Estudio de explosivos no convencionales en base a su equivalente tnt, ensayos y simulación numérica
- Autores: Juan M. Mancilla
- Directores de la Tesis: Lina María López Sánchez (dir. tes.), Ricardo Castedo Ruiz (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Politécnica de Madrid ( España ) en 2021
- Idioma: español
- Materias:
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- Resumen
La investigación se propone analizar y finalmente predecir el comportamiento de pequeñas cargas formadas por explosivo de fabricación casera como el empleado en multitud de ataques terroristas a lo largo de todo el mundo. Para ello se definen dos objetivos principales: 1) el cálculo del equivalente TNT de explosivos no convencionales (también conocidos como caseros) y la evaluación de la onda generadas; 2) la simulación de la onda aérea mediante el empleo de herramientas de software (LSDYNA y PROSAIR). La utilización de los datos empleados, tanto del equivalente TNT del explosivo casero investigado, como de la modelización mediante LS-DYNA y PROSAIR, permitirá llevar a cabo simulaciones de empleo de dicho explosivo sin la necesidad de manufacturarlo, con lo que se evita el riesgo inherente a la fabricación improvisada de explosivo y sus posibles consecuencias fatales. También se podrán mejorar las protecciones, tanto de vehículos como de infraestructuras al poder modelizar los comportamientos y efectos del explosivo en cuestión. La exposición de este trabajo se ha estructurado en una primera parte, que incluye la descripción de la amenaza terrorista mediante el uso de explosivos, para posteriormente profundizar en el concepto y definición de artefacto explosivo improvisado (IED), y llevar a cabo una breve introducción sobre su empleo a través de la historia, enfatizando aquellos incidentes en los que se empleó explosivo casero (HME). A continuación, se lleva a cabo una descripción detallada del estado del arte referente tanto a la fabricación de HME con distintos fines como a los estudios referentes al cálculo del equivalente TNT existentes. Con lo que se pretende definir el marco conceptual en el que se sitúa la aportación del trabajo para, finalmente llevar a cabo una exposición del planteamiento inicial que originó la investigación, así como los objetivos perseguidos y el alcance pretendido. A continuación, la segunda parte del trabajo se centra en los ensayos realizados, con una descripción exhaustiva de la instrumentación y carga explosiva empleada. Posteriormente una tercera parte presenta los resultados de los ensayos, con especial énfasis en las señales de presión, la evaluación del equivalente TNT y la discusión de los resultados de los ensayos, así como las conclusiones obtenidas a partir de estos. Una cuarta parte expone el desarrollo de las simulaciones mediante el empleo de LS-DYNA y PROSAIR. En particular, se detalla el modelo numérico y los modelos de material empleados, las ecuaciones de estado (EOS), Hourglass y condiciones de contorno (boundary), así como la iniciación de la carga, el Arbitrario Lagrangiano-Euleriano (ALE) y otras tarjetas necesarias para el funcionamiento del modelo. Con respecto a ProsAIR se desarrolla el alcance y la configuración de las simulaciones con dicho sistema, así como el filtrado de datos. Finalmente se presenta el análisis de convergencia del mallado obtenido. La quinta parte analiza los resultados obtenidos de las simulaciones para ambos modelos haciendo un especial énfasis en la aplicación del Índice de Convergencia (GCI), los tiempos de cálculo, la tasa de cambio de los mallados con respecto a la solución GCI y la estimación del tamaño óptimo de la malla, para finalizar con la comparación de los resultados obtenidos con los datos de campo. Finalmente, el trabajo finaliza con las conclusiones obtenidas, destacando los problemas pendientes de solución y proponiendo posibles líneas de investigación futuras.
