Modelización de costas rocosas acantiladas

El retroceso de las costas acantiladas es un fenómeno muy extendido sobre los litorales rocosos expuestos a la incidencia combinada de los procesos marinos y meteorológicos que se dan en la franja costera. Este fenómeno se revela violentamente como movimientos gravitacionales del terreno esporádicos, pudiendo causar pérdidas materiales y/o humanas. Aunque el conocimiento de estos riesgos de erosión resulta de vital importancia para la correcta gestión de la costa, el desarrollo de modelos predictivos se encuentra limitado desde el punto de vista geomorfológico debido a la complejidad e interacción de los procesos de desarrollo espacio-temporal que tienen lugar en la zona costera. Los modelos de predicción publicados son escasos y con importantes inconvenientes: a) extrapolación, extienden la información de registros históricos; b) empíricos, sobre registros históricos estudian la respuesta al cambio de un parámetro; c) estocásticos, determinan la cadencia y magnitud de los eventos futuros extrapolando las distribuciones de probabilidad extraídas de catálogos históricos; d) proceso-respuesta, de estabilidad y propagación del error inexplorada; e) en Ecuaciones en Derivadas Parciales, computacionalmente costosos y poco exactos. La primera parte de esta tesis detalla las principales características de los modelos más recientes de cada tipo y, para los más habitualmente utilizados, se indican sus rangos de aplicación, ventajas e inconvenientes. Finalmente como síntesis de los procesos más relevantes que contemplan los modelos revisados, se presenta un diagrama conceptual de la recesión costera, donde se recogen los procesos más influyentes que deben ser tenidos en cuenta, a la hora de utilizar o crear un modelo de recesión costera con el objetivo de evaluar la peligrosidad (tiempo/frecuencia) del fenómeno a medio-corto plazo. En esta tesis se desarrolla un modelo de proceso-respuesta de retroceso de acantilados costeros que incorpora el comportamiento geomecánico de materiales cuya resistencia a compresión no supere los 5 MPa. El modelo simula la evolución espaciotemporal de un perfil-2D del acantilado que puede estar formado por materiales heterogéneos. Para ello, se acoplan la dinámica marina: nivel medio del mar, cambios en el nivel medio del lago, mareas y oleaje; con la evolución del terreno: erosión, desprendimiento rocoso y formación de talud de derrubios. El modelo en sus diferentes variantes es capaz de incluir el análisis de la estabilidad geomecánica de los materiales, el efecto de los derrubios presentes al pie del acantilado, el efecto del agua subterránea, la playa, el run-up, cambios en el nivel medio del mar o cambios (estacionales o interanuales) en el nivel medio de la masa de agua (lagos). Se ha estudiado el error de discretización del modelo y su propagación en el tiempo a partir de las soluciones exactas para los dos primeros periodos de marea para diferentes aproximaciones numéricas tanto en tiempo como en espacio. Los resultados obtenidos han permitido justificar las elecciones que minimizan el error y los métodos de aproximación más adecuados para su posterior uso en la modelización. El modelo ha sido validado frente a datos reales en la costa de Holderness, Yorkshire, Reino Unido; y en la costa norte del lago Erie, Ontario, Canadá. Los resultados obtenidos presentan un importante avance en los modelos de recesión costera, especialmente en su relación con las condiciones geomecánicas del medio, la influencia del agua subterránea, la verticalización de los perfiles rocosos y su respuesta ante condiciones variables producidas por el cambio climático (por ejemplo, nivel medio del mar, cambios en los niveles de lago, etc.). The recession of coastal cliffs is a widespread phenomenon on the rocky shores that are exposed to the combined incidence of marine and meteorological processes that occur in the shoreline. This phenomenon is revealed violently and occasionally, as gravitational movements of the ground and can cause material or human losses. Although knowledge of the risks of erosion is vital for the proper management of the coast, the development of cliff erosion predictive models is limited by the complex interactions between environmental processes and material properties over a range of temporal and spatial scales. Published prediction models are scarce and present important drawbacks: extrapolation, that extend historical records to the future; empirical, that based on historical records studies the system response against the change in one parameter; stochastic, that represent of cliff behaviour based on assumptions regarding the magnitude and frequency of events in a probabilistic framework based on historical records; process-response, stability and error propagation unexplored; PDE´s, highly computationally expensive and not very accurate. The first part of this thesis describes the main features of the latest models of each type and, for the most commonly used, their ranges of application, advantages and disadvantages are given. Finally as a synthesis of the most relevant processes that include the revised models, a conceptual diagram of coastal recession is presented. This conceptual model includes the most influential processes that must be taken into account when using or creating a model of coastal recession to evaluate the dangerousness (time/frequency) of the phenomenon to medium-short term. A new process-response coastal recession model developed in this thesis has been designed to incorporate the behavioural and mechanical characteristics of coastal cliffs which are composed of with materials whose compressive strength is less than 5 MPa. The model simulates the spatial and temporal evolution of a cliff-2D profile that can consist of heterogeneous materials. To do so, marine dynamics: mean sea level, waves, tides, lake seasonal changes; is coupled with the evolution of land recession: erosion, cliff face failure and associated protective colluvial wedge. The model in its different variants can include analysis of material geomechanical stability, the effect of debris present at the cliff foot, groundwater effects, beach and run-up effects, changes in the mean sea level or changes (seasonal or inter-annual) in the mean lake level. Computational implementation and study of different numerical resolution techniques, in both time and space approximations, and the produced errors are exposed and analysed for the first two tidal periods. The results obtained in the errors analysis allow us to operate the model with a configuration that minimizes the error of the approximation methods. The model is validated through profile evolution assessment at various locations of coastline retreat on the Holderness Coast, Yorkshire, UK and on the north coast of Lake Erie, Ontario, Canada. The results represent an important stepforward in linking material properties to the processes of cliff recession, in considering the effect of groundwater charge and the slope oversteeping and their response to changing conditions caused by climate change (i.e. sea level, changes in lakes levels, etc.)

