El pasado invierno, un domo inflable del Centro de Tenis colapsó durante una tormenta de nieve, dejando a los ingenieros con dos hipótesis: un fallo en el sistema de soplado que redujo la presión interna o una rotura catastrófica en la costura de la membrana. Para esclarecer el incidente, nuestro equipo de análisis forense recreó la geometría del domo en Rhino 3D y lo sometió a un riguroso estudio multifísico. Combinando SAP2000 para el análisis estructural y Ansys Fluent para la dinámica de fluidos, logramos determinar la secuencia exacta del colapso.
Simulación Acoplada: Carga de Nieve y Viento en Ansys Fluent 🌀
El modelo de Rhino 3D se exportó como superficie NURBS a Ansys Fluent, donde se configuró un dominio de viento con perfil de ráfaga de 90 km/h y una acumulación de nieve de 45 kg/m2. Paralelamente, en SAP2000 se modeló la membrana como un elemento cable-membrana con una presión interna de diseño de 250 Pa. La simulación CFD reveló que, bajo la carga de viento, la presión dinámica sobre la cara de barlovento generaba una depresión en la cubierta trasera, incrementando la tensión en las costuras longitudinales. Los resultados mostraron que la presión interna, al caer por debajo de 180 Pa, provocaba una deformación excesiva que excedía el límite elástico del material PVC en un 23%.
Verificación del Catalizador: Soplado vs. Rotura de Costura 🔍
La comparación de datos fue concluyente. Las simulaciones indicaron que una rotura de costura habría causado un colapso asimétrico y rápido, mientras que el fallo del soplado generó un hundimiento progresivo y simétrico, coincidiendo con los patrones de deformación observados en las imágenes del siniestro. La curva de presión interna vs. tiempo, extraída de SAP2000, mostró una caída lineal desde 250 Pa hasta 0 Pa en 4 segundos, típica de un apagón del ventilador. Así, se confirmó que el colapso fue iniciado por un fallo eléctrico en el sistema de presurización, no por una rotura de la lona.
Que parámetros de rigidez y amortiguamiento estructural deben modelarse en un análisis de elementos finitos para simular con precisión la inestabilidad dinámica de un domo inflable bajo cargas de nieve asimétricas?
(PD: Simular un colapso es fácil. Lo difícil es que no se te caiga el programa.)