionados con las variaciones morfodinámicas en la bahía y, los posibles escenarios relacionados con el cambio climático, siendo útil este trabajo sobre los modelos de combinación de escenarios registrados y sintéticos extremales en combinación con la sucesión de mareas máximas viva y muerta, es decir, con los casos de mayor y menor carrera de marea en la bahía.
Estudio de la interacción túnel-talud en macizos rocosos que contienen distintos tipos de discontinuidades o juntas
(2024) Padilla Sánchez, Pablo José; Durand Neyra, Percy; Universidad de Sevilla. Departamento de Estructuras de Edificación e Ingeniería del Terreno
La excavación y construcción de túneles en macizos rocosos a media ladera y cercanos a la superifice del talud provoca efectos sobre el campo tensio-deformacional e influye en la estabilidad del talud modificando la trayectoria del círculo de deslizamiento inicial de la situación sin túnel. En este sentido, no existe mucha bibliografía al respecto y más inclusive si el macizo rocoso contiene discontinuidades como fallas, planos de estratificación, foliación, diaclasa, etc. Es por este motivo que en el presente Trabajo Fin de Máster se estudiará la interacción entre túnel y talud en referencia a la estabilidad de la ladera o media ladera. Dentro del estudio se plantean diferentes agentes intervinientes en el problema planteado para conocer su influencia sobre la solución obtenida. Entre estos agentes se encuentran diferentes: tipos de juntas (paralela continua con buzamiento de 15º y 75º, paralela discontinua con buzamiento de 15º y 75º y conjugada discontinua), distancias de separación entre túnel y talud (sín túnel y con túnel a 0,5D, 1D, 2D y 4D; donde D es el diámetro del túnel), inclinaciones de talud (natural de 40º y excavada de 75º) y calidades del macizo rocoso (menor, media y mayor). Por último, se realiza un análisis detallado de los resultados obtenidos en todos los casos de estudio agrupando los mismos según convenga para poder conocer la influencia de factores como la continuidad e inclinación de la junta, separación talud-túnel, buzamiento o inclinación del talud, etc.
Estudio a Fatiga de Puente Ferroviario de Alta Velocidad Tipo Losa
(2024) Morales de la Herrán, Francisco Javier; Martínez de la Concha, Antonio; Universidad de Sevilla. Departamento de Mecánica de Medios Continuos y Teoría de Estructuras
El presente Trabajo de Fin de Máster se centra en el estudio del comportamiento a fatiga de la armadura postesa y de la armadura pasiva de un puente tipo losa para trenes de alta velocidad. La estructura en concreto es el proyecto del viaducto E-11 de la línea de alta velocidad entre Madrid y Extremadura entre el P.K. 12+227.477 Y P.K. 12+303.477 sobre la carretera CM-4009 a la altura de Gerindote (Toledo). Los puentes para trenes de alta velocidad están sometidos a importantes cargas cíclicas a lo largo de la vida útil de la estructura provocando el deterioro por fatiga de sus componentes. Para el estudio se ha modelizado el puente simplificándolo en un modelo de barras en el software Midas Civil, manteniendo: la geometría, las cargas, los materiales y las condiciones de contorno. Las comprobaciones a fatiga se han realizado sobre la armadura más solicitada, por lo que el primer paso ha consistido en localizar la sección más desfavorable del puente y centrar el estudio en la armadura activa y pasiva que más incrementos de carga van a sufrir. Una vez conocida dicha sección, se ha sometido la estructura al paso de cada uno de los trenes de fatiga y trenes dinámicos que se especifican en la Instrucción de Acciones a Considerar en Puentes de Ferrocarril (IAPF-10). Por último, mediante la Curva S-N definida en el punto 6.8.4. del Anejo 19 del Código Estructural, se ha evaluado el daño provocado en la armadura por dichos incrementos de tensión con el objetivo de conocer si el daño es relevante durante los 100 años de la vida útil de la estructura.
Remodelación de intersección de la SE-20 con la carretera de Brenes
(2024) Oteros Sánchez, Jesús; Baena Ureña, Francisco Manuel; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería y Ciencia de los Materiales y del Transporte
Estudio de Planificación y Gestión Hidrológica de la Cuenca del Urumea en la situación actual.
