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e &Yp, ~,a
E
c
CONFERENCIA SOBRE RESISTENCIA AL AVANCE
Y PROPtJLSION
TG. NAV!b ?DC' D JESUS FTCTJC DL. VALLE
*1 fl fl f n1,1 rl y
le Introduccin
1.1 Generales
2.-
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
psde_Re
Res i s te nc la
Resistencia
Res istenc.ia
Resistencia
Resistencia
Resistencia
is ten cia.
Fr 1 cc ion al
de Ola
de EDDY
deAire
de los Apendices
Total
3.- Otros factores cue aumentan la resistencia
3.1 Efecto de encab
3.2 Efecto de aguas poco profundas.
4.-. El uso de Modelos nara deternnar la resis-
tencia del buque.'
4.1 Historia
4.2 Facilidades Modernas
4.3 Técnicas
4.4 Cicu1os de Potenc.a.
5.- Relaci6n de la Forna delCasco a la Resistencia
5.1 Selecci6n de lat, dimensiones del huaue.
5.2 Selección de los Coeficientes de forma
5.3 Datos sobre resistencia de modelos y de series
rnet6dicas.
5.4 Efecto sobre la resistencia de la proa de bulbo.
6.- Propulsi6n del buque.
6.1 Historia
6.2 Tipos de maquinaría
6.3 Potencia, Eficiencia Propulsiva
6.4 Propelas, 9ieornetria.
7.— Relaci6n entre el casco y la ororela
7.1 GeneralidadeS, Estela y Deslizamiento
7.2 Diferentes tipos de eficiencia.
¡ Cavi tac i6n.
8.1 Su naturaleza
8.2 Tipos de cavitaci6n
9.— Otros sistemas de Propulsi6n.
9.1 Propulsi6n a Chorro
9.2 Bombas a Chorro
9.3 Rueda de Paletas
9.4 Propelas de Eje Vertical.
1.-. INTRODUCCION.
1.1.-. Generales,
Entre los muchos problemas nue encare el Inqe-
niero Naval cuando diseña un barco nuevo es la necesidad
de asegurarse que entre otros recuerinientos de diseño "La
Forma del Casco" y el "Sistema de Propulsi6n" sean los ns
eficientes posibles desde el punto de vista hidrodinmi-
co. En otras palabras el buque debe dar la velocidad re-
querida con el mínimo de Potencia, y el problema consis-
te en "acoplar" la mejor cc7,-, binaci6n de haj a resistencia
al avance « con alta eficiencia cropulsiva. Generairnen
te las pruebas de velocidad se cfectian a plena carga y
en aguas tranquilas, pero un buen bucue debe mantener su
velocidad con un poco de mal tiempo y adcms conservar -
sus características de estabilidad. Hay veces cue un bu
que da muy buena velocidad en aguas tranauilas, y con un
poco de mal tiempo su ccm.ncrta iento marinero dna munc
aue desear.
2.- TIPOS ERESISTENCIA.
Para que un buque pueda avanner ticen e e ven
cer varios tipos de Resistencia, cue son a saber:
a) Resistencia Fricconal
h) Resistencia de Ola
Resistencia de Turbulencia
Resistencia del Aire.
Resistencia de los Apendies.
NO. ¿
si
ResstenciaFrjccjona1.
La Resistencia Friccional es debida al movimiento
del casco a travs de un fludo viscoso corro es e ar, ua de
mar o el agua dulce. La Resistencia Friccior.l rs de las —
ms importantes, ya que en hucues de baja Velocidad, repre-
senta entre el 80 y 85% de la resistencia total y en buques
de alta velocidad aproximadamente el 50% de la resistencia.
total • Uno de los orirreros en obtener resul tados satisfac-
torios en trabajos sobre la resistencia friccional fu
FROUDE. Desous de Froudenushos hombres han trabajado so-
bre la resistencia Friccional, tales como: Osborne Reynolds;
Pranotl, Von harman, Elasus, Scnocnherr y aoems ccntanoo —
L con mejores equipos de laboratorio. Esta olenamente demos-
trado que una superficie pulida ofrece menor resistencia —
friccional cue una sunerficie rugosa.; es por eso que los --
barcos siempre deben mantener sus cascos liacios.
La manera en cue 1 levaron a cabo sus cxrri estos
fu en tanques ce pruebas, usaban placas ce c:::eren tas nodi-
das de longitud de 2 a 50.ft., el rango dc velocidad varia-
E ba de 100 a 800 f.u.n., y las remolcaban sumerc'idas en el.
tanque de pruebas a d.fcren'tes velocidadas. Frcude ercen--
tró que el Coeficiente de Resistencia Fr.cconal era r s ha
jo en las placas ms largas, y lo atribuy6 a cue el ag'sa al
estar en contacto con ia nunta de la placa iba adcu r:icndo
velocidad gradualmente, reduciendo la velocidad relativa y
por lo tanto la resistencia. Froude tanbin exnerimcnt6 —
usando las mismas placas y las mismas veloc dados pero dho-
ra recubriendo las placas con barniz, arena fina., arena prue
sa, etc., obteniendo otros resul tados, su formulo fu6 la si-
guien te:
R = f. S. V.
o.
R = Resistencia Friccional en lb.
S = Ara Total en sq. — ft.
V = Velccidtd en f. p. s.
"f" y "n" = Factores dependiendo de la longitud y la na-
turaleza de la superficie.
linit = varLhle entre 2 y 1.83 y
"f"= variable entre 0.01 y 0.0028
The International Conf'erence cf Ship Taniz Super-
intendents (I..C.S.T.S.) fué, una organización europea funda
da en 1932. Los Suporintenden tas de los tancucE; do pricba
tuvieron varias juntas con el n de reglar.antar y estancia-
rizar sus trabajos. En 1935, la I.C.S.T.S. adopt6 el ntc
do de Froude para la extraoolaci6n del modelo al bucue,
la formula cue emplearon fu la siguiente:
R f = (0.00871 + 0.053/(8.8+L) ) S
= Resistencia Friccional en lbs.
L = Longitud en ft.
S = Superficie mojada So.
y Vélociciad en ft./eg.
En 19L6 se form6 la 1merican Tcviing TaH onfc.-
renco A.T.T.C. con los mismos objetivos de la I.C..T.S.
En 1947 adoptaron la 1nea media de Schcenherr, y la fcr
mula para trazar la línea fue la siguicnL
0.2412 x C f )
En 1957 la I.C.S.T.S. se convirti6 en T.e int.cr
national Towing Tank Conerence o I.T.T.C.
Ahora, en los tiempos modernos, se traza la cur
va deresistencia friccional usando como ordenadas el Ccc
ficiente de Resistencia Friccional (C f ) Y. como abrisas el
n(lmero de Reynolds (8
n
).
rJo. 4 . . .
El coeficiente de Resistencia Friccional se ob-
tiene partiendo de la formula de Froude.
C f R:/1/2psv 2
R f = Rsistencia Friccjonal ib.
P = Densidd de rnas del fluido
l/ ft/ ft/sec
S = Sdperficie mojada ft 2
y = Veloidad ft/sea.
Tanto i. AT.T.C. como la I.T.T.C. tuvieron cue
- usar correccjons en sus Jíneas cr.cnaies rara obtener -
resultados ms exactos.
2.2.- Resistencia de Ola.
Cuando un hucue avanza sobre el agua roderos ob
servar, que genere unas al as a proa y otras a pena; en te es
dcbdo a la forne del casco, y es el resul fado de la pro--
sien del agua cue actúa normalmente sobre i. Aders do -
los trenes de olas cuece floran la proa y la ropa, nc ceno-
E re otra tren oua es transversal al huera. Eno fresco d
Olas cue genere el tueue, es energía oua el sucre transn:.fe
rL al agua. (Frig. 2)
E Obviamente mientras menos olas produzca un hucu
menos energía se disipare y con la misma potencia propul-
siva el bucue podrS, navegar ms rnido.
Existen varios mtodos para calcular la Resis-
tencia de Ola, Hay ciclos feEricos, para medir la can
tidad de las olas, su altura y velocidad, para calcular
la energía; pero la manera ms prc€ica es medir ese Reis
tencia en un tancue do pruebas sobre un modelo, aunque cta
resistencia va asociada con otras como veremos despus.
1
1
E
E
rrc LINEA CF5R2)2
ATTC LINEA 0.242 = L0G13 (RxC -L 
E
-- -. HUGHES LNEACFO Q6 2Q3)2 -
0.007
0.006
0p05
cT
0.004
0.003
0.002
1
0.001
o
lo 10 6 107 106 109 10b0
FIG. 1 LLNEAS DE COEFICIENTES DE RESISTENCIA FRICCIONAL
1
r
E
1
II
t
7 /
Fig. 2 DIAGRAMA ESQUEMATICO DEL SISTEMA DE OLAS DE PROA Y POPA.
óSS.JW •t•e
La formula del Coeficiente de Resistencia de
Ola es similar a la formula del Coeficiente de Resisten-
cia Friccional.
C = R / 1/2 P S y2
11
C = Coeficiente de Resistncia de Ola.
w
donde
14
R. Resistencia de Ola
w
P S y y. = corno se especific6 anteriormente.
2.3.- Resistencia de Turbulencia.
Esta resistencia es debido a los cambios brus-
cos de forma del casco del bucue.
Cuando navega el buque, su casco rastr el anua
que está en contacto con 1; pero cuando hay un cambio brus
co de forma esta agua se separa y forma remolinos, y de es-
ta manera el buquc disima energía. No solamente los cambios
bruscos del çasco producen estos remolinos sino los ard-
ces del buque como la Quilla de panoque, la mala dl tirn,
el codaste, etc.
Es muy difícil alcular este tipo de ressLenc.a.
2.4.- Res.stencia del Aire.
Cuando el bucue avanza, el aire ofr1ce una res S-
tencia sobre su obra muerta (la parte del buque que se en-
cuentra fuera del agua). Se han efectuado muchas pruebas —
para poder calcular la Resistencia del Aire.
L
15
lo
F Existen dos maneras de medir dicha Resistencia.
L La primera es cuando no sopla el viento o sea "viento tran
quilo" y la segunda cuando sopla el viento. En el primer
caso la formula nue se usa es la siguiente:
C
e
= Ra / 1/2 P At
c = Coeficiente de Resistencia de Aire
Ra = Resistencia de. aire.
A = Area próyectada transversal de la obrat muerta.
La otra formule que se usa para cuando existe viento es:
R
a =0.004 x 1/2 B 2 x (V) 2
B Manga dci buque
Vr = Velocidad Relativa del viento con
respecto al bucue.
2.5..- Resistencia de los aonices.
En buaues mercantes noreales de baja velocidad,
la resistencia del aire so desprecia; en los de alta volad
dad, la resistencia de aire, es aaroximadaecntc entre un 3 -
y un 5 % de la Resistencia Total y esta rcsistnnc o se con-
sidera aparte.
En un hucue de una sola arocela los nrincina].os
apndces son las quillas de pantocue y le pele ecl to6e;
en un bucue de dos propclas, acems oc las anterlcres Le-
necos las hocnas y ejes ccl ououe, los araotantesyproea-
blenente otra pala del tim6n.
1JO. 1 •...
Estos apndices inducen resistencia do varios
modos. Por ejemolo aumentan la superficie mojada y por
lo tanto la resisteflcia friccional, generalmente tiene -
caebios bruscos de 4urvatura e inducen resistencia de EDDY
(turb•elencja).
2.6.- Resistencia Total.
Ya se vieron los diferentes tinos de resisten-
cia. La resistencia total a]. avance dci bucue, scr igual
a:
R-P +R +Rt f w e
Se acostumbre cue R + R = RW e r
donde R es la resistencia residual nor lo tanto:r
E.
Rt +
3.- OTROS FACTORES QUE AFECTAN
LA RESISTNCIA.
Ademfs de las resistencias antes condonadas (Uo
son inherentes a la forma del casco, existen otras resis--
tencias que son de operacin o externas y que son resisten
cias de oncabuzado y rocie tccin de eues ecco :reuncas,
3.1.- RecieLencia de encahuzado.
Cuando un buque se encuentra navoeandc con cies-
• te inclinacin de la proa hacia abajo y por l.o tanto la r, n
pa hacia arriba se dice que se encuentra oncahuzado. La
forme de
la proa tiende a abrirse hacia atrs y hacia arc
ha, por lo tanto si se encuentra encahuzado aumenta el en-
guie de ataque de la proa produciendo ms olas y aumentar;do
la resistencia por resistencia de Ola.
3.2.-. Efecto de aguas poco profundas.
La resistencia de un buque es muy sensitiva a
los efectos de aguas poco profundas. Cuando un bucu -
navega en aguas poco profundas hay un aprec.ble cambio de
flujo alrededor del casco; este flujo aumenta la voloci-
dad disminuyendo la prpsi6n, y al disminuir la presi6n en
• el fondo, el buque se hunde un poco, al hundirse aumenta
la superfiie mojada, el angulo de ataque de la proa y
todo esto combinado hace que aumente la Resistencia Total.
