Nigel Barltrop Presentation - Final (Es)

8/20/2019 Nigel Barltrop Presentation - Final (Es)

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ANÁLISIS ESTRUCTURALES EHIDRODINÁMICOS

AUTOR DEL INFORME:PROFESOR NIGEL BARLTROP

Universidad de Strathclyde, Reino Unido


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Experiencia en Estructuras e HidrodinámicaCarrera Profesional:

1977 – 1995: Amplia experiencia en los campos del diseño, ingeniería y análisis estructural en elsector marítimo y “offshore” con WS Atkins Consultants.

1995: Titular de la cátedra John Elder y jefe del departamento de arquitectura naval de laUniversidad de Glasgow.

2001: Fusión del departamento con la Universidad de Strathclyde.

Presente: Titular de la cátedra John Elder y jefe del departamento de arquitectura naval de laUniversidad de Strathclyde ,Glasgow. Continúa como consultor.

Proyectos de investigación:

1999 – 2005: EU MAXWAVE & SAFELOW - impacto del las olas y olas dañinas.2005 – 2008: Proyecto de alerta de la UE sobre la resistencia de los buques.2008 – 2013: Responsable del proyecto sobre fiabilidad estructural de los buques EU RISPECT.

65 publicaciones, entre las que destacan:

•"UK Guidance Notes" (Notas orientativas en Reino Unido) para la carga de fluidos (1985-87).•"Fluid Loading on Fixed Offshore Structures" (Carga de fluidos en estructuras marítimas fijas) (1987/90).•"Dynamics of Fixed Offshore Structures" (Dinámica de las estructuras marítimas fijas) (1991).•"Floating Structures: A Guide for Design and Analysis" (Estructuras flotantes: guía de diseño y análisis)(1998).•"Bow Impact Loading on FPSOs" (Impacto asociado a la carga en la proa de sistemas flotantes de

producción, almacenamiento y descarga) (2008). 2


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Objetivo de la Investigación y Metodología

Investigación de la posibilidad de daños causados porel impacto de las olas mediante:

1. Cálculo de la presión ejercida por el impacto de las olas sobre el Prestige

–

Se han utilizado datos sobre las olas proporcionados por el profesorOsborne como información de partida para un análisis de dinámica defluidos computacional, cuyo objetivo es determinar las presionesejercidas sobre el lateral del barco.

2. Análisis de la resistencia estructural transversal del Prestige

– Se ha utilizado un análisis estructural de elementos finitos (FEA).

Estos dos análisis son técnicas de modelado matemático, que permitendividir el problema en elementos sencillos, que pueden analizarse y quepermiten calcular las interacciones entre estos.

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Conclusiones Generales

1. Los esfuerzos de impacto causado por el impacto de las olasfueron de aproximadamente 11,5 m de columna de agua.

2. Era probable que el Prestige colapsase con un esfuerzo deimpacto de 11,5 m de columna de agua.

3. Los esfuerzos de prueba aplicados en el CANAL EL PARDO seredujeron en las versiones posteriores del informe. Mi informedemuestra que los esfuerzos no deberían haberse reducido.

(Esfuerzo impacto de 11,5 m = 115 kPa o 11,5 t/m2 o una columna de agua de11,5 m de altura en el lateral del buque)

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Esfuerzos de Las Olas Rompientes

Análisis de la ola del profesor Osborne mediante el uso de dinámica de

fluidos computacional (CFD).Los datos sobre las olas del profesor Osborne se han aplicado en ellado izquierdo del modelo CFD.

Sin el buque Con el buque

En los proyectos EU MAXWAVE y SAFEFLOW, se ha concluidoque las olas de gran inclinación pueden causar daños.

Impacto

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Esfuerzos procedentes del análisis CFD ydel CANAL EL PARDO

Los resultados de mi análisis CFD y del informe del CANAL ELPARDO (versión anterior del 5 de enero de 2004) son similares:

– CFD: 10,3 m de esfuerzo de impacto sobre una altura de4 m en el lateral del barco (41,2 t por metro).

– CANAL EL PARDO: 11,5 m de esfuerzo de impacto sobreuna altura de 3,68 m (42,3 t por metro)

Los resultados son equiparables.

