Helices de Paso -UNI

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DISEÑO, ELABORACION Y OPTIMIZACION DE HELICES DE PASO FIJO PARA EMBARCACIONES PESQUERAS Autores: Alum. Ramiro David, Carranza Martínez [email protected] Alum. William Javier, García Young [email protected] Asesor: Ing. Miguel Rodríguez Díaz, [email protected] UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA “UNI” RESUMEN El presente trabajo es desarrollado exclusivamente para el sector naval en nuestro país, tomando como ejemplo a un barco pesquero. El sistema de propulsión, tipo hélice, en una embarcación está conformado por el motor, caja reductora, ejes de transmisión y hélice. Siendo la mayoría de veces esta ultima la que no se calcula adecuadamente. Tradicionalmente se ha recurrido al uso de catálogos o métodos técnicos para la selección de la misma, que si bien cumple su función no lo hace óptimamente. Esto se debe a que no se aplica la ingeniería en este último paso. Es por esto que nuestra propuesta es desarrollar una hélice óptima para el funcionamiento del barco. Diseñaremos una hélice para una nave pesquera con los parámetros necesarios en base a métodos establecidos. Y además contando con el apoyo de la empresa privada, fortaleciendo así el vínculo universidad- empresa. ABSTRACT The present work is developed exclusively for the naval sector in our country, taking as example to a fishing ship. The propulsion system, propeller type, in a ship is conformed by the motor, reducer, transmission shaft and propeller. Being most of times the propeller the one that is not calculated appropriately. Traditionally it has been used catalogs or technical methods for the selection of the same one, that although fulfil their function it doesn't make it optimally. This is due to that the engineering is not applied in this last step. It is for this reason that our proposal is to develop a good propeller for the operation of the ship. We will design a propeller for a fishing ship with the necessary parameters based on established methods. And also having the support of the private company, strengthening this university-company relation. INTRODUCCION Primero definiremos los principios básicos que se deben conocer para entender el presente trabajo, luego explicaremos el método analítico y posteriormente diseñaremos una hélice usando los parámetros de un barco pesquero nacional. Geometría de la línea y superficie helicoidal: Cada pala de la hélice es parte de una superficie helicoidal, por ello es necesario describir como se obtiene para entender la utilización de su geometría en los cálculos; para conseguir la superficie helicoidal hacemos girar un segmento de recta PQ (generatriz de la superficie helicoidal) como se muestra en la figura1, en una posición horizontal alrededor del eje vertical OO (eje de la superficie helicoidal) y a la vez se desplaza sobre este eje con una velocidad constante, describiendo una superficie helicoidal. P’ P O O Q’ Q Figura 1: Generación de una superficie helicoidal La superficie helicoidal obtenida es considerada como regular y se debe tener en consideración algunos puntos para generarla: 1

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DISEÑO, ELABORACION Y OPTIMIZACION DE HELICES DE PASO FIJO PARA EMBARCACIONES PESQUERAS

Autores:

Alum. Ramiro David, Carranza Martínez [email protected]

Alum. William Javier, García Young [email protected]

Asesor:

Ing. Miguel Rodríguez Díaz, [email protected]

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA “UNI”

RESUMEN El presente trabajo es desarrollado exclusivamente para el sector naval en nuestro país, tomando como ejemplo a un barco pesquero. El sistema de propulsión, tipo hélice, en una embarcación está conformado por el motor, caja reductora, ejes de transmisión y hélice. Siendo la mayoría de veces esta ultima la que no se calcula adecuadamente. Tradicionalmente se ha recurrido al uso de catálogos o métodos técnicos para la selección de la misma, que si bien cumple su función no lo hace óptimamente. Esto se debe a que no se aplica la ingeniería en este último paso. Es por esto que nuestra propuesta es desarrollar una hélice óptima para el funcionamiento del barco. Diseñaremos una hélice para una nave pesquera con los parámetros necesarios en base a métodos establecidos. Y además contando con el apoyo de la empresa privada, fortaleciendo así el vínculo universidad-empresa.