(2024) Ozcáriz Alonso, Marina; Rodríguez Medina, Isabel Clara; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Aeroespacial y Mecánica de Fluidos
Este Trabajo de Fin de Máster explora la Planificación y Gestión hidrológica de la cuenca del Urumea en la situación actual con el principal objetivo de desarrollar un plan integral de gestión y planificación hidrológica para la cuenca que permita asegurar el uso sostenible y eficiente de sus recursos hídricos, garantizar la disponibilidad de agua para las generaciones presentes y futuras, y proteger los ecosistemas asociados. Para ello ha sido principal el uso de la Información Georreferenciada, conocida como SIG, la cual ha permitido identificar y describir la cuenca en su totalidad, localizado tanto las diferentes masas de agua, medio físico, etc., así como el Plan Hidrológico de la Demarcación Hidrográfica del Cantábrico Oriental 2022-27, que ha facilitado la identificación de las diferentes demandas y escenarios del sistema. Una vez recogida toda la información tanto gráfica como numérica del sistema, se ha modelizado el Sistema de Explotación utilizando el Sofware AquaTool, donde se ha volcado toda la información ya discretizada y se han simulado diferentes escenarios, desde el análisis de 1 año de sequía hasta el estudio de los 76 años hidrológicos consecutivos de los que se tiene información. Dicha modelización ha permitido conocer tanto el funcionamiento de la cuenca, como realizar un balance hídrico, observar posibles situaciones de déficit para las demandas en diferentes situaciones del año etc. Los resultados obtenidos revelan que, en términos generales, la cuenca no presenta problema de abastecimiento de las demandas, pero sí una posible situación de superávit de recursos, lo cual sugiere la necesidad de futuras actuaciones. Este trabajo ofrece una base sólida para enfocar un uso sostenible y eficiente de los recursos hídricos de la cuenca, la protección del medio ambiente y el bienestar social. En la actualidad, la importancia del agua radica en su carácter esencial e insustituible para la vida, subrayando que, aunque no es un bien ilimitado, su gestión responsable y sostenible es fundamental para garantizar un futuro próspero para todos.
Comprobación a fatiga de los tirantes del puente atirantado del tramo Hernani-Astigarraga de la Y Vasca
(2024) Fidalgo Redondo, Maite; Martínez de la Concha, Antonio; Universidad de Sevilla. Departamento de Mecánica de Medios Continuos y Teoría de Estructuras
El presente Trabajo de Fin de Máster se centra en el estudio del comportamiento a fatiga de los tirantes del puente atirantado de Hernani, una parte integral de la infraestructura ferroviaria conocida como la Y Vasca, que conecta los municipios de Hernani y Astigarraga, en la provincia de Gipuzkoa. Este puente representa un hito significativo al ser el primer puente atirantado para ferrocarril en España. Dado que el puente soporta trenes de alta velocidad, el análisis de fatiga es de gran importancia, ya que la estructura está sometida a cargas cíclicas. Para llevar a cabo este análisis, ha sido necesario desarrollar un modelo simplificado del viaducto utilizando el software Midas Civil, dada la complejidad de la estructura. Se respetaron tanto los materiales de la estructura, la geometría y las condiciones de contorno, así como las cargas que soporta. Posteriormente, se realizó un análisis dinámico para calcular las variaciones de tensión provocadas por cada uno de los trenes, de acuerdo con las especificaciones de fatiga establecidas en la Instrucción de Acciones a Considerar en Puentes de Ferrocarril (IAPF-10). Utilizando la Curva de Fatiga o Curva S-N del Código Estructural, se evaluaron los daños provocados por estos trenes, con el objetivo de determinar si el daño por fatiga es relevante a lo largo de la vida útil de la estructura, estimada en 100 años.
Diseño y modelado paramétrico de infraestructuras del ciclo de agua. EDAR.