[
Si adcns de estar navegando en aguas poco pro-
fundas atravieza un canal estrecho, tendremos el efecto -
en el fondo del casco y en los costados, el bucue se hun-
dirá ms y aumentar grandemente la resistencia. Hay ccc
tener mucho cuidado cuando un bucue atraviesa un canal cn
el cul aparentemente hay suficiente calado cues el. huouc
al pasar por é.11 podría tocar el fondo. (Fg. ?)
Cuando se diseña un bucue para eco naveque ca una
[ ruta especifica y esta rutA es de aguas POCO profundas. IEI
buque debe ser especialmente diseñado para esa ruta, con
[
el objeto da reducr al mxrno los efectos de navegar en
aguas poco profundas..
E
• 4.- U50 DE HODELOS PAPA DETER:IHAR
LA RESYSTENCIA DEL BUQUE.
Es muy importante para el Arquitecto Naval poder
predecir la velocidad del buque utilizando el m.nimo de po
E tencia. Una herramienta muy útil es el USO do modelos en
escala.
r
Fi
t
E!
E
r
0.40
28'
1
0.99
= 780
50
-y-- 1.4
L -
1
Fig.3 EFECTO DE AGUAS POCO PROFUNDAS SOBRE EL PATRON DE LA OLA
1
No. 9
4.1.- Historia.
La naturaeza de la resistencia de] buque es
muy complicada, y uno de los prir. oros que empez6 a cx-
Nl
perimentar -fué Leonardo Da Vinci (1452 - 1519) que us6
tres i.odelos teniendo diferentes proa y diferente pope.
El Coronel 3eaufay bajó los auspicios de la Sociedad de
Flejoramiento de ArcuiLectura Naval en Londres cfectu5 en
tre 9 y 10 mii expeinentos entre 1791 y 1798 en Greenlanc]
Dock usando modelos oc figuras gcomtricas y planceas pie
L.
nas. Benjamín Franklin tarnbin experimento con modelos
de 1764 para verificar una observacn cue había hecho
en Holanda aue la resistencia al movimiento se ncremen
-Labe en aguas poco profundas.
Todos estos experimentos se efectuaron usando
e rrtodo de gravedad; no fu sino hasta 1871 en que so
construyb lo que podemos llamar un tancue de pruebas mo-
derno. Fue construido en TORQUAYy tenía 278 ft. de loe-
gitud, 36 ft. de ancho y 10 ft. de prcfundidad. En ese
fecha Froude tenía 61 af]os 1e edad y comprohb su ley de
comparaci6n y mas trb cono predecir la rcs stencia de un
L buque de los resultados del modelo.
r D.W. Taylor continu6 con los experinenLos de
Froude en los E.E.U.U. en donde se construy un Lanqun
u de prueba de 1900 1 y efectu6 mucho trabajo de investige
cian durante 14 aiios. A fines del siglo plasado había
5 tanques do prueba en tddo el mundo, en 1960 habí aire
dedor do 100. -
u
1
INO. IU
4.29- Facilidades Modernas.
Actualment9 todos los tanques de prueba moder-
nos cuentan en e]. tarhuc
de prueba con un carro en forne
auente que corre lo largo de él. Dicho carro ceno-
L de
rainente elcLrico, puede viajar arrastrando el modo] o a
1
diferentes ve].ocidaoes; sobre dicho carro va el o los epa
ranos y aderns el 4u4 po de nedic!6n que ahora es olee-
trnico y de alta precisin, y muchas veces conectado a
una comoutadora, lo cul da los resultados de las oruebas
'
o las grficas de la mismas al mismo tiempo de efectuar-
las.
Uno de los tanques rns grandes y sofisticados
es el de la Armada de los Estados Unidos, el avid Tay-
br Modelo B as i n tt, Son dos tanques: uno de 2,775 ft. do
largo y 51 ft. de ancho y 22 ft. de profundcad la ma-
xima velocidad del carro es de 24 nudos. El otro paralo
a l es de 2,68 ft. de largo, 21 ft. de ancho y 10
ft.de
profundidad y i4ene das carrcs cuyas velocidades
rnximas son 68 y 100 f.p.s. El primero es usado para bu
quesde superficie y submarinos y el segundo ocre botes
de alta velocidad, planeadores, hidrofoils, toroedos, as
1
como ocre orobar oropeles de buques de alta velocidad.
Adems se cuenta entro otras facil idadc con 1
canal es de prueba. Estos canales con formados can un cir-
cuito cerrado de agua que gira a diferentes vol mc dades.
Esta agua es activada por medio de una bomba cictnica
En la parte superior se coloca y se fija el modelo y el
agua es la que circula, hay ;na serie de ventanas en los
costados y en el fondo del tunel con el f o de observar ci
flujode agua alrededor del casco, Esto flujo puede ser
observado inyectando en lugares cstratgicos hilos de tin-
ta o fijando por un extreme pcquefios hilos al casco para
observar el flujo alrededor de l.
ji'.
INO. 11 •...
493.- Tcnicas.
Corno se estableci6 anteriormente mucho de este
trabajo esta basado en los experimentos de Froude.
Se trata de extrapolar los resultados del mcde
lo al huoue, o prototipo.
El procedimiento cue se sigue es el siguiente:
Se asume cue el coeficiente residual C r
(no la resi stencia residual) del model o y el buque es el
mismo, a la misma velocidad, relativa sea V
El coeficiente fricciona]. C f es una fun-
ci6n del Número de Reynois R n
iientras ms grande el modelo es mejor. El in-
convcniente es oue es ms caro y ms difícil de manejar;
el tanaio del modelo depende tamhin de las - d mensiones -
del tanque. Se recomienda que el modelo nc tenga una es
lora mayor que la profundidad del tanque, o mayor que la
mitad de la manga; esto se hace con el. fin de evitar los
efectos de aguas poco profundas y de cared latoral como
se anote antdriornente, as. como la interf erc--,nc,i a do ola.
Tamhin se recomienda suc e]. rca de la cuaderna m'cstra
del modelo no exceda al 1/200 del área seccional del tan-
que.
Otra precaucin que se debe tomar e que el flu
jo del agua sobre el modelo sea totalmente turbulenta.
Se utiliza una de las lineas de resistencia fi- lo
cional (la que use el tanque) y se procede a correr el mo-
delo a diferentes velocidades, anotando la. resistencia to-
tal, de donde se obtiene el Coeficiente de Resistencia To-
N C
r (1 + K) = V
C
f Li
m
C C
y - fom
C
fom
£'). .Li. ....
0*
lo
tal; y sobre la gráfica de coeficiente de Resistenci.a To-
tal versus R se trazan los puntos corrspondientcs. Lue
go se unen todos los puntos, y se obtiene la curva de coe
ficiente de Resistencia Total del modelo.
Existen varias formas de extranolar así como 's
rias líricas de extrapolacin aquí mostraremos des r - todos:
el de Froude y el de Hughes. (Fig. 4)
Como se sabe la línea de Coeficiente de Rcsistcn
cia Friccional esta basada en experimentos de placas pla-
nas do diferentes largos y diferentes superficies. Cuan-
do se empieza a correr un modelo a bajas velocidades, donde
la resistencia de ola no existe o es mínima, los puntos -
que se tabulan en la gr(fica son paralelos a esta línea fric
cional. A este coeficiente se le llama Coeficiente visco-
so C y es ioual al Coeficiente Friccior.al ms el Coefi --y
ciente de Resistencia debida mayormente a la forma y curva-
tura del casco.
C=C +C
y - f forma.
Hughes introdujo el factor de forma r por modio
de la expresin:
C = Cf x r -
Luego do que so habían obtenido los primeros --
L puntos, Hughes trabaj6 uná nueva curva de C por medio de
las ecucionos antes mencionadas y para extrapolar los pon
tos del modelo utilizaba el R corroso eondent al buoue y
n -
asi mismo, que el coeficiente do ola dci modelo era igual -
MODELO
CL.JR'VA DE O TM DEL MODELO
5_C 0 CURVA CT5DEL BUQUE
cWNI
(METODO DE HUOHES)
N
H" (METODO;DE FROUDE)
Cw
LNEAFRCClO-
FO11 NTE DE HuOHEs
5Ij I
- ic FOS CVZ
T
L
1
1
E
E
•1
0.008
0007
0.006
0.005
C T
0.004
0.003
¡u.
0.002
OL
0.00
o
0 M
Gs
106 10
7
108 lo 10°
R
FIG. 4 EXTR/APOLAC!ON DE MODELO A BARCO POR LOS METDDOS DE
HIJGHES Y FROUDE
E
•1
E
E
1
No. 13
al coeficiente de Ola del buque por lo tanto:
c =c +ctn vn un
C =C +C
ts vs wm
La manera de extrapolar de Fx'oude es la siguien-
te. El asume que los coeficientes de Resistencia Residual
son iguales en modelo y barco, por lo tanto:
— c=c +ctm fon rm
•0'
L ts fos rm
4.4.- Cicuios de Potencia.
Existen tamhin varios mtcdos para calcular la
potencia cue se necesita en un buque para darle determina
da velocidad. Todos dan valores distintos, pero la c1if-
.rencia entre ellos es muy peaUoía.
A modo de ejemplo usaremos os Coeficientes de -
la A.T.T. C.
t
V = 3.4 nudos = 3.4 x 1.689 = 5,7426 ft/sec.
= 7.7 lbs.
rt.
m
S 63.59 sa. ft.
nl
1.9368 agua dulce a 67.5 Q F.
ru. .L'j . . .
ui- = 1.0878 x 10
C =
t
m
fll
1/2 PS (V) 2 = 3.792 x
= VmLm 1.07365 x lo
Con este valor de R entramos a la 1.nea de la A.
T.T.C. y encontramos el valor del Coeficiente fricciona.l C f
'2.901 x 10 3 y por lo tanto:
C = C - C = 0.891 x 10
rm tm fm
Para el buque tenemos:
y = 3.4 XFX= 3. x'T0 = 15.206 1ts.
25.683
L 406.7 ft.
s
S =
s
1.9905 para agua salada a 59'F.
R =
n
1.2791 x 10
V ¿iL 8
s s = .lG x 10
ir
Con este R entrarnos de nuevo en la línea de la
n
A.T.T.C., y encontramos el coeficiente friccional C f5 =.57O xi0
01
L
1
25 436 sq.ft.
pJu. J_)
Corno diurnos anteriormente el C = C
rrn rs
C =C +C
ts Ls rm
= 1.570 x 10 + 0.891 x 10
= 2.461 x 10
41
Es costumbre agregar un margen de C.0001 y se
designa por CA este margen se debo a que el buque trae
el casco limpio poco tiempo después de cue sali del di-
que, y durante el año o los des años, que tarda en volver a
entrar, su casco ha perdido esa limpieza y pequeños anima
les y plantas se han adherido a él aumentando su resister!'
cia friccio al, así que:
C Ls = 2.461 x 10 + 0.0004 = 2.861 x l0
La resistencia del bucue viene dada por ia for-
mula:
R = 1/2 S (y )2 c = 47767 Ib.
ts s Ls
La potencia efectiva es igual:
Rt x y
e.h.p. = s s = 2 2 3 1.
32o •1
No. 16
5..- RLACION DE LA FORNA DEL CASCO
A LA RESISTENCIA.
r 5.1..- Soleccm do las dimcnsonos del. bucue.
1'
En barcos mercantes la consideracin dominante
para elegir las dimensiones del barco es la velocidad.
Algunos barcos cargueros en el Atlntico del
'Norte desaro1lan velocidades hasta de 24 nudos.
Tales barcos han estimulado reciente inters en
el djseo de la forma del casco para conseguir velocidades
econ6micas en acivas trarouilas, y tambin buenas maniobra-
bilidad y Dequeñas perdidas de velocidad en aguas Lurbulen
tas.
L En el otro extremo de la escala estn 2.o oran
leros, tanques y mineraleros en los cuales no es importan-
te la velocidad debido al minimo costo de transporte por
tonelada - milla - lo que se logra al transportar grandes -
volúmenes de carga en un barco a velocidad moderada. Estos
barcos c-stn operando con D.VJ. tan al. tos corno 500,000 tcns.
r La raz6n veloidad-es1ora es solo 0.6.
r El armador generalmente especifica la carga cuc
• debe llevar el barco y la velocidad que desea, el diseña-
a dor estima el desplazamiento y dimensiones prohablds, las
cuales estin sujetas a restricciones diferente no asocia-
das con resistencia y propulsi6n.
Desde el punto de vista de. rCSiStCnnI, O mayor
longitud para un desplazamiento dado, se reduce la resis-
tencia por forriacin do olas, poro nc incrernenta la Resin-
tcncia Friccional. Por lo tanto, mayor eslora beneficiar
No. 17
a barcos que naveguen a elevados valores de V / L y vi-
ceverSa.
