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Eslora y velocidad maxima de un casco

Por TiFoN 29 Jun 2011

TiFoN
29 Jun 2011   Gracias (0) (0)
Navegando por la web me tope con este articulo que me pareció interesante y comprensible. Trata de la relación que existe entre la eslora y la velocidad máxima que podemos desarrollar con un casco "de desplazamiento", por ejemplo, nuestro kayak.
Esto corre para cualquier medio de propulsión, sea remo, velas o motor, y me parece un concepto interesante de incorporar para los que se plantean motorizar un kayak buscando un buen rendimiento.
En la practica los números no dan exactamente igual que en la formula, se puede obtener algo mas, pero siempre a costa de un consumo elevado y sometiendo al espejo y el sistema de dirección a esfuerzos importantes.
El post viene a colación por varias consultas que recibo sobre si es conveniente o posible motorizar un kayak de 2.65 a 3mt de eslora. La respuesta es: SE PUEDE!, pero de ninguna manera se puede pretender el rendimiento de un kayak de 3.50 o 4.50 de eslora. No pasa por la potencia, el limite es netamente "físico".

Salu2



Publicado en blog del Club de Regatas Marina Benicarlo
(http://clubderegatasmarinabenicarlo.blogspot.com/2008/05/velocidad-mxima-de-un-barco.html)

Velocidad máxima de un barco

¿Por qué la máxima velocidad de un barco está limitada por su eslora?

Cuánto más largo sea un barco, más puede correr. Es decir, por mucho que pongamos enormes velas o motores, cada barco tiene un tope de velocidad (salvo si éste se pone a planear) que está determinado por su eslora de flotación. Una vez alcanzada la velocidad límite, si añadimos más potencia, ésta originará olas más grandes creadas por el barco, pero no más velocidad.
Y esto sólo ocurre con los barcos, y no con los aviones o los submarinos! De modo que la razón debe estar en esta capa que actúa de frontera entre el cielo y el mar; La superficie del mar. Efectivamente, cuando un submarino avanza, en su resistencia al avance, el agua que empuja y desplaza, rodea el submarino por todos lados. Pero en un barco, el agua desplazada por el avance (que pesa mucho más que el aire) en vez de rodearlo (por encima!) crea una ola conocida como ola de proa. El agua desplazada por el casco, al no encontrar resistencia por encima (ya que aire casi no opone resistencia) sube y genera dicha ola. En la popa el casco empuja el agua para abajo y esta sube por detrás del barco por la misma razón, generando otra segunda ola conocida como ola de popa.
En cualquier onda (y una ola lo es) están relacionadas su velocidad de propagación y su longitud de onda por la ecuación V= 2,4 SQR(Landa) (en donde V viene expresado en nudos y Landa en metros). Como la ola es continuamente generada por el propio desplazamiento del barco, tenemos que a velocidades pequeñas la onda será también pequeña, por ejemplo a 2,4 nudos la ola es de un metro. En la longitud total del barco vemos que se aprecian varias olas de un metro una tras otra. Lógico. A medida que aumenta la velocidad la longitud de onda de la ola va creciendo, hasta que alcanza la eslora de flotación.
En ese momento, por ejemplo a unos 7 nudos con un barco de 10 metros, la parte final de la ola de proa coincide con el espejo de popa, y con el nacimiento de la ola de popa, lo que refuerza el efecto al combinarse las dos. Por esta razón aparece un gran hueco tras la popa.
Supongamos ahora que metemos más motor (o velas) y la velocidad aumenta. Entonces también lo hace la velocidad de propagación de la ola y el tamaño de su longitud de onda. Esto hace que se forme una especie de montaña de agua que el barco tiene que escalar para lo cual el barco necesita mucha más potencia, y si lo logra entonces empieza a planear. Al lograrse el planeo, el casco no desplaza agua en su movimiento, y ya no se genera ola de popa ni de proa, y la velocidad crece mucho más al no gastarse energía en la creación de estas dos molestas olas.
Pero para escalar esta montaña de agua el casco del barco tiene que estar diseñado para que pueda trepar. Con un casco típico de desplazamiento es imposible y es entonces cuando decimos que hemos alcanzado la velocidad límite. Por ejemplo para un velero como es el Bénéteau Oceanis 393 de 12 metros, su velocidad límite es de unos 8,4 nudos.
Pero y si a pesar de todo y tozudamente montamos en el espejo de popa del velero (solo por imaginar) 3 motores fuera borda de 200 caballos,… ¿Qué pasará…?
Más allá de la velocidad límite, y si el casco no está pensado para el planeo, los esfuerzos que soporta son terribles. Incluso en este caso es muy probable que lo único que lográramos es generar un pedazo de ola importante. Cuando un barco navega a poca velocidad su resistencia se debe al rozamiento de la capa de agua sobre el casco, y hay un poco de energía invertida también en generar una pequeña ola en la proa y en la popa. A medida que aumenta la velocidad, la energía de rozamiento aumenta con el cuadrado de la velocidad, lo cual ya es muy importante.
Es decir para ir el doble de rápido tenemos que meter 4 veces más de potencia. Pero lo terrible es que la energía que se pierde en la olas creadas crece con la potencia sexta de la velocidad! Es decir si al ir a 5 nudos de velocidad utilizamos 10 caballos de potencia, para ir a 10 nudos (el doble) necesitamos 64 veces más de potencia, es decir, la friolera de 640 caballos!