ABSTRACT

The present work is developed exclusively for the naval sector in our country, taking as example to a fishing ship. The propulsion system, propeller type, in a ship is conformed by the motor, reducer, transmission shaft and propeller. Being most of times the propeller the one that is not calculated appropriately. Traditionally it has been used catalogs or technical methods for the selection of the same one, that although fulfil their function it doesn't make it optimally. This is due to that the engineering is not applied in this last step. It is for this reason that our proposal is to develop a good propeller for the operation of the ship. We will design a propeller for a fishing ship with the necessary parameters based on established methods. And also having the support of the private company, strengthening this university-company relation.

INTRODUCCION Primero definiremos los principios básicos que se deben conocer para entender el presente trabajo, luego explicaremos el método analítico y posteriormente diseñaremos una hélice usando los parámetros de un barco pesquero nacional. Geometría de la línea y superficie helicoidal:

Cada pala de la hélice es parte de una superficie helicoidal, por ello es necesario describir como se obtiene para entender la utilización de su geometría en los cálculos; para conseguir la superficie helicoidal hacemos girar un segmento de recta PQ (generatriz de la superficie helicoidal) como se muestra en la figura1, en una posición horizontal alrededor del eje vertical OO (eje de la superficie helicoidal) y a la vez se desplaza sobre este eje con una velocidad constante, describiendo una superficie helicoidal.

P’

P

O

O

Q’

Q

Figura 1: Generación de una superficie helicoidal

La superficie helicoidal obtenida es

considerada como regular y se debe tener en consideración algunos puntos para generarla:

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- La generatriz PQ es perpendicular al eje OO. (Esta superficie también puede generarse con la generatriz inclinada, diferente de 90°; este caso es el que se presenta con mayor frecuencia).

- El desplazamiento de la generatriz a lo largo del eje es proporcional al desplazamiento angular alrededor del eje. Si se desarrolla la línea helicoidal sobre un

plano se obtiene el triangulo de paso, en la cual la base es igual al perímetro del cilindro sobre el cual se forma la línea helicoidal y su valor es igual a 2πr y la altura H del triangulo representa el paso, (ver figura 2).

O

O r

C

A 2πrϕ

C

A

H

Ángulo de paso

H

Figura 2: Triángulo de paso

Geometría de la pala de la hélice:

La superficie helicoidal descrita anteriormente (ver figura 1) es la que determina la forma de la pala de la hélice. La pala de la hélice es un fragmento de esta superficie (ver figura 3). Esta se encuentra limitada por el cubo de la hélice y sus propios bordes.

r

O

O

Figura 3: Determinación de la pala Cada pala de la hélice consta de dos caras

principales; la cara de empuje es la que es presionada por el agua y crea la fuerza propulsora del buque, y la cara reversa es la de succión. Generalmente la cara de empuje esta formada por una superficie helicoidal y a su vez la cara de

succión esta determinada por otra, la intersección de estas dos superficies helicoidales determinan los bordes de la pala (ver figura3). Geometría de la hélice: Dimensiones y datos característicos de la hélice:

Para poder detallar la forma o geometría de la hélice es necesario tener siempre presente sobre que lugar especifico de esta es en la que se desea trabajar o calcular, por esa razón es necesario describir la ubicación de las partes principales de la hélice.

Figura 4: Partes de la hélice

e

eo

dC

m

R

D

e

r

m’

b

bs

O

ep

D = Diámetro de la hélice (m); R = Radio máximo de la hélice (m); r = Cualquier radio de corte cilíndrico de la pala

(m); Z = Número de palas; H = Paso de la hélice (m); S = Área del disco de la hélice (m2) igual a:

S = (π D2)/4 (1) Sp = Área de la superficie proyectada de la hélice

(m2); Sd = Área de la superficie desarrollada de la hélice

(m2); Sr = Área de la superficie rectificada de la hélice

(m2); aprox. Sr = Sd Sp/Sr = 1.067 – 0.229 H/D (2)

dc = Diámetro del cubo (m); rc = Radio del cubo (m); b = Ancho de la pala (m) medida sobre cualquier

radio; bm = Ancho máximo de la pala (m); bs = Ancho medio de la pala (m) donde

bs = Sr / z (R – r) (3) e = Espesor máximo del perfil de la pala sobre

cualquier radio (m); eo = Espesor aparente medido sobre el eje de la

hélice (m); ep = espesor aparente en la punta de la pala (m); m’ = Desviación de la punta de la pala (m) ; m = Desviación de la generatriz de la punta (m)