En barcos veloces, un incremento en calado es
E
.benefico para la resistencia y ocasiona un costo menor do
construccin. Sin embargo, esta limitado por el calado -
de los Puertos ; Canales y Bahas.
La manee (B), es uno de los factores gobernan-
tes cue aseguran adecuada estabilidad.
Un incremento en rranca aumentar la reisteflc
al renos cue se cfect(e una reducci6n del coeficia±e do
afinar.ientC.
En muchos casos, sin embargo, una peaue?a rcduc
ci6n en eslora y un incremento compensador en manga no o-
cásiona incremento en la resistencia debido al decremento
en la superficie mojada.
1 Esto da como resul tado un barco ms barnto.
En barcos oua navegan a baj os valores de V / L
donde la resistencia friccicnal tiene mayor valor, es do-
seable mantener la superficie mojada a un r noo mare un
desplazamiento dado mientras que a valores altos de y /
La resistencia de Ola tiene ms importancia.
La m.nim a superficie mojada para un dcsplasanio .
C to dado es tambi6n sensible a la raz6n B/T, su valor pti-
mo es cerca de 2.25 para Coeficiente de Bloque de 0., y -
de 3.0 para Coeficiente d bloque de O.S.
No. i3
II
Los efectos al cambiar B/T en la Resistencia
por Produccin de olas pueden ser estudiados en resul-
tados de experimentos con modelos.
E Las consid raciones anteriores sirven de gu.a
al Arquitecto Naval en la eleccon de las dimensiones,
r tiene también que cumplir otras demandas, y debe ser in-
fluenciado por su experiencia en el conocimiento de bar-
cos similares consridos con xito.
El proceso de diseño es escncialment iterati-.
yo y los elementos iiciaics van cambiando continuamente
hasta, que se loera un balance ptimo'. Para real zar es-
to, deben efectuarse investigaciones de los efectos que -
produce en el diseño el cambio de dimensiones, forma del
casco, tipo de maquinaria, etc.
Esta es un área donde la computadora jueqa un
importan:e pa'el dando oportunidad si diseñador d ut l
zar un gran nnero de cesibles soluciones.
.5.2.- Seleccin de lo Coeficientes de forma.
Corno se mencion6 anteriormente, a bajos valor"s
de V / L el barco debe ser corto y lleno, y a elevados
valores de y / L deben ser largos y fiflos.
E La relaci6n aproximada entre Coeficiente de Blo-
que y y / L pueden expresarse por formulas originales da
das por F. H. Alexander.
y / L, = 2 (1.08 - Cb )
y / L = 2 (1.05 - C )
PP b
t
PJU. 12
o con ci coeficiente de afinarnito (prismtico) por medio
de la Formula de Troost.
y/ L = l.85-l.6C
5 pp p
E
1 La decisin final en la elecci6n do la eslora y
llenura debe considerar las cualidades marineras del bar-
p co. j-
U'n barco corto y lleno puede sufrir disminucin
de velocidad en aguas turbulentas y puede justificarse el
costo extra al construirlo ms largo " rns fino.
E Por lo tanto, la elecci6n pende de muchos fac-
toros, incluyendo las condiciones del oceno en las rutas
del barco, particularmente la longitud de las olas predc-
rninantes y la frecuencia de ocurrencia.
El coeficiente de la Seccin media O reria c o n
ela llenura del barco.
E . En barcos mercantes con C alrededor de 0.8 C
h ' n
puede ser tan alto como 0.99.
La eieccibn de la forma de les secciones y las
curvas do las ineas de agua dependen de los valores de
y / L y C y tamhiri .se ve incluenciada :r la nccesi-
dad de proporcionar adecuada estabilidad.
El Arquitecto Nvai debe disc%er hadado en su
propia experiencia, auxiliado por datos chtenj doe en puhi
caciones que proporcionan información de los mejores resul
ww tados de estos elementos de forma, para diferentes ciases
de barco.
Paçj. No. 20....
El coeficiente de plano de agua C 1 decrece a
medida que disminuye la llenura del barco, su valor depon
de tambin del tipo de secciones transversales.
Datos sobre rc tnci.adernOdCi05 y scrT es mc-
tocj :oas.
1 Existen publicaciones que reunen los resultados
obtenidos en múltiples experimentos, una de estas son las
Hojas de Resistencia Editadas sor la SNAE las culc ccc
- pilan resultados de alrededor de 200 barcos (modelos) proba
dos en diversos tanques de prueba. Incluye todo tipo de -
barcos, proporcionando qran variedad de elecci6n en hene--
ficio de aquellos arquitectos Navales que no tienen acceso
a otras fuentes de informaci6n o que cstn diseñando un --
nuevo tipo de barco.
Las Hojas de 2a: :oncia dtn les prnc es
ficienteS de forma., datos bsioOS. del rodelo, valores pr'
decidos de ResiStencia/DeS,PlaZ nto, la curva dc. rea: y
plano de l.neas.
Ser.cs etdcS de c"erinEfltoS.
Los datos popocionados por la
muchos artículos publicados son quías valiosas en el diseño
de buques similares, y se refieren a. líneas determinadas --
siendo difícil determinar las variaciones en esistenc. a
al cambiar las proporciones y coeficientes de forma.
La informacifl de esta especie rs o enda carr fl
de series de modelos en los cules so van camh ando las ca-
racterísticas pr.i nci7aiez de manera si s Lcn icn.
Los resultados de tales series met6dicas pueden
oc las cuales son de
ser usados para trazar careas e5cflOS
No. ¿1
L.
inestimable valor para el diseñador.
A continuacn se mencionan varias series met-
dicas y sus principals caracterstiCaS
a) Serie Standard do Ta1or.
E Estas seríleis fueron elaboradas por el Almirante
David Taylor en el Noel Basin en t4ashington.
Tomando ccro patrn el crucero inçls Leviathan
los mo3clos fueron e>perimentadcs en 1914 y la primera - -
presentacin de resultados 17UIN en l93.
Las curvas de árca de las secciones y las líneas
para los modelos se obtuvieron por medios matmaticos.
Los datos ohtenido aparecen como lineas do con-
t:ro de rcsister.ci-a rcsiducd. :or cnlada de desplaman
1 te contra Coeficiflte prism$tico y raz6r deSplaZarlioflt?
eslora, cada grfica principia con valores definidos de - -
B/TVV/ L
La resistencia friccional fu determinada usando
1 coeficientes obtenidos en experimentos realizados con ma-
csoeO±t. -
Con estos datos se puede calcular la potencia o-
E
b) Serie G4
En las Series do Taylor los modelos probados fue-
ron corridos hasta una V/ L = 2.0, ci. continuo incremcno
LL). ....
en velocidad demandado por los barcos de guerra crearon la
necesidad de determinar la Resistencia a elevados valores
deV/ L.
En 1959 el David Taylor Modelo Basin, inicih
rimentos para eiaborr una de estas nuevas series las ccc--
r les consisten en resultados calculados con cascos corridos
L hasta razn V / L e S.O.
1'
e) Serie 60
En 1948 la SNANE en cooperaci6n can ATTC calcula
ron las líneas patr6n para una serie de barcos riercantes -
t con 1 eje propulsor. Estos experleeritos fueron realizadcs
en el David Taylor Modelo Basin.
Los 5•rnodelos patr6n cubren Coeficientes deBa-
ue do 0.6 a 0.8 y diversos valores de L/B, B/T ,
rijn lcnitudinal del ceo da carona.
Con estas series se calcule la potencia efcct-
va, las líneas del casco y ].a curva de breas de las seccio
nos.
Existen otras seies metbdicar rara barcas u.cr-:an
tez; tales coao, las editadas por:
British Ship Rnsearcb Asacciation.
la cnil cubre ven aciones en
a 0.8
Swedish State Shipbuilding ExperrrenLal
Ta.nk Gothenburq.
L
No. 23
N P L Coaster Nodel - las cuales se ob-
tuvieron experimentando con buques de cabotaje, cubren Coe-
ficientes de bloque 0.625 a 0.81 1 L/B, 4.44 - 8.0 y B/T --
2.05 - 2.75.
Trawlers.
Estas series fueron hechas por Ridgiey - Nev5tt
Los cuatro modelos tenían Coeficiente pri
mtico de 0.55 - 0.6 2 0.65 y 0.7 todos con razbn desplaz
miento/eslora de 300; con popa de crucero, un eje propul-
sor y sin bulbo en la proa.
Seis_pr arco s_ps9UrS_
Para barcos pesaueros existen diversas series -
corno son: TAKAGI, BSRA, FAO, etc.
5.4.- EfectoS so,ore la rosistencia. de 1aTroa cic bul
bo.
En 1928 Havelock talcul6 el patr6n de ola crea-
do por uno esfera sumergida en un flujo uniforne; el re--
sultado ms importante de este experir:eflt() fu la anori--
cian de un valle justamente atrás de la esfera, l cu1 -
sugerla la posib lidod de eliminar earcialnen&1e la al a pro
ducida en la proa del casco, colocanco una es[era bajo la
superficie del agua cerca de la rodo.
En 1939, Viisle 0 dcsarro1llos calcú1os de per-
files do ola y resistencia por producci.n de olas basado
en los trabajos de Havelock, y puhlic6 la teoría bsica -
de la proa de bulbo.
No. 24
Wigley encontr6 que a bajas velocidades, la re-
sistencia total aumehta debido al incremento de resisten-
cía friccional por la forma del bulbo, y que a altas velo
cidades hay una reduci6n en Resistencia de ola, debido a
la interferencia entre el sistema de olas del casco y el del
bulbo. El resultado neto es una reduccin en la Resisten-
cia Total.
Las principales conclusiones de estos experinen
tos son:
1
a) El raLo de velocidad en el cul es venta-
joso adoptar bulbo es de V / L 0.8 a 1.9
b) El extremo superior del bulbo no debe es-
tar muy cerca de la superficie del agua.
6.- PROPULTON D E L BUQUE.
Historia.
Hoy existen muchos, medios de dar movimiento a
una Emharcacin que han sido producto de las necesidades
y condiciones que han existido desde tiempos pasados hasta
el actual.
Los medios de propu]si6n son:
Propulsi6n a base do palanca
(Empuje e 5,mpulsi6n)
Propulsi6n a base do renos
(iripulsi6n)
i'U. L3
Propusin a base de viento
(Empue)
Pronusion combinada viento-remos
Propuisin por medio de fuerza motriz gene
rada.
Propusin combinada de viento y fuerza
motriz gpnerada.
Para el anlisis de propulsin y sistemas de pro
puIsinde que trata el presente capitulo, nicarncnte se te
mará en cuenta el sistema de oropulsi6n qenerada, ya ue -
es el que actualmente predomina desde el punto de vista de
Ing eniería Naval.
El concepto de propulsi6n generada involucra n-
timarrente a tres componentes del barco nue son: El casco,
el c;rupc impulsor y la fuente de energía, va que hídrodin.
micanente codo una de ellas es consecuencia de 1s otros.
6.2.- Tires de eunara.
Existen varios tipos de macuinoria poro la pro-
pulsi6n de un bucue y eue son:
a) nuinas al terna tiva de vapor
h) Turbinas de vapor
e) Turbinas de gas
c, Motores c1iese1.
Diesel - elctricos
Turbo - c].ctriccs (Vapor s)
Las mquinas alternativas cstn casi en desu-
so, las turbinas de gas apenas se estn comcnzanoo a u-
sar Ni sus aplicaciones non limitadas, los diesel-elctri
cos y turbo-elctricos no tienen gran demanda. Los cue
son usados ampliamente son los motores dicsei y las tur-
binas do vapor.
Los motores diesel hasta una potencia de - - -
40 9 000 HIPe, apr6ximadamente y las turbinas do vapor de
30 1 000 H.P. en adeiante
Potcnci,Eficien(_-iaprculsiva.
L Existen varios tipos de Potencia y vanos a
definir cada una de ellas.
Potencia efectiva Es la potencia
desarrollada por la propela.
Potencia Entrecada Eslapotencia
entregada por el eje (junto, a la prenda) a la propela.
Potencia al Eje (P c ) Es la potencia medi-
da en el cje antes de la bocina de proa.
Potencia al freno. Es le potencia
desarrollada por la mc1uina propulsora rrÇedida generalmen
te a la salida 6 sea, en ci volante.
Si la potencia al freno le quitamos las-
prdidas en la reducci6n (i la hay) y en las chuímaceras
nos queda la Potencia al Eje (P 5 ), si a esta PÇ'toncia le
quitamos la prdida en e 1 tubo de bodina y las prdidas
en las chumaceras de los arhoantes nos aueda la Potencia
Entregada si a esta potencia le quitamos lainfi-
•
r
r
1
'L'. ¿:i •..
ciencia de la propela nos queda la Potencia Efectiva (P)
Ahora tonemos que:
La Eficiencia Cuasi Propulsiva es igual a:
n d = e
Lia Eficiencia en el eje de transmisi6n:
p
n = cI
5
La Eficiencia Propulsiva:
n = n xn ='e x d
IP
d s s
6.4.- Pronelas Geontricas.
