Pruebas de chapoteo y golpe

Los fluidos en movimiento pueden ejercer una enorme presión sobre las estructuras dentro y fuera de los barcos y las instalaciones marinas, como plataformas de petróleo y gas o turbinas eólicas. Las mediciones confiables de los fenómenos de chapoteo (movimientos de GNL y cavitación) e impacto (efectos de las olas) requieren dinamómetros y sensores de presión específicos para cada aplicación.

Las pruebas de chapoteo son parte de las soluciones de prueba y evaluación para buques cisterna de GNL. El gas natural sirve como fuente de energía alternativa y se transporta por todo el mundo en buques cisterna especiales para GNL (gas natural licuado). Las estructuras de los tanques deben resistir el chapoteo del GNL, incluso en olas fuertes. Los laboratorios avanzados proporcionan sensores de presión para aplicaciones específicas, incluidas soluciones muy compactas para pruebas y evaluación de chapoteo.

El gas natural sólo puede transportarse eficientemente en forma licuada. Enfriar el gas a 162 grados reduce su volumen 600 veces para que pueda ser transportado en camiones cisterna de GNL. El viento y las olas pueden provocar el movimiento del GNL en los tanques de los barcos parcialmente llenos. Estos movimientos, conocidos como chapoteo, pueden afectar la estabilidad del barco y someter las membranas internas de los tanques a cargas pesadas.

Muchos laboratorios de investigación de todo el mundo estudian las cargas dinámicas inducidas por el chapoteo en las estructuras de los tanques de los buques metaneros. Los procedimientos de prueba y evaluación de sacudidas generalmente implican un modelo 2D rectangular de un tanque de GNL sobre un soporte hexagonal (también se utilizan modelos 3D a pequeña escala). Los sensores de presión a menudo se colocan en configuraciones de grupo en la pared del modelo del tanque en varios lugares donde es más probable que se produzcan impactos violentos.

Las pruebas de impacto marino son un método de prueba de precisión de los movimientos y cargas causados ​​por las olas. Los tanques de ingeniería oceánica se utilizan no sólo para verificar el rendimiento y la seguridad de un barco, sino también como plataforma de maniobra y mantenimiento en el mar para estructuras marinas como plataformas de petróleo y gas o turbinas eólicas. Las soluciones personalizadas que ofrecen los laboratorios avanzados van desde diferentes sensores de presión hasta dinamómetros para estudiar el acoplamiento de la aerodinámica y la hidrodinámica.

Las aplicaciones para las cuencas de olas que se describen aquí incluyen pruebas de objetos amarrados o estacionarios (como plataformas de petróleo y gas o turbinas eólicas marinas) para determinar los movimientos y cargas causados ​​por las olas y el viento. Para las pruebas de turbinas eólicas marinas, el viento y las olas que actúan simultáneamente sobre la turbina se pueden medir con una serie de dinamómetros de tres componentes colocados en la base del mástil, entre el ancla y la unidad bajo prueba. Esta prueba de impacto marino proporciona datos de referencia de alta calidad para validar métodos de simulación del acoplamiento entre comportamientos aerodinámicos e hidrodinámicos. Las mediciones de prueba para plataformas o barcos de petróleo y gas a menudo requieren que los sensores de presión se monten en la pared de la estructura o se incrusten en el casco del barco.

El chapoteo es un flujo superficial libre violentamente resonante en un recipiente. El tanque puede excitarse mediante un movimiento armónico o moverse con un barco en ondas. En los cálculos de chapoteo se utiliza un modelo de chapoteo no lineal basado en análisis. La amortiguación del movimiento de chapoteo es un parámetro importante en torno a la resonancia para el sistema combinado de movimiento del barco y chapoteo.

En el laboratorio de chapoteo se simulan los movimientos de un barco. Un tanque de plástico montado encima del dispositivo móvil representa el tanque de carga del barco. Por motivos técnicos, los tanques de carga líquida nunca se llenan por completo. Si la carga líquida también se ve obligada a moverse debido a los movimientos del tanque, se produce chapoteo. El grado de estimulación depende de los movimientos del tanque y del espectro de frecuencia. Normalmente se utilizan espectros correspondientes a los de las vías marítimas naturales.

Durante la operación, incluso en vías marítimas moderadas, los tanques pueden estar sujetos a altas cargas inducidas por el chapoteo. En el laboratorio, se miden y analizan las cargas en los tanques, centrándose en los sistemas de contención de carga utilizados en los buques de gas natural licuado (GNL).

En el laboratorio de chapoteo se examinan también, entre otras cosas, las cargas resultantes del chapoteo en los tanques de GNL de los barcos. Estos están diseñados para transportar gas natural a temperaturas de aproximadamente -162 grados. Otros tipos de cisternas, como piscinas de cruceros o cisternas de vehículos, también podrán ser objeto de exámenes de laboratorio.

Si bien la importancia de las simulaciones numéricas en hidrodinámica marina ha aumentado rápidamente en los últimos años, las herramientas para determinar los movimientos y cargas de los barcos para determinadas geometrías y los problemas estructurales para determinadas cargas se han desarrollado por separado (pruebas de golpe). Hoy en día, el cálculo combinado de movimientos y cargas de barcos y problemas estructurales relacionados con los métodos de volumen finito y elementos finitos (interacción fluido-estructura) se implementan en varios códigos numéricos.

En una instalación de slammimg, se realizan pruebas experimentales en objetos para validar simulaciones numéricas. Su objetivo es medir las presiones y tensiones en lugares definidos, así como la fuerza y ​​la aceleración, para diferentes velocidades de impacto durante el golpe de ariete en la instalación de impacto. Las pruebas estándar realizadas en este contexto son la medición piezoresistiva de presiones, galgas extensométricas y la medición piezoeléctrica de aceleración y fuerza.

Las presiones de impacto resultantes del golpe de las olas tienen graves consecuencias para la seguridad de estructuras como la superestructura de un muelle apilado, una plataforma petrolera en alta mar y una plataforma de muelle abierta.

Entre los numerosos estudios de prueba, medición, análisis y evaluación que ofrece a empresas de diversos sectores, nuestra organización también ofrece servicios de "pruebas de chapoteo y golpe" con su personal capacitado y experto y su equipo tecnológico avanzado.