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Ingeniería

Navegación asegurada

El IPT moderniza un laboratorio de pruebas y ensayos de proyectos de embarcaciones

EDUARDO CESARAntes de la construcción en un astillero, los proyectos de las grandes embarcaciones pasan por pruebas y ensayos en laboratorios de ingeniería naval. Uno de los más importantes de Brasil, el del Instituto de Investigaciones Tecnológicas del Estado de São Paulo (IPT), terminó de pasar por una reformulación que lo transformó en uno de los más modernos del mundo. Inaugurado en 1956, cuando el país empezó a ser capaz de construir grandes buques, y ampliado en 1980, el laboratorio del IPT posee un tanque de pruebas de  280 metros (m) de longitud, 6,6 m de ancho y 4,5 m de profundidad. Un dispositivo que produce olas hace que el tanque se parezca a un mar en miniatura, por donde navegan buques en escala reducida, en forma de maquetas de hasta 5 m de longitud. Varios aparatos instalados a lo largo del tanque prueban y analizan parámetros de navegación tales como velocidad, comportamiento en las olas y resistencia del agua.

El proyecto del nuevo laboratorio empezó a delinearse a partir de 2005, con tres objetivos principales. Uno de ellos consistió en crear un centro multiusuarios, con 15 estaciones de trabajo para investigadores, proyectistas y clientes del IPT, que servirá de apoyo a la integración entre ellos en proyectos conjuntos de investigación y desarrollo en el área de hidrodinámica. El segundo fue mejorar la capacitación tecnológica del Centro de Ingeniería Naval y Oceánica (Cnaval) del IPT, que alberga al laboratorio, mediante la adquisición de equipos de medición para ensayos en el tanque de pruebas, el túnel de viento y el túnel de cavitación para el estudio de las hélices. El último objetivo también alcanzado consistió en reducir el tiempo de construcción de modelos físicos para someterlos a ensayos.

En la reforma se invirtieron 9,5 millones de reales, el 90% proveniente de Petrobras, el mayor cliente del laboratorio, y un 10% de la Financiadora de Estudios y Proyectos (Finep). De dicho total, alrededor de 4 millones se destinaron a obras civiles, que consistieron en el intercambio de cobertura del tanque de pruebas y en la renovación y ampliación de las áreas técnicas del Cnaval. El resto de los recursos se empleó para la adquisición de equipos, tales como un brazo robótico — que costó 1,3 millones de reales —, empleado para la fabricación de los buques en miniatura. El brazo fue la gran novedad de la reformulación y resolvió uno de los mayores cuellos de botella del laboratorio, que era el tiempo requerido para la elaboración de un modelo de buque en escala reducida. “Antes, la construcción de esos modelos era artesanal”, explica Carlos Daher Padovezi, director del Cnaval. “Se dibujaban en papel y los construían carpinteros en madera. Su construcción demandaba de 45 a 60 días. Ahora se los modela en computadora y los esculpe el brazo robótico en bloques de poliuretano o poliestireno expandido. La superficie pasa posteriormente por un tratamiento con resina de fibra de vidrio. El proceso tarda en total de cinco a seis días. Así podremos hacer cuatro veces más ensayos, trepando de 20 a 80 por año.”

Una máquina de prototipos rápida para el desarrollo de modelos de hélices y de timones fue otro de los equipos adquiridos. Es una especie de impresora en tres dimensiones. Los modelos se proyectan en computadora y después los construye la máquina en una resina especial, capa por capa. El sistema alcanza un nivel de detallado difícil de ser obtenerse en el marco de un proceso convencional de maquinado. Más allá de ello, se registra también una grande disminución en el tiempo de producción, que pasa de 45 a 60 días para uno o dos días.

La presión en la hélice
Otra modernización tecnológica se hizo en el túnel de cavitación, que pasó por una importante reforma en su estructura, con desmontaje y protección contra la corrosión interna. Cavitación es el nombre que se le asigna al fenómeno de vaporización de un líquido debido a la reducción de la presión durante su movimiento. Este fenómeno puede comprometer el desempeño del barco. “La cavitación es una de las grandes preocupaciones de los proyectistas, porque puede generar efectos indeseables, tales como la caída de empuje (la pérdida de la fuerza suministrada por la hélice), la erosión de las palas de las hélices y un aumento de las vibraciones inducidas por el propulsor”, dice Padovezi.

Además de la reformulación estructural del túnel, se compraron equipos modernos para la realización de ensayos, tales como dinamómetros para medir el desempeño de las hélices, sistemas para la visualización de la cavitación y hidrófonos para medir los ruidos debajo del agua. El túnel de viento no pasó por reformas, pero se le agregaron equipamientos, entre los cuales el más importante es el PIV (Particle Image Velocimetry), que funciona con  haces de láser y una o dos cámaras, dependiendo si la medición del flujo es bi o tridimensional. “Mide el desplazamiento de una partícula cualquiera en el aire o en el agua debido a la emisión de dos pulsos simultáneos de láser, con la captación de las imágenes por medio de una o dos cámaras especiales”, explica Padovezi. “El propio software, mediante la comparación de imágenes de partículas obtenidas con la emisión de dos pulsos, logra indicar la velocidad local del flujo”. También se adquirió un aparato PIV también para el tanque de pruebas y para el túnel de cavitación.

La reforma preparó el Cnaval para atender la demanda de una industria en expansión. “Ahora somos más eficientes para responder a los nuevos pedidos”, asegura Padovezi. “Actualmente tenemos 10 proyectos de investigación en marcha. Entre nuestros clientes se encuentran Petrobras, la Universidad Federal de Pará, el Departamento Hidrovial del Estado de São Paulo, Hermasa Navegação da Amazônia y la Armada de Brasil”. Varios astilleros nacionales están empezando a hacer sus pedidos de estudios experimentales. Por lo que depende del crecimiento del sector naval, clientes no faltarán. La industria, que generaba 45 mil puestos de trabajo en 1979 y llegó a 1999 con los astilleros casi parados, viviendo de reparaciones de barcos y empleando tan sólo a dos mil personas, pasa actualmente por una situación similar a la de su auge, con previsión de crecimiento.

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