Una propela marina es un aparato do roul sibn -
que convierte la mayor parte do la potencia de una mquina
marina en fuerza de empuje. debido al movimiento de rote-
ci5n que le imparte un eje.
Este efecto de empuje se obtiene debido a la eco
lraci6n que la propela le imparte al agua a su paso. Es-
te os de acuerdo con la ley do movimiento de Newton, cue -
establece, que se requiere una fuerza para alterar el esta
do existente de movimiento de un cuerpo en magnitud & dirco
ci6n y que a toda accin corresponde una reacci6n de igual
intensidad poro do sentido contrario.
No. 28
I
La propela consiste en un número de álabes do-
blados e idnticos, ualmente espaciados alrededor de un
E La superficie del AIL,abe que dIS a pepa y auc os
la que experimenta el incremento de presin cuando el bar
co estIl dando avante es llamada la "cara" del álabe, y -
la parte contraria, cuecueda a proa, se llama tt esoC ldatl.
El borde del Alabe que ataca el agua se llama "borde de en
trada"
y el que qued atrs "faldilla". La punta del la-
be es el punto que qeda a mayor distancia perpendicular -
del eje de rotaci6n. El diámetro (D) es el del circulo -
que describen las puntas de los fiabes al girar la prope-
la. "El ángulo de inclinaci6n" es el nguio entre el pla
no del Arlabe y el eje de rotacin. tlRaz del labe" es el nc
cimiento del Alabe sobre el núcleo. (F'ig. 5)
•1
La cara de cada lahe asemeje una superficie he
E licoidal y que para el presente pr6psiLo puede -considerer
se una sueerficie bel icoidal real. Una superficie bel icci
del es generada por una línea radial que tiene movimiento
•de rotacibn y de translaci6n' sobre un eje perpendicular a
ella. La distancia axial que correspcncie a una revoluc 5!.6n
se llama "paso". La lnca generada por la punta do la
• nea radial se llana h1ice. En una superficie helicoidal,
E la distancia axial es proporcional al mviniicnto angular,
se deduce que en una hliee, la distancia axial es propor-
cional a la loncitud de la generatriz a un radio (r). Par
lo tanto, si una hlice es expandida sobre un plano tancn
te paralelo al eje de rotcin so ver5 como una línea reo-
ta inclinada un Angulo JO con respecto al piano normal a].
ele de rotaci(n.
El Snoulo é., que so llama "inqulo de paso" y el.
propio "paso", són ligados bajo la ¿xprcsiEn P = 2 r tg
DESARROLLO
LABE
(ECCION
ALABE
)IAMETRO
)E PROPELA
DECREMENTO
DE PRESION
INCREMENTO
DE PRESION
PRESION SOBRE
LA ESPALDA
PRESION ,SOBRE
LA CARA
ANGULO DE
PUNTA
PUNTA
FLLA
ENTRADA

N RAIZ
ESPESOR
I:1T
I DELALTE
DE
11) MO
POYECCION DE UN ALABE Y NUCLEO EXPANSION DE UN ALABE
CARA DE LA PROPELA
MtRANDO DESDE POPA
DISTRIBUCION DE PRESION
EN UN ALABE
. 1
Fig. 6 DEFNICiON DE UNA HELICE CONSiDERANDO UN ALABE Y NUCLEO
¡i¼J. L..' •*S•
Las características de las propelas son corriunmen
te expresadas en relaciones no dimensionales, los nis cornu
nes son:
Relaci6n del paso
Paso de Prooela P
= -
Dimetro de Propela D
TD 2
i-.rea del cisco Ao
4
Reiacin expansi6n--rea A
de disco. - e
A
o
- Arco de Ixoansi6n de todos los alobes
---- -- -----
Arco dci Disco.
Relacin desarrclio-&rca -
A
o
= Arco de desarrollo de todos los lab-cs
Arco del Disco.
A
Relaci6n Proyccci6n-rea
A
o
= Area de Proveccin de todos los la1es
a.,
Relacin ál abe-espesor p0r mxirno dci állabe
— . . Diinctro
Espesor mxico del
Fraccibn lahe-espesor cri ee ioLaci6n.
Di metro
7.- RELACION ENTRE EL CASCC Y LA
PROPELA.
II
7.'.- Generalidades, Estela y Deslizamiento.
Cuando el Barco esta en movir:iiento, la propela es-
tá trabajando en agua oce ha sido perturbada por el paso del
casco y en general el agua alrededor de la pepa ha adouirido
un ¡rovimiento en la misma direcci6n oue el Barco. Al agua
que se est& moviendo en d:o'cin de proa se 10 llama TLLA
y uno de los resultados de este movimiento del agua, es que
la propela no avanza con reiaci6n al agua a la riTsma veloci-
dad cue el barco V. si
a
no cue lo hace a la velocidad V ,
-
nada velocidad de avance.
ESTELA.- La diferencia de velocidad del barco y la veioH-
dad de avance puede ser llamada velocidad de ESTd
LA, el Almirante Taylor expres6 la velocidad de -
la ESTELA (W), como una fracci6n de la volocdcd dci
barco.
y - VA
=
r*
V y (1-W)
a la. expresin (i-w) se le llama factor de ESTELA
...-.,-..
No. 31
FI
0
R E S BAbA-
MIENTO.- Si la propla estuviese girando a N revoluciones
en un medi salido, avanzara una distancia P.N.
E Cuando la propela gira en el aguo (cuc es un fi u
do real) sufre un resbalamicnto debido a la visco
sidad del agua y por lo tanto no avanzari una dis
tanela P.N, sino una distancia aenor.
O
POTENCIA
DE EMPUJE.- Es la ooencia suministrada al aciva nor una rc
•1
pela que produce un empuje T y que se rueve a una
ve1oc dad de avance V
TV
550
T en libras
V en oies/seq. -
AUMENTO
DE RESIS
L - TENCIA Y
REDUCCION
DE EMPUJE.- Cuando un casco es remolcado, existc un
de al ca pre:on sore .
1
.a pope que tiene una r
suitante hacia proa reduciend-o la resistenc:a to-
tal. Sin embargo, con un casco autopropulsado,
r la presin sobre parte do esta rea es reducida
por la acci6n de la prcpe a acelerando el agua
que fluye a ella, la corrponentc hacia proa es
reducida y tamhin el empuje necesario para pro
pulsar el barco.
j
No. 32
Se ha encontrado en trabajos sobre modelos, en donde se pue
den torar las medidas necesarias, qie si la resistencia de
un casco cuando se reriolca es RT , el empuje necesario para
propulsar el modelo a la misma velocidad V, es rns grande -
que RT y el incremento es llamado "Aumento de Resistencia".
Sin embargo, viendo el problema desde el punto de
vista de resistencia, la práctica coman es tratar este au--
mento de resistencia como una reducci6n del empuje de la pro
pela, por Ío que si la propela produce un empuje de T tons.
solamente RT tons; cstn disponibles para vencer la resisten
cia. Esta prdida de empuje (T RT , expresa como frac
ci6n del empuje y se le llama "Fracc5nde reducci6n de empu-
je".
tTRT =
6 RT = ( í - t) T
La exprcsi6n (1.-t) es "El Factor de Reduccin de Empuje".
7.2.- DferenLcs pos de eficiencia.
EFICIENCIA
DEL CASCO.- El trabajo hecho para mover el Barco a la -
velocidad y en contra de la resistencia RT es -
proporcional a]. producto R T V 6 sea la potencia
efectiva P . .Igiainenie, elefectuado por la
h6lice, es proporcional a T. V a'
o sea la poLen-
cia de empujo.
La rol aci6n entre el trahaj o hecho por el Barco
¿"-'O ..J) • • . .
con respecto a]. de la propela se llama ttEf_
ciencia del casco".
pvfl1
p E
=
T.VA
EFICIENCIA
ROTATIVA
1
RELiTIW.- L propela en aguas abiertas, funcionanoo sola,
con una velocidad de flujo unforme, a la veloci
dad de avance V tiene una eficiencia de:CI
TV
no
QO
donde Q es el par medio en la propela cuando prod un
empuje T, a n revoluciones.
• Cuando se pone la misma propola, pero ahora de--
trs del casco, a la misma velocidad de avance V. , empuje
T, y revoluciones n, si par Q ser diferente y la cficien-
cía detrs del casco scr:
t TV
nh
r
2lrnQ-
.
La relaci6n do esta eficiencia (n1 ) a la eficien
t . cia de las propelas en agüas abiertas (n o ) se llama EficiE'n
cia Rotativa Relativa.
rr o
- esta eficiencia varía ente 0.95 y 1.0 en buques de una so-
r la propolayclo 1.0 a 1.1 en buaues de dos propelas.
No. 34
Ya habíamos establecido cue la Eficiencia
Propulsiva era igual a:
np = d
ahora:
n =p e R t VR
a
= nh x
pero:
• n =n x nb r o
-
-
n n > n X
h X n0 n 5
o sea s cue la eficiencia oropulsiva es igual a (eficiencia
al casco) x (eficiencia rotativa relativa) x(eficicncia
de la pronela en aquas abiertas) x (eficiencia del eje).
8. -. CAV 1 TACIO N.
8.1.- 'Su Naturaleza.
La cavitacibn es un fen6meno que se produce en
propelas sobrecargadas y a ciertas revoluciones crticcs;
corno consecuencia hay una prdida de empuje. Antes de al-
canzar este punto, se manifiesta por ruido y vibraciones -y
cuando se produce hay erosi6n (le las palas de la propela,
arboLantes y pala deltímn.,
No. 35
Las palas de la propela tienen sección de perfil
aerodinmico, el agu al pasar por la espaldalminuye au
montala r5csi6n, énlcarlio el aüiTasar pr la cara au-
L renta de velocidad y;disminuye su presi6n. Si sigue aumen
tando la velocidad del aoua, lieqa a un nunto en oue la ere- - -
si6n disminuye tanto que empieza a "hervir" produciendo la
.,
cavi cacJ-on.
8.2.- Tinos de cvit:aci6n.
Hay varios tipos de cavitacin que son:
Cavitacin de la cara,
Cavitacin en puntas,
Cavitaci6n de la espalda.
cavitacin de la cara ocurre generalmente cerca del bor-
de entrada y a bajas revoluciones. Esto se puede evitar
idolc al borde de la paa un mayor ngu].o de ataque clue
resto de la cara, o aumeñtando las revoluciones.
La cavitaci6n de la punta generalmente existe --
siempre y es debido a su mayor velocidad que el resto de -
t la pala.
Ninguna de estas dos cavitaciories tienen influe
cia sobre el empuje de la propela.
La cavitaci(n de la espalda es la de Efectos ns
L nocivos por lo c'ue hay que evitarla a toda costa.
1.'
La
do
el
M.-
• ..)) SS..
9.-. OTROS SISTEMAS DE PROPULSION.
9.1.- Propulsi6n a chorro.
Este es el tipo rs aieuo ccnocido de oropul-
r sin rnecnica para buques. Su primera patente date de 1661.
Consiste de un impulsor o bomba de aqua dentro del casco,
ue aspira acua del fodo ',' la exnulsa mor la moma, por una
tobera. Al salir el agua por la tobera, adquiere veJ.oci-
dad y crea un empuje. Este sistema tiene un bajo rendi--
miento.
9.2.- Bomba a chorro.
Este sistema se ernpez6 a usar en lE81 y es prac.-
ticamente una propela que trabaja dentro de una tobera. --
Actualmente se ha avanzado mucho en el diseño de la prope-
la as como en el diseño de las toberas y el conju ore-
ce un sistema de alto empuje, sobre todo pa -ra- remolcadores
y buques pesqueros de arrastre.
1
9.3.- Rueda de_Paletas.
Este tipo de pi.00u1sin se us mucho en barcos
fluviales donde ci caldo es restrinoido. La eficiencia
de propulsin con tcnicas modernas casi iguale a la de la
propela. La rueda de pal-etas se debe montar para que fun-
done en la cresta de la ola de proa del buque, para una -
mejor eficiencia.
9.4.- Prqpolas de eje vertical
Este tipo de propulsión so utiliz6 por vez pri-
mora en 1670 y existen dos tipos e]. KIRSTEN-BOING y ci --
VOIGTH - SCHNEIDER. (Ng. 7)
PROPELA KIRSTEN-- B'OEING PRO?EL VOiTH-SCHNEDER
N
T
N
Y--
vg *
ig. 7
T
En el primero, las paletas giran.sohre su propio
eje media revoluci6r mientras el conjunto gira una revolu-
ci6n conpieta.
El segundc se empez6 a usar en 1931 y sus pale-
tas describen una revoluci6n completa sobre su propio eje
por cada revoluci6n del conjunto.
La eficiencíA de estas propelas de eje vertical
es menor que la propela convencional pero las de eje veril
cal tienen la ventaja que pueden reducir su empuje a cero
sin dejar de girar, como la propela de paso controlable --
y que el empuje lo pueden ha:er en cualquier direccin por
lo que no necesitan pala del tim6n.
