Relación manga en flotación/calado del casco Este es, sin duda, uno de los coeficientes con mayor

influencia en el comportamiento de la carena. Su efecto ha sido, además, ampliamente experimentado en en- sayos de canal.

Valores elevados de este coeficiente suponen un in- cremento lineal de la superficie mojada y, por consi- guiente, de la resistencia a bajas velocidades. Para igual-

Número 667 INGENIERIA NAVAL dad de eslora en flotación y desplazamiento, la em-

barcación con mayor calado de casco, esto es, que se ap roxirna más a una superficie cilíndrica, tendra menor S u perficie mojada. La siguiente fórmula empirica re- lacuona ambos para formas actuales:

SM (1,97+0,171 xBWL/TC) ./Ç7xLWL

Por otra parte, cuanto mayor es su valor, más elevada la a simetría de las flotaciones escoradas.

La estabilidad inicial aumenta con el cuadrado del Coeficiente, expresándose el radio metacéntrico como:

BM = O,036X(BWL/TC)2XTC/CB

Para valores de escora superiores a un valor del orden de los quince grados, la estabilidad de formas decrece acusa damente con el ángulo de escora. En el gráfico 3 Puede observarse la variación para de la estabilidad del casco k(0) con el coeficiente, para ángulos de escora hasta 90.

D -

l le

La resistencia por formación de olas crece al aumentar el valor de este coeficiente hasta valores de Froude fl torno a 0,4, esto es, para velocidades ligeramente Inferiores al 50 por ciento de la velocidad del casco, Para una vez superado este umbral sufrir un descenso re lativo En la gráfica siguiente se expresa la evolución de la resistencia de formación de olas por unidad de desp lazamiento en función del número de Froude y del coeficiente

Valores elevados de este coeficiente conducen a ca- renas con mayor capacidad del planeo, esto es, aptitud p ara superar la velocidad de casco. Sin embargo, ello debe ir acompañado de un desplazamiento suficiente- m ente ligero, con valores del coeficiente volumétrico LWL/v 1 / del orden de 7 ó mayores. Finalmente, como efecto adicional, el incremento de este coeficiente pro- voca una disminución de la relación de aspecto efectiva de la misma.

Los márgenes se sitúan para embarcaciones actuales en el intervalo (4,6).

kg

loo

70 50 30 20

15 7.0 5.0 2,0 1,0

0,7 0.5

0,4

0,3 02

0,1

Q,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1.8

y

Resistencia por formación de olas en función del número de Froude, para distintos valores de BWL/TC.

2.6. Coeficiente prismático

El reparto de volúmenes de carena, expresado por el coeficiente prismático, tiene una influencia notoria en a resistencia. La no optimización del mismo puede producir incrementos de la resistencia residuo del orden 10 por ciento de la total.

Para cada número de Froude existe un coeficiente prismático óptimo. A velocidades bajas, un volumen de carena centrado, esto es, coeficientes prismáticos bajos, producen una menor resistencia mientras que, a medida que la velocidad aumenta, se requieren extremos vo- luminosos, o lo que es lo mismo, coeficientes prismá- ticos bajos.

Su valor, optimizado para un determinado coeficiente volumétrico, L/ 113, correspondiendo a menores valores de éste, es decir, a embarcaciones más pesadas en re- lación con la eslora, coeficientes prismáticos relativa- mente más elevados.

La elección del coeficiente prismático adecuado debe ir ligada a la búsqueda de la posición longitudinal idónea del centro de carena. En condiciones estáticas, esta posición debe situarse en valores comprendidos entre el dos y el siete por ciento de la eslora de flotación, a popa de la sección media. La resistencia por formación de olas se minimizará retrasando éste a medida que aumenta el número de Froude. La contribución del ade- cuado posiciona miento del CRL es, en todo aso, menor que la debida al coeficiente prismático, pudiendo cifrarse entre el 1 % y el 5 %, siendo mayor a velocidades más altas.

31

'4

'o

2

0

INGENIERIA NAVAL Enero 1991

e

<3

LCB -.-- %

Incrementos relativos de la Resistencia Restduo en función de la posición longitudinal del CRL y del Coeficiente Prismático

2.7. Otras consideraciones

Aparte del estudio de los coeficientes adimensionales referido anteriormente, existen otros aspectos funda- mentales en el proyecto de carenas de embarcaciones a vela, resaltando las siguientes:

2.7 1. Posición del centro de resistencia latera!

La diferencia entre las posiciones longitudinales de los centros de carena y de resistencia lateral del casco, determina, junto con la distribución de superficies, en primera instancia, el equilibrio direccional del velero.

Este paso debe cifrarse en un mínimo del dos por ciento de la eslora en flotación, midiendo el área lateral con apéndices completos. Con el movimiento de la carena, el CRL sufre un desplazamiento pronunciado, habitual- mente hacia proa. La adopción del valor adecuado viene influenciada por el área del timón, al tener la acción de éste una influencia decisiva en el desplazamiento a popa del mismo. Según Nanioto, un ángulo de tan sólo tres grados puede desplazarlo, para números de Froude altos, hasta un 10 por ciento hacia popa.

