Evaluación de la Fatiga del Eje de Propulsión Marítima Debido a Esfuerzos Torsionales y de Flexión Cíclicos
Autores: Marijanevi, Alen; Braut, Sanjin; iguli, Roberto; Skoblar, Ante
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Evaluación de la Fatiga del Eje de Propulsión Marítima Debido a Esfuerzos Torsionales y de Flexión Cíclicos
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Organización marítima internacional
Emisiones de dióxido de carbono
Navegación lenta
Estrategias de reducción de potencia del motor
Vida útil por fatiga
Ejes de propulsión marina
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
La Organización Marítima Internacional (OMI) exige una reducción de las emisiones de dióxido de carbono desde los niveles de 2008 de al menos un 40% para 2030, lo que impulsa la adopción generalizada de estrategias de navegación lenta y reducción de potencia del motor. Este estudio investiga la vida a fatiga de los ejes de propulsión marina bajo condiciones de navegación lenta, centrándose en la interacción entre las vibraciones torsionales y de flexión. Se desarrolla un modelo de elementos finitos (FE) de un sistema de propulsión de dos tiempos de baja velocidad, incorporando fuentes de excitación torsional y lateral tanto del motor como de la hélice. Se calculan las tensiones vibracionales para múltiples condiciones de operación, y se evalúa la vida a fatiga utilizando tanto la metodología convencional de Det Norske Veritas (DNV) como un enfoque propuesto de tensión biaxial. Los resultados indican que, aunque las vibraciones torsionales siguen siendo el principal factor de fatiga, las tensiones inducidas por flexión contribuyen marginalmente a la vida a fatiga total. La metodología propuesta refina la evaluación de fatiga de alta ciclo (HCF) al incorporar una curva S-N corregida y criterios de tensión equivalente de von Mises. Las comparaciones con los estándares de sociedades de clasificación demuestran que las pautas existentes siguen siendo válidas para la mayoría de los casos, aunque se recomiendan más estudios sobre desviaciones extremas de alineación y efectos de flexión dinámica. Este estudio mejora la comprensión de los mecanismos de fatiga en los ejes marinos y propone una metodología refinada para una mejor predicción de la vida a fatiga.
Descripción
La Organización Marítima Internacional (OMI) exige una reducción de las emisiones de dióxido de carbono desde los niveles de 2008 de al menos un 40% para 2030, lo que impulsa la adopción generalizada de estrategias de navegación lenta y reducción de potencia del motor. Este estudio investiga la vida a fatiga de los ejes de propulsión marina bajo condiciones de navegación lenta, centrándose en la interacción entre las vibraciones torsionales y de flexión. Se desarrolla un modelo de elementos finitos (FE) de un sistema de propulsión de dos tiempos de baja velocidad, incorporando fuentes de excitación torsional y lateral tanto del motor como de la hélice. Se calculan las tensiones vibracionales para múltiples condiciones de operación, y se evalúa la vida a fatiga utilizando tanto la metodología convencional de Det Norske Veritas (DNV) como un enfoque propuesto de tensión biaxial. Los resultados indican que, aunque las vibraciones torsionales siguen siendo el principal factor de fatiga, las tensiones inducidas por flexión contribuyen marginalmente a la vida a fatiga total. La metodología propuesta refina la evaluación de fatiga de alta ciclo (HCF) al incorporar una curva S-N corregida y criterios de tensión equivalente de von Mises. Las comparaciones con los estándares de sociedades de clasificación demuestran que las pautas existentes siguen siendo válidas para la mayoría de los casos, aunque se recomiendan más estudios sobre desviaciones extremas de alineación y efectos de flexión dinámica. Este estudio mejora la comprensión de los mecanismos de fatiga en los ejes marinos y propone una metodología refinada para una mejor predicción de la vida a fatiga.