El tanque de tormentas de Arroyofresno (Grupo 71)

Trabajo realizado por estudiantes
Título	El tanque de tormentas de Arroyofresno. Grupo 71
Asignatura	Teoría de Campos
Curso	2025-26
Autores	David Santafé Palacios Pedro Suñé Pérez Beatriz Bernal Castañeda Nicole Filip Palacios
Este artículo ha sido escrito por estudiantes como parte de su evaluación en la asignatura

El tanque de tormentas de Arroyofresno, inaugurado en 2007, es una infraestructura subterránea clave para la protección de la ciudad de Madrid frente a episodios de lluvia intensa. Con una capacidad aproximada de 400 000 m³, este tanque permite almacenar temporalmente las primeras aguas de lluvia —las más contaminadas— antes de enviarlas a la estación depuradora.

Su funcionamiento se basa en laminar y retener los caudales punta que llegan a la red de saneamiento durante las tormentas, reduciendo el riesgo de inundaciones en superficie y evitando vertidos directos de aguas altamente contaminadas al medio receptor. De esta forma, el tanque contribuye tanto a la seguridad hidráulica como a la mejora de la calidad del agua en el sistema de saneamiento urbano.

En este trabajo se presenta un modelo geométrico simplificado del tanque de tormentas de Arroyofresno y se estudian distintos campos escalares asociados al agua y al hormigón armado: el campo de presión hidrostática, la distribución de contaminantes en profundidad, la infiltración en el hormigón y la corrosión de las armaduras. Para la representación gráfica y los cálculos utilizaremos el programa Matlab, siguiendo la metodología de la asignatura de Teoría de Campos.

1 Funcionamiento del Tanque de Arroyofresno:

Modelamos el tanque de tormentas de Arroyofresno como un prisma rectangular de dimensiones:

• Longitud L = 290 m
• Anchura W = 140 m
• Profundidad H = 22 m

El volumen máximo de almacenamiento de agua viene dado por:

[math]V_{\text{tanque}} = L \cdot W \cdot H[/math]

En el interior del tanque existe una retícula de columnas cilíndricas de hormigón armado de radio r_c = 0{,}75 m, dispuestas regularmente cada 15 m en ambas direcciones. El número aproximado de columnas es:

[math]N_{\text{col}} \approx \frac{L}{15} \cdot \frac{W}{15}[/math]

Cada columna contiene barras de acero (armadura) situadas a una distancia \rho_a = 0{,}65 m del eje de la columna. Se dispone un recubrimiento de hormigón de 10 cm entre la armadura y la superficie exterior, cumpliendo las recomendaciones habituales de durabilidad en estructuras de hormigón armado.

Para describir los campos escalares en el interior del tanque utilizamos un sistema de coordenadas cartesianas \((x,y,z)\) con origen en una esquina superior del tanque cuando está lleno. El eje z apunta hacia arriba, de modo que la superficie libre del agua se encuentra en z = 0 y el fondo del tanque en:

[math]z = -H[/math]

En los apartados siguientes utilizaremos este modelo geométrico como dominio de definición de los campos de presión, concentración de contaminantes e infiltración en el hormigón.

1.1 Código MATLAB: geometría básica del tanque

% GEOMETRÍA BÁSICA DEL TANQUE DE TORMENTAS DE ARROYOFRESNO

% Dimensiones del prisma (tanque)
L = 290;     % [m] longitud
W = 140;     % [m] anchura
H = 22;      % [m] profundidad

% Volumen máximo de almacenamiento
V_tanque = L*W*H;   % [m^3]

% Parámetros de las columnas
rc  = 0.75;   % [m] radio de las columnas cilíndricas
sep = 15;     % [m] separación entre columnas en ambas direcciones

% Número aproximado de columnas en cada dirección
nx = floor(L/sep) + 1;   % número de posiciones en x
ny = floor(W/sep) + 1;   % número de posiciones en y
Ncol = nx*ny;            % número total aproximado de columnas

% Posiciones de las columnas (planta)
x_cols = linspace(0, L, nx);
y_cols = linspace(0, W, ny);
[Xc, Yc] = meshgrid(x_cols, y_cols);

% Representación en planta
figure;
hold on;

% Contorno del tanque
rectangle('Position',[0 0 L W],'LineWidth',2);

% Círculos que representan las columnas
th = linspace(0, 2*pi, 80);
for k = 1:numel(Xc)
    xc = Xc(k); yc = Yc(k);
    plot(xc + rc*cos(th), yc + rc*sin(th));
end

axis equal;
xlabel('x [m]');
ylabel('y [m]');
title('Planta del tanque de tormentas de Arroyofresno');
grid on;
hold off;