Principios de Propulsión Marina: Cavitación, Diseño de Hélices y Rendimiento
1. Fenómeno de Cavitación
El fenómeno de cavitación en un propulsor aparece cuando la presión del fluido colindante a la hélice decrece hasta alcanzar el valor de la presión de vapor a esa temperatura, formándose burbujas de vapor.
2. Extrapolación de Resultados en Hélices
Siempre que no exista cavitación, al extrapolar resultados entre una hélice modelo y una hélice proyecto, el coeficiente de empuje y par dependen del grado de avance.
3. Influencia del Número de Cavitación
El número de cavitación influye en el valor del coeficiente de empuje solo cuando se produce el fenómeno de cavitación en el propulsor.
4. Condición Hidrodinámica para la Cavitación
La condición hidrodinámica para que aparezca la cavitación es que el valor del número de cavitación sea menor o igual a la relación entre el decrecimiento de presión en la cara de succión y la presión dinámica.
5. Criterio de Keller para Evitar la Cavitación
El criterio de Keller para verificar que no existe cavitación dicta que el valor de la relación de áreas debe ser mínimo para que el propulsor no cavite.
6. Distribución de la Estela
Conviene que en el plano donde está situado el propulsor, la distribución de la estela sea lo más homogénea posible de forma circumferencial. Esto se debe a que si una misma sección se encuentra en un rango de coeficientes de estela pequeño, la diferencia entre velocidades de avance de esa misma sección será pequeña.
7. Efecto más Dañino de la Cavitación
El efecto más dañino de la cavitación, y por ende el menos deseable, es la erosión en la pala, con la consecuente pérdida de la misma.
8. Determinación de la Cavitación en un Perfil
Determinar el campo de velocidades en la cara de succión de una hélice no permite determinar si el perfil cavitará. Se requiere también determinar la bajada de presión debido al campo de velocidades.
9. Fluidos y Cavitación
La aparición de cavitación se generará antes en fluidos con una presión de vapor mayor.
10. Palas en Forma de Aspa
La utilización de palas en forma de aspa para una hélice puede provocar ángulos negativos para radios cercanos al eje.
11. Hélices en Toberas
El uso de hélices en toberas, justificado por un requisito de alto empuje, es más efectivo en buques a baja velocidad, como cuando se requiere remolcar.
12. Fenómeno de Estela
El hecho de que la velocidad del flujo que pasa a través del plano de la hélice sea diferente a la velocidad de la embarcación se conoce como fenómeno de estela.
13. Fenómeno de Succión
El fenómeno de succión se refiere a la zona de baja presión generada a proa del propulsor, que interactúa con la popa de la carena (codaste) provocando un aumento virtual de la fuerza requerida para remolcar la embarcación.
14. Resistencia por Fricción y Succión
El fenómeno de succión, al generar una zona de baja presión a proa de la hélice, causa una aceleración local del flujo, aumentando la resistencia de fricción de forma local.
15. Potencia de Empuje y Potencia al Freno
Para obtener una potencia de empuje generada por el propulsor (Pt=TVa), se le debe entregar una potencia mecánica (potencia al freno Pb) menos las pérdidas mecánicas, que debe ser mayor o igual a la potencia entregada a la hélice.
16. Ángulo de Ataque y Flujo Incidente
En un propulsor de paso controlable, el flujo incidente entra por la cara de succión con un ángulo de ataque de 0.
17. Relación de Áreas y Cavitación
Para un mismo valor de empuje, al aumentar la relación de áreas en un propulsor, se obtiene un menor riesgo de cavitación, dado que se realiza la misma fuerza en una mayor área.
18. Rendimiento Cuasi-Propulsivo
(Falta información para la respuesta a esta pregunta)
19. Rendimiento Hidrodinámico
El rendimiento que engloba todos los fenómenos hidrodinámicos de la propulsión es el rendimiento cuasi-propulsivo.
20. Perfiles de Pala Cercanos al Eje
Las secciones de la pala cercana al eje del propulsor suelen tener un perfil del tipo airfoil o ala de avión, para obtener un mayor rendimiento hidrodinámico.
21. Teoría de Kutta-Jukowski
Según la teoría de Kutta-Jukowski, aparecerá sustentación en un cuerpo cuyo flujo potencial alrededor suyo puede ser representado por un número de vórtices que suman una intensidad determinada.
22. Condición de Kutta-Jukowski
La condición de Kutta-Jukowski establece que el flujo al dejar un cuerpo debe tener sentido físico, es decir, una solución única.