Para más información, visita el siguiente enlace:
http://www.fondear.org/infonautic/Barco/Barco_Navegando/Velocidad_Eslora/Velocidad_Eslora.htm


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GSdesign
29 Jun 2011   Gracias (0) (0)
A la pipeta...!! Muy buen informe.!!

Gracias Adrian.

Me saco la idea de 50 HP en el sunrider...jaja

Saludos, Gerardo
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nemo
29 Jun 2011   Gracias (0) (0)
Muy bueno!
sencillo y claro
Gracias Adrian.
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tinchomab
29 Jun 2011   Gracias (0) (0)

Muy info Tifón..!!

 

Se agradece...!!!

 

Saludos, Martín.

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tanolocker
29 Jun 2011   Gracias (0) (0)
QUE NIVEL!!! .
Con razón no habia encontrado este post si lo colgaron hoy! jajaja

Propongo este post para que tenga un lugar destacado en powerkayak.

Lo único que me queda por saber es ¿cual es la relación existente entre empuje y velocidad?

Saludos
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nemo
29 Jun 2011   Gracias (0) (0)
Y si..
habria que crear un archivo tecnico donde guardar estas notas.
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neo865
29 Jun 2011   Gracias (0) (0)
Muy buena data...Gracias por subirla Adrian...
Esta formula debe cambiar mucho de acuerdo a la forma del casco....

Saludos. Carlos.
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horatius
29 Jun 2011   Gracias (0) (0)
Hola gente: la aclaración de Tifón, va a cuento de una consulta que ayer le hice para evaluar la motorización del Honu, y me aclaró que por su eslora de 3 mts levantaría la proa a menos de la mitad de la potencia de un 3.3 hp. A partir de allí toda pretención de aceleración sería nula y redundaría solamente en mayor gasto de combustible, lo que significaría sacrificar la velocidad ideal para ese motor de alrededor de 15 a 17 kmxh a 6 o 7 que es la estimativa velocidad de remada, pero que no tenía experiencia real en el tema por cuanto por ese motivo nunca motorizó kayak cortos.-Surgen interrogantes sobre el comentario de Nemo sobre proas afiladas que pueden desvirtuar las fórmulas de las leyes físicas o tambien se me ocurrió si lastrando un poco la proa se puede modificar ese fenómeno.-como el "movimiento se demuestra andando", habría que experimentar en ese aspecto.-.un saludo para todos Luis
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tanolocker
29 Jun 2011   Gracias (0) (0)
De lo que pude entender, corrijanme por favor, en cuanto la embarcación comienza a levantar la proa, la velocidad maxima desciende ya que la eslora "aparente" sería menor?

Lo que se podría intentar es un hidrofoil con esto te despegarias de la superficie del agua.
http://www.boatdesign.net/forums/attachments/boat-design/29230d1234253339-electric-foiler-foil-assist-6m_foiler.png
saludos
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adrianecorona
29 Jun 2011   Gracias (0) (0)

Tano:
Algo asì debe ser la cosa. De teorìa no se mucho, solo puedo decir lo que conozco con la pràctica. Yo tenìa un gomoncito Avon  de 2,80 mts al cual lo movìa con un Evinrude de 4. Cuando andaba solo y lo ponìa al mango, me arrastraba como loco, sin llegar al planeo,  ahora si dejaba el comando fijo y pasaba mi cuerpo hacia adelante bajando la proa por mi peso, el motor tomaba mucha màs vueltas al dejar de tirar tanto y entraba en un planeo espectacular.