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Datos de la hélice que se representan en forma de coeficientes

• H/D = coeficiente de paso • Sr/S = coeficiente del área de las palas • Sp/S = coeficiente del área proyectada de

las palas • dc/D = coeficiente del diámetro del cubo • b/D = coeficiente del ancho de la pala

bm/D = (Sr/S) / [ ( 0,530 – 0,484 dc) Z /D] (4)

• bs/D = coeficiente del ancho medio de la pala, donde: bs/D = π (Sr/S) / [2Z (1 – (dc /D)] (5)

• e/D y e/bs son coeficientes del espesor de la pala

• e/b = coeficiente del espesor del perfil de la pala

• m/D = coeficiente de desvío de la generatriz

• m’/D = coeficiente de desvío de la punta de la pala

Datos necesarios para el dibujo de la hélice: D = Diámetro de la hélice; Z = número de palas; Sr/S = relación del área rectificada de la hélice. H = paso de la hélice; T = fuerza de empuje Partiendo de estos datos se puede calcular el ancho máximo de la pala utilizando la siguiente ecuación:

bm/D = (Sr/S) / (0.530 – 0.484 dc/D)Z (6)

Tabla 1 para determinar la relación dc/D Z Sr/S eo/D dc/D (%) (º) H/D 2 0,30 0,050 0,180 0 15 0,5 – 1,43 0,35 0,50 0,65 0,050 0,180 0 15 0,5 – 1,4

4 0,40 0,55 0,70 0,045 0,167 20 15 0,5 – 1,4

5 0,45 0,60 0,040 0,167 0 15 0,5 – 1,4

Información del asesor Determinación del contorno de la superficie rectificada de la pala

Figura 5: Partes del perfil

Figura 6: línea de espesores máximos

Figura 7: superficies de la hélice

Espesores máximos de la pala Para conocer los espesores máximos de la pala se necesita como mínimo, conocer dos en diferentes radios de corte; para lo cual se utiliza la siguiente ecuación:

e = m . T . D . KC

166 . Z . b . bC (m)

(7) e = espesor máximo del perfil de la pala en el determinado radio; m = coeficiente que depende del tipo de buque en el cual estará situada la hélice; T= fuerza de empuje (Kg); D= diámetro de la hélice (m); Kc= coeficiente que está en función del radio de corte; Z= número de palas; b= ancho de la pala en el determinado radio (m); Determinación del coeficiente (m) que depende del tipo de buque en el cual estará situada la hélice Tabla 2 para determinar el coeficiente Kc en función del radio de

corte r/R 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Kc 320 274 225 164 111 65 29,5

Información del asesor

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Tabla 3 Tensiones admisibles para diferentes materiales

Tensiones permisibles (Kg/cm2 )

Material

σr (Tracción)

σc (Compresión)

Hierro fundido 150 400 Hierro fundido

modificado 200 – 250 400

Acero fundido 350 700 Acero aleado 600 700

Latón 200 – 350 300 Latón especial 400 – 800 400 - 800

Información del asesor

Figura 8: vista lateral de la hélice

Cálculo de la hélice: En el caso de motores con acoplamientos existe un grado adicional de libertad que son las RPM de las hélices, ya que podemos elegir el reductor que nos convenga. Lo usual es fijar el diámetro del propulsor en el tamaño máximo que pueda albergar el vano del codaste y buscar las revoluciones que nos producen el mejor rendimiento de la hélice. Para el procedimiento del cálculo realizamos lo siguiente: * Conocido el BHP, el Dmax y V del barco se han de estimar los valores de wt , t, y nr. * También se necesita estimar al resistencia al avance R a la velocidad V. * DHP es la potencia entregada a la hélice. * La potencia entregada a la hélice se determinara por la siguiente ecuación:

