Pruebas experimentales para sustentar hidrodinamicamente el modelo de un buque mediante un sistema de folios

Abstract

Actualmente en nuestro país la información sobre embarcaciones equipadas con sistemas de folios es muy escasa, por lo que en la presente tesis se desarrolla este proyecto en el que se construye y prueba un sistema de Folios para sustentar un modelo de 1.3 m de eslora. Asumiendo que el centro de gravedad del modelo se encuentra cerca de la sección Media del mismo, se elige una configuración del tipo Tandem con un sistema de control en “V” (“Surface Piercing”). El perfil elegido para los folios es similar al de las puntas de las palas de las hélices de la serie B-Wageningen, con base plana y parte superior con forma de arco circular; sus dimensiones se seleccionaron utilizando la Teoría Bidimensional mediante un proceso iterativo: cuerda de 6,5 cm y longitud de 50 cm. Luego mediante el uso del programa computacional COMSOL, [18], se realizó un análisis numérico bidimensional del flujo viscoso sobre el perfil, en el cual se determinan los campos de presión, y el análisis simplificado de Cavitación indica que este fenómeno no causará problemas en el modelo.

Para el cálculo estructural, se considera al sistema de folios como una cercha simplemente soportada en sus extremos superiores. Fue necesario determinar la rigidez flexural de la Sección mediante una prueba experimental de Flexión con una probeta que posee la misma Sección Transversal y material que el Sistema de Folios. A partir de esta información, se modela el Sistema y se realiza un análisis estructural simplificado mediante el método de los Elementos Finitos. El Sistema de Folios se diseñó con un método el cual permite acoplarlos de manera sencilla al modelo, que consiste en un solo punto de sujeción por banda, esto además permite su rotación, para variar el ángulo de ataque de acuerdo a las exigencias al momento de la operación.

Para las pruebas experimentales se haló el modelo desde una lancha en zona de aguas tranquilas. Se realizan mediciones de resistencia mediante una celda de carga en la proa del modelo, en dos condiciones de carga y a diferentes velocidades. Además se realiza comparaciones del comportamiento del modelo a diferentes configuraciones del ángulo de ataque del sistema de folios, 10° y 5°, y, de 5° y 0° para los folios de Proa y Popa, respectivamente. Se obtuvo la tendencia esperada en las curvas de resistencia, con un incremento para el régimen de casco sumergido, y con una reducción en dicha fuerza al alcanzar el despegue. Finalmente se realizan las mediciones de resistencia en la embarcación sin Sistema de Folios, obteniéndose que a la máxima velocidad, dicha fuerza es mayor.

A partir de la información obtenida anteriormente se realiza un diseño preliminar de un Sistema de Folios para una embarcación prototipo de 8 m de eslora aplicando los parámetros que se utilizaron en el modelo. Se obtienen resultados en los cuales hay una reducción en la resistencia al avance y por ende en la potencia requerida. Con lo que finalmente se puede concluir que el método de diseño utilizado fue de fácil implementación, y aunque los resultados teóricos se diferenciaron de los experimentales, resulta en una opción viable para un diseño preliminar.