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Visualización de un impacto con un esfuerzo de 11,5 m en elcostado del buque

Tenemos que imaginar el buque recostado y con 36 camiones sobre este, repartidosen cuatro pilas:

El área de impacto es equivalente auna zona de aparcamiento para 4camiones de 40 toneladas, cargadospor completo.

La fuerza de impacto es equivalente a 4

zonas de aparcamiento, con 9 camionesapilados en cada una de ellas.


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Revisión de los resultados de las pruebas delCANAL EL PARDO

(diapositiva de escala 1)• Física básica: los esfuerzos obtenido en las pruebas en canales

deben expresarse normalmente en la escala de Froude

• El informe SNAME "Notes on ship slamming" (Notas sobre

pantocazos en embarcaciones) indica claramente que, en laspruebas de pantocazos, debe utilizarse la escala de Froude.

• Los resultados de las pruebas en el CANAL EL PARDO se

expresaron mediante la escala de Froude en la versión anterior ( 5de enero de 2004) del informe de esta institución.

• Los resultados se redujeron de forma incorrecta en las versionesposteriores del informe.

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Análisis de la Escala(diapositiva de escala 2)

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Mi análisis demuestra que, en el caso del Prestige, los esfuerzos de la escala de Froude nodeberían haberse reducido, ya que:

1) Una ola en aguas poco profundas puede atrapar una burbuja de aire, la cual amortigua elimpacto.

2) En aguas profundas, es posible que resulten atrapadas pequeñas burbujas de aire. Sin

embargo, éstas no reducen la presión del impacto (o factor de escala).

1) CASO DE DÁRSENA

DE PUERTO

X

2) CASO DEL PRESTIGE

√


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Sección transversal del Prestige en la que semuestra la bulárcama de los tanques laterales

10Bulárcama sujeta a análisis estructural de elementos finitos


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Análisis estructural de elementos finitos(FEA)

• Modelo FEA del tanque lateral deestribor n.º 3 del Prestige

• Modelo detallado de labulárcama 65

• Todas las bulárcamas, excepto lan.º 66, son similares

• El modelado se ha realizadocomo parte de una estructura

repetida

• Se asume una pérdida porcorrosión del 10 %

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Esfuerzo Aplicado

Presión de impacto delas olas aplicada en laparte superior del

costado

También se hanaplicado las presionesdel agua de mar y de lacarga

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Agua demar

Carga


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FEA - Resultados del Análisis Estructural

Tensiones elevadas en varios puntos:

A – Fallo en la bulárcama superior, sobre todo en la bulárcama n.º 66B – Pandeo por compresión de la cara planaC – Pandeo y probable agrietado a lo largo de la bulárcama en el punto C

La presión supera los240 MPa

La presión supera los270 MPa

Tensiones en laestructuratransversal

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Probable Fallo

61

71

66

Pandeo y/o agrietado

Probable agrietado

horizontal

Centro del impacto(más elevadaspresiones)

Fallos observados y esperados

Foto tomada el 14 de noviembre de 2002

El giro en el fallo de

la bulárcama 66 esdiferente a la delresto de bulárcamas:indica un daño más

localizado

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Daño Estructural

14 de noviembre: daño sustancial en el costado del Prestige, entre las

bulárcamas 61 y 72. La forma en que tiene lugar el fallo sólo concuerda conun impacto externo en la zona, con presiones similares a las detectadas enel análisis CFD y en el estudio del CANAL EL PARDO.

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Mamparo Longitudinal

El mamparo visible muestra muy poco daño (sobre todo si tenemos en cuenta eldaño en la bulárcama). El mamparo no parece ser la causa de la pérdida.

Foto tomada el 17 de noviembre de 2002

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Conclusión

• Los resultados del CFD y del CANAL EL PARDO muestran que unaspresiones medias de impacto de las olas de aproximadamente11,5m, probables sobre un área cargada con un gran número debulárcamas y refuerzos.

• Los resultados del CANAL EL PARDO no deberían haberse reducidoen el informe posterior (2 de abril de 2004). Deberían aplicarse losvalores del informe anterior (5 de enero de 2004).

• El incidente no se debió a un fallo del mamparo longitudinal.

• El incidente no fue causado por un daño local.

• Un 10 % de corrosión y el efecto de las olas esperadas han dadolugar al daño observado.

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