Análisis forense de un colapso estructural mediante simulación CFD y FEA

Análisis forense de un colapso estructural mediante simulación CFD y FEA

El derrumbe de una grúa torre sobre una obra es un evento crítico que desencadena una investigación técnica meticulosa. Para desentrañar la verdad detrás del accidente, los expertos recurren a la ingeniería inversa y a potentes simulaciones digitales. El objetivo es construir un pipeline forense en 3D que reconstruya con exactitud el estado del equipo en el instante del suceso, integrando diversas disciplinas computacionales para testear hipótesis de fallo de manera independiente. 🏗️🔍

Reconstrucción del escenario digital

La primera fase es la creación de un modelo CAD paramétrico de alta fidelidad. Utilizando herramientas como SolidWorks o AutoCAD, se combinan los planos originales del fabricante con técnicas de fotogrametría aplicadas a los restos recuperados. Este modelo se convierte en la geometría de referencia maestra. Paralelamente, se recaban y digitalizan todos los datos contextuales del evento: perfiles de viento de estaciones meteorológicas, registros de las cargas manipuladas y testimonios que detallan la secuencia del colapso. Esta información configura las condiciones de contorno realistas que alimentarán los análisis subsiguientes.

• Geometría 3D precisa: Modelo CAD generado a partir de planos y escaneo de los restos.
• Condiciones ambientales: Perfiles de viento, temperatura y otras variables meteorológicas del momento.
• Condiciones operativas: Carga izada, configuración de la pluma y ángulo de giro registrados.

"La precisión de la simulación depende críticamente de la calidad y veracidad de los datos de entrada. Un error aquí invalida todo el análisis posterior."

Simulación paralela de cargas y esfuerzos

El proceso de análisis se bifurca en dos líneas de simulación que corren en paralelo para una evaluación integral. En un flujo, mediante software como Ansys Fluent, se ejecuta una simulación CFD (Computational Fluid Dynamics) para calcular el efecto del viento alrededor de la estructura compleja de la grúa, determinando las fuerzas aerodinámicas y los momentos de vuelco generados. En el otro flujo, con herramientas de análisis de elementos finitos (FEA) como Abaqus, se somete el modelo estructural a un estudio no lineal, aplicando tanto la carga de trabajo como las fuerzas del viento extraídas de la simulación CFD.

• Análisis Aerodinámico (CFD): Simula el flujo de viento y calcula presiones y fuerzas sobre la estructura.
• Análisis Estructural (FEA): Evalúa tensiones, deformaciones y modos de fallo bajo las cargas combinadas.
• Correlación de resultados: Compara los esfuerzos simulados con los límites de diseño y el daño observado en campo.

Determinación de la causa raíz y conclusión

La comparación cruzada es el paso final y más crucial. Se confrontan los esfuerzos máximos simulados con los límites de resistencia especificados por el fabricante. Simultáneamente, el modo de fallo predicho por el software FEA se contrasta con el patrón de colapso observado en los restos físicos. Este proceso permite aislar la causa probable: si fue una sobrecarga operativa, un evento de viento extremo no considerado, un defecto de material o un fallo por fatiga acumulada. La respuesta definitiva a menudo reside en los datos de un archivo de resultados, un testimonio digital que pesa más que cualquier suposición. 📊💡