Experimentación, simulación y análisis de artefactos improvisados-proyectiles formados por explosión

Dentro de los artefactos explosivos improvisados se encuentran aquellos que generan proyectiles formados por explosión, penetradores de blindajes y sistemas acorazados, como los utilizados por grupos insurgentes contra las fuerzas aliadas en zona de operaciones. El objeto de este estudio es reproducir y entender el comportamiento de dichos artefactos explosivos improvisados capaces de generar proyectiles de alta velocidad y gran capacidad de penetración. La comprensión de su comportamiento permitirá mejorar el conocimiento sobre ellos, y por ende, combatirlos de forma más eficaz. Para ello se han realizado los ensayos correspondientes, obteniéndose las primeras caracterizaciones de proyectiles formados por explosión construidos de manera artesanal, tal y como haría un terrorista. Además, se han creado los modelos numéricos correspondientes a cada ensayo, que simulan todo el evento desde su inicio hasta el impacto en el objetivo, recorriendo todos los pasos intermedios. Se han ensayado 3 configuraciones y posteriormente se han simulado, usando el software de análisis por elementos finitos, LS-DYNA, con una configuración 2D axisimétrica, con mallados lagrangianos. Los resultados obtenidos por el modelo han alcanzado un alto grado de precisión con relación a los datos experimentales. A partir de aquí se puede concluir que los artefactos explosivos improvisados-proyectiles formados por explosión son una seria amenaza, y que los modelos generados permitirán conocer y ahorrar costes en la lucha contra esta amenaza, y por ende contra el terrorismo, al disponer de un enfoque holístico de la amenaza, y finalmente reducir los costes de la experimentación

Blast Effects on Structural Elements

Blast loads can represent a great hazard to existing structures. Their effects on structural elements can be decisive for the integrity of both the structure itself and the people within it. The behaviour of the individual elements of a building is totally different due to the heterogeneity of the materials composing them. This fact makes it necessary to carry out tests on each type of structural element in order to correctly evaluate the response of the structure. In addition, the scale effect can produce inaccurate results, making it necessary for tests to be performed on a full scale to validate the results. In this work, the results of several tests with explosives are presented, in different constructive elements, all of them carried out at full scale. These elements range from the structural elements (beams and concrete slabs) to the weak elements of a building (masonry panels)

Esquemas WENO de alto orden en volúmenes finitos aplicados a problemas de convección-reacción-difusión.

En este artículo se trata de construir esquemas numéricos de orden arbitrario para la resolución de problemas que involucren mecanismos de convección-reacción-difusión en 1D. En los esquemas numéricos utilizados, se ha empleado para la reconstrucción temporal el método ADER, que constituye una reciente aproximación para la reconstrucción de alto orden de esquemas en volúmenes finitos (ver [5]). Por otro lado, para la reconstrucción espacial de los polinomios de orden arbitrario, utilizaremos el método WENO [3]. En lo que se refiere a la obtención de flujos en las interfases entre volúmenes, en esta comunicación se utilizan diversas formas de obtener el flujo convectivo, como son G-FORCE [2, 3], RUSANOV [1], WAF-TVD (ver por ejemplo [2, 3]); y el difusivo, con una media aritmética de los flujos a izquierda y derecha de cada interfase (ver [4]). Además se comparan sus comportamientos en algunos casos tes

