Tras dos años de desarrollo, TSI ha concluido su participación en el proyecto SOST-INT, una iniciativa estratégica del PERTE Naval, financiada con el apoyo de la Unión Europea a través del Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia (PRTR). El proyecto SOST-INT es uno de los proyectos primarios del proyecto tractor INNCODIS, desarrollo de un ecosistema industrial innovador para un sector naval competitivo, diversificado y sostenible.
El objetivo del proyecto ha sido el diseño y desarrollo de herramientas digitales avanzadas para el sostenimiento inteligente de buques y sus activos críticos, integrando sensorización estructural, procesado avanzado de señal y modelos estructurales, orientados a su aplicación en condiciones operativas representativas. Estas pruebas se han realizado en el Buque oceanográfico «Ramón de Margalef».
Nuestro papel en SOST-INT
Sistema de sensorización estructural y adquisición de datos.
Desde TSI hemos sido responsables del diseño e implementación del sistema de sensorización y adquisición de datos, centrado en la monitorización estructural y dinámica del buque.
Nuestro alcance ha incluido:
- Sensorización estructural y dinámica, orientada a la monitorización de la salud estructural del buque en servicio.
- Arquitecturas distribuidas de adquisición de datos, desplegadas en zonas representativas del buque, incluyendo espacios técnicos como la sala de máquinas.
- Sistemas de comunicación diseñados para entornos navales, orientados a garantizar la continuidad del flujo de datos en escenarios operativos complejas.
El sistema se ha desarrollado siguiendo los criterios y estándares aplicables de las Sociedades de Clasificación, atendiendo a las necesidades estructurales y operativas del buque.
Variables estructurales y dinámicas monitorizadas
Entre las variables estructurales y dinámicas consideradas como críticas se incluyen:
- Movimientos globales del buque considerados como viga.
- Vibraciones en zonas estructuralmente sensibles.
- Fenómenos dinámicos asociados a impactos por slamming en proa.
- Cargas puntuales y laterales en distintas zonas del buque.
De la monitorización al mantenimiento basado en condición
Procesado avanzado de señal
Las lógicas de adquisición y procesado se han implementado mediante LabVIEW, incorporando estrategias de almacenamiento selectivo, que permiten registrar únicamente aquellos eventos relevantes desde el punto de vista estructural y operativo. El procesado avanzado de señal incluye:
- Filtrado digital, integraciones y análisis espectral.
- Algoritmos específicos para la detección de fenómenos dinámicos relevantes.
- Cálculo de parámetros de severidad (RMS, valor pico, factor de cresta) y Densidad Espectral de Potencia Probabilística (PPSD).
Estrategias de CBM implementadas
Los resultados obtenidos permiten implementar una estrategia de Mantenimiento Basado en Condición (CBM) en dos niveles:
- CBM directo, orientado a la supervisión operativa y a la detección de eventos significativos mediante indicadores y alarmas.
- CBM avanzado, basado en el uso de las lecturas de los sensores a bordo como datos de entrada al modelo para el análisis del comportamiento estructural global y del ciclo de vida del buque.
Modelos estructurales y Virtual Sensing
Integración de modelos FEM con datos experimentales.
Como parte del proyecto, se han desarrollado estrategias de alimentación de modelos estructurales FEM orientadas al análisis inverso, con el objetivo de sentar las bases de una futura estrategia de CBM avanzado.
A partir de las lecturas obtenidas por el sistema de sensorización, se han implementado interfaces específicas (APIs) desarrolladas en Python que permiten la transferencia de información relevante hacia el modelo FEM, desarrollado en FEMAP, para la aplicación de técnicas avanzadas de análisis estructural.
Este enfoque permite:
- Alimentar el modelo FEM con información experimental.
- Aplicar técnicas de Model Updating, ajustando las propiedades mecánicas del modelo para alinearlo con el comportamiento real de la estructura.
- Implementar técnicas de Virtual Sensing, basadas en expansión modal, que permiten identificar zonas afectadas por cargas o impactos y reconstruir el estado estructural en áreas no instrumentadas.
Las lecturas procedentes de los sensores permiten así ajustar y mejorar progresivamente el modelo FEM, proporcionando una visión avanzada del comportamiento estructural y estableciendo una base sólida para el análisis futuro de fenómenos como fatiga estructural u otros mecanismos de degradación, una vez aplicada esta metodología a modelos completos de buques reales.
Validación del sistema
El proyecto ha permitido definir y contrastar un enfoque metodológico para la integración entre sistemas de sensorización estructural y modelos numéricos, sentando las bases para su aplicación futura en buques reales.
Las metodologías desarrolladas permiten alimentar modelos estructurales FEM a partir de datos experimentales, posibilitando la aplicación de técnicas de Model Updating y Virtual Sensing orientadas al análisis avanzado del comportamiento estructural.
Este enfoque abre la puerta a la identificación de distintos mecanismos de excitación estructural, así como a la evaluación del estado estructural global del buque bajo diferentes condiciones de operación, sin necesidad de instrumentar exhaustivamente toda la estructura.
Un proyecto que marca el camino
El proyecto SOST-INT ha supuesto un avance significativo en la aplicación de tecnologías de monitorización estructural, procesado avanzado de señal y mantenimiento basado en condición al sostenimiento naval.
Los trabajos desarrollados han permitido validar un enfoque metodológico en el que la sensorización real del buque alimenta modelos estructurales FEM, posibilitando la aplicación de técnicas de CBM avanzado, Model Updating y Virtual Sensing para el análisis del comportamiento estructural y su posible evolución en servicio.
Este enfoque sienta las bases para el desarrollo futuro de soluciones orientadas a la anticipación de mecanismos de degradación estructural, la optimización del mantenimiento y la mejora de la toma de decisiones durante el ciclo de vida del buque.
El proyecto SOST-INT se ha desarrollado en el marco de un consorcio industrial formado por NAVANTIA, FUTURE SPACE, CEDAR BAY IBÉRICA y TSI, dentro del programa PERTE Naval.
En TSI seguimos apostando por proyectos de I+D que convierten los datos en conocimiento útil y la ingeniería en valor real para el sector naval. Descubre mucho más proyectos en nuestra sección de I+D y consulta todos nuestros servicios y cursos de formación.
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