Teste de Sloshing e Slamming

Os fluidos em movimento podem exercer uma pressão tremenda nas estruturas dentro e fora dos navios e nas instalações offshore, como plataformas de petróleo e gás ou turbinas eólicas. Medições confiáveis ​​de fenômenos de agitação (movimentos de GNL e cavitação) e de impacto (efeitos de ondas) requerem sensores de pressão e dinamômetros específicos para cada aplicação.

O teste de sloshing faz parte das soluções de teste e avaliação para navios-tanque de GNL. O gás natural serve como fonte de energia alternativa e é transportado ao redor do mundo em navios-tanque especiais de GNL (gás natural liquefeito). As estruturas dos tanques devem resistir ao movimento do GNL, mesmo em ondas fortes. Laboratórios avançados fornecem sensores de pressão específicos para aplicações, incluindo soluções muito compactas para testes e avaliação de sloshing.

O gás natural só pode ser transportado eficientemente na forma liquefeita. O resfriamento do gás a 162 graus reduz seu volume em 600 vezes para que possa ser transportado por navios-tanque de GNL. O vento e as ondas podem causar movimento de GNL em tanques de navios parcialmente cheios. Esses movimentos, conhecidos como sloshing, podem afetar a estabilidade do navio e sujeitar as membranas internas do tanque a cargas pesadas.

Muitos laboratórios de pesquisa em todo o mundo estudam cargas dinâmicas induzidas por saliências em estruturas de tanques de navios-tanque de GNL. Os procedimentos de teste e avaliação de agitação geralmente envolvem um modelo 2D retangular de um tanque de GNL em uma base hexagonal (também são usados ​​modelos 3D em pequena escala). Os sensores de pressão são frequentemente colocados em configurações de cluster na parede do modelo do tanque em vários locais onde os impactos violentos são mais prováveis.

O teste de impacto marítimo é um método de teste de precisão de movimentos e cargas causadas pelas ondas. Os tanques de engenharia oceânica são usados ​​não apenas para verificar o desempenho e a segurança de um navio, mas também como bacia de navegação e manobra para estruturas offshore, como plataformas de petróleo e gás ou turbinas eólicas. As soluções personalizadas oferecidas por laboratórios avançados variam de diferentes sensores de pressão a dinamômetros para estudar o acoplamento de aerodinâmica e hidrodinâmica.

As aplicações para bacias de ondas descritas aqui incluem testes de objetos ancorados ou estacionários (como plataformas de petróleo e gás ou turbinas eólicas offshore) para determinar movimentos e cargas causadas por ondas e vento. Para testes de turbinas eólicas offshore, o vento e as ondas que atuam simultaneamente na turbina podem ser medidos com uma série de dinamômetros de três componentes colocados na base do mastro entre a âncora e a unidade em teste. Este teste de impacto marítimo fornece dados de referência de alta qualidade para validar métodos de simulação do acoplamento entre comportamentos aerodinâmicos e hidrodinâmicos. Medições de teste para plataformas ou navios de petróleo e gás geralmente exigem que sensores de pressão sejam montados na parede da estrutura ou embutidos no casco do navio.

Sloshing é um fluxo de superfície livre violentamente ressonante em um vaso. O tanque pode ser excitado por um movimento harmônico ou mover-se com um navio em ondas. Um modelo de sloshing baseado em análise não linear é usado em cálculos de sloshing. O amortecimento do movimento agitado é um parâmetro importante em torno da ressonância para o movimento combinado do navio e o sistema agitado.

No laboratório agitado, são simulados os movimentos de um navio. Um tanque de plástico montado no topo do dispositivo móvel representa um tanque de carga do navio. Por razões técnicas, os tanques de carga líquida nunca ficam completamente cheios. Se a carga líquida também for forçada a se mover devido aos movimentos do tanque, ocorrerá movimento. O grau de estimulação depende dos movimentos do tanque e do espectro de frequência. Normalmente, são utilizados espectros correspondentes aos das vias marítimas naturais.

Durante a operação, mesmo em rotas marítimas moderadas, os tanques podem ser submetidos a altas cargas induzidas por agitação. No laboratório, as cargas nos tanques são medidas e analisadas, com foco nos sistemas de contenção de carga utilizados em transportadores de gás natural liquefeito (GNL).

Com o laboratório de sloshing também são examinadas cargas resultantes de sloshing em tanques de GNL em navios, entre outras. Eles são projetados para transportar gás natural a temperaturas de aproximadamente 162 graus negativos. Outros tipos de tanques, piscinas de navios de cruzeiro ou tanques de veículos, também poderão ser objeto de exames laboratoriais.

Embora a importância das simulações numéricas na hidrodinâmica marítima tenha aumentado rapidamente nos últimos anos, ferramentas para determinar movimentos e cargas de navios para certas geometrias e problemas estruturais para certas cargas desenvolveram-se separadamente (testes de colisão). Hoje em dia, o cálculo combinado de movimentos e cargas de navios e problemas estruturais relacionados aos métodos de volumes finitos e elementos finitos (interação fluido-estrutura) são implementados em vários códigos numéricos.

Em uma instalação slammimg, testes experimentais são realizados em objetos para validar simulações numéricas. O objetivo é medir as pressões e tensões em locais definidos, bem como a força e a aceleração, para diferentes velocidades de impacto durante o golpe de aríete na instalação de impacto. Os testes padrão realizados neste contexto são medições piezoresistivas de pressões, extensômetros e medições piezoelétricas de aceleração e força.

As pressões de impacto resultantes do impacto das ondas têm consequências graves para a segurança de estruturas como a superestrutura de um cais estaqueado, uma plataforma petrolífera offshore e um convés de cais aberto.

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