Esto es a grandes rasgos los puntos sobresalien
tes sobre Resistencia al Avance y Propulsin de buques. -
Estos estudios dentro de su comp1ejdad son muy interesan-
tes y peso a lo cue se ha avanzado quccia mucho por nacer
Pero el Ingeniero Naval acepta el roto y segui-
remos avanzando para crear mejores buques, ms eficientes
mis c6modos, rns esttico0
Quiero agradecer efusivamente al Sr. Ing0 Naval
Jo Luis Cubria Palma, por darme la oportunidad de dirigir
me a ustedes y tamhin agradecerles a miscoleqa.s los Ingo
fieros Navales Francisco Migoni Sainz, Benjamín Ross Bení-
tez y Eduardo Olivera Ochoa, por haberme ayudado a la ele-
boraci6n y corrccci6n de esta Conferencia.
Octubre, 26,1977
-
- 1 adcc.

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Conferencia sobre resistencia al avance y propulsión

  • 1. e &Yp, ~,a E c CONFERENCIA SOBRE RESISTENCIA AL AVANCE Y PROPtJLSION TG. NAV!b ?DC' D JESUS FTCTJC DL. VALLE
  • 2. *1 fl fl f n1,1 rl y le Introduccin 1.1 Generales 2.- 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 psde_Re Res i s te nc la Resistencia Res istenc.ia Resistencia Resistencia Resistencia is ten cia. Fr 1 cc ion al de Ola de EDDY deAire de los Apendices Total 3.- Otros factores cue aumentan la resistencia 3.1 Efecto de encab 3.2 Efecto de aguas poco profundas. 4.-. El uso de Modelos nara deternnar la resis- tencia del buque.' 4.1 Historia 4.2 Facilidades Modernas 4.3 Técnicas 4.4 Cicu1os de Potenc.a. 5.- Relaci6n de la Forna delCasco a la Resistencia 5.1 Selecci6n de lat, dimensiones del huaue. 5.2 Selección de los Coeficientes de forma 5.3 Datos sobre resistencia de modelos y de series rnet6dicas. 5.4 Efecto sobre la resistencia de la proa de bulbo.
  • 3. 6.- Propulsi6n del buque. 6.1 Historia 6.2 Tipos de maquinaría 6.3 Potencia, Eficiencia Propulsiva 6.4 Propelas, 9ieornetria. 7.— Relaci6n entre el casco y la ororela 7.1 GeneralidadeS, Estela y Deslizamiento 7.2 Diferentes tipos de eficiencia. ¡ Cavi tac i6n. 8.1 Su naturaleza 8.2 Tipos de cavitaci6n 9.— Otros sistemas de Propulsi6n. 9.1 Propulsi6n a Chorro 9.2 Bombas a Chorro 9.3 Rueda de Paletas 9.4 Propelas de Eje Vertical.
  • 4. 1.-. INTRODUCCION. 1.1.-. Generales, Entre los muchos problemas nue encare el Inqe- niero Naval cuando diseña un barco nuevo es la necesidad de asegurarse que entre otros recuerinientos de diseño "La Forma del Casco" y el "Sistema de Propulsi6n" sean los ns eficientes posibles desde el punto de vista hidrodinmi- co. En otras palabras el buque debe dar la velocidad re- querida con el mínimo de Potencia, y el problema consis- te en "acoplar" la mejor cc7,-, binaci6n de haj a resistencia al avance « con alta eficiencia cropulsiva. Generairnen te las pruebas de velocidad se cfectian a plena carga y en aguas tranquilas, pero un buen bucue debe mantener su velocidad con un poco de mal tiempo y adcms conservar - sus características de estabilidad. Hay veces cue un bu que da muy buena velocidad en aguas tranauilas, y con un poco de mal tiempo su ccm.ncrta iento marinero dna munc aue desear. 2.- TIPOS ERESISTENCIA. Para que un buque pueda avanner ticen e e ven cer varios tipos de Resistencia, cue son a saber: a) Resistencia Fricconal h) Resistencia de Ola Resistencia de Turbulencia Resistencia del Aire. Resistencia de los Apendies.
  • 5. NO. ¿ si ResstenciaFrjccjona1. La Resistencia Friccional es debida al movimiento del casco a travs de un fludo viscoso corro es e ar, ua de mar o el agua dulce. La Resistencia Friccior.l rs de las — ms importantes, ya que en hucues de baja Velocidad, repre- senta entre el 80 y 85% de la resistencia total y en buques de alta velocidad aproximadamente el 50% de la resistencia. total • Uno de los orirreros en obtener resul tados satisfac- torios en trabajos sobre la resistencia friccional fu FROUDE. Desous de Froudenushos hombres han trabajado so- bre la resistencia Friccional, tales como: Osborne Reynolds; Pranotl, Von harman, Elasus, Scnocnherr y aoems ccntanoo — L con mejores equipos de laboratorio. Esta olenamente demos- trado que una superficie pulida ofrece menor resistencia — friccional cue una sunerficie rugosa.; es por eso que los -- barcos siempre deben mantener sus cascos liacios. La manera en cue 1 levaron a cabo sus cxrri estos fu en tanques ce pruebas, usaban placas ce c:::eren tas nodi- das de longitud de 2 a 50.ft., el rango dc velocidad varia- E ba de 100 a 800 f.u.n., y las remolcaban sumerc'idas en el. tanque de pruebas a d.fcren'tes velocidadas. Frcude ercen-- tró que el Coeficiente de Resistencia Fr.cconal era r s ha jo en las placas ms largas, y lo atribuy6 a cue el ag'sa al estar en contacto con ia nunta de la placa iba adcu r:icndo velocidad gradualmente, reduciendo la velocidad relativa y por lo tanto la resistencia. Froude tanbin exnerimcnt6 — usando las mismas placas y las mismas veloc dados pero dho- ra recubriendo las placas con barniz, arena fina., arena prue sa, etc., obteniendo otros resul tados, su formulo fu6 la si- guien te: R = f. S. V. o. R = Resistencia Friccional en lb. S = Ara Total en sq. — ft. V = Velccidtd en f. p. s.
  • 6. "f" y "n" = Factores dependiendo de la longitud y la na- turaleza de la superficie. linit = varLhle entre 2 y 1.83 y "f"= variable entre 0.01 y 0.0028 The International Conf'erence cf Ship Taniz Super- intendents (I..C.S.T.S.) fué, una organización europea funda da en 1932. Los Suporintenden tas de los tancucE; do pricba tuvieron varias juntas con el n de reglar.antar y estancia- rizar sus trabajos. En 1935, la I.C.S.T.S. adopt6 el ntc do de Froude para la extraoolaci6n del modelo al bucue, la formula cue emplearon fu la siguiente: R f = (0.00871 + 0.053/(8.8+L) ) S = Resistencia Friccional en lbs. L = Longitud en ft. S = Superficie mojada So. y Vélociciad en ft./eg. En 19L6 se form6 la 1merican Tcviing TaH onfc.- renco A.T.T.C. con los mismos objetivos de la I.C..T.S. En 1947 adoptaron la 1nea media de Schcenherr, y la fcr mula para trazar la línea fue la siguicnL 0.2412 x C f ) En 1957 la I.C.S.T.S. se convirti6 en T.e int.cr national Towing Tank Conerence o I.T.T.C. Ahora, en los tiempos modernos, se traza la cur va deresistencia friccional usando como ordenadas el Ccc ficiente de Resistencia Friccional (C f ) Y. como abrisas el n(lmero de Reynolds (8 n ).
  • 7. rJo. 4 . . . El coeficiente de Resistencia Friccional se ob- tiene partiendo de la formula de Froude. C f R:/1/2psv 2 R f = Rsistencia Friccjonal ib. P = Densidd de rnas del fluido l/ ft/ ft/sec S = Sdperficie mojada ft 2 y = Veloidad ft/sea. Tanto i. AT.T.C. como la I.T.T.C. tuvieron cue - usar correccjons en sus Jíneas cr.cnaies rara obtener - resultados ms exactos. 2.2.- Resistencia de Ola. Cuando un hucue avanza sobre el agua roderos ob servar, que genere unas al as a proa y otras a pena; en te es dcbdo a la forne del casco, y es el resul fado de la pro-- sien del agua cue actúa normalmente sobre i. Aders do - los trenes de olas cuece floran la proa y la ropa, nc ceno- E re otra tren oua es transversal al huera. Eno fresco d Olas cue genere el tueue, es energía oua el sucre transn:.fe rL al agua. (Frig. 2) E Obviamente mientras menos olas produzca un hucu menos energía se disipare y con la misma potencia propul- siva el bucue podrS, navegar ms rnido. Existen varios mtodos para calcular la Resis- tencia de Ola, Hay ciclos feEricos, para medir la can tidad de las olas, su altura y velocidad, para calcular la energía; pero la manera ms prc€ica es medir ese Reis tencia en un tancue do pruebas sobre un modelo, aunque cta resistencia va asociada con otras como veremos despus. 1
  • 8. 1 E E rrc LINEA CF5R2)2 ATTC LINEA 0.242 = L0G13 (RxC -L E -- -. HUGHES LNEACFO Q6 2Q3)2 - 0.007 0.006 0p05 cT 0.004 0.003 0.002 1 0.001 o lo 10 6 107 106 109 10b0 FIG. 1 LLNEAS DE COEFICIENTES DE RESISTENCIA FRICCIONAL 1 r E 1
  • 9. II t 7 / Fig. 2 DIAGRAMA ESQUEMATICO DEL SISTEMA DE OLAS DE PROA Y POPA.
  • 10. óSS.JW •t•e La formula del Coeficiente de Resistencia de Ola es similar a la formula del Coeficiente de Resisten- cia Friccional. C = R / 1/2 P S y2 11 C = Coeficiente de Resistncia de Ola. w donde 14 R. Resistencia de Ola w P S y y. = corno se especific6 anteriormente. 2.3.- Resistencia de Turbulencia. Esta resistencia es debido a los cambios brus- cos de forma del casco del bucue. Cuando navega el buque, su casco rastr el anua que está en contacto con 1; pero cuando hay un cambio brus co de forma esta agua se separa y forma remolinos, y de es- ta manera el buquc disima energía. No solamente los cambios bruscos del çasco producen estos remolinos sino los ard- ces del buque como la Quilla de panoque, la mala dl tirn, el codaste, etc. Es muy difícil alcular este tipo de ressLenc.a. 2.4.- Res.stencia del Aire. Cuando el bucue avanza, el aire ofr1ce una res S- tencia sobre su obra muerta (la parte del buque que se en- cuentra fuera del agua). Se han efectuado muchas pruebas — para poder calcular la Resistencia del Aire. L 15
  • 11. lo F Existen dos maneras de medir dicha Resistencia. L La primera es cuando no sopla el viento o sea "viento tran quilo" y la segunda cuando sopla el viento. En el primer caso la formula nue se usa es la siguiente: C e = Ra / 1/2 P At c = Coeficiente de Resistencia de Aire Ra = Resistencia de. aire. A = Area próyectada transversal de la obrat muerta. La otra formule que se usa para cuando existe viento es: R a =0.004 x 1/2 B 2 x (V) 2 B Manga dci buque Vr = Velocidad Relativa del viento con respecto al bucue. 2.5..- Resistencia de los aonices. En buaues mercantes noreales de baja velocidad, la resistencia del aire so desprecia; en los de alta volad dad, la resistencia de aire, es aaroximadaecntc entre un 3 - y un 5 % de la Resistencia Total y esta rcsistnnc o se con- sidera aparte. En un hucue de una sola arocela los nrincina].os apndces son las quillas de pantocue y le pele ecl to6e; en un bucue de dos propclas, acems oc las anterlcres Le- necos las hocnas y ejes ccl ououe, los araotantesyproea- blenente otra pala del tim6n.
