Modulo II Resistencia al avance

23. Leyes de la resistencia

Vamos a analizar la resistencia al avance, parámetro que dependerá del tamaño del buque, puede quedar representado por la eslora del buque; propiedades del fluido, densidad y viscosidad, presión estática, velocidad del buque y aceleración de la gravedad.

R = f (L, p(densidad) ,v , nu,g, p)

Sabemos que la resistencia por formación de olas viene producida por el propio buque, es decir, la energía del buque es la que produce la energía de las olas, por lo que podemos decir que la resistencia por formación de olas, será proporcional a la energía que produce dicha ola:  R0 = E0

24.Definición y diferencia entre las ¿dos? clases de resistencia al avance.

• Resistencia de fricción : es la resistencia que existe en la capa límite por acción del fluido absorbido por ésta. Este fluido se pone en movimiento arrastrado por el buque, y parte de la energía que se consume en dicho buque es destinada a mover esta masa de agua.
• Resistencia de presión viscosa: es debida a que el espesor de la capa límite va aumentando de proa a popa, lo que implica que cambia "virtualmente" la forma del buque. Así, la manga aumenta hacia proa con lo cual la velocidad a partir del punto de máxima manga no disminuye tan drásticamente como antes y el punto de sobrepresión de proa es favorable al movimiento. La sobrepresión de proa que se opone al movimiento permanece invariable.
• Resistencia por formación de olas: las olas acompañan a todo cuerpo que se mueva en la interface agua-aire. En la región de sobrepresión se eleva el mar y en la zona de depresión el mar desciende. Estas sobrepresiones y depresiones perturban la superficie del mar, apareciendo así las olas y esta formación supone una resistencia al avance. 

36. Principales factores que determinan los tipos de resistencia.

La resistencia al avance dependerá de una serie de parámetros como son las formas del buque, la operación del mismo, propiedades del fluido y aceleración de la gravedad. Para ello se escogen los parámetros más representativos del buque:

• Eslora del buque,Viscosidad,Velocidad del buque,Presión,Aceleración de la gravedad y Densidad

37. Definición de resistencia vertical.

Es aquella resistencia al avance que se produce cuando se forman remolinos o vértices que son originados a raíz de las partículas que estaban adheridas en la lámina, que al desprenderse se crea una especie de vacío que genera una corriente en sentido contrario.

45.Condiciones necesarias para que se produzca desprendimiento.

Para que exista desprendimiento en las partículas del fluido adheridas, es necesario:

- Una pared sólida intercalada en el flujo del fluido.

- Un gradiente de presión desfavorable que retarda el movimiento.

46. ¿Cómo se reduce la resistencia por presión viscosa producto de la forma?

La única forma de reducirla es cambiando la forma del sólido de manera que pueda aumentarse la sobrepresión en popa favorable al movimiento.

47. ¿Por qué se dice que existe analogía entre las paredes sólidas y las líneas de corriente?

Existe una analogía entre las líneas de corriente y las paredes sólidas. Consideremos un fluido que se mueve con relación a un cuerpo. La pared sólida la vamos a considerar impenetrable por el fluido y al tratarse de un fluido perfecto, no se produce desprendimiento del fluido en ningún punto de la pared sólida (en ningún punto de la superficie del cuerpo, el fluido se despega del mismo).

Si el fluido es perfecto, en cada punto de la superficie sólida la velocidad normal a la pared sólida (tanto exterior como interior) es cero, debido a las condiciones de no impenetrabilidad y no desprendimiento. con lo cual, en cualquier punto de la misma, la velocidad del fluido será tangente a ella. Es decir, los contornos de la pared sólida del cuerpo, son siempre líneas de corriente.

51A. Leyes de semejanza de Froude y Rayleight.

Froude: La resistencia por formación de olas de dos carenas geométricamente semejantes está en relación directa con sus desplazamientos cuando tiene el mismo nº de Froude. R₀₂ / R₀₁ = /\₂ / /\₁

Rayleight: Para dos buques geométricamente semejantes con el mismo nº de Reynolds, la resistencia por fricción en modelo y buque serán iguales.

Rf₂ / Rf₁ = V₁²/ V₂² x L₁²/ L₂² = L₁² / L₂² x L₂²/ L₁² = 1.

51B. ¿Por qué tengo que escoger entre Froude y Rayleight y no puedo escoger las dos?

Porque nos lleva a una situación absurda en la práctica. Hemos llegado a las dos leyes por imposición de igualar los nº de Froude y Reynolds, lo cual es imposible a no ser que sean el mismo buque. Entre ambas expresiones, para el ensayo en modelos geométricamente semejantes nos quedamos con la Ley de Froude.

60. Cálculo de la resistencia al avance.

La resistencia al avance total puede ser calculada con un dinamómetro. Con la resistencia de fricción se calcula y deduce la resistencia total, con lo que se calcula la resistencia residual y ésta nueva se traslada a la escala real del buque. La exactitud del procedimiento depende del grado de aproximación del cálculo de la resistenca de fricción en buque y modelo.

R_T = 1/2 x p(densidad) x S x v² (C_f + C_r)