De cualquier forma, la búsqueda del paso adecuado se realiza habitualmente mediante el correcto posicio- namiento de los apéndices, por ser la influencia de la mera carena escasa. En este ámbito, un parámetro de referencia adecuado es el coeficiente de superficie la- teral del casco, resultado de dividir el área lateral del casco por el producto del calado del casco y la eslora en flotación. lntimamente relacionado con las formas de las cuadernas y los requerimientos de volumen, la tendencia actual es de obtener valores bajos que facilitan la maniobrabilidad.

El empleo de un alerón a proa del timón puede, en determinados casos, ayudar a retrasar el centro de re- sistencia lateral, utilizándose además para apoyar la mecha.

2.72. Coeficiente volumétrico

La relación entre la eslora y la raíz cúbica del volumen de carena indica el grado de ligereza de la embarcación.

En el caso de yates de crucero, sus valores se encuen- tran muy limitados una vez definidos los parámetros básicos de proyecto y el tipo de material de construcción.

Obviamente, cuanto mayor sea el valor, se obtiene un casco más rápido y más estable. Para vientos fuertes, este parámetro sirve de indicativo claro del potencial de velocidad de la embarcación. En la fase de proyecto previo, su estimación debe ser uno de los primeros pasos a realizar, efectuándose a partir del estudio de modelos similares o bien mediante el empleo de fórmulas em- píricas.

.52 .54 .56 .58 .60

Cp -

2.7.3. Coeficiente de la flotación y coeficiente pris- mático vertical

Para igualdad de desplazamientos, valores altos, se traducen en una estabilidad mayor al aumentar la or- denada del centro de carena, por otra parte, sirve de primera aproximación a los requerimientos en cuanto a volumen de lanzamientos. Las limitaciones vienen dadas por la necesidad de limitar el ángulo de incidencia de las líneas de aguas.

El coeficiente prismático vertical, esto es, la relación entre el volumen de carena y el producto del área de flotación por el calado del casco indica la distribución vertical de volúmenes.

2.7.4. Curva de áreas y curva de superficies

La elaboración de la misma es habitualmente el paso inmediatamente anterior al trazado del plano de formas una vez seleccionadas las dimensiones principales y optimizada la posición longitudinal del centro de carena y el coeficiente prismático. La curva de áreas, al expresar la distribución de volúmenes a lo largo de la eslora, indica de forma primaria la distribución de flujo. Por ello se debe procurar que sus extremos no presenten convexidades que incrementarían la resistencia por olas y favorecerán, en el extremo de popa, fenómenos de desprendimiento de flujo.

Una curva de superficies mojadas tendida y sin in- flexiones indicará una adecuada continuidad en las for- mas de las secciones de la carena.

En el presente, gracias a la utilización de los pro- gramas CAD, la generación de formas con los pará- metros principales optimizados se ha simplificado, en gran medida, requiriendo tiempos mucho menores y brindando una precisión sensiblemente mayor. A con- tinuación se indica el proceso previo a la elaboración del plano de formas:

4. ALTERNATIVAS FUTURAS

Además del conocimiento más o menos preciso de la influencia de los distintos parámetros en el com- portamiento de las embarcaciones a vela, merced, en su mayor parte a los ensayos de canal, actualmente 32

CTENI K3

y

y

N

mejorar en navegación los rendimientos, no ya mediante el mero tratamiento de la información brindada por sa- télites metereológicos, la corredera, el equipo de viento o indicadores de tensión, cosa que sucede en el pre- sente, sino mediante la toma de decisiones que alteren la fisionomía del casco adaptándolo a las condiciones reinantes. Algo tan simple como el hecho de que un perfil asimétrico pueda triplicar el rendimiento de uno simétrico, induce a pensar en la posibilidad de adaptar perfiles de geometría variable que optimicen la sus- tentación en determinadas circunstancias y desaparez- can en otras. De la misma forma se pueden utilizar pequeños apéndices móviles a proa del centro de carena para mejorar la maniobrabilidad o simplemente equilibrar la embarcación con menores resistencias.

OR

E2: IN

1lERhL CCtSTRUCIC.

La adopción de perfiles sustentadores ha sido am- pliamente experimentada en multicascos y su aplicación se presta a múltiples variaciones, especialmente como contribución a la estabilidad a velocidades elevadas.

Es posible que en un futuro más o menos cercano cause sorpresa el hecho de que una embarcación deba arrastrar proporciones de un tercio de su desplazamiento en forma de lastre, con el único objeto de proporcionar suficiente estabilidad. Con mucha probabilidad se en- contrarán soluciones alternativas, bien mediante el em- pleo de una pequeña cantidad de lastre de alta densidad móvil de manera suficientemente segura o bien gracias a planos vélicos que proporcionen sustentación en lugar de escora.

(P

existen programas muy fiables de predicciones de ve- l ocidad e incluso de simulación de flujos hidrodinámicos en ordenador

La influencia de la facilidad que brinda al estudio y OPt imización de carenas, será, sin duda, creciente en ifl Próximo futuro. Es de preveer además una mayor importancia de los ordenadores a bordo con objeto de

El reglamento de

lOR parece haber perdido su misión primordial y es un hecho que en la actualidad es posible proyectar una embarcación que, con un pre- supuesto mucho más reducido que el de una sujeta a esta normativa, la supere en prestaciones, siendo ade- más un crucero auténtico. La proliferación creciente de fórmulas más libres sin duda contribuirá a un des- arrollo más imaginativo de nuevas opciones.

(Pasa a la pág. 37.)

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