026.1.. rm nnBHPDHP = (8)

* (9) )1( twVVa −=

* t

RT−

=1

(10)

* Elegimos una relación Ar/Ao preliminar por la formula de Keller para evitar la capitación (para una hélice):

2.0)101001026(

)3.03.1(2 ++

+=

DhTZ

AA

o

r (11)

* Se escogen tres valores de las RPM, n1, n2 y n3de forma que se pueda estimar la nopt y estén incluidas dentro de este rango. * Se calculan:

Va

nDmax=δ (12)

5.2

5.0

VanDHPBp = (13)

para cada una de las revoluciones elegidas. * Normalmente no existe un diagrama correspondiente al valor Ar/Ao anteriormente calculado. Debido a esto se toman entonces los inmediatos superior e inferior, realizando en cada uno de ellos el proceso que se describe a continuación: a) Se entra en el diagrama con (δ1 – Bp1), (δ2 – Bp2) y (δ3 – Bp3).

Tabla 4

Información del asesor b) Se lee los valores de No1, No2 y No3 ; y los (H/D)1, (H/D)2 y (H/D)3. c) Se dibuja la curva No – n y se obtienen la nopt que corresponde al Nomáx d) Se dibujan las curvas H/D – n y entrando en ella con las nopt se obtiene el valor de H/D correspondiente. Luego se interpola, entre los resultados que hemos obtenido de este proceso para los dos Ar/Ao y, con el objeto de tener los valores de No y H/D para el Ar/Ao calculada al principio

Tipo de hélice m Hélices de buques de guerra 1,00

Hélices de buques de alta mar, de carga y de pasaje

1,15

Hélices de embarcaciones de puerto y auxiliares

1,50

Hélices de barcos fluviales 1,75Hélices de barcos que navegan entre hielos 2,00

Hélices de rompehielos Z

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Page 5: Helices de Paso -UNI

El empuje tendrá un valor de:

VaNoDHPT *75*

= (14)

Si este valor del empuje coincide con el valor estimado al principio del cálculo entonces la hélice proyectada es la correcta. En caso contrario el coeficiente de succión estimado tiene un valor incorrecto y se de a volver a realizar la interpolación para otro coeficiente. Para nuestro caso de cálculo tenemos los siguientes datos: coeficiente de bloque: 0,725 coeficiente de estela (w)= 0,3125 coeficiente de succión (t)= 0,1875 numero de palas = 4 Revoluciones del motor = 1200 Potencia entregada por el motor BHP =600 Potencia entregada por el motor BHP(cv)=591.9 rendimiento de la línea de ejes Nm = 0.93 rendimiento rotativo relativo = 1.025 Potencia entregada a la hélice DHP(wag) = 549,9305 altura del eje = 1,8 m Diámetro máximo = 1.62 Velocidad estimada = 14 nudos Velocidad al avance = 9.625 nudos Resistencia al avance = 3620 Kg Empuje T (kg) = 4460 kg Relación de área mínima por Keller para cavitación = 0.548 Como nuestra relación de Ar/Ao es muy próxima a 0.55, podemos entonces trabajar directamente con una tabla de la serie B de Wageningen por la que optamos por una de 4 palas, teniendo los siguientes resultados:

Tabla 5 Datos de trabajo revoluciones

estimadas 290 300 310 Bp 23,66 24,48 25,29 δ 160,10 165,62 171,14

H/D 1,14 1,13 1,08 No 0,552 0,565 0,56

Información propia

Calculo de la helice

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

285 290 295 300 305 310 315

Re v ol uc i one s

Ef iciencia Paso/ Diamet ro

Grafico 1 Eficiencia propulsiva

nideal 302 No aprox 0,567 H/D 1,13

Siguiendo el procedimiento antes descrito encontramos las características geométricas de la hélice, y las mostramos en las siguientes tablas.

