Hidrodinámica de carena y hélices

ANEXO II
Guía de Aprendizaje – Información al estudiante
Datos Descriptivos
ASIGNATURA: HIDRODINÁMICA DE CARENAS Y HÉLICES
MATERIA: CONSTRUCCIÓN NAVAL
CRÉDITOS EUROPEOS: 5
CARÁCTER: ESPECÍFICA PARA ATRIBUCIONES PROFESIONALES
TITULACIÓN: MASTER EN INGENIERÍA NAVAL Y OCEÁNICA
CURSO/SEMESTRE Curso 1º Semestre 1
ESPECIALIDAD: Itinerario de acceso
CURSO ACADÉMICO
PERIODO IMPARTICION
2015-2016
Septiembre- Enero
x
Sólo castellano
IDIOMA IMPARTICIÓN
x
1
Febrero - Junio
Sólo inglés
Ambos
DEPARTAMENTO:
DEPARTAMENTO DE ARQUITECTURA, CONSTRUCCÓN Y
SISTEMAS OCEANICOS Y NAVALES (DACSON)
PROFESORADO
NOMBRE Y APELLIDO (C = Coordinador)
Correo electrónico
DESPACHO
F
ricardo.zamora@upm.es
Antonio Baquero Mayor
Pasillo
Centro de
Cálculo
antonio.baquero@upm.es
Jose Mª González Alvarez-Campana
Pasillo
Centro de
Cálculo
josemaria.gonzalez@upm.es
Ricardo Zamora Rodríguez (C)
Canal
Luis Pérez Rojas
Ensayos
luis.perezrojas@upm.es
CONOCIMIENTOS PREVIOS REQUERIDOS PARA PODER SEGUIR CON
NORMALIDAD LA ASIGNATURA
ASIGNATURAS
SUPERADAS
OTROS
RESULTADOS DE
APRENDIZAJE
NECESARIOS
2
Objetivos de Aprendizaje
COMPETENCIAS Y NIVEL ASIGNADAS A LA ASIGNATURA
Código
CG1
CG4
CT3
CE2
CE18
Código
Obj 1.
Obj 2.
COMPETENCIA
NIVEL
Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su
capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos
dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su
área de estudio
Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan
continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida
autodirigido o autónomo
Creatividad (se evaluará en la realización de las prácticas y se cuantificará con
el 10% de su calificación)
Conocimiento avanzado de la hidrodinámica naval para su aplicación a la
optimización de carenas, propulsores y apéndices.
Capacidad para la realización de cálculos de geometría de buques y
artefactos, flotabilidad y estabilidad
3
3
3
3
3
OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA
Que los estudiantes adquieran la capacidad necesaria para resolver problemas complejos y
para tomar decisiones con responsabilidad sobre la base de los conocimientos científicos y
tecnológicos adquiridos en materias básicas y tecnológicas aplicables en la ingeniería naval
y oceánica, y en métodos de gestión.
Que los estudiantes adquieran la capacidad necesaria para concebir y desarrollar
soluciones técnica, económica y ambientalmente adecuadas a necesidades de transporte
marítimo o integral de personas y mercancías, de aprovechamiento de recursos oceánicos
y del subsuelo marino (pesqueros, energéticos, minerales, etc.), uso adecuado del hábitat
marino y medios de defensa y seguridad marítimas
Obj 3.
Que los estudiantes adquieran
embarcaciones de todo tipo
Obj 4.
Que los estudiantes adquieran la capacidad necesaria para el proyecto de plataformas y
artefactos para el aprovechamiento de recursos oceánicos
Que los estudiantes adquieran la capacidad para diseñar y controlar los procesos de
construcción, reparación, transformación, mantenimiento e inspección de los ingenios
anteriores
Que los estudiantes adquieran la capacidad para realizar investigación, desarrollo e
innovación en productos, procesos y métodos navales y oceánicos
Que los estudiantes adquieran la capacidad de integración de sistemas marítimos
complejos y de traducción en soluciones viables
Que los estudiantes adquieran la capacidad para el análisis e interpretación de mediciones,
cálculos, valoraciones, tasaciones, peritaciones, estudios, informes, planos de labores y
otros trabajos análogos
Que los estudiantes adquieran la capacidad para redactar especificaciones que cumplan
con lo establecido en los contratos, los reglamentos y las normas de ámbito naval e
industrial
Que los estudiantes se formen adecuadamente para desarrollar la ingeniería necesaria en
las operaciones de salvamento y rescate y en el diseño y utilización de los medios
requeridos
Obj 5.
Obj 6.
