RETO DEL CLIENTE
A medida que los centros poblados costeros siguen proliferando en todo el mundo, el desarrollo de una comprensión más profunda de la dinámica de las olas del océano se ha convertido en una cuestión urgente para proteger vidas y medios de subsistencia. Los tsunamis que siguen a los grandes terremotos en el mar son inmensamente destructivos, al igual que las marejadas que acompañan a los huracanes. No se trata de si estos acontecimientos se producirán, sino de cuándo. Por lo tanto, la preparación parece ser la mejor defensa de la humanidad, que se consigue a través del desarrollo de estructuras costeras más resistentes a las olas y a la erosión y de mejores planes de evacuación.
Dichos objetivos describen la misión del Centro de Investigación sobre Tsunamis de la Red George E. Brown, Jr. para la simulación de ingeniería sísmica (NEES TRF) en la Universidad Estatal de Oregón O.H. Hinsdale Wave Research Laboratory (HWRL). Se trata de una de las instalaciones más grandes y sofisticadas del mundo dedicadas a la investigación y la innovación en ingeniería costera y oceánica y ciencia cercana a la costa. La tecnología de simulación de ondas fue pionera en HWRL en 1971 y la instalación ha proporcionado un apoyo fundamental para la comunidad de investigación internacional desde entonces. El trabajo en NEES TRF está influyendo en cómo los seres humanos interactúan con los océanos, incluido dónde vivimos, cómo preservamos los ecosistemas costeros, incluso cómo generamos energía.
La escala representa un reto primario y permanente para la mecánica de fluidos de investigación en general, y en particular para el NEES TRF. La mayo parte de estudios sobre la mecánica de las olas y la erosión costera no se escalan con precisión a partir de modelos más pequeños, por lo que existe un deseo constante entre los investigadores de desarrollar instalaciones más grandes para realizar pruebas lo más cerca posible al tamaño del prototipo. Con el aumento de la escala viene el reto relacionado a contener los costos, debido a las instalaciones avanzadas, la tecnología y el personal necesarios para respaldar dichas pruebas.
“Muchas capacidades de prueba valiosas, como la generación de olas largas comunes a los tsunamis y las mareas de tempestad, faltan en este campo porque no hay instalaciones de prueba lo suficientemente grandes como para soportarlas”, señala el Dr. Solomon Yim, profesor de ingeniería oceánica y estructural de la OSU, director interino del HWRL e investigador principal del NEES. “Nuestro objetivo y nuestro reto era seguir expandiéndonos para poner a disposición cada vez más modos de prueba útiles”.
SOLUCIÓN DE MTS
A lo largo de las últimas cuatro décadas, MTS y HWRL/NEES TRF han realizado juntos con éxito varias ampliaciones de instalaciones. Según el Dr. Yim, MTS jugó un papel clave en cada expansión a través de la planificación de las instalaciones, la especificación de hardware y software, la integración del sistema y el mantenimiento continuo.
“MTS fue fundamental para completar los algoritmos necesarios en la sala de control, junto con la configuración del esquema de cableado, control y actuación”, afirma el Dr. Yim. “MTS fue especialmente útil para hacer que las capacidades de onda larga definidas por el usuario estuvieran disponibles a través de nuestro canal de olas grandes, que es un requisito clave para los investigadores de tsunamis”.
Actualmente, dos sistemas de prueba masivos y de vanguardia respaldan la actividad en el NEES TRF: Un Canal de olas grandes que permite la simulación precisa de condiciones de huracanes en aguas poco profundas, tsunamis, olas largas y erosión costera a largo plazo; y una Cuenca de olas de tsunamis, que facilita la simulación avanzada de tsunamis para ayudar a los investigadores a comprender mejor la naturaleza compleja y tridimensional de dichos eventos. Al ser uno de los laboratorios más grandes y tecnológicamente sofisticados del mundo para la investigación en ingeniería costera y oceánica, el NEES TRF atrae a miles de visitantes cada año.
El Canal de olas grandes mide 104 m (342') de largo, 3,7 m (12') de ancho y 5 m (15') de profundidad, y lo desarrollaron conjuntamente MTS y HWRL en 1972. En 2009 se instaló un conjunto de actuadores hidráulicos avanzados tipo pistón en el Canal de olas grandes, que reemplazó al generador de ondas de bisagra original también construido por MTS en 1972. El nuevo conjunto de actuadores produce una carrera y velocidad de hasta 4 m (13') por segundo.
La actual Cuenca de olas de tsunami tiene una longitud de 48,8 m (160'), un ancho de 26,5 m (87') y una profundidad de 2,1 m (7'), con 30 actuadores hidráulicos MTS y 29 paletas que generan una carrera y una velocidad máximas de 2 m (6,6') por segundo.
El Dr. Yim cita la financiación como el factor decisivo fundamental para cada expansión. “Cuando redactamos nuestras propuestas, confiamos en gran medida en la perspicacia técnica y experiencia en planificación de instalaciones de MTS para que nos ayudara a argumentar cómo nuestras ampliaciones apoyarían a los investigadores internacionales y, en última instancia, beneficiarían al público”, comenta. “Creo que nuestras minuciosas propuestas han tenido mucho que ver con el importante apoyo financiero que hemos recibido hasta la fecha. Eso incluye dos grandes subvenciones de equipos e instrumentación de NSF seguidas, lo que rara vez ocurre”.
BENEFICIOS PARA EL CLIENTE
Al continuar aumentando la escala y la sofisticación de sus instalaciones de prueba, el NEES TRF ha hecho posible que los ingenieros de todo el mundo obtengan una visión sin precedentes de la dinámica de las olas y del impacto potencial de los eventos oceánicos en la humanidad, permitiendo el desarrollo de estructuras más duraderas y estrategias de evacuación más eficaces.
Aquí podemos cubrir toda la gama de estudios relacionados , desde simular las condiciones a kilómetros de distancia en el océano hasta las que se dan a lo largo de la costa e incluso en el interior”, asegura el Dr. Yim. A través de todos los cambios en NEES TRF, la tecnología y el personal de MTS siguen siendo una constante importante. También recibimos el mantenimiento rutinario de MTS a través de NEES, lo que nos ha ayudado a controlar los costos al mantener nuestros sistemas de pruebas y el tiempo de funcionamiento al máximo”.
En cuanto al futuro, el Dr. Yim considera que es muy probable que NEES TRF siga ampliándose, sobre todo teniendo en cuenta la necesidad urgente de seguir investigando para comprender mejor los efectos de los tsunamis en las regiones costeras.
“La dinámica de las olas se vuelve cada vez más no lineal a medida que nos acercamos a la línea de costa, lo que hace que los modelos a escala sean aún menos eficaces, por lo que preveo que nuestros sistemas de prueba tendrán que ser aún más grandes”, señala. “Y cuando llegue ese momento, sin duda buscaremos a MTS para que nos ayude a crear la propuesta, que esperamos nos lleve a otra ampliación.