Pero que quede claro, hasta que no entràs en planeo el motor tira mucho y no toma velocidad importante. Por lo cual cuando una embarcaciòn entra en planeo, la ecuaciòn que presenta Tifon, deja de existir.

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tanolocker
29 Jun 2011   Gracias (0) (0)
La solucion definitiva con traccion a brazos:
http://www.youtube.com/watch?NR=1&gl=ES&hl=es&v=uO54ZvDwt18

Y con traccion a canguro:



Ver en youtube
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eduardo
29 Jun 2011   Gracias (0) (0)
Que pedazo de nota tecnica que subiste, TiFon !!!...muchas gracias por esta desinteresada colaboracion de tu parte, que ayuda y mucho a desentrañar inquietudes y dudas que esta tematica genera.

Precisamente, el articulo me despejó serias dudas que tenia en el concepto de empuje y velocidad, dudas que justamente le habia planteado a Adrian Corona dias atras en otro posteo.

Resulta incuestionable el nivel de los aportes a la "biblioteca del foro" , cuando tenemos ganas de pasarla bien nos juntamos en Anchorena, Quilmes, o donde sea, pero cuando las dudas o inquietudes tecnicas se hacen presente, aparecen esta clase de "documentos tecnicos" que despejan toda falta de conocimiento al instante, y se comparten sin escatimar colaboracionismo y desinteres.

En lo que te concierne, muchas gracias TiFon !!

eduardo 
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olloniego
29 Jun 2011   Gracias (0) (0)
Como algunos ya saben,estoy aprovechando este receso invernal obligado ,para tratar de motorizar mi honu.
Ya he avanzado algo con la plantilla del soporte para montar el motor que sera mi querido 3'3 de Mercury.
Y charlando con otros foristas, sigo conla siguiente duda.
Al ir dando mas aceleracion al motor, el Kayac se ira empopando hasta un punto donde, como bien explica Tifon, sera contraproducente seguir acelerando ya que por el angulo de ataque de la helice, con el agua no habra mas velocidad que la lograda.
Ahora pregunto ¿Y si en ese momento, de algun modo,ya sea lastrando la proa o desplazando el peso de mi cuerpo hacia adelante,lograse bajar la proa y modificar el angulo de ataque, ¿No lograria que desarrolle un poco mas de velocidad ?
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adrianecorona
30 Jun 2011   Gracias (0) (0)

Sergio:

Particularmente pienso en base a mi experiencia que si tiràs el cuerpo y el peso hacia adelante deberìa tender a bajar la proa, acelerar y planear, como hacìa mi avon. Ahora tambièn tendrà que ver el dibujo del casco y tendràs que ver como prolongas los mandos para tener control aùn con el cuerpo adelantado.

Lo que sì queda claro que para planear el angulo de ataque de barco debe ser bajo, o sea le proa apenas levantada. Particularmente considero que si lastras la proa va a ser difìcil llegar al planeo ya que agregaràs màs peso a la nave.

Suerte.

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TiFoN
30 Jun 2011   Gracias (0) (0)
No confundir DESPLAZAMIENTO con PLANEO. Si hablamos de planear, con un casco de 2.80m y un 10hp volas a 40kmh, es el caso de los hidroplanos estilo minimax, minimost, etc
No se puede aspirar a un planeo limpio con un diseño orientado al desplazamiento, ya se que si le coloco unos flaps seguramente lograría una buena mejora, pero se transformaría en un armatoste poco practico.
A lo que se puede aspirar con un kayak abierto es a una relajada y agil navegación en desplazamiento, y a una divertida navegación en semi-planeo. De ahí en mas es solo gastar una barbaridad de combustible, hacer mucho ruido, re abastecer el tanque cada 30 minutos y navegar todo tenso al cuete para ganar unos miseros e inservibles km/h adicionales.. Cuando se le exige a un casco mas de lo que puede dar (recordemos que eso lo determina la eslora) también se multiplican las fuerzas sobre el espejo y el sistema de dirección.
En el Patagonian Delta, si me siento en la plaza delantera aumenta la velocidad en 3 a 5kmh a la misma cantidad de RPM, es por eso que uso bastante adelantada la plaza central y estibo las cosas pesadas en proa.

En la practica solo vamos a fondo para los videos o para divertirnos un rato, pero para trasladarnos de un lugar a otro utilizamos una velocidad crucero tranquila de unos 10 a 12kmh, lo cual considerando que la velocidad es "constante" provee un radio de acción mas que interesante.
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