  • 12. 1JO. 1 •... Estos apndices inducen resistencia do varios modos. Por ejemolo aumentan la superficie mojada y por lo tanto la resisteflcia friccional, generalmente tiene - caebios bruscos de 4urvatura e inducen resistencia de EDDY (turb•elencja). 2.6.- Resistencia Total. Ya se vieron los diferentes tinos de resisten- cia. La resistencia total a]. avance dci bucue, scr igual a: R-P +R +Rt f w e Se acostumbre cue R + R = RW e r donde R es la resistencia residual nor lo tanto:r E. Rt + 3.- OTROS FACTORES QUE AFECTAN LA RESISTNCIA. Ademfs de las resistencias antes condonadas (Uo son inherentes a la forma del casco, existen otras resis-- tencias que son de operacin o externas y que son resisten cias de oncabuzado y rocie tccin de eues ecco :reuncas, 3.1.- RecieLencia de encahuzado. Cuando un buque se encuentra navoeandc con cies- • te inclinacin de la proa hacia abajo y por l.o tanto la r, n pa hacia arriba se dice que se encuentra oncahuzado. La forme de la proa tiende a abrirse hacia atrs y hacia arc ha, por lo tanto si se encuentra encahuzado aumenta el en- guie de ataque de la proa produciendo ms olas y aumentar;do
  • 13. la resistencia por resistencia de Ola. 3.2.-. Efecto de aguas poco profundas. La resistencia de un buque es muy sensitiva a los efectos de aguas poco profundas. Cuando un bucu - navega en aguas poco profundas hay un aprec.ble cambio de flujo alrededor del casco; este flujo aumenta la voloci- dad disminuyendo la prpsi6n, y al disminuir la presi6n en • el fondo, el buque se hunde un poco, al hundirse aumenta la superfiie mojada, el angulo de ataque de la proa y todo esto combinado hace que aumente la Resistencia Total. [ Si adcns de estar navegando en aguas poco pro- fundas atravieza un canal estrecho, tendremos el efecto - en el fondo del casco y en los costados, el bucue se hun- dirá ms y aumentar grandemente la resistencia. Hay ccc tener mucho cuidado cuando un bucue atraviesa un canal cn el cul aparentemente hay suficiente calado cues el. huouc al pasar por é.11 podría tocar el fondo. (Fg. ?) Cuando se diseña un bucue para eco naveque ca una [ ruta especifica y esta rutA es de aguas POCO profundas. IEI buque debe ser especialmente diseñado para esa ruta, con [ el objeto da reducr al mxrno los efectos de navegar en aguas poco profundas.. E • 4.- U50 DE HODELOS PAPA DETER:IHAR LA RESYSTENCIA DEL BUQUE. Es muy importante para el Arquitecto Naval poder predecir la velocidad del buque utilizando el m.nimo de po E tencia. Una herramienta muy útil es el USO do modelos en escala. r Fi
  • 14. t E! E r 0.40 28' 1 0.99 = 780 50 -y-- 1.4 L - 1 Fig.3 EFECTO DE AGUAS POCO PROFUNDAS SOBRE EL PATRON DE LA OLA 1
  • 15. No. 9 4.1.- Historia. La naturaeza de la resistencia de] buque es muy complicada, y uno de los prir. oros que empez6 a cx- Nl perimentar -fué Leonardo Da Vinci (1452 - 1519) que us6 tres i.odelos teniendo diferentes proa y diferente pope. El Coronel 3eaufay bajó los auspicios de la Sociedad de Flejoramiento de ArcuiLectura Naval en Londres cfectu5 en tre 9 y 10 mii expeinentos entre 1791 y 1798 en Greenlanc] Dock usando modelos oc figuras gcomtricas y planceas pie L. nas. Benjamín Franklin tarnbin experimento con modelos de 1764 para verificar una observacn cue había hecho en Holanda aue la resistencia al movimiento se ncremen -Labe en aguas poco profundas. Todos estos experimentos se efectuaron usando e rrtodo de gravedad; no fu sino hasta 1871 en que so construyb lo que podemos llamar un tancue de pruebas mo- derno. Fue construido en TORQUAYy tenía 278 ft. de loe- gitud, 36 ft. de ancho y 10 ft. de prcfundidad. En ese fecha Froude tenía 61 af]os 1e edad y comprohb su ley de comparaci6n y mas trb cono predecir la rcs stencia de un L buque de los resultados del modelo. r D.W. Taylor continu6 con los experinenLos de Froude en los E.E.U.U. en donde se construy un Lanqun u de prueba de 1900 1 y efectu6 mucho trabajo de investige cian durante 14 aiios. A fines del siglo plasado había 5 tanques do prueba en tddo el mundo, en 1960 habí aire dedor do 100. - u 1
  • 16. INO. IU 4.29- Facilidades Modernas. Actualment9 todos los tanques de prueba moder- nos cuentan en e]. tarhuc de prueba con un carro en forne auente que corre lo largo de él. Dicho carro ceno- L de rainente elcLrico, puede viajar arrastrando el modo] o a 1 diferentes ve].ocidaoes; sobre dicho carro va el o los epa ranos y aderns el 4u4 po de nedic!6n que ahora es olee- trnico y de alta precisin, y muchas veces conectado a una comoutadora, lo cul da los resultados de las oruebas ' o las grficas de la mismas al mismo tiempo de efectuar- las. Uno de los tanques rns grandes y sofisticados es el de la Armada de los Estados Unidos, el avid Tay- br Modelo B as i n tt, Son dos tanques: uno de 2,775 ft. do largo y 51 ft. de ancho y 22 ft. de profundcad la ma- xima velocidad del carro es de 24 nudos. El otro paralo a l es de 2,68 ft. de largo, 21 ft. de ancho y 10 ft.de profundidad y i4ene das carrcs cuyas velocidades rnximas son 68 y 100 f.p.s. El primero es usado para bu quesde superficie y submarinos y el segundo ocre botes de alta velocidad, planeadores, hidrofoils, toroedos, as 1 como ocre orobar oropeles de buques de alta velocidad. Adems se cuenta entro otras facil idadc con 1 canal es de prueba. Estos canales con formados can un cir- cuito cerrado de agua que gira a diferentes vol mc dades. Esta agua es activada por medio de una bomba cictnica En la parte superior se coloca y se fija el modelo y el agua es la que circula, hay ;na serie de ventanas en los costados y en el fondo del tunel con el f o de observar ci flujode agua alrededor del casco, Esto flujo puede ser observado inyectando en lugares cstratgicos hilos de tin- ta o fijando por un extreme pcquefios hilos al casco para observar el flujo alrededor de l. ji'.
  • 17. INO. 11 •... 493.- Tcnicas. Corno se estableci6 anteriormente mucho de este trabajo esta basado en los experimentos de Froude. Se trata de extrapolar los resultados del mcde lo al huoue, o prototipo. El procedimiento cue se sigue es el siguiente: Se asume cue el coeficiente residual C r (no la resi stencia residual) del model o y el buque es el mismo, a la misma velocidad, relativa sea V El coeficiente fricciona]. C f es una fun- ci6n del Número de Reynois R n iientras ms grande el modelo es mejor. El in- convcniente es oue es ms caro y ms difícil de manejar; el tanaio del modelo depende tamhin de las - d mensiones - del tanque. Se recomienda que el modelo nc tenga una es lora mayor que la profundidad del tanque, o mayor que la mitad de la manga; esto se hace con el. fin de evitar los efectos de aguas poco profundas y de cared latoral como se anote antdriornente, as. como la interf erc--,nc,i a do ola. Tamhin se recomienda suc e]. rca de la cuaderna m'cstra del modelo no exceda al 1/200 del área seccional del tan- que. Otra precaucin que se debe tomar e que el flu jo del agua sobre el modelo sea totalmente turbulenta. Se utiliza una de las lineas de resistencia fi- lo cional (la que use el tanque) y se procede a correr el mo- delo a diferentes velocidades, anotando la. resistencia to- tal, de donde se obtiene el Coeficiente de Resistencia To-
  • 18. N C r (1 + K) = V C f Li m C C y - fom C fom £'). .Li. .... 0* lo tal; y sobre la gráfica de coeficiente de Resistenci.a To- tal versus R se trazan los puntos corrspondientcs. Lue go se unen todos los puntos, y se obtiene la curva de coe ficiente de Resistencia Total del modelo. Existen varias formas de extranolar así como 's rias líricas de extrapolacin aquí mostraremos des r - todos: el de Froude y el de Hughes. (Fig. 4) Como se sabe la línea de Coeficiente de Rcsistcn cia Friccional esta basada en experimentos de placas pla- nas do diferentes largos y diferentes superficies. Cuan- do se empieza a correr un modelo a bajas velocidades, donde la resistencia de ola no existe o es mínima, los puntos - que se tabulan en la gr(fica son paralelos a esta línea fric cional. A este coeficiente se le llama Coeficiente visco- so C y es ioual al Coeficiente Friccior.al ms el Coefi --y ciente de Resistencia debida mayormente a la forma y curva- tura del casco. C=C +C y - f forma. Hughes introdujo el factor de forma r por modio de la expresin: C = Cf x r - Luego do que so habían obtenido los primeros -- L puntos, Hughes trabaj6 uná nueva curva de C por medio de las ecucionos antes mencionadas y para extrapolar los pon tos del modelo utilizaba el R corroso eondent al buoue y n - asi mismo, que el coeficiente do ola dci modelo era igual -
  • 19. MODELO CL.JR'VA DE O TM DEL MODELO 5_C 0 CURVA CT5DEL BUQUE cWNI (METODO DE HUOHES) N H" (METODO;DE FROUDE) Cw LNEAFRCClO- FO11 NTE DE HuOHEs 5Ij I - ic FOS CVZ T L 1 1 E E •1 0.008 0007 0.006 0.005 C T 0.004 0.003 ¡u. 0.002 OL 0.00 o 0 M Gs 106 10 7 108 lo 10° R FIG. 4 EXTR/APOLAC!ON DE MODELO A BARCO POR LOS METDDOS DE HIJGHES Y FROUDE E •1 E E 1
  • 20. No. 13 al coeficiente de Ola del buque por lo tanto: c =c +ctn vn un C =C +C ts vs wm La manera de extrapolar de Fx'oude es la siguien- te. El asume que los coeficientes de Resistencia Residual son iguales en modelo y barco, por lo tanto: — c=c +ctm fon rm •0' L ts fos rm 4.4.- Cicuios de Potencia. Existen tamhin varios mtcdos para calcular la potencia cue se necesita en un buque para darle determina da velocidad. Todos dan valores distintos, pero la c1if- .rencia entre ellos es muy peaUoía. A modo de ejemplo usaremos os Coeficientes de - la A.T.T. C. t V = 3.4 nudos = 3.4 x 1.689 = 5,7426 ft/sec. = 7.7 lbs. rt. m S 63.59 sa. ft. nl 1.9368 agua dulce a 67.5 Q F.
  • 21. ru. .L'j . . . ui- = 1.0878 x 10 C = t m fll 1/2 PS (V) 2 = 3.792 x = VmLm 1.07365 x lo Con este valor de R entramos a la 1.nea de la A. T.T.C. y encontramos el valor del Coeficiente fricciona.l C f '2.901 x 10 3 y por lo tanto: C = C - C = 0.891 x 10 rm tm fm Para el buque tenemos: y = 3.4 XFX= 3. x'T0 = 15.206 1ts. 25.683 L 406.7 ft. s S = s 1.9905 para agua salada a 59'F. R = n 1.2791 x 10 V ¿iL 8 s s = .lG x 10 ir Con este R entrarnos de nuevo en la línea de la n A.T.T.C., y encontramos el coeficiente friccional C f5 =.57O xi0 01 L 1 25 436 sq.ft.
  • 22. pJu. J_) Corno diurnos anteriormente el C = C rrn rs C =C +C ts Ls rm = 1.570 x 10 + 0.891 x 10 = 2.461 x 10 41 Es costumbre agregar un margen de C.0001 y se designa por CA este margen se debo a que el buque trae el casco limpio poco tiempo después de cue sali del di- que, y durante el año o los des años, que tarda en volver a entrar, su casco ha perdido esa limpieza y pequeños anima les y plantas se han adherido a él aumentando su resister!' cia friccio al, así que: C Ls = 2.461 x 10 + 0.0004 = 2.861 x l0 La resistencia del bucue viene dada por ia for- mula: R = 1/2 S (y )2 c = 47767 Ib. ts s Ls La potencia efectiva es igual: Rt x y e.h.p. = s s = 2 2 3 1. 32o •1
  • 23. No. 16 5..- RLACION DE LA FORNA DEL CASCO A LA RESISTENCIA. r 5.1..- Soleccm do las dimcnsonos del. bucue. 1' En barcos mercantes la consideracin dominante para elegir las dimensiones del barco es la velocidad. Algunos barcos cargueros en el Atlntico del 'Norte desaro1lan velocidades hasta de 24 nudos. Tales barcos han estimulado reciente inters en el djseo de la forma del casco para conseguir velocidades econ6micas en acivas trarouilas, y tambin buenas maniobra- bilidad y Dequeñas perdidas de velocidad en aguas Lurbulen tas. L En el otro extremo de la escala estn 2.o oran leros, tanques y mineraleros en los cuales no es importan- te la velocidad debido al minimo costo de transporte por tonelada - milla - lo que se logra al transportar grandes - volúmenes de carga en un barco a velocidad moderada. Estos barcos c-stn operando con D.VJ. tan al. tos corno 500,000 tcns. r La raz6n veloidad-es1ora es solo 0.6. r El armador generalmente especifica la carga cuc • debe llevar el barco y la velocidad que desea, el diseña- a dor estima el desplazamiento y dimensiones prohablds, las cuales estin sujetas a restricciones diferente no asocia- das con resistencia y propulsi6n. Desde el punto de vista de. rCSiStCnnI, O mayor longitud para un desplazamiento dado, se reduce la resis- tencia por forriacin do olas, poro nc incrernenta la Resin- tcncia Friccional. Por lo tanto, mayor eslora beneficiar
  • 24. No. 17 a barcos que naveguen a elevados valores de V / L y vi- ceverSa. En barcos veloces, un incremento en calado es E .benefico para la resistencia y ocasiona un costo menor do construccin. Sin embargo, esta limitado por el calado - de los Puertos ; Canales y Bahas. La manee (B), es uno de los factores gobernan- tes cue aseguran adecuada estabilidad. Un incremento en rranca aumentar la reisteflc al renos cue se cfect(e una reducci6n del coeficia±e do afinar.ientC. En muchos casos, sin embargo, una peaue?a rcduc ci6n en eslora y un incremento compensador en manga no o- cásiona incremento en la resistencia debido al decremento en la superficie mojada. 1 Esto da como resul tado un barco ms barnto. En barcos oua navegan a baj os valores de V / L donde la resistencia friccicnal tiene mayor valor, es do- seable mantener la superficie mojada a un r noo mare un desplazamiento dado mientras que a valores altos de y / La resistencia de Ola tiene ms importancia. La m.nim a superficie mojada para un dcsplasanio . C to dado es tambi6n sensible a la raz6n B/T, su valor pti- mo es cerca de 2.25 para Coeficiente de Bloque de 0., y - de 3.0 para Coeficiente d bloque de O.S.
