En las soluciones de aumento de capacidad de desagüe de los aliviaderos de las presas de gravedad vertedero, la parte más delicada y compleja desde el punto de vista técnico es la relativa a la obra de disipación de energía. Esta parte es también la más costosa económicamente y en plazo de ejecución. Por ello, el proyecto EMULSIONA que integra los esfuerzos de 3 centros de investigación: Universidad Politécnica de Valencia (coordinador), Universidad Politécnica de Cartagena y CEDEX; estudia el efecto que tiene la aireación tanto natural como artificial (forzada) del flujo en los aliviaderos sobre la estructura del resalto hidráulico contenido en los cuencos de amortiguación y sobre sus propiedades disipativas.

En este contexto se plantea el uso de la aireación forzada del flujo supercrítico en la rápida como medida general de actuación para mejorar el funcionamiento hidráulico de las obras de disipación de energía de pie de presa preexistentes, frente a caudales superiores a los de diseño en presas ya construidas. La aireación artificial, además de disminuir o minimizar el riesgo de daños por cavitación, provoca una modulación en la turbulencia que puede dar lugar a mayores tasas de disipación de energía. Este es el hecho que hace posible extender el campo de aplicación de los cuencos y permite la utilización de una determinada obra para caudales mayores, objetivos ambos de este proyecto de investigación.

La investigación completa, en el análisis de ambos problemas, se plantea desde un punto de vista tanto teórico como experimental. En este sentido, no sólo se diseñan los ensayos de laboratorio que permitirán caracterizar los flujos bifásicos de entrada al resalto hidráulico, los modelos físicos de gran escala o las diferentes caídas libres para el estudio experimental de las láminas vertientes, sino que también se realizará, mediante técnicas avanzadas de mecánica de fluidos computacional, las simulaciones matemáticas oportunas y los correspondientes contrastes numérico-experimentales.

Para ello se plantea la resolución en 3D de las ecuaciones diferenciales en derivadas parciales que gobiernan el flujo (Navier-Stokes) mediante distintos esquemas numéricos, y mallados de cálculo estructurados. Para modelar adecuadamente los flujos supercríticos emulsionados se requiere el empleo de modelos adecuados de turbulencia, acoplado con un modelo específico de reaireación turbulenta que contemple la entrada y mezcla de aire representando su efecto en la estructura del flujo y distribución de la fracción de aire (densidad variable de la mezcla), parametrizada de forma que sea factible en la práctica calibración con las medidas obtenidas en los ensayos de laboratorio.