(2023) Piñero Vega, Ricardo; González González, Blas; Universidad de Sevilla. Construcciones arquitectónicas I
En este Trabajo de Fin de Máster, se realiza el diseño y modelado paramétrico de una depuradora, persiguiendo como objetivo la automatización del modelado mediante la asignación de parámetros desde una hoja de cálculo a un modelo tridimensional mediante una herramienta de programación dinámica. Se comienza realizando un análisis general sobra la teoría detrás de los procesos de depuración de aguas residuales, introduciendo los conceptos teóricos que permiten comprender el funcionamiento de este tipo de infraestructuras. Tras ello, se establecen las bases de cálculo para dimensionar los recintos donde se producen los diferentes fenómenos de depuración, analizando la formulación teórica y empírica existente y estableciendo los criterios de dimensionamiento a aplicar en este trabajo. El resultado final de este proceso se recoge en una hoja de cálculo mediante la cual se calculan los diferentes elementos de la depuradora. Una vez definida las bases de diseño, se procede a realizar el modelado paramétrico de las familias en REVIT, mediante el modelado tridimensional de familias y la asignación de parámetros que regulan su geometría y comportamiento. Tras ello, se utilizará la herramienta Dynamo, un módulo de programación dinámica diseñado por Autodesk que actuará como puente entre la hoja de cálculo y el modelo de Revit, permitiendo la asignación de los valores de los parámetros desde la hoja a cada una de las familias de forma automática. Se realizará una prueba de funcionamiento mediante el cálculo de una depuradora real. Para finalizar el proyecto, se exponen las conclusiones, así como posibles futuras líneas de investigación que hayan surgido a lo largo de la elaboración del proyecto, y cuyo estudio complementaría lo mencionado en este trabajo.
Diseño de un Dique portuario de tipología rompeolas mediante los métodos probabilísticos de la ROM 0.0
(2023) Limón García, Celia; Chamorro Sosa, Gabriel; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería
El diseño tradicional de diques está basado en un enfoque determinista o deterministaprobabilista, asignando valores nominales a las variables del problema sin considerar las diversas fuentes de incertidumbre del proyecto. Para tener en cuenta esta incertidumbre, se emplean coeficientes de seguridad recomendados en diversos documentos de referencia y en la ROM 0.0. Estos coeficientes de seguridad provienen del proceso de verificación mediante el método probabilista de Nivel II, desarrollado por los autores de los documentos de referencia para facilitar el dimensionamiento de las estructuras a los proyectistas. Este Trabajo Fin de Máster estudia el comportamiento de un dique situado a gran profundidad en la costa de Huelva. En primer lugar, el dique se diseñará de forma tradicional a través del método de los coeficientes parciales. Con el objeto de confirmar que el diseño obtenido mediante el método de Nivel I es adecuado y se encuentra del lado de la seguridad, se verifica el diseño utilizando métodos probabilísticos de Nivel II y Nivel III, y se calculan los coeficientes de seguridad para el caso estudiado. Los métodos probabilísticos permiten optimizar el diseño de la estructura en función de la probabilidad de fallo deseada, haciéndolos muy interesantes a pesar de su complejidad. En función de los resultados obtenidos en cada uno de los métodos, se derivan conclusiones y se propone un diseño para la estructura.
Comportamiento del terreno en obras de construcción de sótanos mediante pantallas continuas ancladas en la ciudad de Sevilla: Contraste de los métodos numéricos y analíticos con la instrumentación geotécnica en un caso real
(2023) Guerrero Arcos, Juan; Bauzá Castelló, Juan Diego; Durand Neyra, Percy; Universidad de Sevilla. Departamento de Estructuras de Edificación e Ingeniería del Terreno
La ejecución de una excavación profunda al abrigo de pantallas conlleva inevitablemente movimientos tanto en las propias pantallas como en el terreno circundante, con el riesgo de producir graves daños a estructuras o servicios subterráneos adyacentes. Resulta, por tanto, de suma importancia profundizar en el estudio del comportamiento de las estructuras de pantallas continuas de hormigón armado. Un enfoque exclusivamente teórico para estimar los desplazamientos de la pantalla resulta inviable debido a la compleja interacción entre el terreno y la estructura, así como a las incertidumbres inherentes al comportamiento del terreno. Debido a esto, es necesario acudir a métodos de cálculo numérico para analizar y predecir el comportamiento en servicio de estas estructuras. En el presente Trabajo Fin de Máster se contrastan los resultados obtenidos con los principales programas comerciales de cálculo de pantallas con medidas de campo de un caso real, con el fin de determinar que modelos numéricos exhiben un mejor ajuste. Para ello, se cuenta con lecturas inclinométricas de una obra ejecutada mediante pantallas continuas ancladas para la construcción de un aparcamiento subterráneo de cuatro plantas en un centro hospitalario en la ciudad de Sevilla. En el marco de este estudio, se ha optado por emplear CYPE Muros Pantalla y PLAXIS para llevar a cabo la modelización numérica de la excavación. CYPE emplea el coeficiente de balasto para simular la interacción terreno-pantalla mediante el método de Winkler. Por otro lado, PLAXIS es un software de elementos finitos especializado en aplicaciones geotécnicas. Entre los trabajos realizados, se destaca el análisis de errores en las lecturas inclinométricas, el estudio del empleo del coeficiente de balasto horizontal para el diseño de pantallas y el empleo de un modelo tridimensional de la excavación en PLAXIS 3D para analizar el efecto de las esquinas y la forma de la excavación en los resultados numéricos.