Tabla 5 Datos de diseño

Diámetro (m) 1,62

Numero de Palas 4

Sr / S 0,55

H 1,8306

T (kg.) 4760

Eo /D 0,045

dc / D 0,167

Reducción del cubo % 20

Angulo generador 15

H / D 1,13

Eo 0,0729

dc (diámetro del cubo) 0,2705

Ancho máximo de la pala 0,4915

Tabla 6

Distancia respecto a los radios (m) 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

0,162 0,243 0,324 0,405 0,486 0,567 0,648 0,729 0,81

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Tabla 7

CONTORNO DE LA PALA (superficie rectificada ,medidas en m)

r/R 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,287 0,327 0,366 0,405 0,442Distancia medida desde

el eje de la pala hasta el canto de salida 0,141 0,161 0,180 0,199 0,217

0,461 0,512 0,549 0,565 0,558Distancia medida desde el eje de la pala hasta el

canto de ataque 0,227 0,252 0,270 0,278 0,274

0,748 0,839 0,915 0,971 1,000Distancia total desde el canto de ataque hasta el

canto de salida 0,368 0,412 0,450 0,477 0,492

0,350 0,350 0,350 0,355 0,389Distancia desde el canto de ataque hasta la

situación del espesor máximo

0,172 0,172 0,172 0,174 0,191

Tabla 8

CONTORNO DE LA PALA

(superficie rectificada ,medidas en m) r/R 0,7 0,8 0,9 1

0,470 0,482 0,455 0,149Distancia medida desde el

eje de la pala hasta el canto de

salida 0,231 0,237 0,223 0,073

0,522 0,446 0,303 Distancia medida desde el

eje de la pala hasta el canto de

ataque 0,257 0,219 0,149

0,992 0,926 0,758 Distancia total desde el canto

de ataque hasta el canto de

salida 0,488 0,455 0,372

0,442 0,478 0,500 Distancia desde el canto de

ataque hasta la situación del

espesor máximo 0,217 0,235 0,246

Tabla 9

Coeficiente del tipo del

barco m 1,15

Fuerza de empuje (kg.) T 4455 Coeficiente por radio de

corte Kc Ancho de la pala en

radio determinado (m) b Tensión permisible la compresión (kg/cm2) σc 700

Tabla 10

r / R 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

Kc 320 274 225 164 111 65 29,5

b 0,368 0,412 0,450 0,477 0,492 0,488 0,455espesor máximo(m) 0,051 0,044 0,039 0,032 0,026 0,020 0,014

Tabla 11

Abscisas de los perfiles , espesor máximo hasta el borde de salida

r / R 20 40 60 80 100

0,2 0,0391 0,0782 0,1173 0,1564 0,1955

0,3 0,0481 0,0962 0,1442 0,1923 0,2404

0,4 0,0556 0,1111 0,1667 0,2223 0,2779

0,5 0,0605 0,1210 0,1815 0,2420 0,3025

0,6 0,0601 0,1201 0,1802 0,2403 0,3003

0,7 0,0541 0,1081 0,1622 0,2162 0,2703

0,8 0,0440 0,0880 0,1320 0,1760 0,2200

0,9 0,0253 0,0507 0,0760 0,1013 0,1267

Tabla 12

Abscisas de los perfiles, espesor máximo hasta el

borde de ataque

r / R 20 40 60 80 100

0,2 0,0344 0,0688 0,1032 0,1376 0,1720

0,3 0,0344 0,0688 0,1032 0,1376 0,1720

0,4 0,0344 0,0688 0,1032 0,1376 0,1720

0,5 0,0349 0,0698 0,1047 0,1396 0,1745

0,6 0,0382 0,0765 0,1147 0,1530 0,1912

0,7 0,0435 0,0869 0,1304 0,1738 0,2173

0,8 0,0470 0,0940 0,1410 0,1880 0,2350

0,9 0,0492 0,0983 0,1475 0,1966 0,2458

Tabla 13

PERFILES DE LA PALA DE LA HELICE (Ordenadas de la cara de succión)

