Comprobación de desplazamientos e impactos

Los líquidos en movimiento pueden ejercer una enorme presión sobre las estructuras del interior y el exterior de los buques y las instalaciones en alta mar, como las plataformas petrolíferas y de gas o las turbinas eólicas. Las mediciones fiables de los fenómenos de desplazamiento (movimientos de GNL y cavitación) y de impacto (impactos de olas) requieren sensores de presión y dinamómetros específicos para cada aplicación.

Desplazamiento: soluciones de ensayo y evaluación para buques metaneros

El gas natural es una fuente de energía alternativa y se transporta en buques especiales de GNL (gas natural licuado) por todo el mundo. Las estructuras de sus tanques tienen que resistir los movimientos del GNL, el llamado "sloshing", incluso en condiciones de fuerte oleaje. Kistler suministra a laboratorios de investigación de todo el mundo sensores de presión específicos para cada aplicación -incluidas soluciones IEPE y muy compactas- para pruebas y evaluaciones de desplazamiento.

El gas natural sólo puede transportarse eficazmente licuado. El enfriamiento del gas a -162 °C (-260 °F) hace que su volumen sea 600 veces menor, por lo que puede transportarse en buques metaneros. El viento y las olas pueden provocar movimientos del GNL en los tanques parcialmente llenos de los buques. Estos movimientos -conocidos como desplazamientos- pueden afectar a la estabilidad del buque y exponer las membranas internas de los tanques a cargas pesadas.

Muchos laboratorios de investigación de todo el mundo estudian las cargas dinámicas inducidas por el desplazamiento en las estructuras de los tanques de los buques metaneros. Los procedimientos de comprobación y evaluación del chapoteo suelen emplear un modelo 2D rectangular de un tanque de GNL sobre un hexápodo; también se utilizan modelos 3D a pequeña escala. Los sensores de presión suelen colocarse en forma de racimo en la pared del modelo de tanque, en varios lugares donde es más probable que se produzcan impactos graves.

Tamaño reducido

Un diámetro frontal pequeño es uno de los requisitos clave de los sensores en esta aplicación. Gracias a esta configuración, los sensores pueden instalarse lo más cerca posible unos de otros para optimizar la resolución espacial.

Tiempo de subida rápido

Las presiones de impacto dependen en gran medida del movimiento inducido. Pueden oscilar entre 50 mbar y 7 bar, con tiempos de subida rápidos de entre 1 y 10 ms. Estas condiciones requieren sensores de presión con tiempos de subida rápidos y/o frecuencias naturales elevadas.

IEPE (tensión)

Esta aplicación requiere un número considerable de sensores, por lo que es esencial una solución de cadena de medición rentable. Gracias a la tecnología IEPE, los sensores de presión pueden conectarse directamente al sistema DAQ sin necesidad de costosos amplificadores de carga.

Bajo choque térmico

Las presiones de impacto medidas pueden verse afectadas por el comportamiento de choque térmico de un sensor de presión. El diseño de la serie 601C de Kistler presenta una sensibilidad muy baja al choque térmico, por lo que estos sensores son muy adecuados para medir presiones de impacto debidas a chapoteo.

Impacto marino: pruebas precisas de movimientos y cargas causados por las olas

Los tanques de ingeniería oceánica se utilizan como cuenca de maniobra y comportamiento en el mar no sólo para verificar el rendimiento y la seguridad de un buque, sino también de estructuras en alta mar como plataformas de petróleo y gas o turbinas eólicas. Las soluciones específicas de Kistler para esta aplicación abarcan desde diferentes sensores de presión hasta dinamómetros para estudiar el acoplamiento de la aerodinámica y la hidrodinámica.

Las aplicaciones de las cuencas undimotrices aquí descritas incluyen pruebas de objetos anclados o fijos (como plataformas de petróleo y gas o aerogeneradores marinos) para determinar los movimientos y las 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 pueden medirse mediante un conjunto de dinamómetros de 3 componentes situados en la base del mástil, entre el anclaje y la unidad sometida a prueba. Estos ensayos de "impacto" marino proporcionan datos de referencia de alta calidad para validar los métodos de simulación del acoplamiento entre los comportamientos aerodinámico e hidrodinámico. Las mediciones de las pruebas realizadas en plataformas petrolíferas y de gas (o incluso en buques) suelen requerir que los sensores de presión se monten empotrados en la pared de la estructura o en el casco del buque.

Alta sensibilidad

Las presiones inferiores a 1 bar deben medirse con la precisión correcta; gracias a la tecnología IEPE, los sensores de presión pueden conectarse directamente al sistema DAQ sin necesidad de costosos amplificadores de carga.

Bajo choque térmico

Tiempo de subida rápido

Las presiones de impacto habituales son inferiores a 1 bar con tiempos de subida rápidos de aproximadamente 1 ms. Estas condiciones requieren sensores de presión con tiempos de subida rápidos y/o altas frecuencias naturales.

Alcance

La tecnología piezoeléctrica puede manejar estructuras pesadas y, al mismo tiempo, concentrarse en las variaciones dinámicas más pequeñas gracias a la elección correcta de los ajustes del amplificador de carga.

Sensores de fuerza estancos

Los sensores de fuerza de Kistler están herméticamente sellados con un diseño soldado para garantizar su estanqueidad. Los cables están equipados con juntas específicamente diseñadas para su uso bajo el agua. Se puede conseguir una mayor estanqueidad soldando un cable 1698A a un sensor de fuerza triaxial.