  • 25. No. i3 II Los efectos al cambiar B/T en la Resistencia por Produccin de olas pueden ser estudiados en resul- tados de experimentos con modelos. E Las consid raciones anteriores sirven de gu.a al Arquitecto Naval en la eleccon de las dimensiones, r tiene también que cumplir otras demandas, y debe ser in- fluenciado por su experiencia en el conocimiento de bar- cos similares consridos con xito. El proceso de diseño es escncialment iterati-. yo y los elementos iiciaics van cambiando continuamente hasta, que se loera un balance ptimo'. Para real zar es- to, deben efectuarse investigaciones de los efectos que - produce en el diseño el cambio de dimensiones, forma del casco, tipo de maquinaria, etc. Esta es un área donde la computadora jueqa un importan:e pa'el dando oportunidad si diseñador d ut l zar un gran nnero de cesibles soluciones. .5.2.- Seleccin de lo Coeficientes de forma. Corno se mencion6 anteriormente, a bajos valor"s de V / L el barco debe ser corto y lleno, y a elevados valores de y / L deben ser largos y fiflos. E La relaci6n aproximada entre Coeficiente de Blo- que y y / L pueden expresarse por formulas originales da das por F. H. Alexander. y / L, = 2 (1.08 - Cb ) y / L = 2 (1.05 - C ) PP b t
  • 26. PJU. 12 o con ci coeficiente de afinarnito (prismtico) por medio de la Formula de Troost. y/ L = l.85-l.6C 5 pp p E 1 La decisin final en la elecci6n do la eslora y llenura debe considerar las cualidades marineras del bar- p co. j- U'n barco corto y lleno puede sufrir disminucin de velocidad en aguas turbulentas y puede justificarse el costo extra al construirlo ms largo " rns fino. E Por lo tanto, la elecci6n pende de muchos fac- toros, incluyendo las condiciones del oceno en las rutas del barco, particularmente la longitud de las olas predc- rninantes y la frecuencia de ocurrencia. El coeficiente de la Seccin media O reria c o n ela llenura del barco. E . En barcos mercantes con C alrededor de 0.8 C h ' n puede ser tan alto como 0.99. La eieccibn de la forma de les secciones y las curvas do las ineas de agua dependen de los valores de y / L y C y tamhiri .se ve incluenciada :r la nccesi- dad de proporcionar adecuada estabilidad. El Arquitecto Nvai debe disc%er hadado en su propia experiencia, auxiliado por datos chtenj doe en puhi caciones que proporcionan información de los mejores resul ww tados de estos elementos de forma, para diferentes ciases de barco.
  • 27. Paçj. No. 20.... El coeficiente de plano de agua C 1 decrece a medida que disminuye la llenura del barco, su valor depon de tambin del tipo de secciones transversales. Datos sobre rc tnci.adernOdCi05 y scrT es mc- tocj :oas. 1 Existen publicaciones que reunen los resultados obtenidos en múltiples experimentos, una de estas son las Hojas de Resistencia Editadas sor la SNAE las culc ccc - pilan resultados de alrededor de 200 barcos (modelos) proba dos en diversos tanques de prueba. Incluye todo tipo de - barcos, proporcionando qran variedad de elecci6n en hene-- ficio de aquellos arquitectos Navales que no tienen acceso a otras fuentes de informaci6n o que cstn diseñando un -- nuevo tipo de barco. Las Hojas de 2a: :oncia dtn les prnc es ficienteS de forma., datos bsioOS. del rodelo, valores pr' decidos de ResiStencia/DeS,PlaZ nto, la curva dc. rea: y plano de l.neas. Ser.cs etdcS de c"erinEfltoS. Los datos popocionados por la muchos artículos publicados son quías valiosas en el diseño de buques similares, y se refieren a. líneas determinadas -- siendo difícil determinar las variaciones en esistenc. a al cambiar las proporciones y coeficientes de forma. La informacifl de esta especie rs o enda carr fl de series de modelos en los cules so van camh ando las ca- racterísticas pr.i nci7aiez de manera si s Lcn icn. Los resultados de tales series met6dicas pueden oc las cuales son de ser usados para trazar careas e5cflOS
  • 28. No. ¿1 L. inestimable valor para el diseñador. A continuacn se mencionan varias series met- dicas y sus principals caracterstiCaS a) Serie Standard do Ta1or. E Estas seríleis fueron elaboradas por el Almirante David Taylor en el Noel Basin en t4ashington. Tomando ccro patrn el crucero inçls Leviathan los mo3clos fueron e>perimentadcs en 1914 y la primera - - presentacin de resultados 17UIN en l93. Las curvas de árca de las secciones y las líneas para los modelos se obtuvieron por medios matmaticos. Los datos ohtenido aparecen como lineas do con- t:ro de rcsister.ci-a rcsiducd. :or cnlada de desplaman 1 te contra Coeficiflte prism$tico y raz6r deSplaZarlioflt? eslora, cada grfica principia con valores definidos de - - B/TVV/ L La resistencia friccional fu determinada usando 1 coeficientes obtenidos en experimentos realizados con ma- csoeO±t. - Con estos datos se puede calcular la potencia o- E b) Serie G4 En las Series do Taylor los modelos probados fue- ron corridos hasta una V/ L = 2.0, ci. continuo incremcno
  • 29. LL). .... en velocidad demandado por los barcos de guerra crearon la necesidad de determinar la Resistencia a elevados valores deV/ L. En 1959 el David Taylor Modelo Basin, inicih rimentos para eiaborr una de estas nuevas series las ccc-- r les consisten en resultados calculados con cascos corridos L hasta razn V / L e S.O. 1' e) Serie 60 En 1948 la SNANE en cooperaci6n can ATTC calcula ron las líneas patr6n para una serie de barcos riercantes - t con 1 eje propulsor. Estos experleeritos fueron realizadcs en el David Taylor Modelo Basin. Los 5•rnodelos patr6n cubren Coeficientes deBa- ue do 0.6 a 0.8 y diversos valores de L/B, B/T , rijn lcnitudinal del ceo da carona. Con estas series se calcule la potencia efcct- va, las líneas del casco y ].a curva de breas de las seccio nos. Existen otras seies metbdicar rara barcas u.cr-:an tez; tales coao, las editadas por: British Ship Rnsearcb Asacciation. la cnil cubre ven aciones en a 0.8 Swedish State Shipbuilding ExperrrenLal Ta.nk Gothenburq. L
  • 30. No. 23 N P L Coaster Nodel - las cuales se ob- tuvieron experimentando con buques de cabotaje, cubren Coe- ficientes de bloque 0.625 a 0.81 1 L/B, 4.44 - 8.0 y B/T -- 2.05 - 2.75. Trawlers. Estas series fueron hechas por Ridgiey - Nev5tt Los cuatro modelos tenían Coeficiente pri mtico de 0.55 - 0.6 2 0.65 y 0.7 todos con razbn desplaz miento/eslora de 300; con popa de crucero, un eje propul- sor y sin bulbo en la proa. Seis_pr arco s_ps9UrS_ Para barcos pesaueros existen diversas series - corno son: TAKAGI, BSRA, FAO, etc. 5.4.- EfectoS so,ore la rosistencia. de 1aTroa cic bul bo. En 1928 Havelock talcul6 el patr6n de ola crea- do por uno esfera sumergida en un flujo uniforne; el re-- sultado ms importante de este experir:eflt() fu la anori-- cian de un valle justamente atrás de la esfera, l cu1 - sugerla la posib lidod de eliminar earcialnen&1e la al a pro ducida en la proa del casco, colocanco una es[era bajo la superficie del agua cerca de la rodo. En 1939, Viisle 0 dcsarro1llos calcú1os de per- files do ola y resistencia por producci.n de olas basado en los trabajos de Havelock, y puhlic6 la teoría bsica - de la proa de bulbo.
  • 31. No. 24 Wigley encontr6 que a bajas velocidades, la re- sistencia total aumehta debido al incremento de resisten- cía friccional por la forma del bulbo, y que a altas velo cidades hay una reduci6n en Resistencia de ola, debido a la interferencia entre el sistema de olas del casco y el del bulbo. El resultado neto es una reduccin en la Resisten- cia Total. Las principales conclusiones de estos experinen tos son: 1 a) El raLo de velocidad en el cul es venta- joso adoptar bulbo es de V / L 0.8 a 1.9 b) El extremo superior del bulbo no debe es- tar muy cerca de la superficie del agua. 6.- PROPULTON D E L BUQUE. Historia. Hoy existen muchos, medios de dar movimiento a una Emharcacin que han sido producto de las necesidades y condiciones que han existido desde tiempos pasados hasta el actual. Los medios de propu]si6n son: Propulsi6n a base do palanca (Empuje e 5,mpulsi6n) Propulsi6n a base do renos (iripulsi6n)
  • 32. i'U. L3 Propusin a base de viento (Empue) Pronusion combinada viento-remos Propuisin por medio de fuerza motriz gene rada. Propusin combinada de viento y fuerza motriz gpnerada. Para el anlisis de propulsin y sistemas de pro puIsinde que trata el presente capitulo, nicarncnte se te mará en cuenta el sistema de oropulsi6n qenerada, ya ue - es el que actualmente predomina desde el punto de vista de Ing eniería Naval. El concepto de propulsi6n generada involucra n- timarrente a tres componentes del barco nue son: El casco, el c;rupc impulsor y la fuente de energía, va que hídrodin. micanente codo una de ellas es consecuencia de 1s otros. 6.2.- Tires de eunara. Existen varios tipos de macuinoria poro la pro- pulsi6n de un bucue y eue son: a) nuinas al terna tiva de vapor h) Turbinas de vapor e) Turbinas de gas c, Motores c1iese1. Diesel - elctricos Turbo - c].ctriccs (Vapor s)
  • 33. Las mquinas alternativas cstn casi en desu- so, las turbinas de gas apenas se estn comcnzanoo a u- sar Ni sus aplicaciones non limitadas, los diesel-elctri cos y turbo-elctricos no tienen gran demanda. Los cue son usados ampliamente son los motores dicsei y las tur- binas do vapor. Los motores diesel hasta una potencia de - - - 40 9 000 HIPe, apr6ximadamente y las turbinas do vapor de 30 1 000 H.P. en adeiante Potcnci,Eficien(_-iaprculsiva. L Existen varios tipos de Potencia y vanos a definir cada una de ellas. Potencia efectiva Es la potencia desarrollada por la propela. Potencia Entrecada Eslapotencia entregada por el eje (junto, a la prenda) a la propela. Potencia al Eje (P c ) Es la potencia medi- da en el cje antes de la bocina de proa. Potencia al freno. Es le potencia desarrollada por la mc1uina propulsora rrÇedida generalmen te a la salida 6 sea, en ci volante. Si la potencia al freno le quitamos las- prdidas en la reducci6n (i la hay) y en las chuímaceras nos queda la Potencia al Eje (P 5 ), si a esta PÇ'toncia le quitamos la prdida en e 1 tubo de bodina y las prdidas en las chumaceras de los arhoantes nos aueda la Potencia Entregada si a esta potencia le quitamos lainfi- • r r 1
  • 34. 'L'. ¿:i •.. ciencia de la propela nos queda la Potencia Efectiva (P) Ahora tonemos que: La Eficiencia Cuasi Propulsiva es igual a: n d = e Lia Eficiencia en el eje de transmisi6n: p n = cI 5 La Eficiencia Propulsiva: n = n xn ='e x d IP d s s 6.4.- Pronelas Geontricas. Una propela marina es un aparato do roul sibn - que convierte la mayor parte do la potencia de una mquina marina en fuerza de empuje. debido al movimiento de rote- ci5n que le imparte un eje. Este efecto de empuje se obtiene debido a la eco lraci6n que la propela le imparte al agua a su paso. Es- te os de acuerdo con la ley do movimiento de Newton, cue - establece, que se requiere una fuerza para alterar el esta do existente de movimiento de un cuerpo en magnitud & dirco ci6n y que a toda accin corresponde una reacci6n de igual intensidad poro do sentido contrario.