Desde el punto de espesor máximo

hasta el borde de salida en % r/R 100 80 60 40 20

0,534 0,727 0,869 0,9650,2

0,027 0,037 0,044 0,049

0,510 0,716 0,868 0,9680,3

0,023 0,032 0,039 0,043

0,477 0,703 0,866 0,9700,4

0,018 0,027 0,033 0,037

0,434 0,684 0,861 0,9700,5

0,014 0,022 0,027 0,031

0,402 0,672 0,854 0,9680,6

0,010 0,017 0,022 0,025

0,394 0,669 0,849 0,9670,7

0,008 0,013 0,017 0,019

0,410 0,678 0,853 0,9670,8

0,006 0,009 0,012 0,013

0,452 0,700 0,870 0,9700,9

0,003 0,005 0,006 0,006

6

Page 7: Helices de Paso -UNI

Tabla 14

PERFILES DE LA PALA DE LA HELICE (Ordenadas de la cara de succión)

Desde el punto de espesor máximo hasta el borde de ataque en %

r/R 20 40 60 80 90 95 1000,986 0,945 0,870 0,744 0,644 0,570 0,2 0,050 0,048 0,044 0,038 0,033 0,029 0,984 0,940 0,858 0,725 0,627 0,549 0,3 0,044 0,042 0,038 0,032 0,028 0,024 0,982 0,933 0,843 0,704 0,602 0,522 0,4 0,038 0,036 0,032 0,027 0,023 0,020 0,981 0,924 0,823 0,677 0,568 0,486 0,5 0,031 0,029 0,026 0,022 0,018 0,016 0,981 0,913 0,794 0,636 0,522 0,434 0,6 0,025 0,024 0,021 0,016 0,014 0,011 0,976 0,888 0,749 0,570 0,442 0,350 0,7 0,019 0,018 0,015 0,011 0,009 0,007 0,970 0,853 0,687 0,483 0,346 0,255 0,8 0,013 0,012 0,010 0,007 0,005 0,004 0,970 0,870 0,700 0,452 0,301 0,220 0,9 0,006 0,006 0,005 0,003 0,002 0,001

Tabla 15

Diámetro de la curvatura en la punta en % de e

r/R Canto de salida Canto de ataque 0,064 0,267

0,2 0,003 0,014

0,065 0,267 0,3

0,003 0,012

0,066 0,267 0,4

0,003 0,010

0,067 0,267 0,5

0,002 0,009

0,068 0,267 0,6

0,002 0,007

0,069 0,267 0,7

0,001 0,005

0,070 0,267 0,8

0,001 0,004

0,111 0,111 0,9

0,157 0,157 0,95

Tabla 15

Ordenadas de la cara de Empuje Desde el punto de espesor máximo hasta

el borde de salida en % r/R 100 80 60 40 20

0,3 0,182 0,109 0,0545 0,01550,2

0,015 0,009 0,006 0,003 0,001

0,254 0,122 0,058 0,017 0,3

0,011 0,005 0,003 0,001

0,179 0,062 0,015 0,4

0,007 0,002 0,001

0,097 0,018 0,5

0,003 0,001

0,051 0,6

0,001

0,7

0,8

Tabla 16

Ordenada de la cara de empuje

Desde el punto de espesor máximo hasta el borde de ataque en %

r/R 20 40 60 80 90 95 100 0,0045 0,023 0,059 0,1345 0,203 0,262 0,4

0,2 0,000 0,001 0,003 0,007 0,010 0,013 0,020

0,001 0,013 0,046 0,109 0,166 0,222 0,3760,3

0,000 0,001 0,002 0,005 0,007 0,010 0,017

0,003 0,027 0,078 0,125 0,179 0,3450,4

0,000 0,001 0,003 0,005 0,007 0,013

0,007 0,043 0,085 0,133 0,3040,5

0,000 0,001 0,003 0,004 0,010

0,008 0,046 0,084 0,2450,6

0,000 0,001 0,002 0,006

0,004 0,025 0,1610,7

0,000 0,000 0,003

0,8

Tabla 17

ángulo de paso

r/R 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

tangente 1,80 1,20 0,90 0,72 0,60 0,51 0,45 0,40 0,36Angulo de paso en rad 1,06 0,88 0,73 0,62 0,54 0,47 0,42 0,38 0,35

sexag 60,92 50,17 41,96 35,73 30,94 27,20 24,21 21,78 19,78

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Dibujo de la hélice Los dibujos de la hélice se realizaron usando el software autocad, y por efectos de presentación se mostraran solo las imágenes y no los planos. La cara de la hélice que aparece con las franjas azules, es la cara de succión, y por lo tanto la otra es la cara de presión o de empuje.

