Elementos finitos en la construcción naval - Astillero Académico EFTEA®

Elementos finitos en la construcción naval

BY FERNANDO ROSERO BATALLA

El análisis de elementos finitos es una técnica de simulación por computador que hoy por hoy es muy utilizada en la ingeniería naval. Usa una técnica numérica llamada método de los elementos finitos (MEF). Ejemplo de su aplicación es: presión hidrostática en un mamparo y excitación dinámica actuando en el fundamento de un motor.

Se espera que la popularización de herramientas modernas de análisis de estructuras mejore la competitividad de la Arquitectura Naval en Colombia. El método de elementos finitos constituye en la actualidad una herramienta habitual para desarrollar diferentes tipos de proyectos navales en computador, tanto estática como dinámicamente, y con esto tener el alcance de predecir concentración de tensiones, deformaciones, frecuencias naturales y modos de vibración de partes específicas de la estructura. Con la alta competitividad que presenta el sector astillero no solo a nivel nacional sino a nivel mundial, la reducción de tiempo y costo en el diseño naval es fundamental para desarrollar proyectos de cualquier envergadura. Aunque no parezca, con la implementación de la aplicación de esta técnica en los proyectos que lo ameriten, el servicio prestado impacta la cadena de valor del astillero, dado que se demuestra avance de sus capacidades tecnológicas con apropiación de nuevos conocimientos.

El empleo de Software Especializados para el desarrollo y aplicación del (MEF) sugiere que nuestro sector astillero está conectado a la transformación digital 4.0 de la industria colombiana precisando que «las competencias requeridas cambian con la transformación digital y la evolución de los medios productivos. En consecuencia, es preciso y urgente que se aumente el nivel competitivo en los astilleros mediante la formación académica por competencia laboral»

En un análisis realizado en los 50 astilleros navales operativos en Colombia, solo UNO utiliza esta técnica “MEF” en su sistema productivo, viéndose reflejado en el éxito de sus negocios. “Preocupa la situación de los 49 restantes”.

Método de Elementos Finitos ¿Qué es?

La geometría de la pieza, sometida a cargas y restricciones, se subdivide en partes más pequeñas, conocidas como “elementos”, que representan el dominio continuo del problema. La división de la geometría en pequeños elementos resuelve un problema complejo, al subdividirlo en problemas más simples, lo que permite a la computadora hacer las tareas con eficiencia.

El método sugiere que un número infinito de variables desconocidas, sean reemplazadas por un número limitado de elementos de comportamiento bien definido. Esas divisiones pueden tener formas del tipo cuadrangular, y triangular, entre otros, lo cual depende del tipo y tamaño del problema. Como el número de elementos es limitado, son llamados “elementos finitos”, dos palabras que dan nombre al método.

El MEF permite realizar un modelo matemático de cálculo del sistema real, más fácil y económico de modificar que un prototipo.

REFERENCIAS

“Finite Element Analysis for Engineering and Technology: Use of ANSYS” de Tirupathi R. Chandrupatla y Ashok D. Belegundu.
“Finite Element Analysis of Composite Materials” de Ever J. Barbero.
“Finite Element Analysis of Ship Structures – Recent Applications and Trends” de Rolf E. H. J. J. Bijker en el Journal of Ship Production and Design (2018).
“Finite Element Analysis of a Ship Hull Structure” de Ramesh S. et al. en el International Journal of Engineering Research & Technology (2013).
“Guidelines for Finite Element Analysis (FEA) in the Marine Industry” de la Society of Naval Architects and Marine Engineers (SNAME).
Revistas; “Marine Structures” y “Journal of Marine Science and Technology”.
Sitios web de empresas y organizaciones dedicadas a la ingeniería naval y la construcción de barcos; recursos técnicos y estudios de casos relacionados con el uso de elementos finitos en proyectos específicos.

Autor:

Fernando Rosero Batalla

En el año 1984 me inicié en la Armada Nacional de Colombia, me gradué como maquinista naval, técnico industrial y como tecnólogo naval con especialidad en astilleros, gerencia de proyectos y estimación de costos. En 2007 después de haber llegado al último grado de mi carrera naval, me licencié de la Marina con honores y múltiples condecoraciones incluyendo la de profesor militar; obtuve el empleo como Estimador de Costos de Obras Navales en el astillero naval Cotecmar del Cuerpo General de la Armada Nacional de Colombia. En el año 2013 obtengo el título de Ingeniero Industrial (énfasis en costos y presupuestos) en la Universidad Nacional Abierta y a Distancia y posteriormente la especialización en Finanzas en la Universidad del Norte. Entre 2014 y 2016 me desempeñé como asesor comercial de empresas conexas al sector astillero y como jefe del departamento administrativo del puerto marítimo de Palermo. En 2017 obtuve las licencias como perito en contaminación por hidrocarburos y perito en maquinaria naval, para más tarde desempeñarme como autoridad marítima colombiana bajo la dirección de DIMAR. En 2020 obtuve la doble titulación como Magister en Alta Dirección Empresarial y como Magister en Administración de Empresas en la Universidad Aldo Moro en Bari Italia. En Julio de 2020 fundé el Astillero Académico EFTEA^® “escuela de formación tecnológica astillera”, institución educativa para la expansión del conocimiento científico astillero. Actualmente, además de realizar tareas de investigación en el semillero ODES (optimización, diseño, energía y sostenibilidad) del Grupo SIGCIENTY (sistema de gestión científica y tecnológica) Clasificación “A1” de minciencias; Avalado por: universidad nacional abierta y a distancia; universidad ECCI y la corporación unificada de educación superior CUN, imparto capacitación para el trabajo y el desarrollo humano en el Astillero Académico EFTEA^® de manera presencial y online. He dirigido más de 50 tesis tanto en el ámbito militar naval, así como también, en el área civil.

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