Tecnología OPS en el puerto de Sevilla
(2023) Gutiérrez Ballesteros, Pedro Jesús; Wideberg, Johan; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería y Ciencia de los Materiales y del Transporte
La electrificación de puertos es un paso fundamental hacia un futuro más limpio, saludable y competitivo para los puertos. En este Trabajo de Fin de Máster se estudia la implementación de la tecnología OPS (Onshore Power Supply) y su aplicación en el Puerto de Sevilla, permitiendo a los buques conectarse a la red eléctrica del puerto una vez atraquen y no consumir combustible fósil durante su estancia. Se trata la evolución desde sus inicios a lo largo de los años, proporcionándonos una base sólida para abordar el estudio en el Muelle del Centenario y su equipamiento móvil. El impacto en el medio ambiente es un factor clave y es el motor principal de los proyectos que se han ejecutado en puertos de todo el mundo, incluyendo este trabajo. Además, es fundamental considerar los beneficios económicos y sociales que trae consigo esta tecnología, evitando que una ciudad cómo Sevilla se quede atrás en avances como éste.
Virtualización del puente del centenario con Allplan Bridge mediante modelo Bim
(2023) Sánchez Cristo, Paula; González González, Blas; Universidad de Sevilla. Departamento de Construcciones Arquitectónicas I (ETSA)
En el presente Trabajo de Fin de Máster se lleva a cabo una investigación sobre la utilización de la tecnología del modelado de información de construcción (Building Information Modeling) en la visualización de los puentes atirantados de las infraestructuras de transporte, haciendo uso de una de las herramientas BIM existentes más avanzadas en la actualidad. Inicialmente se realiza un estudio de la bibliografía existente sobre la morfología y comportamiento estructural de este tipo de puentes, realizando una aproximación al diseño de estos y analizando los aspectos a tener en cuenta a la hora de generar un modelo BIM para ser empleado en un proceso de análisis y dimensionamiento. Fijado el caso de estudio, se establece la estrategia de modelado de las partes en que se compone la infraestructura permitiendo determinar la capacidad de la herramienta BIM utilizada para el desarrollo de la ingeniería de construcción digital. Se emplea el programa Allplan Bridge para acometer el modelo digital del puente en cuestión. Partiendo del modelo tridimensional desarrollado, se le incorpora la información de construcción consiguiendo un modelo PIM acorde a la normativa de aplicación EN-UNE ISO 19650. En este trabajo se profundiza en el conocimiento del actual estándar IFC 4x3, el cual permite una correcta modelización de las obras civiles en cuanto a la estructura de objetos digitales que las componen, jerarquía para la herencia de la información de las diferentes clases y gestión de los atributos de estos de una forma eficiente. Por último, con el objetivo de explorar las aplicaciones de la realidad virtual se ha llevado a cabo en el presente Trabajo de Fin de Máster un ejemplo de virtualización del Puente del Centenario. Para abordarlo, se ha optado por el empleo de la herramienta Twinmotion debido a la interoperabilidad existente con el software de modelado empleado.
