Francisco Huera, investigador de la URV, revisa cincuenta años de investigación sobre vibraciones inducidas por corrientes de agua en la revista científica Annual Review of Fluid Mechanics

Las vibraciones inducidas por flujo son un fenómeno que se produce cuando un fluido en movimiento —como el agua o el aire— genera fuerzas oscilatorias sobre estructuras cilíndricas, como tuberías submarinas, cables de puentes o estructuras industriales expuestas al viento. «Es la respuesta dinámica que tienen las estructuras cuando se las expone a una corriente», explica Francisco Huera, investigador del Departamento de Ingeniería Mecánica de la URV sobre este tipo de vibraciones. En definitiva, cuando un objeto se somete a una fuerza variable, en este caso ejercida por un fluido en movimiento, vibra. Estas vibraciones pueden condicionar el funcionamiento normal por el que se había diseñado: «Si no se tienen en cuenta en la fase de diseño puede haber fatiga del material o fallos estructurales, con consecuencias potencialmente fatales», avisa Huera, que dedica su carrera a estudiar estos fenómenos.

El investigador de la URV ha publicado una revisión en la revista científica Annual Review of Fluid Mechanics, que recoge décadas de investigación en este ámbito, y más concretamente, en las vibraciones inducidas por corrientes en estructuras cilíndricas. El estudio analiza la influencia de varios factores en el comportamiento de estas estructuras, como la rigidez del material, la velocidad del flujo o las interacciones entre diferentes vibraciones. También destaca la necesidad de avanzar en el desarrollo de métodos predictivos más precisos, ya que las vibraciones inducidas por flujo son un campo de estudio muy importante en ingeniería, que afectan al funcionamiento y la seguridad de todo tipo de aplicaciones, desde la extracción petrolífera hasta el diseño de aerogeneradores, pasando por diversas aplicaciones industriales.

Un fenómeno complejo y lleno de incertidumbres

Las investigaciones revisadas confirman que los cilindros no vibran siguiendo un patrón simple, sino que experimentan el resultado de múltiples vibraciones que se superponen y que pueden variar en el tiempo. Esta complejidad hace que sea difícil predecir con exactitud cómo se comportará una estructura en condiciones reales. Es por ello que, en su revisión, Huera concluye que, aunque en los últimos años se han producido muchos avances en el entendimiento físico del problema, todavía hay mucho camino por recorrer en la predicción y la atenuación de estas vibraciones: «Hay que mejorar los modelos teóricos, hacerlos más precisos, y llevar a cabo experimentos a gran escala, para asegurar que son útiles en la práctica”, defiende. Esto es especialmente relevante en sectores como la ingeniería marina, donde la seguridad de las estructuras depende en gran medida de su resistencia a las fuerzas hidrodinámicas.

Annual Review

Es una editorial académica sin ánimo de lucro asentada en California que publica más de cincuenta revistas científicas, como su nombre indica, una vez al año. Todas sintetizan el conocimiento de un campo de estudio en concreto. El Annual Review of Fluid Mechanics es la revista más importante y con más impacto en el campo de la mecánica de fluidos y sólo se puede publicar por invitación del comité editorial, formado por algunos de los científicos más influyentes en el campo.

Referencia: Huera-Huarte, F. (2024). Vortex-Induced vibration of flexible cylinders in Cross-Flow. Annual Review of Fluid Mechanics. https://doi.org/10.1146/annurev-fluid-022724-014235