Obj 7.
Obj 8.
Obj 9.
Obj 10.
la
capacidad
3
necesaria
para
proyectar
buques
y
Obj 11.
Obj 12.
Código
RA1. RA2. RA3. RA4. RA5. -
RA6. -
Que los estudiantes alcancen la capacidad para analizar, valorar y corregir el impacto social
y ambiental de las soluciones técnicas
Que los estudiantes alcancen la capacidad para organizar y dirigir grupos de trabajo
multidisciplinares en un entorno multilingüe, y de generar informes para la transmisión de
conocimientos y resultados
RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA ASIGNATURA
Conocer el ámbito y alcance de la Hidrodinámica aplicada al buque y de las
partes que la componen.
Identificar las componentes de la Resistencia al Avance y distinguirlas con
precisión
Conocer con suficiente amplitud las características de las resistencias de
fricción, de formas, de
resistencia por formación de olas y del aire
Conocer y manejar los diferentes métodos de correlación modelo‐buque
Poder identificar la influencia en la Resistencia de todas las características
geométricas de la carena del buque y saber estimar mediante cálculos la
potencia requerida para su movimiento mediante métodos estadísticos
Conocer a fondo la geometría de la hélice y su comportamiento
hidrodinámico, tanto en flujo
uniforme como detrás de la carena
RA7. -
Conocer los fenómenos de cavitación de las hélices
RA8.
Poder proyectar y calcular hélices mediante Series Sistemáticas
RA9.
Conocer las técnicas empleadas en los Canales de Ensayo
RA10. -
Conocer los tipos y características de embarcaciones de alta velocidad
RA11
Conocer las características de las distintas aproximaciones al problema de
la Resistencia al Avance por CFD
4
Contenidos y Actividades de Aprendizaje
Indicadores
TEMA / CAPITULO
APARTADO
Relacionados
1.1. La Teoría del Buque y las partes que la
componen
Tema 1. Componentes de la
Resistencia al avance
1.2. División de la Resistencia. Hipótesis de Froude
1.3. División de la Resistencia. Hipótesis de
Hughes
RA1
RA2
1.4. Cálculo numérico y experimentación
2.1. Analísis dimensional. Generalidades
Tema 2. Análisis Dimensional.
Números Adimensionales.
2.2. Análisis dimensional aplicado a la Resistencia
2.3. Dependencia del coeficiente de resistencia
total de los parámetros adimensionales
2.4. Números de Reynolds y de Froude en modelo
y buque
2.5. El ensayo de remolque
3.1. Métodos
experimentales
experimentales
y
RA2
teórico-
3.2. Líneas de fricción laminares y turbulentas
Tema 3. Resistencia de fricción 3.3. La línea ITTC- 57
3.4. Resistencia
transversal
3.5. Resistencia
longitudinal
RA2
de
fricción
por
curvatura
de
fricción
por
curvatura
RA3
4.1. Resistencia de presión de origen viscoso
Tema 4. Resistencia de formas
4.2. Factor de forma. Fórmula de Sasajima-Tanaka
4.3. Separación de la capa límite. Descripción de
los fenómenos físicos
4.4. Consideraciones geométricas y cinmáticas
sobre la separación
RA2
RA3
4.5. Ensayo de líneas de corriente
Tema 5. Resistencia por
formación de olas
Tema 6. Métodos de
correlación modelo-buque
5.1. Sistema de olas de Kelvin
5.2. Resistencia por formación de olas. Modelo de
Wigley
5.3. Efectos de la viscosidad. Comparación entre
mediciones y cálculos
6.1. Métodos de Froude y de Hughes
6.2. Determinación experimental del factor de
forma
6.3. Ensayo a baja velocidad
6.4. Método de Prohaska
RA2
RA3
RA4
RA9
RA10
6.5. Método del mínimo de la curva C T - Rn
6.6. Recomendación de la ITTC- 78
7.1. Generalidades
Tema 7. Resistencia del Aire
7.2. Método de Hughes
RA2
7.3. Método de Isherwood
8.1. Influencia de las dimensiones principales y
relaciones adimensionales
RA5
Tema 8. Influencia de las
dimensiones y formas del
8.2. Influencia de la curva de áreas
buque en la Resistencia (1)
8.3. Posición longitudinal del centro de carena
5
8.4. Influencia de la flotación en proa y popa
