Resistencia y potencia

Resistencia al desplazamiento: Generalidades

Para que un buque se desplace sobre una superficie de agua, es necesario vencer las fuerzas que se opongan a este movimiento. Estas fuerzas están determinadas principalmente por la “resistencia al desplazamiento” o resistencia del buque al movimiento, y son las que ofrecen el agua y el aire, los medios por los que el buque se desplaza. La resistencia calculada en este proyecto será las siguientes.

1. Resistencia por fricción [pic 1]
2. Resistencia por formación de ola [pic 2]
3. Resistencia por remolinos         [pic 3]
4. Resistencia al aire [pic 4]
5. Resistencia por apéndices [pic 5]
6. Resistencia al remolque [pic 6]
7. Resistencia a la propulsión [pic 7]
8. Resistencia total [pic 8]

La sumatoria de estás 7 resistencia será la resistencia total, la cual será utilizada para calcular la potencia efectiva [pic 9]

1. Resistencia por fricción [pic 10]

Es el componente en magnitud más importante para el cálculo de la resistencia; se debe al rozamiento del agua sobre el casco del buque y, por lo tanto, depende de la forma de este y del coeficiente de fricción entre la superficie de la obra viva y el agua; su valor se incrementa exponencialmente con la velocidad. Su valor se obtendrá a partir de la siguiente expresión extraída del libro teoría del buque de Bonilla de la Corte.

[pic 11]

Dónde

 Resistencia por fricción en kilo Newton[pic 12]

 Coeficiente de fricción tabulado en función de la eslora del navío[pic 13]

 Peso específico del agua, en este caso agua dulce[pic 14]

 Superficie mojada en [pic 15][pic 16]

 Velocidad en metros por segundo[pic 17]

[pic 18]

1. Resistencia por formación de ola [pic 19]

Es la resistencia producida por la formación de olas en la proa y en la popa del buque, cuando este desplaza masas de agua durante su movimiento. Al chocar el buque con el agua en calma, forma una serie de olas que son divergentes a proa y popa, y transversales a la altura del costado; estando estas últimas limitadas lateralmente por las olas divergentes.

[pic 20]

Su valor puede ser determinado de manera aproximada por la siguiente fórmula.

[pic 21]

Dónde

 Resistencia por formación de olas en kilo Newton[pic 22]

 Desplazamientos en toneladas[pic 23]

 Velocidad en nudos[pic 24]

 Eslora en metros[pic 25]

 Coeficiente que oscila de 0.05 para buques de pequeño coeficiente de bloque y veloces, a 0.065 para los de gran coeficiente de bloque y velocidades moderadas[pic 26]

[pic 27]

1. Resistencia por remolinos         [pic 28]

Es la resistencia debida a la formación de remolinos, que se evita dándole a la carena las formas más currentiformes posibles, así como los demás elementos unidos a ella como son, timones arbotantes, hélices, quilla de balance y cualquier apéndice que haya exteriormente. No tiene expresión analítica, oscilando su valor del 5% al 8% del valor de la Resistencia por fricción, para nuestro caso en partícula emplearemos el caso más extremo siendo la resistencia por remolinos;

[pic 29]

[pic 30]

1. Resistencia al aire [pic 31]

Es la resistencia que ofrece el aire sobre la obra muerta y la superestructura del buque al desplazarse la siguiente formula empírica da una valor aproximado de su valor

[pic 32]

Donde:

Resistencia al aire en kilo Newton.[pic 33]

Coefiente experimental que oscila de 0.025 a 0.032, según las formas más o menos aerodinámicas.[pic 34]

Suma de las áreas en metros cuadrados de las proyecciones de la obra muerta y superestructura, sobre un plano normal a la dirección del movimiento.[pic 35]

 Velocidad del buque en nudos[pic 36]

 Velocidad del viento en nudos[pic 37]

 Angulo formado por la dirección del viento y el plano diametral del buque[pic 38]

Para el valor del coeficiente  asumiremos el caso extremo, siendo este . Por otra para la direcciones del viento en lago de Maracaibo varían de noreste a sureste, consideramos como plano normal el plano transversal del navío ya que sería el caso más exigente.[pic 39][pic 40]

[pic 41]

El Área 1 corresponde a la obra muerta, la cual está delimitada por la línea amarilla que es el calado de operación. Todas las áreas se calcularon descomponiéndolas en cuadrados y trapecios. A continuación se presenta los resultados.

La velocidad el viento en promedio ronda los 6 nudos llegando a niveles de hasta 8 nudos. Por lo tanto remplazando los valores la resistencia al aire quedaría como:

[pic 42]

1. Resistencia por apéndices .[pic 43]

Los efectos de los apéndices son de dos clases; por una parte nos aumentan la superficie mojada, y, por tanto, la resistencia por fricción; y por otra, si no tienen formas currentiformes, nos aumentan el valor de la resistencia por remolinos. Ambos efectos en buques de una hélice no pasa del 4% de  y en buque de dos hélices puede llegar al 20%. Para este caso no contamos con apéndices, excluyendo la parte sumergida de los motores fueraborda, en base a que se han estimado 4 motores, utilizaremos el caso más crítico, siendo este el 8% de .[pic 44][pic 45]

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