Efecto de la distribución espacial de las discontinuidades sobre los movimientos de túneles en macizo rocoso
(2023) Marfil Cita, Alejandro; Durand Neyra, Percy; Universidad de Sevilla. Departamento de Estructuras de Edificación e Ingeniería del Terreno
En este proyecto se estudia la influencia que tiene algunos de los tipos de discontinuidades presentes en los macizos rocosos sobre los movimientos en el entorno de las excavaciones profundas como son los túneles. Estas discontinuidades son planos de debilidad que generan frente a las cargas aplicadas unos desplazamientos en unas u otras direcciones. La resistencia al deslizamiento de estos planos de debilidad depende, entre otros factores, de las características geomecánicas, geometría del túnel, estado de las superficies de discontinuidad, orientación de las grietas, etc. El objetivo principal es el análisis de los movimientos en el entorno del túnel como consecuencia de la red de familias de diaclasas presentes en un macizo rocoso, la geometría del túnel y los estados de carga. Este análisis se realizará en condiciones de túnel profundo bajo condiciones isotrópicas, es decir, las cargas que se apliquen se mantienen constantes en todas las direcciones, además de estados de carga anisótropos, donde la relación entre la tensión horizontal y vertical sea mayor de 1. Entre los distintos tipos de familias de diaclasas a estudiar se encuentran el de red de juntas o diaclasas paralelas, juntas conjugadas o perpendiculares entre sí y la red de juntas que dibujan un mosaico o polígonos convexos no superpuestos tipo Voronoi. Para modelizar el comportamiento del entorno del túnel bajo las distintas tipologías de discontinuidades antes señaladas, se empleará el programa de Elementos Finitos Rocscience, en concreto la herramienta “RS2”. Teniendo en cuenta, los parámetros de resistencia de las distintas familias de discontinuidades y criterios de rotura como la de Mohr Coulomb, se podrá medir con el software Rocscience los movimientos generados por la excavación del túnel profundo a lo largo de los planos de debilidad. Con la aplicación de estos modelos de juntas o diaclasas y para distintas geometrías de túnel se determinará la deformada del contorno del túnel, los puntos críticos o de máximo desplazamiento, así como las posibles zonas de rotura en el entorno del túnel. Mediante dispositivos como el escáner de laser 2D o 3D se podrá conocer la deformada del contorno del túnel, así como la orientación de las distintas familias de discontinuidades. En un estudio posterior o a futuro se podrá comparar los resultados obtenidos del escáner de laser con los cálculos realizados por los modelos de juntas y geometría de túnel bajo las condiciones impuestas en este estudio.
Análisis del comportamiento dinámico en estructuras de la ingeniería civil por medio de la visión computacional.
(2023) Suárez Álvarez, Jesús; Jiménez Alonso, Javier Fernando; Universidad de Sevilla. Mecánica de Medios Continuos y Teoría de Estructuras
En el presente Trabajo de Fin de Máster se pretende llevar a cabo la aplicación de Análisis Modal Operacional sobre estructuras reales por medio del uso de sensores de visión computacional y técnicas de “Template-Matching”. Los sensores de visión computacional son sensores tipo contacless utilizados en el campo de las estructuras para medir los desplazamientos a los que se ve sometido una estructura determinada, frecuentemente ante cargas arbitrarias. Las técnicas de “Template-Matching” son utilizadas para la identificación de un punto determinado en una grabación, dicho punto es frecuentemente denominado “template”. La combinación de los sensores de visión computacional y estas técnicas serán desarrolladas para poder obtener los desplazamientos de un punto de una determinada estructura haciendo uso de una “Consumer Grade Camera”, es decir, una cámara de uso particular con características técnicas comunes. Previamente a la ejecución de los ensayos de medición se efectuarán ensayos de prueba en los que se calibrará el método hasta conseguir que los resultados arrojados por el mismo sean considerados como válidos. Durante esta fase, se procederá a analizar el movimiento de un péndulo al ser una “estructura” relativamente sencilla que presenta un único grado de libertad. Una vez calibrado adecuadamente el método, utilizando un sensor de visión computacional y las técnicas de “Template-Matching” junto a la aplicación del Análisis Modal Operacional se obtendrán las propiedades modales de una estructura: modos de vibración, frecuencia natural y relación de amortiguamiento. La estructura elegida en este caso se trata de una viga en voladizo, empotrada en un extremo, consistiendo en una estructura con un total de seis grados de libertad. Además, se consigue realizar un ensayo con resultados satisfactorios en campo de aplicación de este tipo de técnicas con una “Consumer Grade Camera”, obteniendo la frecuencia natural de la estructura de forma aproximada.
