Primers modes elàstics en sec i períodes modals. El mapa de colors representa els desplaçaments estructurals. [1]
La metodologia Enriched Modal Matrix Reduction (EMMR), desenvolupada pel CIMNE i CompassIS en col·laboració amb l’ETSI Navales, ha rebut l’Approval in Principle (AiP) de Lloyd’s Register.
Aquest reconeixement representa un pas important cap a l’adopció industrial d’una metodologia computacional que accelera l’anàlisi de vaixells, plataformes eòliques flotants i altres estructures d’alta mar, alhora que manté un grau elevat de precisió.
La metodologia EMMR s’ha implementat a SeaFEM, un programari de simulació computacional per a l’anàlisi d’estructures navals i marines. SeaFEM combina un solucionador hidrodinàmic d’alta fidelitat basat en el mètode dels elements finits amb un model estructural d’ordre reduït basat en modes generalitzats. Això permet dur a terme simulacions altament eficients sense perdre una precisió comparable a la dels models estructurals d’elements finits d’ordre complet.
La ciència rere l’EMMR
Aquesta fita és fruit de diversos anys de recerca, desenvolupament i validació. Els fonaments científics de l’EMMR i les seves aplicacions a estructures eòliques flotants, vaixells i plataformes semisubmergibles es presenten en tres publicacions recents revisades per experts.
Estructures eòliques flotants
Aquest primer estudi presenta la metodologia d’ordre reduït i l’aplica a simulacions aero-hidro-servo-elàstiques totalment acoblades de subestructures eòliques flotants, tenint en compte la interacció entre les càrregues aerodinàmiques, les onades, el comportament estructural i els sistemes de control de la turbina. Els resultats mostren una reducció substancial del cost computacional, alhora que es manté la precisió necessària per a aplicacions d’enginyeria i es reprodueixen els efectes de ressonància rellevants, que tenen un paper fonamental en la resposta de les estructures flotants mar endins.
Anàlisi hidroelàstica de vaixells
Aquest treball presenta un marc eficient per a l’anàlisi hidroelàstica de vaixells que redueix aproximadament un 98 % la dimensió del problema estructural i manté una precisió comparable a la dels models d’ordre complet. La metodologia també contribueix al desenvolupament de bessons digitals estructurals basats en principis físics, que combinen dades de monitoratge i simulació predictiva.
Tensions estructurals en una plataforma semisubmergible
Durant la fase II del projecte OC7, SeaFEM es va utilitzar per avaluar les tensions estructurals de la plataforma de referència VolturnUS-S mitjançant anàlisis hidroelàstiques totalment acoblades en el domini temporal. Entre els mètodes avaluats, SeaFEM va ser l’única solució basada en un flux de treball plenament integrat d’anàlisi de càrregues i estructural en el domini temporal, amb un acoblament global-local robust.
El camí cap a l’impacte industrial
L’Approval in Principle s’ha concedit després que Lloyd’s Register dugués a terme una revisió independent de la metodologia i dels principis tècnics en què es basa. Lloyd’s Register és una organització internacional de serveis professionals especialitzada en enginyeria, tecnologia i garantia de qualitat per als sectors marítim i offshore.
En el desenvolupament de l’EMMR han participat el grup de recerca en Enginyeria marítima i offshore del CIMNE, liderat pel Dr. Borja Serván; CompassIS, una spin-off del CIMNE especialitzada en solucions per a l’enginyeria civil, naval i marítima, i investigadors de l’ETSI Navales.
Gràcies a la reducció del temps de càlcul, l’EMMR permet dur a terme simulacions hidroelàstiques totalment acoblades en el domini temporal dins dels processos de disseny i certificació d’enginyeria. Això pot afavorir processos de disseny més eficients, millorar l’avaluació del comportament estructural i facilitar l’ús de simulacions d’alta fidelitat en aplicacions en què els models convencionals d’ordre complet tindrien un cost computacional excessiu.
L’any 2025, el CIMNE va gestionar 115 contractes de recerca i transferència de tecnologia amb empreses, mentre que el 16 % de les publicacions del centre es van elaborar en coautoria amb socis industrials. Aquestes col·laboracions formen part del compromís del CIMNE amb la transferència de coneixement científic i tecnologies computacionals avançades a la indústria, amb l’objectiu de generar impacte tecnològic i social.
Referències
[1] Servan-Camas, B., Berdugo-Parada, I., Garcia-Espinosa, J., Pastor-Sanchez, A. (2025). Modal matrix reduction for fully coupled integrated load analysis of floating structures. Marine Structures 103, 103845. https://doi.org/10.1016/j.marstruc.2025.103845
[2] García‑Espinosa, J., Lorente‑López, A.J., Serván‑Camas, B., Gutierrez‑Romero, J.E. (2026). Accelerated fully coupled hydro‑elastic analysis of ships using a combined full and modal‑reduced FEM approach. Marine Structures 108, 104011. https://doi.org/10.1016/j.marstruc.2026.104011
[3] Karch, M., et al., 2026. OC7 project Phase II: comparison of global‑to‑local load transfer approaches in floating structures. Wind Energy Science 11, 2427–2446. https://doi.org/10.5194/wes‑11‑2427‑2026