8.5. Olas rompientes
RA5
8.6. Influencia de la forma de las cuadernas
8.7. Bulbo de proa. Efectos hidrodinámicos
8.8. Tipos de bulbo, geometría y aplicabilidad
9.1. Series sistemáticas
Tema 9. Métodos de
Estimación de Potencia
9.2. Método de Guldhammer y Harvald
RA1
RA5
9.3. Método de Holtrop
9.4. Método de Hollenbach
10.1. Tipos de potencia y rendimientos
10.2. Filosofía de la hélice como elemento
propulsor
Tema 10. Generalidades sobre
10.3. Superficies helicoidales
propulsores
RA6
10.4. Representación gráfica de la hélice
10.5. Relaciones geométricas
11.1. Parámetros adimensionales
11.2. Influencia del nº de Reynolds
Tema 11. Comportamiento de
la hélice en aguas libres
11.3. Ensayo de propulsor aislado
Tema 12. Interacción hélicecarena
Tema 13. Cavitación
Tema 14. Proyecto de hélices
por Series sistemáticas
Tema 15. Hidrodinámica de
Embarcaciones Rápidas
11.4. Paso efectivo
12.1. Componentes de la estela
12.2. Estela nominal
12.3. Estela efectiva
12.4. Succión
12.5. Rendimientos rotativo-relativo y cuasipropulsivo
12.6. Ensayo de autopropulsión
12.7. Obtención de los coeficientes propulsivos
12.8. Método de extrapolación modelo-buque
ITTC-78
13.1. Generalidades. Condición hidrodinámica de
cavitación
13.2. Número de cavitación local
13.3. Influencia de la relación área-disco y de la
entrada libre de choque
13.4. Tipos de cavitación
13.5. Túneles de cavitación
13.6. Ensayos que se realizan en el túnel de
cavitación
13.7. Estimación del área-disco necesaria para
prevenir la cavitación. Métodos de Burrill y
Keller
RA6
RA6
RA7
RA7
14.1. Series sistemáticas de hélices
RA8
14.2. Serie B de Wageningen
14.3. Presentación de resultados
14.4. Proyecto de hélice para motores
directamente acoplados
14.5. Proyecto de hélice para turbinas o motores
engranados
14.6. Ejemplos de proyectos
15.1. Principios fundamentales de aplicación a las RA10
embarcaciones rápidas
15.2. Embarcaciones de sustentación dinámica
6
Tema 16. Introducción a los
CFD
producida en su casco
15.3. Embarcaciones multicasco
15.4. Embarcaciones de sustentación dinámica
producida por alas
15.5. Embarcaciones de sustentación producida
mecánicamente, colchones de aire
16.1. Introducción
16.2. Códigos Potenciales
16.3. Códigos Viscosos
7
RA11
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES ORGANIZATIVAS
UTILIZADAS Y METODOS DE ENSEÑANZA EMPLEADOS
CLASES DE TEORÍA
Las clases de teoría serán expositivas, con abundancia de ejemplos
y promoviendo la participación de los alumnos.
CLASES
El profesor propondrá ejemplos concretos de cada uno de los
PROBLEMAS
temas contemplados en el temario.
Se realizarán 3 prácticas en el “Canal de Ensayos”: “Ensayo de
PRACTICAS
Resistencia al Avance”, “Ensayo de Propulsor Aislado” y “Ensayo de
Autopropulsión”.
TRABAJOS
No hay previstos trabajos autónomos.
AUTÓNOMOS
TRABAJOS EN
Las prácticas anteriores conllevan la realización de informes en
GRUPO
grupo.
Se impartirán por los profesores de la asignatura según el horario
que se puede encontrar en:
TUTORÍAS
http://www.etsin.upm.es/ETSINavales/Escuela/Agenda_Academica
/Horarios_Tutorias
8
RECURSOS DIDÁCTICOS
Apuntes y presentaciones de todas las clases. Ver Moodle.
Antonio Baquero Mayor, “Resistencia y Propulsión del Buque”. ETSIN
(UPM), Servicio de Reprografía. 2014
E.V. Lewis, “Principles of Naval Architecture”. 2ª Revisión, SNAME.
1988..
BIBLIOGRAFÍA
J. A. Aláez, “Resistencia viscosa de buques”, Publicación
del Canal de Experiencias Hidrodinámicas de El Pardo, 1972
S. V. Harvald, “Resistance and Propulsion of Ships” por, WileyInterscience Publication, John Wiley and Sons, 1983
A. Molland, “Ship Resistance and Propulsion“,Cambridge
University Press, 2011
RECURSOS WEB
Página web de la asignatura http://moodle.upm.es
Canal de Ensayos Hidrodinámicos.