Evaluación y modelización de los cambios geomorfológicos del volcán Isla Decepción (Antártida) desde 1956 y su implicación en la actividad científica.
(2023) Fuente Jurado, Jorge de la; Torrecillas Lozano, Cristina; Zarzuelo Romero, Carmen; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería gráfica
Este Trabajo surge a raíz de la oportunidad de participar en la realización de un artículo científico en el que se realiza la Evaluación y modelización de los cambios geomorfológicos costeros de la isla Decepción desde la erupción de 1970 y su involucración en la actividad científica [1] para la revista científica Remote Sensing, en el cual se expone de manera resumida el trabajo realizado y los resultados que se desarrollan en el presente Trabajo de Fin de Máster. La Isla Decepción es un volcán activo con una caldera sumergida abierta al mar, lo que le confiere una forma de herradura. Varios eventos volcánicos posteriores al colapso de la caldera, así como la hidrodinámica dentro de esta bahía natural, han modificado su línea de costa interna, modelando los nuevos depósitos de tefra y cambiando el paisaje. Se ha realizado un modelo hidrodinámico para predecir las futuras ubicaciones de acreción y erosión en la línea de costa interna, que afectan a la movilidad de investigadores y turistas ya sea a pie o en barco. Se han empleado imágenes ortográficas históricas y las diferencias espaciotemporales entre modelos digitales de elevación y batimétricos con fines de validación de los resultados obtenidos en el modelo hidrodinámico. El modelo muestra que la línea de costa de la bahía interna que mira hacia el sur (zona norte de la bahía) es más sensible a la erosión, mientras que la línea de costa que mira hacia el norte (zona sur de la bahía) tiene una leve tendencia a la sedimentación. Los cambios batimétricos cerca de la costa y las plumas sedimentarias de fusión de nieve y glaciares se explican mediante el modelo. Sin embargo, el retroceso del Glaciar Negro no está relacionado con la hidrodinámica, donde el modelo sugiere una zona de acreción. El modelo tiene limitaciones en los lagos abiertos a la bahía interna que bordean su costa, donde solo se obtuvo erosión, influenciado por el depósito de sedimentos procedentes del deshielo que serán redistribuidos por la afección de la marea, en la representación de la bahía interior (Port Foster) durante los meses en los que su superficie se encuentra congelada, y en los cambios sufridos en aquellas zonas de la línea de costa ocupadas por taludes/acantilados en las que presenta la hidrodinámica de la playa a sus pies. Además, varios cráteres en tierra muestran signos de aumento de acreción en los últimos años, ya que algunos de los cuales se han rellenado con hasta 9 metros de sedimento de un abanico aluvial en aproximadamente 15 años.
Identificación de mejora en la geometría de un tramo ferroviario en la línea Mérida - Los Rosales
(2023) Armas García, Jorge; García Benítez, Francisco; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería y Ciencia de los Materiales y del Transporte
El presente trabajo se centra en la línea Mérida – Los Rosales (código 516 para Adif), perteneciente a la red ferroviaria española que fue inaugurada a finales del siglo XIX. El objetivo es comprender y estudiar un tramo de la línea mediante una discretización realizada a partir de las hojas de 2 km. El análisis realizado se divide en 4 bloques diferenciados: - En primer lugar, se realiza la comprobación de la geometría básica del trazado en función de la legislación vigente. Esto permite conocer el trazado minuciosamente y, a través de la normativa actual, detectar aquellos aspectos que no cumplen con los valores límite establecidos para vías de nueva construcción. - A continuación, con la discretización y los datos obtenidos en el apartado anterior, se analiza la geometría de la línea a partir de la velocidad de explotación vigente. Se establece una velocidad de circulación para segmentos de tramo recto y otra para los segmentos de tramo curvo (100 y 65 km/h respectivamente) para realizar las comprobaciones. - En tercer lugar, se calculan las velocidades máximas y mínimas de circulación en cada segmento con los datos reales de la línea. - Por último, se propondrá una nueva velocidad de circulación a partir de todos los datos de los 3 anteriores objetivos, buscando adaptar la línea a velocidad alta. Mediante las nuevas velocidades de circulación y conociendo los P.K. de las estaciones, se calcula el tiempo que tardaría un vehículo en recorrer el trazado, comparándose con los tiempos de la velocidad actual de la línea. La mejora en la eficiencia del trazado y la velocidad de circulación dependen del estado de los elementos de la vía y su capacidad resistente. Este estudio se ha centrado en estimar las posibilidades reales de la línea a partir de su geometría y los límites que el trazado actual permite alcanzar, sin tener en consideración las limitaciones resistentes que exigiría un pre-análisis del estado de los elementos que constituyen la infraestructura viaria.
