¡Bang! ¿Podemos simular los impactos?

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Los impactos son algo frecuente. A veces son intencionados, como al martillar un clavo, usar un ariete para derribar la puerta del castillo, procesar roca en una machacadora de martillos, o atravesar blindajes con munición subcalibrada. Otras veces, son el resultado de un accidente. Pero ambos tipos tienen algo en común:

queremos entender el proceso y predecir su desarrollo, y ahí es donde la simulación nos presta su ayuda.

Los impactos son efectivos porque la cantidad de movimiento adquirida, quizá a lo largo de mucho tiempo, se transfiere muy rápidamente, en un tiempo gobernado por la velocidad de propagación de ondas, no por la del movimiento. Esto da lugar a fuerzas grandes, aunque duren muy poco tiempo. Basta pensar que una barra de acero se deforma plásticamente si choca contra un plano rígido con una velocidad de más de unos pocos metros por segundo.

Hasta no hace muchos años, los impactos se resistían a nuestros intentos de simularlos: su naturaleza dinámica, las fuertes no linealidades activadas en el proceso, y la casi inevitable necesidad de un tratamiento tridimensional se combinaban para hacer el problema muy difícil de estudiar. Y desde luego no se simplifica si al impacto se añade la perforación, con las implicaciones en la malla utilizada para discretizar el problema.

Aves impactan en aviónAl estudiar impactos hay veces que el interés radica en la supervivencia del blanco. Es el caso de los impactos producidos sobre un avión por pájaros, fragmentos de neumático, granizo, deshechos, etc. Lo mismo ocurre en plantas nucleares al considerar impactos de avión, proyectiles lanzados por el viento, válvulas y otros misiles accidentales. O en tanques de gas natural licuado, amoníaco, etc., a varias decenas de los cuales les hemos hecho estudios similares. O en puentes, donde las pilas y estribos deben poder soportar impactos de barco. O al analizar blindajes cerámicos que deben hacer frente a proyectiles de alta velocidad. Hemos analizado hasta pasarelas peatonales que podían sufrir impactos de bloques de roca desprendidos.

Otras veces es el elemento en movimiento, digamos el misil, el que nos importa. Hemos estudiado diversas barreras para tratar de mantener a vehículos descontrolados dentro de la carretera sin dañarlos en exceso o estructuras que protegen líneas de ferrocarril frente al desprendimiento de líneas de alta tensión. También hemos estudiado aterrizajes de emergencia en tierra y en agua, choques y caídas de contenedores de combustible irradiado o residuos radiactivos, así como una gran variedad de equipos que pueden estar involucrados en impactos.

En todos los estudios mencionados, el proyectista trata de mantener un margen de seguridad para evitar la catástrofe; esto simplifica las cosas porque el comportamiento de los materiales es más sencillo.

Los estudios de ingeniería forense tienden a ser más complejos porque el accidente ya ocurrió y hay que simularlo con independencia de su complejidad.

El impacto en el fondo de los dos fragmentos del petrolero Prestige, la colisión del volquete de un camión contra un pórtico de señalización de 50 m en la A-6 o la de otro contra una pasarela peatonal en Torrevieja, o la caída de una grúa de 200 m sobre la Gran Mezquita en La Meca, son casos en que había que modelizar lo ocurrido, no bastaba con demostrar que se estaba del lado de la seguridad.

Hay bastantes industrias que necesitan este tipo de investigaciones. En nuestra experiencia las principales son la nuclear, petróleo y gas, aeroespacial y defensa, y la automoción, aunque los sectores civil y minero también contribuyen problemas de impacto con frecuencia. Los avances en simulación de las últimas décadas hacen que todos ellos puedan dormir mejor.


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