La tecnología de medición de HBM garantiza resultados fiables... incluso cuando recibe el embate de una ola gigante

Investigadores de la Universidad Técnica Hamburg-Harburg han simulado, en una espectacular prueba, el impacto de una ola gigante sobre una ventana de un barco de cruceros. Durante la prueba, un sistema Genesis HighSpeed de HBM garantizó la fiabilidad de la adquisición de datos.

Cada vez se instalan ventanas más grandes, transparentes, ligeras y espaciosas en los grandes buques de crucero. Indudablemente aportan valor arquitectónico añadido, pero también plantean importantes desafíos de diseño. Su resistencia al impacto de las olas es una cuestión especialmente importante. ¿Qué requisitos de diseño deben cumplir las ventanas de un barco para resistir el impacto de grandes masas de agua? ¿Soportarían las ventanas actualmente instaladas el embate de una “ola gigante"?

Aunque son extremadamente poco frecuentes, no es imposible que un barco reciba el embate de una ola gigante. Durante las últimas décadas no han dejado de relatarse accidentes y choques de barcos con "olas gigantes" ocasionales: ¿realidad o leyendas de marineros? Lo cierto es que este fenómeno no se consideró científicamente probado hasta el 11 de septiembre de 1995, cuando una ola gigante chocó contra el crucero Queen Elizabeth 2.

La investigación de estos casos se encuentra todavía en sus comienzos y afecta a diversos aspectos del diseño de los buques. ¿Qué requisitos de diseño deben reunir los componentes de un barco, por ejemplo, las ventanas, para soportar la enorme fuerza de una ola gigante? ¿Puede de verdad una ventana resistir el golpe de una ola gigante? En los barcos modernos se instalan ventanales cada vez más grandes, lo cual hace que estas cuestiones tengan una relevancia cada vez mayor.

Un proyecto de investigación dirigido por el Profesor Wolfgang Fricke, del Instituto de Análisis y Diseño Estructural Naval de la Universidad Técnica Hamburg-Harburg, estudia la problemática que plantea el uso de ventanas cada vez más grandes en los barcos, lo que incluye el impacto de las olas e incluso la posibilidad de encontrarse con una ola gigante.

Espectacular prueba de caída: el impacto del agua sobre la hoja de una ventana a 100 km/h

Galgas de medición de presión PMS40 de HBM instaladas en una hoja de vidrio laminado

Todas estas cuestiones se están estudiando de manera experimental. Por ejemplo, mediante un ensayo que simula la fuerza de una ola al golpear una ventana y que, por cierto, se emitió por televisión.

Los ingenieros responsables del estudio querían averiguar si el impacto es capaz de destruir la ventana y, además, qué ocurre exactamente en el momento del impacto. Se llevaron a cabo dos ensayos de caída: para el primero de ellos la altura y la cantidad de agua se dimensionaron de modo que el vidrio no sufriera daños. El objetivo del segundo ensayo, en el que se dejaron caer 1500 litros de agua (contenida en un globo) desde 38 m de altura, era romper la hoja de la ventana. Esta prueba no se emitió por la televisión. Para garantizar la rotura se llevaron a cabo cálculos numéricos con anterioridad.

No es posible sacar ninguna conclusión sobre la altura de la ola que produciría un impacto de fuerza equivalente. Sin embargo, esta prueba tiene la ventaja de que la carga está perfectamente definida, y se puede simular por elementos finitos y establecer correlaciones mediante cálculos hidrodinámicos.

El objetivo consiste en producir cargas bruscas, como las que se producen con mar revuelto, y calcular la respuesta de la estructura del casco de un buque. De este modo se podrían identificar posibles enfoques de mejora del diseño estructural. Para ello, los valores medidos se comparan con resultados de cálculo. En nuestro experimento, se instalaron en la ventana cuatro galgas de medición de presión tipo PMS40 de HBM. Las galgas PMS40 son una solución idónea para mediciones de transitorios de presión, como por ejemplo explosiones u ondas de choque; es decir, aplicaciones en las que la curva de presión tiene una pendiente ascendente muy abrupta y picos elevados.

Sistema de adquisición de datos de medición Genesis HighSpeed

Una ventana rota y muchas preguntas en el aire: estado del espédimen tras recibir el impacto del globo de agua.

La Universidad Técnica Hamburg-Harburg eligió el registrador de datos móviles GEN2i, de la serie "Genesis HighSpeed" de HBM, como sistema de adquisición de datos para la prueba. Y lo hizo por una buena razón: en el momento del impacto de una ola gigante se generan una gran cantidad de datos de medición. Todos ellos deben leerse a una alta resolución para caracterizar de forma detallada todo lo que sucede en esos segundos. La unidad GEN2i se equipó con panel de entrada amplificador para puente que proporciona frecuencias de muestreo de 1 MS/s, con el fin de detectar incluso los picos de presión más rápidos.

Los equipos de ensayo y medición deben satisfacer requisitos extremos, ya que es preciso guardar con seguridad millones de datos por segundo y poder visualizarlos rápidamente. Este altísimo rendimiento del procesamiento de datos viene de serie en Genesis HighSpeed: el software Perception permite visualizar los datos en directo en la pantalla en cuestión de segundos gracias a la tecnología patentada StatStream. El usuario puede acceder a los datos en bruto en lugar de a la información modelada. Además, la seguridad de los datos es una de las principales prioridades, ya que sería difícil o muy caro repetir pruebas como esta.

Excelente nivel de seguridad de los datos, máxima resolución, procesamiento rápido... La fiabilidad de los equipos de prueba y medición es un requisito indispensable para el análisis de pruebas extremas. El objetivo es obtener resultados significativos y, en última instancia, mejorar la seguridad en alta mar.

Contáctenos Contacte con HBM si desea saber más sobre lo que HBM le puede ofrecer.