Caracterización geométrica de tramo ferroviario
(2023) Chávez Careaga, Humberto Mauricio; García Benítez, Francisco; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería y Ciencia de los Materiales y del Transporte
El siguiente Trabajo Fin de Máster, tiene como objeto la caracterización geométrica de una vía innominada, misma que fue auscultada para la extracción de conjunto muestral de datos de las irregularidades de una serie de parámetros geométricos extraídos como señales en el dominio del espacio. Inicialmente, se realizará un análisis de las propiedades intrínsecas de estas señales a través de algunos estadísticos, para conocer su comportamiento a lo largo de la longitud de toda la vía. Seguidamente, se estudiará la vinculación de una irregularidad en un determinado tramo de la vía debido a los ocasionados a lo largo de la misma o a irregularidades de otros parámetros, a través de la función de autocorrelación y correlación cruzada, con el objeto de determinar una causa. Asimismo, se analizará el comportamiento de las señales en el dominio de la frecuencia a través transforma de Fourier, al descomponer la señal en una serie de componentes de diferentes frecuencias, para conocer la ocurrencia de estas. Finalmente, se caracterizará la calidad de la vía según de la distribución del resto de vías europeas, conforme a lo dispuesto en la normativa vigente, obteniendo un concepto global del estado de la vía y sus implicaciones.
Desarrollo de una nueva herramienta para la gestión de estuarios: modelado numérico idealizado
(2022) Martín Llanes, Guillermo; López-Ruiz, Alejandro; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Aeroespacial y Mecánica de Fluidos
Los estuarios y, en particular, los estuarios aluviales constituyen uno de los tipos de área litoral de mayor valor en múltiples aspectos; su elevado potencial como sumidero de carbono, su capacidad de laminación y defensa frente a inundaciones y su papel como hábitat de numerosas especies lo convierten en un entorno de gran valor ecológico. Más aún, el ser humano ha crecido en civilizaciones cercanas a estos lugares, en los que ha encontrado, además de una fuente de suministro, un medio para la explotación económica a través del transporte marítimo-fluvial y el aprovechamiento mediante diversas infraestructuras. Estas actividades antrópicas, así como el incipiente cambio climático, han supuesto una fuerte alteración del sistema que juega en contra del beneficio social; la subida del nivel del mar, sobre el que se producen nuevos y más frecuentes episodios de regímenes extremos, la excesiva regulación en algunos sistemas de explotación y las actividades de dragado para permitir el comercio marítimo son algunas de las causas que están provocando un ascenso del frente salino en los estuarios, con las nocivas consecuencias que ello conlleva, tanto desde el punto de vista ecológico como socioeconómico. Ante el confrontamiento entre el interés y la sensibilidad que presentan estos sistemas, el estado del conocimiento y las herramientas que permiten predecir su comportamiento y evolución son bastante limitadas, estando basadas en numerosos casos en la experiencia. Frente a ello, el presente trabajo desarrolla un modelo numérico de estuario idealizado cuyo fin es constituir una herramienta fiable para la predicción ante diversas situaciones, que se resumen en combinaciones de distinta descarga fluvial interaccionando con el régimen propio de la dinámica litoral. Este modelo pretende ser general y extrapolable, en el sentido de que pueda ser particularizado a estuarios reales para poder ser usado como herramienta para la toma de decisiones en su gestión. Su construcción parte del diseño de la malla de cálculo, que debe guardar un equilibrio entre precisión de resultados y tiempo de computación. El siguiente paso es dotar al modelo de una geometría realista, a través de la generación de la batimetría. En este sentido, y teniendo en cuenta que uno de los objetivos es medir la influencia de la geometría sobre el comportamiento hidrodinámico y la difusión de sustancias conservativas, se diseñarán cuatro modelos distintos en los que variará la convergencia de las funciones exponenciales