Francisco Huera, investigador de la URV, revisa cinquanta anys de recerca sobre vibracions induïdes per corrents d’aigua a la revista científica Annual Review of Fluid Mechanics

Les vibracions induïdes per flux són un fenomen que es produeix quan un fluid en moviment —com l’aigua o l’aire— genera forces oscil·latòries sobre estructures cilíndriques, com canonades submarines, cables de ponts o estructures industrials exposades al vent. “És la resposta dinàmica que tenen les estructures quan se les exposa a un corrent”, explica Francisco Huera, investigador del Departament d’Enginyeria Mecànica de la URV sobre aquest tipus de vibracions. En definitiva, quan un objecte se sotmet a una força variable, en aquest cas exercida per un fluid en moviment, vibra. Aquestes vibracions poden condicionar el funcionament normal pel qual s’havia dissenyat: “Si no es tenen en compte en la fase de disseny pot haver-hi fatiga del material o fallades estructurals, amb conseqüències potencialment fatals”, avisa Huera, que dedica la seva carrera a estudiar aquests fenòmens.

L’investigador de la URV ha publicat una revisió a la revista científica Annual Review of Fluid Mechanics, que recull dècades d’investigació en aquest àmbit, i més concretament, en les vibracions induïdes per corrents en estructures cilíndriques. L’estudi analitza la influència de diversos factors en el comportament d’aquestes estructures, com la rigidesa del material, la velocitat del flux o les interaccions entre diferents vibracions. També destaca la necessitat d’avançar en el desenvolupament de mètodes predictius més precisos, ja que les vibracions induïdes per flux són un camp d’estudi molt important en enginyeria, que afecten al funcionament i la seguretat de tot tipus d’aplicacions, des de l’extracció petrolífera fins al disseny d’aerogeneradors, passant per diverses aplicacions industrials.

Un fenomen complex i ple d’incerteses

Les investigacions revisades confirmen que els cilindres no vibren seguint un patró simple, sinó que experimenten el resultat de múltiples vibracions que se superposen i que poden variar en el temps. Aquesta complexitat fa que sigui difícil predir amb exactitud com es comportarà una estructura en condicions reals. És per això que, en la seva revisió, Huera conclou que encara que ens últims anys s’han produït molts avenços en l’enteniment físic del problema, encara hi ha molt camí per recórrer en la predicció i l’atenuació d’aquestes vibracions: “Cal millorar els models teòrics, fer-los més precisos, i dur a terme experiments a gran escala, per assegurar que són útils a la pràctica”, defensa. Això és especialment rellevant en sectors com l’enginyeria marina, on la seguretat de les estructures depèn en gran mesura de la seva resistència a les forces hidrodinàmiques.

Annual Review

És una editorial acadèmica sense ànim de lucre assentada a Califòrnia que publica més de cinquanta revistes científiques, com el seu nom indica, un cop l’any. Totes sintetitzen el coneixement d’un camp d’estudi en concret. L’Annual Review of Fluid Mechanics és la revista més important i amb més impacte en el camp de la mecànica de fluids i només s’hi pot publicar per invitació del comitè editorial, format per alguns dels científics més influents en el camp.

Referència: 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