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Conclusiones Del presente trabajo se puede concluir:

• Es un diseño incompleto que carece del análisis vibracional, el cual necesitaría un estudio mucho mas profundo.

• Es posible diseñar una hélice que pueda mejorar el performance de la embarcación.

• Para fines comerciales es necesario hacer un estudio mucho mas elaborado. Y contar con el apoyo de la empresa privada. En nuestro caso “Fundición Ventanilla S.A.” nos ha brindado apoyo.

• Al contar con alta tecnología metalúrgica la fabricación de una hélice optima, pasa solo por el diseño. Es por esto que este trabajo es el inicio de todo un proyecto personal.

• Nuestro país ya cuenta con profesionales que puedan resolver el problema del sector marítimo y fluvial de forma eficiente y analítica. Y esos somos los ingenieros navales. Si bien hemos dado un paso falta recorrer un largo camino para el desarrollo de la Ingeniería Naval.

Bibliografía

1. SNAME vol. II “Principies of Naval Architecture”

2. “Introducción a la propulsión de Buques” Antonio Baquero

3. Material de conferencias de propulsión del Ing. Miguel Rodríguez Díaz

4. “Propeller Handbook” David Gerr Anexos Cuando se termine de diseñar una hélice que cumpla con todos los requerimientos analíticos. Podrá ser elaborada en Funvesa, utilizando software especializado. Que determinara todos los parámetros necesarios para un trabajo eficiente.

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Normas de Construcción Para la construcción de hélices se tiene que contar con normas de entidades reguladoras especializadas. En nuestro caso hemos considerado la casa clasificadora “GERMANISHER LLOYD”. Aquí anexamos solo una parte de toda una serie de controles. Cálculo del espesor de las palas Los espesores de las palas en los radios 0,25R y 0,35 de las hélices de paso fijo deberían corresponder como mínimo a la fórmula (15). t = Ko . k . K1 . Cg . C Dyn Ko = 1 + (e . cos α ) / H +

n / 15000 (15) k1 = ((Pw . 105 . 2 . D . cos α ) / Hm + sin α N . B . z . Cw . cos2є)^0.5 (16) CG = [-] factor de tamaño

1,1 ≥ √ (f2 + D) / 12.2 ≥ 0,85 (17)

D a aplicar en [m]

F1 = 7,2 para hélices de paso fijo = 6,2 para palas de hélices de paso variable fundidas por separado o hélices armadas. CDyn [-] factor dinámico = ((σmax /σm -1) / 0,5 + f3 )^0.5 ≥ 1,0 (18) para σ max / σm > 1,5 (19) σmax / σm puede calcularse aproximadamente a partir del factor de excitación del empuje ET según la fórmula (21). (Para un cálculo más exacto de σmax/σm ver las “Directrices para la Determinación de las Cargas Dinámicas en las Hélices, 1971). σmax / σm = f2 . ET + 1 donde (20) ET = ( δKT . J) / (δj . KT) (21) = 4,3 . 19-9 Vs . n . (1 – w) . D3 f2 = 0,4 – 0,6

para buques de una hélice, debiendo elegirse el valor bajo para formas de popa con mucha luz para la hélice y sin zapata para el timón, y el valor alto para formas de popa con poca luz para la hélice y con zapata para el timón.

= 0,2 para buques de dos hélices f3 = 0,2

para materiales de hélices que satisfagan las exigencias de B.1.

Los espesores de las palas de hélices de paso variable se determinarán según la fórmula (15) para los radios 0,35R y 0,6R, debiéndose emplear en la fórmula (15) la relación Diámetro-paso D/Hm para la máxima tracción a punto fijo.

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