The Modelling of Coastal Cliffs and Future Trends

About 80% of the world’s oceanic shorelines include diverse types of cliffed and rocky coasts: plunging cliffs, bluffs backing beaches and rocky shore platforms. In combination, approximately 60% of the world’s population lives within 60 km of the coast. Rapidly retreating soft cliffs may be found worldwide and are particularly vulnerable to changes in the forcing factors. The study and analysis of the rate of change in shoreline position through time is important or even imperative for coastal management. The development of cliff erosion predictive models is mainly limited to geomorphological data because of the complex interactions between physical‐chemical processes acting simultaneously in time and space that result in large scale variations. Current historical extrapolation models use historical recession data, but different environments with the same historical values can produce identical annual retreat characteristics despite the potential responses to a changing environment being unequal. For that reason, process‐response models (PRMs) are necessary to provide quantitative predictions of the effects of natural and human‐induced changes that cannot be predicted using other models. Several models are explained and discussed, including a process‐response model, based on real data at Holderness Coast (UK)

Modelo proceso-respuesta de recesión de acantilados por variación del nivel del mar. Aplicación en la Costa de Holderness (Reino Unido).

El desarrollo de modelos predictivos de retroceso de acantilados costeros se encuentra limitado desde el punto de vista geomorfológico debido a la complejidad e interacción de los procesos de desarrollo espacio-temporal que tienen lugar en la zona costera. Los códigos de cálculo existentes en la actualidad incorporan modelos probabilísticos para resolver la estabilidad geomecánica de los materiales. Éstos pueden reproducir tasas de recesión históricas; sin embargo, el comportamiento bajo condiciones variables (cambio climático) no tiene por qué ser el mismo. Se presenta un modelo de proceso-respuesta de retroceso de acantilados costeros que incorpora el comportamiento geomecánico de costas compuestas por tills, incluye la acción protectora de los derrubios presentes al pie del acantilado frente a los procesos erosivos y permite evaluar el efecto del ascenso del nivel medio del mar asociado al cambio climático. Para ello, se acoplan la dinámica marina: nivel medio del mar, mareas y oleaje; con la evolución del terreno: erosión, desprendimiento rocoso y formación de talud de derrubios. La erosión del acantilado se calcula en función del nivel del mar, de las condiciones del oleaje incidente, de la pendiente de la plataforma rocosa y de la resistencia del material rocoso afectado en cada ciclo de marea. Al finalizar cada ciclo, se evalúa la ruptura del acantilado según un criterio geomecánico de roturas por vuelco y en caso de rotura, se genera un talud de derrubios al pie del mismo. El modelo ha sido validado frente a datos reales en la costa de Holderness, Yorkshire, Reino Unido. Los resultados obtenidos presentan un importante avance en los modelos de recesión costera, especialmente en su relación con las condiciones geomecánicas del medio y su respuesta ante condiciones variables del nivel medio del mar producidas por el cambio climático

Efecto del acoplamiento sensor-roca en la medida de vibraciones por voladura

Este trabajo analiza algunos métodos de medida de vibraciones producidas en voladuras. Se han ensayado dos geófonos triaxiales de diferente tipo, tamaño y masa en un excitador de vibraciones. Los sensores se han acoplado a una losa de granito usando tres métodos: apoyado (sin sujeción) sobre la losa, sujeto con un saco con arena y anclado a la losa con un perno. La losa se sometió a un movimiento periódico horizontal de frecuencia variable entre 16 y 200 Hz, y amplitud constante. Se han aplicado dos niveles de vibraciones de 5 y 20 mm/s cuando el sensor se sujetó con un saco o perno, y tan sólo 5 mm/s cuando no se usó sujeción de ningún tipo. Para cada método ensayado, la transmisibilidad de las vibraciones de la roca al geófono se ha calculado en función de la frecuencia como el cociente entre la respuesta del geófono y el movimiento de la losa. La transmisibilidad de las vibraciones se considera como la combinación de la transmisibilidad del acoplamiento entre la roca y el sensor y la transmisibilidad del equipo de medida. Para obtener la transmisibilidad del acoplamiento se ha normalizado la transmisibilidad total con la transmisibilidad de los sismógrafos obtenida en un ensayo en él se supone que la transmisibilidad del acoplamiento es 1. Se observa que el acoplamiento entre el geófono y la roca, es un fenómeno resonante, que puede alterar la amplitud de las vibraciones por un factor que va desde 1,2 hasta valores inferiores a 0,6. Las medidas más exactas y precisas se obtienen con geófonos anclados a la roca. Los otros métodos (sensores colocados libremente o sujetos con un saco) proporcionan unas condiciones de contacto que no son reproducibles que pueden amplificar o atenuar las vibraciones en la mayor parte del rango de frecuencias analizado. Se muestra también que los criterios de aceleración existentes para seleccionar los métodos de acoplamiento no conducen necesariamente a medidas de vibración de buena calidad

Blast Wave Characteristics and TNT Equivalent of Improvised Explosive Device at Small scaled Distances

