Primeros modos elásticos en seco y periodos modales. El mapa de colores representa los desplazamientos estructurales. [1]
La metodología Enriched Modal Matrix Reduction (EMMR), desarrollada por el CIMNE y CompassIS en colaboración con la ETSI Navales, ha recibido la Approval in Principle (AiP) de Lloyd’s Register.
Este reconocimiento representa un paso importante hacia la adopción industrial de una metodología computacional que acelera el análisis de buques, plataformas eólicas flotantes y otras estructuras mar adentro, manteniendo al mismo tiempo un elevado grado de precisión.
La metodología EMMR se ha implementado en SeaFEM, un software de simulación computacional para el análisis de estructuras navales y marinas. SeaFEM combina un solucionador hidrodinámico de alta fidelidad basado en el método de los elementos finitos con un modelo estructural de orden reducido basado en modos generalizados. Esto permite realizar simulaciones altamente eficientes sin perder una precisión comparable a la de los modelos estructurales de elementos finitos de orden completo.
La ciencia detrás de la EMMR
Este logro es fruto de varios años de investigación, desarrollo y validación. Los fundamentos científicos de la EMMR y sus aplicaciones a estructuras eólicas flotantes, buques y plataformas semisumergibles se presentan en tres publicaciones recientes revisadas por pares.
Estructuras eólicas flotantes
Este primer estudio presenta la metodología de orden reducido y la aplica a simulaciones aero-hidro-servo-elásticas totalmente acopladas de subestructuras eólicas flotantes, teniendo en cuenta la interacción entre las cargas aerodinámicas, las olas, el comportamiento estructural y los sistemas de control de la turbina. Los resultados muestran una reducción sustancial del coste computacional, al tiempo que se mantiene la precisión necesaria para aplicaciones de ingeniería y se reproducen efectos de resonancia relevantes, que desempeñan un papel fundamental en la respuesta de las estructuras flotantes mar adentro.
Análisis hidroelástico de buques
Este trabajo presenta un marco eficiente para el análisis hidroelástico de buques que reduce aproximadamente un 98 % el tamaño del problema estructural y mantiene una precisión comparable a la de los modelos de orden completo. La metodología también contribuye al desarrollo de gemelos digitales estructurales basados en principios físicos, que combinan datos de monitorización y simulación predictiva.
Tensiones estructurales en una plataforma semisumergible
Durante la fase II del proyecto OC7, SeaFEM se utilizó para evaluar las tensiones estructurales de la plataforma de referencia VolturnUS-S mediante análisis hidroelásticos totalmente acoplados en el dominio temporal. Entre los métodos evaluados, SeaFEM fue la única solución basada en un flujo de trabajo plenamente integrado de análisis de cargas y estructural en el dominio temporal, con un sólido acoplamiento global-local.
El camino hacia el impacto industrial
La Approval in Principle se ha concedido después de que Lloyd’s Register llevara a cabo una revisión independiente de la metodología y de los principios técnicos en los que se basa. Lloyd’s Register es una organización internacional de servicios profesionales especializada en ingeniería, tecnología y aseguramiento para los sectores marítimo y offshore.
En el desarrollo de la EMMR han participado el grupo de investigación en Ingeniería Marítima y Offshore del CIMNE, liderado por el Dr. Borja Serván; CompassIS, una spin-off del CIMNE especializada en soluciones para la ingeniería civil, naval y marítima, e investigadores de la ETSI Navales.
Gracias a la reducción del tiempo de cálculo, la EMMR permite realizar simulaciones hidroelásticas totalmente acopladas en el dominio temporal dentro de los procesos de diseño y certificación de ingeniería. Esto puede favorecer procesos de diseño más eficientes, mejorar la evaluación del comportamiento estructural y facilitar el uso de simulaciones de alta fidelidad en aplicaciones en las que los modelos convencionales de orden completo resultarían excesivamente costosos desde el punto de vista computacional.
En 2025, el CIMNE gestionó 115 contratos de investigación y transferencia de tecnología con empresas, mientras que el 16 % de las publicaciones del centro se elaboraron en coautoría con socios industriales. Estas colaboraciones forman parte del compromiso del CIMNE con la transferencia de conocimiento científico y tecnologías computacionales avanzadas a la industria, con el objetivo de generar impacto tecnológico y social.
Referencias
[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
