Sistema no intrusivo de detección de cavitación, una herramienta para mitigar el ruido en los océanos y proteger la fauna marina

La relevancia de la cavitación ha aumentado en los últimos años debido a la preocupación incipiente en la contaminación acústica de los océanos y, por consiguiente, se han desarrollado nuevas regularizaciones. El IMO, International Maritime Organization, ha creado unas líneas de actuación para reducir este problema, pero aun así sigue siendo imperativo monitorizar y controlar la cavitación que se produce en las hélices de los buques.

TSI, motivado por estas circunstancias, y en el marco de diversos proyectos de I+D, ha desarrollo un sistema que busca monitorizar y proveer de información a la tripulación, buscando cumplir unas características esenciales:

• Ser un sistema de fácil instalación, no impactando de manera negativa en la disponibilidad del buque para la realización de su misión o travesías.

• Que no requiere de modificaciones profundas de la carena o la estructura para su instalación.

• Que sea adaptable a cada tipo de buque, con independencia de su tamaño, tipo o función.

• Capaz de recoger y evaluar datos de todas las posibles situaciones de navegación, de manera que en todo momento se pueda conocer, para cada condición de calado o carga, paso, rumbo y velocidad, si el propulsor está cavitando o no.

• Que provea de información fiable en tiempo real de la situación del propulsor respecto a la cavitación, permitiendo tomar decisiones adecuadas para cada situación.

Para lograrlo, se ha recurrido a una de las consecuencias directas y más importantes de la cavitación, siendo esta las vibraciones (ruido estructural) qué, los pulsos de presión junto con la excitación random (amplio rango de frecuencia) generadas por el colapso de las burbujas en las proximidades de la hélice, inducen en el casco del buque, la propia hélice y el timón.

Espectro de buque con hélice cavitando.

Espectrograma de buque con hélice cavitando.

Estas excitaciones random, inducidas por la cavitación y que se transmiten por todo el casco del buque como “ruido estructural”, llegando a los diferentes espacios de este, son las responsables de las vibraciones y ruido que se observan en techos, paneles, cristales, etc., de ciertos compartimentos. De otra parte, este ruido estructural aleatorio que se propaga por el acero del buque es capaz de excitar las frecuencias propias de las diferentes chapas sumergidas del casco, dando lugar a que las referidas chapas radien al medio marino circundante con la correspondiente alteración en la firma acústica o stealthy del buque.

Las vibraciones o ruido estructural inducidos por la cavitación de la hélice son recogidas, en este caso, mediante una serie de acelerómetros de alta precisión y sensibilidad, los cuales se fijan en puntos “duros” de la estructura por dentro del casco. Estos puntos es conveniente que sean zonas de la estructura en contacto directo con una zona de la carena cercana a la hélice, o en su defecto, que cuenten con una rigidez elevada para facilitar la transmisión del referido ruido estructural.

Las señales que entregan estos acelerómetros son recogidas por el sistema de adquisición en continuo y procesadas mediante un algoritmo de análisis propio, desarrollado y patentado por TSI, el cual muestra:

• Si el propulsor está en situación de cavitación o no.

• La intensidad con la que se produce esta cavitación.

• En qué condiciones de calado/carga, paso y velocidad de la/s hélice/s se produce la cavitación. Guardando en el sistema un historial.

• La identificación del tipo de cavitación en base a patrones característicos de las vibraciones inducidas está actualmente en fase de investigación.

• El sistema ha sido diseñado para la incorporación al mismo de parámetros estáticos como emisiones, consumos, geolocalización, etc.

El sistema funciona en tiempo real, mientras el buque navega. Entrega los datos de manera continua a la tripulación, permitiendo que esta pueda tomar decisiones fiables en base a dichos datos.

Sistema de detección de cavitación Ni-CDS.

El sistema permitiré a Armadores y Armadas, el poder adaptar las condiciones operativas de sus buques y evitar que ocurra este dañino fenómeno. Esto permite ahorrar no solo en costes y emisiones, si no también evitando la contaminación acústica perjudicial para la fauna marina, y reducir el sigilo (Stealthy) en los buques militares.

Esto permitirá adaptarse a las nuevas normas, tanto nacionales como internacionales, que están siendo desarrolladas por los Organismos Internacionales y los diferentes Estados con la finalidad de preservar el medio marino y su biodiversidad.