que constituyen las márgenes del estuario, bajo las hipótesis de estuario idealizado. Tras la imposición de las condiciones de contorno y la consecución de unas condiciones iniciales correspondientes al estado estacionario del sistema en régimen medio, además de la elección de los parámetros físicos y numéricos tras un análisis de sensibilidad, se procede a la simulación del comportamiento del estuario ante descargas de distinta magnitud, tanto en régimen medio como extremal, eligiéndose en el segundo caso distintos rangos de caudal que pretenden generar distintas casuísticas de distribución salina en el sistema. Los resultados principales de la investigación, de cuya forma dependerá la fiabilidad de la herramienta, son el alcance y variación del frente salino y las condiciones de estratificación del flujo, íntimamente ligados al comportamiento hidrodinámico y, en particular, a la existencia de corrientes residuales. Todas estas variables difieren en función de la descarga y la geometría consideradas, obteniéndose comportamientos distintos en cada caso. Por otra parte, es la relación entre estos parámetros la que determine la clasificación del estuario, de la que se estudia su evolución espaciotemporal. Finalmente, se han extraído una serie de conclusiones acerca de los resultados obtenidos y se compararán con el estado del arte actual, tras lo que se establece el procedimiento para la particularización de la herramienta en vistas a conseguir una aplicación real de la misma a estuarios aluviales alrededor del mundo.
Estudio de inundación de la Rambla El Cañuelo
(2022) Bramont Arias García, Luis Manuel; Zarzuelo Romero, Carmen; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Aeroespacial y Mecánica de Fluidos
La interacción entre la inundación fluvial y costera es un fenómeno que en la actualidad no se integra en los Planes de Gestión de Riesgo de Inundación (PGRI), sino que se estudian como eventos separados. El presente Trabajo Fin de Máster (TFM) consistirá en un estudió de la interacción de la inundación fluvial y costera de las Áreas de Riesgo Potencial Significativo de Inundación (ARPSIs) Rambla El Cañuelo y Roquetas de Mar usando el programa HEC-RAS. Para ello se harán un total de 24 simulaciones considerando periodos de retorno de 25, 100 y 500 años para distintas combinaciones entre la variación del nivel mar y el caudal punta en la desembocadura de la rambla. Los hidrogramas que se emplearán provienen del Estudio Hidráulico para la Prevención de Inundaciones para la Ordenación de las Cuencas del Poniente Almeriense, Bajo Andarax, Almería, Níjar (facilitado por la Junta de Andalucía), y los factores que generan la variación del nivel mar (Marea astronómica, marea meteorológica y runup) serán calculados usando la información facilitada por Puertos del Estado. Además, se analizará la implicación que tiene en la inundación los escenarios de cambio climático RCP 4.5 de los años 2026 – 2045 y 2081 – 2100. Los principales resultados muestran que el caso más desfavorable de inundación costera es cuando el caudal punta llega a la desembocadura al mismo instante que la pleamar máxima. También, las tensiones obtenidas por el efecto del caudal que circula por la rambla denotan la posibilidad de un estudio de transporte de sedimentos a lo largo de la rambla así como en la playa mediante otro programa que incorpore la componente energética del oleaje así como la morfodinámica de la playa. Adicionalmente, fueron obtenidos los mapas de peligrosidad de la zona para los periodos de retorno de 25, 100 y 500 años, los cuales indican que la zona con mayor peligrosidad es el camino de la rambla y que los núcleos poblacionales presentan una peligrosidad media-baja. Finalmente, es concluyente afirmar que la interacción entre la inundación fluvial y costera provocan dinámicas que repercuten entre ellas. Ejemplos de ello son los aumentos de calado y las variaciones en las tensiones y velocidades producidas en la zona en que interactúan ambas ARPSIs. Por ello, es adecuado y necesario realizar los estudios de ARPSIs costeras y fluviales que interactúan en una zona concreta de forma conjunta.

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