Rugosidad y tipos

Los modelos ensayados en canal suelen considerarse de superficie lisa debido a sus materiales y acabados. Sin embargo, los buques reales presentan superficies más rugosas, lo que incrementa la resistencia al avance y debe considerarse como un efecto de escala. Se distinguen dos tipos de rugosidad:

• Rugosidad inherente: Presente desde la construcción debido a soldaduras, remaches, rejillas, ánodos de sacrificio, el material del casco y pinturas protectoras. Es permanente y constante.
• Rugosidad adquirida: Aparece con el uso y el paso del tiempo por corrosión, deterioro de la pintura, deformaciones del casco o incrustaciones biológicas.

Para compensar la rugosidad en la carena, se utiliza un coeficiente aditivo denominado coeficiente de correlación o coeficiente incremental de resistencia por rugosidad (CA o ΔCF), obtenido mediante la comparación de pruebas de mar y ensayos con modelos.

Protección contra la rugosidad adquirida

Para mitigar el deterioro del casco, se emplean dos métodos principales:

1. Protección contra la corrosión: Uso de protección catódica (ánodos de sacrificio o corrientes impresas) y pinturas anticorrosivas.
2. Protección antiincrustante: Pinturas especiales que impiden la adhesión de organismos marinos. Existen tres tipos:

• Convencionales: Económicas pero de corta duración; su estructura porosa se bloquea con el tiempo.
• Tradicionales de alta calidad: Estructura insoluble que permite limpiezas bajo el agua. Duración de 16 a 24 meses.
• Autopulimentantes: Las más avanzadas; se desgastan gradualmente con el flujo del agua, renovando la superficie activa. Duración de 2 a 3 años.

Sistemas de olas de Kelvin

Las olas generadas por un buque se comparan con un punto de presión en movimiento. Se clasifican en:

• Olas transversales: Crestas perpendiculares a la línea de crujía; su altura decae rápidamente hacia popa.
• Olas divergentes: Forman un ángulo con el buque y mantienen su altura durante más tiempo.

Los puntos de presión principales se sitúan en la proa, los hombros y la popa, generando cada uno su propio sistema de olas con distinta intensidad y fase.

Procedimiento para evaluar la rugosidad del casco

El método estándar, desarrollado por la BSRA, utiliza un rugosímetro. Este instrumento emplea una bola de acero de 1,56 mm de diámetro que recorre 50 mm sobre la superficie. La rugosidad se mide como la diferencia en micras entre el desplazamiento máximo y mínimo de la bola.

El casco se divide en 80 a 150 zonas, midiendo al menos 12 tramos por zona para obtener la Rugosidad Media del Casco (MHR). El promedio global de estas zonas se denomina AHR. En buques nuevos, el valor AHR suele oscilar entre 100 µm y 130 µm.

Resistencia en los apéndices

Los apéndices (timón, arbotantes, quillas de balance, etc.) generan principalmente resistencia viscosa, dividida en:

• Resistencia de fricción: Predomina cuando el apéndice está bien alineado con el flujo y su espesor es reducido (e < 0,1).
• Resistencia de presión: Aumenta si el apéndice es grueso o está mal orientado.

Se recomienda una separación entre apéndices superior a cinco veces su eslora para evitar perturbaciones en el flujo. El cálculo de su resistencia es complejo debido a la diferencia en el número de Reynolds entre el modelo y el buque real.

Métodos de cálculo de potencia

• Guldhamer y Harvald: Buques de desplazamiento con formas convencionales.
• Morton Gertler: Buques similares a la Serie Taylor (formas sistemáticas).
• Holtrop y Mennen: Método general para petroleros, bulkcarriers, cargueros, pesqueros, remolcadores, portacontenedores, fragatas, ferries y Ro-Ro.
• Amadeo García: Buques pesqueros (con o sin bulbo de proa).
• Van Oortmerssen: Buques pequeños (pesqueros y remolcadores).
• Mercier–Savitsky: Buques de desplazamiento y en zona de preplaneo (pantoque redondo).
• Ping-Zhong: Formas de pantoque redondeado para velocidades medias-altas.

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