  • 35. No. 28 I La propela consiste en un número de álabes do- blados e idnticos, ualmente espaciados alrededor de un E La superficie del AIL,abe que dIS a pepa y auc os la que experimenta el incremento de presin cuando el bar co estIl dando avante es llamada la "cara" del álabe, y - la parte contraria, cuecueda a proa, se llama tt esoC ldatl. El borde del Alabe que ataca el agua se llama "borde de en trada" y el que qued atrs "faldilla". La punta del la- be es el punto que qeda a mayor distancia perpendicular - del eje de rotaci6n. El diámetro (D) es el del circulo - que describen las puntas de los fiabes al girar la prope- la. "El ángulo de inclinaci6n" es el nguio entre el pla no del Arlabe y el eje de rotacin. tlRaz del labe" es el nc cimiento del Alabe sobre el núcleo. (F'ig. 5) •1 La cara de cada lahe asemeje una superficie he E licoidal y que para el presente pr6psiLo puede -considerer se una sueerficie bel icoidal real. Una superficie bel icci del es generada por una línea radial que tiene movimiento •de rotacibn y de translaci6n' sobre un eje perpendicular a ella. La distancia axial que correspcncie a una revoluc 5!.6n se llama "paso". La lnca generada por la punta do la • nea radial se llana h1ice. En una superficie helicoidal, E la distancia axial es proporcional al mviniicnto angular, se deduce que en una hliee, la distancia axial es propor- cional a la loncitud de la generatriz a un radio (r). Par lo tanto, si una hlice es expandida sobre un plano tancn te paralelo al eje de rotcin so ver5 como una línea reo- ta inclinada un Angulo JO con respecto al piano normal a]. ele de rotaci(n. El Snoulo é., que so llama "inqulo de paso" y el. propio "paso", són ligados bajo la ¿xprcsiEn P = 2 r tg
  • 36. DESARROLLO LABE (ECCION ALABE )IAMETRO )E PROPELA DECREMENTO DE PRESION INCREMENTO DE PRESION PRESION SOBRE LA ESPALDA PRESION ,SOBRE LA CARA ANGULO DE PUNTA PUNTA FLLA ENTRADA N RAIZ ESPESOR I:1T I DELALTE DE 11) MO POYECCION DE UN ALABE Y NUCLEO EXPANSION DE UN ALABE CARA DE LA PROPELA MtRANDO DESDE POPA DISTRIBUCION DE PRESION EN UN ALABE . 1
  • 37. Fig. 6 DEFNICiON DE UNA HELICE CONSiDERANDO UN ALABE Y NUCLEO
  • 38. ¡i¼J. L..' •*S• Las características de las propelas son corriunmen te expresadas en relaciones no dimensionales, los nis cornu nes son: Relaci6n del paso Paso de Prooela P = - Dimetro de Propela D TD 2 i-.rea del cisco Ao 4 Reiacin expansi6n--rea A de disco. - e A o - Arco de Ixoansi6n de todos los alobes ---- -- ----- Arco dci Disco. Relacin desarrclio-&rca - A o = Arco de desarrollo de todos los lab-cs Arco del Disco. A Relaci6n Proyccci6n-rea A o = Area de Proveccin de todos los la1es
  • 39. a., Relacin ál abe-espesor p0r mxirno dci állabe — . . Diinctro Espesor mxico del Fraccibn lahe-espesor cri ee ioLaci6n. Di metro 7.- RELACION ENTRE EL CASCC Y LA PROPELA. II 7.'.- Generalidades, Estela y Deslizamiento. Cuando el Barco esta en movir:iiento, la propela es- tá trabajando en agua oce ha sido perturbada por el paso del casco y en general el agua alrededor de la pepa ha adouirido un ¡rovimiento en la misma direcci6n oue el Barco. Al agua que se est& moviendo en d:o'cin de proa se 10 llama TLLA y uno de los resultados de este movimiento del agua, es que la propela no avanza con reiaci6n al agua a la riTsma veloci- dad cue el barco V. si a no cue lo hace a la velocidad V , - nada velocidad de avance. ESTELA.- La diferencia de velocidad del barco y la veioH- dad de avance puede ser llamada velocidad de ESTd LA, el Almirante Taylor expres6 la velocidad de - la ESTELA (W), como una fracci6n de la volocdcd dci barco. y - VA = r* V y (1-W) a la. expresin (i-w) se le llama factor de ESTELA ...-.,-..
  • 40. No. 31 FI 0 R E S BAbA- MIENTO.- Si la propla estuviese girando a N revoluciones en un medi salido, avanzara una distancia P.N. E Cuando la propela gira en el aguo (cuc es un fi u do real) sufre un resbalamicnto debido a la visco sidad del agua y por lo tanto no avanzari una dis tanela P.N, sino una distancia aenor. O POTENCIA DE EMPUJE.- Es la ooencia suministrada al aciva nor una rc •1 pela que produce un empuje T y que se rueve a una ve1oc dad de avance V TV 550 T en libras V en oies/seq. - AUMENTO DE RESIS L - TENCIA Y REDUCCION DE EMPUJE.- Cuando un casco es remolcado, existc un de al ca pre:on sore . 1 .a pope que tiene una r suitante hacia proa reduciend-o la resistenc:a to- tal. Sin embargo, con un casco autopropulsado, r la presin sobre parte do esta rea es reducida por la acci6n de la prcpe a acelerando el agua que fluye a ella, la corrponentc hacia proa es reducida y tamhin el empuje necesario para pro pulsar el barco.
  • 41. j No. 32 Se ha encontrado en trabajos sobre modelos, en donde se pue den torar las medidas necesarias, qie si la resistencia de un casco cuando se reriolca es RT , el empuje necesario para propulsar el modelo a la misma velocidad V, es rns grande - que RT y el incremento es llamado "Aumento de Resistencia". Sin embargo, viendo el problema desde el punto de vista de resistencia, la práctica coman es tratar este au-- mento de resistencia como una reducci6n del empuje de la pro pela, por Ío que si la propela produce un empuje de T tons. solamente RT tons; cstn disponibles para vencer la resisten cia. Esta prdida de empuje (T RT , expresa como frac ci6n del empuje y se le llama "Fracc5nde reducci6n de empu- je". tTRT = 6 RT = ( í - t) T La exprcsi6n (1.-t) es "El Factor de Reduccin de Empuje". 7.2.- DferenLcs pos de eficiencia. EFICIENCIA DEL CASCO.- El trabajo hecho para mover el Barco a la - velocidad y en contra de la resistencia RT es - proporcional a]. producto R T V 6 sea la potencia efectiva P . .Igiainenie, elefectuado por la h6lice, es proporcional a T. V a' o sea la poLen- cia de empujo. La rol aci6n entre el trahaj o hecho por el Barco
  • 42. ¿"-'O ..J) • • . . con respecto a]. de la propela se llama ttEf_ ciencia del casco". pvfl1 p E = T.VA EFICIENCIA ROTATIVA 1 RELiTIW.- L propela en aguas abiertas, funcionanoo sola, con una velocidad de flujo unforme, a la veloci dad de avance V tiene una eficiencia de:CI TV no QO donde Q es el par medio en la propela cuando prod un empuje T, a n revoluciones. • Cuando se pone la misma propola, pero ahora de-- trs del casco, a la misma velocidad de avance V. , empuje T, y revoluciones n, si par Q ser diferente y la cficien- cía detrs del casco scr: t TV nh r 2lrnQ- . La relaci6n do esta eficiencia (n1 ) a la eficien t . cia de las propelas en agüas abiertas (n o ) se llama EficiE'n cia Rotativa Relativa. rr o - esta eficiencia varía ente 0.95 y 1.0 en buques de una so- r la propolayclo 1.0 a 1.1 en buaues de dos propelas.
  • 43. No. 34 Ya habíamos establecido cue la Eficiencia Propulsiva era igual a: np = d ahora: n =p e R t VR a = nh x pero: • n =n x nb r o - - n n > n X h X n0 n 5 o sea s cue la eficiencia oropulsiva es igual a (eficiencia al casco) x (eficiencia rotativa relativa) x(eficicncia de la pronela en aquas abiertas) x (eficiencia del eje). 8. -. CAV 1 TACIO N. 8.1.- 'Su Naturaleza. La cavitacibn es un fen6meno que se produce en propelas sobrecargadas y a ciertas revoluciones crticcs; corno consecuencia hay una prdida de empuje. Antes de al- canzar este punto, se manifiesta por ruido y vibraciones -y cuando se produce hay erosi6n (le las palas de la propela, arboLantes y pala deltímn.,
  • 44. No. 35 Las palas de la propela tienen sección de perfil aerodinmico, el agu al pasar por la espaldalminuye au montala r5csi6n, énlcarlio el aüiTasar pr la cara au- L renta de velocidad y;disminuye su presi6n. Si sigue aumen tando la velocidad del aoua, lieqa a un nunto en oue la ere- - - si6n disminuye tanto que empieza a "hervir" produciendo la ., cavi cacJ-on. 8.2.- Tinos de cvit:aci6n. Hay varios tipos de cavitacin que son: Cavitacin de la cara, Cavitacin en puntas, Cavitaci6n de la espalda. cavitacin de la cara ocurre generalmente cerca del bor- de entrada y a bajas revoluciones. Esto se puede evitar idolc al borde de la paa un mayor ngu].o de ataque clue resto de la cara, o aumeñtando las revoluciones. La cavitaci6n de la punta generalmente existe -- siempre y es debido a su mayor velocidad que el resto de - t la pala. Ninguna de estas dos cavitaciories tienen influe cia sobre el empuje de la propela. La cavitaci(n de la espalda es la de Efectos ns L nocivos por lo c'ue hay que evitarla a toda costa. 1.' La do el
  • 45. M.- • ..)) SS.. 9.-. OTROS SISTEMAS DE PROPULSION. 9.1.- Propulsi6n a chorro. Este es el tipo rs aieuo ccnocido de oropul- r sin rnecnica para buques. Su primera patente date de 1661. Consiste de un impulsor o bomba de aqua dentro del casco, ue aspira acua del fodo ',' la exnulsa mor la moma, por una tobera. Al salir el agua por la tobera, adquiere veJ.oci- dad y crea un empuje. Este sistema tiene un bajo rendi-- miento. 9.2.- Bomba a chorro. Este sistema se ernpez6 a usar en lE81 y es prac.- ticamente una propela que trabaja dentro de una tobera. -- Actualmente se ha avanzado mucho en el diseño de la prope- la as como en el diseño de las toberas y el conju ore- ce un sistema de alto empuje, sobre todo pa -ra- remolcadores y buques pesqueros de arrastre. 1 9.3.- Rueda de_Paletas. Este tipo de pi.00u1sin se us mucho en barcos fluviales donde ci caldo es restrinoido. La eficiencia de propulsin con tcnicas modernas casi iguale a la de la propela. La rueda de pal-etas se debe montar para que fun- done en la cresta de la ola de proa del buque, para una - mejor eficiencia. 9.4.- Prqpolas de eje vertical Este tipo de propulsión so utiliz6 por vez pri- mora en 1670 y existen dos tipos e]. KIRSTEN-BOING y ci -- VOIGTH - SCHNEIDER. (Ng. 7)
  • 46. PROPELA KIRSTEN-- B'OEING PRO?EL VOiTH-SCHNEDER N T N Y-- vg * ig. 7 T
  • 47. En el primero, las paletas giran.sohre su propio eje media revoluci6r mientras el conjunto gira una revolu- ci6n conpieta. El segundc se empez6 a usar en 1931 y sus pale- tas describen una revoluci6n completa sobre su propio eje por cada revoluci6n del conjunto. La eficiencíA de estas propelas de eje vertical es menor que la propela convencional pero las de eje veril cal tienen la ventaja que pueden reducir su empuje a cero sin dejar de girar, como la propela de paso controlable -- y que el empuje lo pueden ha:er en cualquier direccin por lo que no necesitan pala del tim6n. Esto es a grandes rasgos los puntos sobresalien tes sobre Resistencia al Avance y Propulsin de buques. - Estos estudios dentro de su comp1ejdad son muy interesan- tes y peso a lo cue se ha avanzado quccia mucho por nacer Pero el Ingeniero Naval acepta el roto y segui- remos avanzando para crear mejores buques, ms eficientes mis c6modos, rns esttico0 Quiero agradecer efusivamente al Sr. Ing0 Naval Jo Luis Cubria Palma, por darme la oportunidad de dirigir me a ustedes y tamhin agradecerles a miscoleqa.s los Ingo fieros Navales Francisco Migoni Sainz, Benjamín Ross Bení- tez y Eduardo Olivera Ochoa, por haberme ayudado a la ele- boraci6n y corrccci6n de esta Conferencia. Octubre, 26,1977 - - 1 adcc.