| Abstract |
Las técnicas asociadas al diseño y gestión de infraestructuras han experimentado un cambio muy importante durante la última década.
En consecuencia, las empresas e ingenierías del sector han debido de modificar tanto las herramientas que utilizaban (aplicaciones informáticas) como las metodologías que seguían. Estas modificaciones han representado un incremento importante en los costes de los departamentos de I+D. Sin embargo, estos cambios no han permitido todavía que estas empresas e ingenierías estén totalmente adaptadas a las nuevas necesidades del sector. Por ejemplo las nuevas Recomendaciones de Obras Marítimas (ROM) indican que se debe incluir la simulación estadística en el diseño y gestión de puertos. Sin embargo no existe ni ninguna metodología ni ninguna aplicación que permita a los ingenieros tomar decisiones de acuerdo con esta directiva. La razón es muy sencilla. La simulación estadística requiere de la ejecución de muchas realizaciones para poder caracterizar, por ejemplo, los momentos de la distribución deseada de cualquier oleaje. Sin embargo, los modelos numéricos actuales para calcular la agitación en el interior de un puerto (tanto utilizando diferencias finitas como elementos finitos) son muy caros en términos de tiempo de cálculo. Por ejemplo, el cálculo de la agitación en una malla de 50.000 elementos tarda unos 75 minutos en un ordenador con un procesador a 1GHz y con 1Gb de memoria RAM. Por consiguiente, con la tecnología actual es imposible seguir las Recomendaciones de Obras Marítimas (ROM) anteriormente mencionadas.
El objetivo fundamental de este proyecto es desarrollar una metodología y una herramienta de cálculo que utilizando la simulación estadística basada en la modelización numérica de la agitación permita tomar decisiones en las fases de diseño y gestión de infraestructuras portuarias.
Es decir, las empresas solicitantes dispondrán al final del proyecto de una metodología y de una aplicación que utilizando técnicas de simulación estadística, permita caracterizar de forma robusta, eficiente y fiable la operatividad en el interior de los puertos. Con estas técnicas es posible controlar la incertidumbre de los modelos adoptados y estimar sus parámetros.
Es importante resaltar que este objetivo representa una novedad científico - tecnológica muy relevante puesto que no existe en la actualidad ninguna metodología ni aplicación que permita dicha actividad. Por consiguiente, la elecución de este proyecto permitirá a las empresas solicitantes situarse en una posición privilegiada frente a sus competidores.
Con este fin se definen los siguientes cinco objetivos específicos
¿ Objetivo específico 1. Desarrollar un modelo de agitación empleando elementos finitos discontinuos (método de Galerkin discontinuo con polinomios de alto orden) con mallas no estructuradas para poder refinar la malla en las zonas donde sea necesario. Se debe resaltar que éste objetivo específico representa una novedad tecnológica importante puesto que actualmente los códigos comerciales usan diferencias finitas o elementos finitos continuos.
¿ Objetivo específico 2. Desarrollar una metodología para el problema de agitación que permita obtener el resultado de interés y una evaluación de la cota del error cometido. Nótese que además de los preceptivos métodos de estima del error a posteriori orientados al resultado (cantidad de interés) también es necesario también desarrollar técnicas adaptativas para generar mallas optimizadas. Se generarán mallas con mayor densidad de elementos en las zonas del dominio que tengan una influencia relevante en el resultado de interés (p.ej.: en zonas de atraque de puertos deportivos o en muelles de terminales de contenedores). Obsérvese que este objetivo específico representa tanto una novedad científica como tecnológica muy relevante, puesto que en la actualidad ningún código comercial utiliza un cálculo adaptativo orientado a cantidades de interés.
¿ Objetivo específico 3. Desarrollar una metodología para crear una función de transferencia de coeficientes de agitación, de forma que los oleajes a simular se elijan de forma que maximicen la información que proporcionan. Se determinará la base reducida para poder caracterizar cualquier oleaje con fiabilidad y de forma que la aproximación converja rápidamente. Se debe resaltar que la utilización de bases reducidas para caracterizar los oleajes es una aportación científico ¿ tecnológica muy importante y que permitirá reducir drasticamente el coste de cálculo para caracterizar los aleajes.
¿ Objetivo específico 4. Desarrollar una metodología de análisis de operatividad en el interior de puertos mediante técnicas de simulación estadística. Dentro de esta metodología se incluirá: simulación estadística de estados de mar a partir de los datos de oleaje, propagación a partir de una función de transferencia de coeficientes de agitación de cada uno de los resultados y análisis estadístico de los resultados.
Este objetivo específico es una aportación tecnológica importante puesto que permite que todas las aportaciones realizadas en los objetivos anteriores conduzcan a una representación estadística de la operatividad de una zona de un puerto.
¿ Objetivo específico 5. Desarrollar un entorno donde se incorporen las cuatro metodologías anteriores. Este entorno estará diseñado para incorporar las dependencias existentes entre los diferentes módulos y su finalidad es ofrecer a los investigadores y posteriormente a los ingenieros de las empresas solicitantes un marco para el desarrollo del proyecto y su posterior utilización. En ningún caso se trata de una aplicación destinada a una comercialización de la metodología desarrollada. |
