ARQUITECTURA NAVAL

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La arquitectura naval comprende el diseño, planificación, el proyecto y la construcción de la embarcación, por lo que abarca funciones de ingeniería como el diseño, construcción, mantenimiento y reparación.

En España, hasta el siglo XVIII, al arquitecto naval se les denominaba "constructores". A partir de 1770 pasaron a denominarse "ingenieros de marina" o "hidráulicos", y finalmente el término acabó en "ingenieros navales".

Esta wiki tiene una carácter más divulgativo y práctico, que la de entrar en profundidad en cada una de las diversas disciplinas que lo conforman como física, diseño estructural, construcción, termodinámica, mecánica de fluidos, informática aplicada, entre otras.


Contenido

DISEÑO Y PRIMEROS CÁLCULOS

El diseño, proyección y construcción de embarcaciones deportivas está supeditado a su uso principal (pesca, paseo, crucero, velocidad o regatas) y si este es a vela o motor.

La diferencia entre uno de vela y motor, aparte de la evidente parte vélica y la orza es la relación velocidad/eslora, además la velocidad de una embarcación con casco de desplazamiento viene dada por su eslora, una eslora pequeña limita esta velocidad máxima y por mucha potencia de los motores difícilmente se superará este límite.

Principio de Arquímedes

El principio de Arquimedes establece que cualquier cuerpo sólido que se encuentre sumergido total o parcialmente (depositado) en un fluido será empujado en dirección ascendente por una fuerza igual al peso del volumen del líquido desplazado por el cuerpo sólido. El objeto no necesariamente ha de estar completamente sumergido en dicho fluido, ya que si el empuje que recibe es mayor que el peso aparente del objeto, éste flotará y estará sumergido sólo parcialmente.

En conclusión es un principio físico donde afirma que: ‘’Un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fuido en reposo, recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al pesodel volumen del fluido que desaloja’’. Esta fuerza recibe el nombre de empuje hidrostático o de Arquimedes, y se mide en newton(en el Sistema Internacional de Unidades).

El principio de Arquímedes se formula así:

E=mg=ρf gV
En esta fórmula (E) es el empuje, (ρf) es la densidad del fluido, (V) el volumen de fluido desplazado, por algún cuerpo sumergido parcial o totalmente en el mismo (g) la aceleración de la gravedad (m) la masa, de este modo, el empuje depende de la densidad del fluido, del volumen del cuerpo y de la gravedad existente en ese lugar. El empuje (en condiciones normales y descritas de modo simplificado) actúa verticalmente hacia arriba y está aplicado en el centro de gravedad del fluido desalojado por el cuerpo; este punto recibe el nombre de centro de carena

Tipos de cascos

CASCO DE DESPLAZAMIENTO: El tipo de desplazamiento en el que el buque navegando desplaza prácticamente el mismo volumen de obra viva sumergida que parado, es el tipo de casco mas habitual en buques medio grande, permite navegar bien con mala mar pero tiene el inconveniente de que la velocidad está limitada por la eslora. Mercantes en general, trasatlánticos etc.
CASCO SEMIDESPLAZAMIENTO: Este tipo, también llamado de semiplaneo o V , permite a velocidad baja-media navegar como uno de desplazamiento, a estas velocidades navega de una manera correcta con mala mar, pero si seguimos acelerando la proa se levanta y sale ligeramente del agua, aunque sin llegar al planeo, esto hace que no tenga su velocidad limitada por la eslora, pero requiere una elevada potencia y no alcanza velocidades tan elevadas como los cascos de planeo.
CASCO DE PLANEO: Es el tipo de casco que permite mayor velocidad y se usa en embarcaciones pequeñas, por sus características al alcanzar una determinada velocidad el casco sale parcialmente del agua lo que ya no limita su velocidad, son embarcaciones que necesitan una mar con calma para planear y coger su máxima velocidad y no acostumbran a navegar bien con mala mar.

Limitación de velocidad por la eslora

Las embarcaciones navegan sobre dos fluidos:

  • El agua, pesado y no comprimible
  • El aire, ligero y comprimible.

Devido al efecto de estos dos elementos, cuando una embarcación esta navegando rompe con su proa la capa de agua y por la menor densidad del aire la empuja hacia arriba produciendo una ola, pero hay otro efecto en sus bandas donde por el rozamiento del agua con el casco se levanta una ola pegada al mismo, mientras en la popa se produce un pequeño vació, similar al seno de una ola y que provoca una ola posterior.

Cálculo de la velocidad limite del casco

La velocidad límite del casco es la velocidad en la cual la ola alcanza a la popa, en un casco corto con una eslora de flotación dinámica pequeña la ola llegará pronto a la popa y no se necesitará una gran velocidad, en este caso la velocidad límite del casco será baja, si el casco es mas largo mayor con una eslora dinámica de flotación grande la velocidad necesaria para que la ola llegue a la popa será elevada y por lo tanto a mayor eslora mayor será la velocidad límite ó máxima del casco.

Para calcular la velocidad límite que puede alcanzar un buque de desplazamiento hay varias fórmulas, todas ellas son fórmulas empíricas, la mas usada es la siguiente:

Vm = C x √Lm
En esta fórmula (Vm) es la velocidad límite o máxima del casco, (C) una constante y (Lm) la eslora de flotación, poniendo la eslora en metros nos da la velocidad en nudos.
El problema está en la constante (C), esto se hace de manera empírica en la que no entraremos y acostumbra a tener unos valores que van desde 2,4 en cascos normales hasta un máximo de 2,8 en cascos especiales en sus formas y superficies pulidas como algunos veleros de regata, en general para las embarcaciones recreativas más habituales se tomar una medida de 2,45.
  • 2,4≥ C ≤ 2,8
Ahora bien, el valor de la constante que resulté del diseño del casco, puede reducirse según su estado de limpieza, tipo de patente y nivel de pulimentación, ya que una superficie rugosa y sucia tiene un rozamiento mayor provocado por un arrastre mayor de agua, provocando una ola mas grande, por lo que el coeficiente se reduce (ver Mantenimiento periódico).

Relación velocidad/eslora

Esta relación permite definir la categoría de embarcación, y por consiguiente el diseño de su casco en relación a esta categoría.

la relación velocidad/eslora = V / √L
En esta formula (V) es la velocidad en nudos, comparada con su eslora de flotación en pies (L).
Dependiendo del valor podemos obtener la categoría a la que pertenece una embarcación y en la que se pueden englobar todo tipo de tamaños y velocidades:
  • Embarcación de velocidad baja: ≤ 1,6
  • Embarcación de velocidad media: > 1,6 y ≤ 3
  • Embarcación de velocidad alta: >3
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