A significant number of airblast test have been carried out with the purpose to characterise and analyse the properties of improvised explosive device (IED) with non-conventional explosives in terms of knowing the effects on people and/or structures. Small devices with 1.5 kg of explosive, initiated with a detonating cord have been studied. Seven different mixtures have been tested with two types of ammonium nitrate AN (technical and fertilizer) in different forms like prills or powder. In some cases, the ammonium nitrate has been mixed with fuel oil while in others, it has been mixed with aluminum. The TNT equivalent based on pressure, impulse, arrival time, positive phase duration and shock front velocity have been calculated and analysed for each mixture. Comparing the field test data obtained with respect to the representation of the UFC 3-340-02 values, it can be seen that the parameters measured are consistent. The IEDs with fertilizer ammonium nitrate do not detonate with the present charge conditions so the shockwave generated is only due to the detonating cord. When using the technical ammonium nitrate, ANFO can partially detonate and generate a potentially dangerous shockwave. Finally, the IED with AN and aluminum produces a TNT equivalent close to one when the technical AN is used

La integración del aprendizaje académicoen un itinerario metacognitivo ascendente curricular

La integración del método científico en la maduración cognitiva del estudiante a través de proyectos colaborativos es un método pedagógico de demostrada eficacia en el panorama formativo universitario. Sin embargo, son pocas las iniciativas que lo han realizado a través de asignaturas concatenadas, planteando iniciarlo desde el ingreso universitario hasta el máster. Proyecto COGNOSCI_ON propone y trabaja esta integración, suscitando otras maneras de comprender y analizar críticamente los conocimientos que son nuevos y difíciles de entender, para ser utilizados en retos futuros. De esta manera, se incentiva la retención de información y el refuerzo de conocimientos adquiridos previamente para introducirlos en los nuevos de una manera procedimental en un itinerario metacognitivo ascendente curricular. En este escenario, tanto el estudiante como el profesor actúan con distintos roles de intervención variable. El primero se forma de, sobre y a través de la investigación, mientras que los profesores los acompañan y ofrecen un andamiaje motivante. El estudiante logra controlar el proceso de aprendizaje para asentar un conocimiento más consciente y eficaz, mostrándose como un proceso metodológico integral muy efectivo durante el periodo excepcional de confinamiento. Los resultados preliminares fueron satisfactorios en las evaluaciones y en el impacto de éstos sobre los retos-ODS

Determinación un mejor medio de cultivo en la fase de establecimiento para la propagación in vitro de plátano (Musa paradisiaca L)

This research was conducted at the Laboratory of Plant Biotechnology of the Department of Biological and NaturalSciences of the Amazonian University of Pando, in 2014. The aim of the study was to determine better culture medium in the establishment phase for propagation in vitro banana (Musa paradisiaca L.), 20 were selected and characterized mother plants NTRCA (New Technology Research Center Amazonia). A completely random design (CRD) withthree different culture media was used. The culture media were M1) Murashige and Skoog (MS) was supplementedwith ascorbic acid 100 mg/L and L-cysteine 2 ml /L, M2) Murashige and Skoog (MS) was supplemented charcoal 2g/L, M3) Murashige and Skoog (MS) supplemented with ascorbic acid 100 mg/L and cítrico100 mg/L acid. Thevariables evaluated were: The survival of the former Plantes, where contamination and oxidation was observed. Theresults showed that in the first phase of establishment, the best answer for the survival of the former Plantes banana(Musa paradisiaca), was with the culture medium 3, where a lower degree of oxidation (0.26) and pollution for allexplants was obtained was 28%.Este trabajo de investigación fue realizado en el laboratorio de Biotecnología Vegetal del Área de Ciencias Biológicasy Naturales de la Universidad Amazónica de Pando, en el año 2014. El objetivo del estudio fue determinar un mejormedio de cultivo en la fase de establecimiento para la propagación in vitro de plátano (Musa paradisiaca L). Fueronseleccionadas y caracterizadas 20 plantas madres del CINTA (Centro Investigación de Nuevas Tecnologías de laAmazonia). Se empleó un diseño completamente aleatorio (DCA) con tres diferentes medios de cultivo. Los mediosde cultivo fueron los siguientes: M1) Murashige y Skoog (MS) fue suplementado con ácido ascórbico 100 mg/L y L- cisteina 2 mL/L, M2) Murashige y Skoog (MS) fue suplementado carbón activo 2 g/L, el M3) Murashige y Skoog(MS) suplementado con ácido ascórbico 100 mg/L y ácido cítrico100 mg/L. Las variables evaluadas fueron: Lasobrevivencia de los explantes, donde se observó la contaminación y oxidación. Los resultados mostraron que en laprimera fase de establecimiento, la mejor respuesta para la sobrevivencia de los explantes de plátano (Musa paradisiaca), fue con el medio de cultivo 3, donde se obtuvo un menor grado de oxidación (0.26) y la contaminación paratodo los explantes fue de 28%