Testes de agitação e de embate

Os líquidos em movimento podem exercer uma enorme pressão sobre as estruturas dentro e fora dos navios e sobre as instalações offshore, tais como plataformas de petróleo e gás ou turbinas eólicas. As medições rigorosas dos fenómenos de agitação (movimentação de LNG [gás natural liquefeito] e cavitação) e de embate (impactos das ondas) exigem sensores de pressão e dinamómetros específicos para cada aplicação.

Agitação: soluções de testagem e avaliação para navios-tanque de LNG

O gás natural serve de fonte energética alternativa e é transportado por petroleiros especiais de GNL (gás natural liquefeito) em todo o mundo. As estruturas dos seus depósitos têm de suportar os movimentos do GNL – a chamada “agitação” – mesmo em grandes ondulações. A Kistler fornece aos laboratórios de pesquisa em todo o mundo sensores de pressão específicos para cada aplicação – incluindo IEPE e soluções muito compactas – para testes e avaliações da agitação.

O gás natural só pode ser transportado de forma eficiente na forma liquefeita. O arrefecimento do gás a -162 °C (-260° F) reduz o seu volume em 600 vezes, pelo que pode ser transportado por navios tanque de GNL. O vento e as ondas podem causar movimentos do GNL nos depósitos de navios semicheios. Estes movimentos – conhecidos como “agitação” – podem afetar a estabilidade do navio e expor as membranas internas do reservatório a cargas pesadas.

Muitos laboratórios de investigação em todo o mundo estudam as cargas dinâmicas induzidas pela agitação nas estruturas dos depósitos dos petroleiros de GNL. Os procedimentos de teste e de avaliação da agitação costumam implicar um modelo retangular, em 2D, de um depósito de GNL sobre um hexápode; também são utilizados modelos 3D em pequena escala. Os sensores de pressão costumam ser implementados em agregados na parede do modelo do depósito, em vários locais onde é mais provável que haja impactos graves.

Tamanho reduzido

Nesta aplicação, um pequeno diâmetro frontal é um dos principais requisitos para os sensores. Graças a esta configuração, os sensores podem ser instalados o mais próximo possível entre si, de modo a otimizar a resolução espacial.

Tempo de subida rápido

As pressões de impacto dependem em grande parte do movimento induzido. Podem variar de 50 mbar a 7 bar, com tempos de subida rápidos entre 1 e 10 ms. Estas condições requerem sensores de pressão com tempos de subida rápidos e/ou frequências naturais elevadas.

IEPE (voltagem)

Esta aplicação requer um número considerável de sensores, por isso é essencial uma solução de cadeia de medição rentável. Graças à tecnologia IEPE, os sensores de pressão podem ser ligados diretamente ao sistema DAQ sem a necessidade de amplificadores de carga dispendiosos.

Choque térmico baixo

As pressões de impacto medidas podem ser afetadas pelo comportamento do choque térmico de um sensor de pressão. O design da série 601C da Kistler apresenta uma sensibilidade muito baixa ao choque térmico, pelo que estes sensores são altamente adequados para medir as pressões de impacto provocadas pela agitação.

Embate marítimo: teste preciso dos movimentos e das cargas causadas pelas ondas

Os depósitos de engenharia oceânica são utilizados como bacia de manobra e de navegação para verificar não só o desempenho e segurança de um navio, mas também de estruturas offshore como plataformas de petróleo e gás ou turbinas eólicas. As soluções específicas da Kistler para esta aplicação vão desde diferentes sensores de pressão até dinamómetros para estudar o acoplamento de aerodinâmica e hidrodinâmica.

As aplicações das bacias de ondas aqui descritas incluem testes de objetos atracados ou fixos (tais como plataformas de petróleo e gás ou turbinas eólicas offshore) para determinar os movimentos e cargas causados pelas ondas e pelo vento. No caso de testes de turbinas eólicas offshore, o vento e as ondas que atuam simultaneamente na turbina podem ser medidos por um conjunto de dinamómetros de 3 componentes, posicionados na base do mastro, entre o ancoradouro e a unidade em teste. Este teste de embate marítimo fornece dados de referência de alta qualidade para validar os métodos de simulação do acoplamento entre comportamentos aerodinâmicos e hidrodinâmicos. As medições dos testes às plataformas de petróleo e gás (ou mesmo navios) requerem, em geral, que os sensores de pressão sejam montados na parede da estrutura ou no casco do navio.

Alta sensibilidade

A pressão esperada, inferior a 1 bar, deve ser medida com a precisão correta; graças à tecnologia IEPE, os sensores de pressão podem ser conectados diretamente ao sistema DAQ sem a necessidade de amplificadores de carga dispendiosos.

Choque térmico baixo

Tempo de subida rápido

Normalmente, as pressões de impacto são inferiores a 1 bar, com tempos de subida rápidos de cerca de 1 ms. Estas condições requerem sensores de pressão com tempos de subida rápidos e/ou frequências naturais elevadas.

Regulação

A tecnologia piezoelétrica é capaz de suportar estruturas pesadas enquanto se concentra nas mais pequenas variações dinâmicas, graças à escolha certa das configurações do amplificador de carga.

Sensores de força à prova d’água

Os sensores de força da Kistler são selados hermeticamente com um design soldado para garantir a sua estanqueidade. Os cabos são equipados com vedantes especificamente concebidos para utilização subaquática. Uma maior estanquidade à água pode ser obtida soldando um cabo 1698A num sensor de força triaxial.