Diseños favorables en las zonas de proa y popa

Diseños favorables en las zonas de proa y popa
enero 13 15:35 2016 Print This Article

La mayor influencia hidrodinámica de las formas se encuentra en los extremos de popa y proa, siendo estos, normalmente, zonas inútiles para la estiba y manejo de la carga.

Tras el bulbo de popa se disponen el propulsor y el timón, por lo que su diseño afecta al rendimiento propulsivo y a la maniobrabilidad, lo que en conjunto también influye en la capacidad de evolución del buque. Las formas de popa deben proyectarse para estabilizar el flujo previamente a su paso por la hélice. Las líneas sumergidas del casco, en especial las zonas planas, generan un flujo enrarecido reduciendo la homogeneidad del campo de presiones en la estela.

Generando las formas apropiadas para redistribuir el flujo, así como dando una separación correcta de las palas de la hélice respecto a las zonas planas del casco, se reducen las vibraciones y cavitación. Ello al margen de los huelgos mínimos determinados por la sociedad de clasificación correspondiente.

Otro parámetro fundamental es la inmersión de la hélice. Se debe garantizar que su  cota de inmersión sea suficiente para todas las situaciones de navegación del buque, considerándose la menos favorable aquella en que el buque arriba en lastre y con un 10% de los consumos. En este caso la inmersión debe ser, como mínimo, del 0,1 del diámetro de la hélice sobre su punto mas alto.

La inmersión correcta de la hélice evita fenómenos de ventilación, así como de campos de presiones excesivamente descompensados.

En buques con alto coeficiente de bloque y de una hélice, es conveniente, a pesar del aumento de resistencia que causa la existencia de protuberancias en las partes bajas de las formas de popa, la colocación de un bulbo de popa. Ésto uniformiza y regulariza el flujo de agua a la entrada de la hélice, retrasando el desprendimiento de la capa límite, aumentando el rendimiento del propulsor al mejorar la distribución de la estela.

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La zona de proa depende del coeficiente de bloque, pudiendo ser lanzada o vertical en función de que las formas sean finas o llenas, respectivamente. Debe prestarse atención al ángulo de entrada, tomado en la línea de entrada de la flotación al calado del proyecto.

Por otra parte el abanico de la parte superior se estudia a fin de prevenir el incremento de resistencia por olas rompientes, así como rociones en las zonas de maniobra de proa.

En cuanto a los bulbos, la decisión sobre la conveniencia de su implementación es parte del proceso de diseño, siendo un elemento crítico ya que, de su buen diseño, el cual es específico para cada buque, depende la mejora del comportamiento y prestaciones. En caso de estar mal diseñado produciría un incremento de la resistencia indeseable.

Un bulbo adecuadamente diseñado provoca una variación de las características físicas y punto de partida del tren de olas generado. En palabras más precisas, un bulbo genera un tren de olas propio, entre su propia proa o perfil de ataque y su intersección con el casco, que interfiere con el sistema de olas del buque, desincronizando el sistema de crestas y senos proa-popa. Por este efecto disminuye la resistencia por formación de olas del tren secundario merced a una modificación dinámica de su comportamiento característico en la curva de resistencia Rw aislada (vista en el tema resistencia por formación de olas), llevando al buque a una situación favorable con respecto a la superficie libre en su velocidad de proyecto, evitando sistemas de interferencia de ondas contraproducentes.
Es debido a esta concepción para unas condiciones muy concretas que su aplicación es conveniente únicamente en buques que naveguen, en un gran porcentaje de su vida útil, a una velocidad concreta, expresada aquí como la velocidad de proyecto. También así, se impone que sean aplicados en buques a partir de cierta eslora, a fin de compensar la relación Rf vs Rw, que naveguen en números de Froude medios-bajos, concrétamente en números de no planeo y, preferiblemente, en condiciones de calado muy definidas.

De otro lado, el bulbo amortigua la resistencia parasitaria por olas rompientes y produce un flujo plano en la proa reduciendo la resistencia residual viscosa. Por otra parte produce un aumento inevitable en la superficie mojada por lo que aumenta la resistencia de fricción.

Por tanto la aplicación de un bulbo es positiva siempre que la suma de las reducciones de las resistencias por formación de olas, por olas rompientes y residual, superen el aumento de la resistencia de fricción.

Se pueden catalogar los bulbos de proa en tres tipos, según su forma.

  • Bulbos tipo delta: concentran el volumen en la parte baja y se consideran apropiados para buques con grandes variaciones de calado. Reduce su efecto a medida aumenta el calado y produce malos resultados en navegaciones con calados reducidos y mala mar.
  • Bulbos elípticos y circulares: apropiados para buques que navegan habitualmente en condiciones de mala mar.
  • Bulbos tipo nabla: concentran el volumen en la parte alta y se consideran apropiados en buques que navegan en dos situaciones de calado claramente diferenciadas. Dan buenos resultados en mala mar así como en velocidades mayores.

diseños favorables en las zonas de proa y popa 3

Cabe aquí concluir que la interacción dinámica bulbo-casco reviste una complejidad muy superior a lo aquí expuesto, aun que, en formato introductorio, puede tomarse como suficiente, estando todavía sujeto su estudio a conjeturas y discusiones entre la comunidad académica.

Fuentes: Santiago Ferrer Mur

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