Centro de cálculo
EQUIPAMIENTO
Biblioteca
Salas de estudio
Aulas
9
Cronograma de trabajo de la asignatura
Semana
1
Actividades Aula
Trabajo Individual
Temas 1 y 2.
4h de lectura de teoría y
ejemplos
Clase expositiva y ejemplos (3h)
Tema 3 y 4
2
Clase expositiva y ejemplos (3h)
Tema 5
3
Clase expositiva y ejemplos (3h)
Tema 6 y 7
4
Clase expositiva y ejemplos (3h)
Tema 8
5
Clase expositiva y problemas (3h)
Practica nº 1 (1 hora)
Tema 9 y 10
6
Clase expositiva y ejemplos (3h)
Actividades Evaluación
5h de lectura de teoría y
ejemplos
4h de lectura de teoría y
ejemplos
2h Problemas
4h de lectura de teoría y
ejemplos
2h Problemas
4h de lectura de teoría y
ejemplos
5h de lectura de teoría y
ejemplos
10
Prueba de evaluación
continua Temas 1-6 (1h)
Otros
Tema 11
7
Clase expositiva y ejemplos (3h)
Temas 12
8
Clase expositiva (3h)
Tema 13.
9
Clase expositiva y problemas (3h).
Problemas prácticos(3h)
10
Práctica nº 2 (1h)
Tema 16
11
Clase expositiva (3h)
Tema 15.
12
Clase expositiva y problemas (2h)
3h de lectura de teoría y
ejemplos
3h para el trabajo en grupo
prácticas
6h de lectura de teoría y
ejemplos
Prueba de evaluación
continua Temas 7-9 (1h)
5h de lectura de teoría y
ejemplos
5h de lectura de teoría y
ejemplos
2h Problemas
4h de lectura de teoría y
ejemplos
2h para el trabajo en grupo
prácticas
4h de lectura de teoría y
ejemplos
11
Prueba de evaluación
continua Temas 10-13 (1h)
Entrega informe
práctica nº 1
Temas 15
13
4h de lectura de teoría y
ejemplos
Clase expositiva y problemas (3h)
2h para el trabajo en grupo
prácticas
Práctica nº 3 (1h)
Tema 14
14
Entrega informe
práctica nº 2
5h de lectura de teoría y
ejemplos
Clase expositiva y problemas (2h)
Visita CEHIPAR
Tema 14
15
5 h de lectura de teoría y
ejemplos
Clase expositiva y problemas (3h)
Examen Final (alternativo)
16-19
Prueba de evaluación
continua Temas 14-16 (1h)
Entrega informe de
la práctica nº 3.
Examen Final
En la fecha fijada por el calendario
oficial de exámenes
(Enero 2015)
Total Horas presenciales
50
Total Horas de trabajo individual del alumno
12
82
Sistema de evaluación de la asignatura
EVALUACION SUMATIVA
BREVE DESCRIPCION DE LAS
ACTIVIDADES EVALUABLES
PESO EN LA
MOMENTO
LUGAR
CALIFICACIÓN
Prueba de evaluación continua (1-6)
Semana 5
A de dibujo
20%
Prueba de evaluación continua (7-10)
Semana 8
A de dibujo
15%
Prueba de evaluación continua (8-11)
Semana 11
A de dibujo
20%
Prueba de evaluación continua (8-11)
Semana 15
A de dibujo
20%
Entrega y evaluación de informes de
Canal de
prácticas
Examen Final
Ensayos
Consultar Calendario
A de dibujo
25%
100%
CRITERIOS DE CALIFICACIÓN
En las pruebas de evaluación continua será necesario obtener una calificación superior a
5 sobre 10. En la evaluación de cada práctica habrá que obtener al menos 5 sobre 10. La
calificación final se obtiene en tal caso sumando las calificaciones de cada uno de los
elementos de evaluación señalados en el cuadro anterior contabilizados con su peso
porcentual señalado.
Si el alumno no supera el proceso de evaluación continua, la calificación obtenida se
obtendrá como suma de la parte teórica (75% del total) del examen final y el 25 % de las
prácticas. En ambos casos (examen teórico y prácticas), se deberá obtener al menos una
nota de 5 sobre 10. El aprobado de la parte teórica se guardará durante un año
académico.
En todos los exámenes teóricos, un 20% de los mismos corresponderán a los
“conocimientos mínimos”, perfectamente identificados en la documentación suministrada
y que deberán responderse adecuadamente al menos en un 85%.
En la prueba final, el alumno sólo necesitará responder a las preguntas de aquellas partes
de la asignatura que no haya superado; si bien deberá obtener un mínimo de 3 en cada
parte y obtener una media de al menos 5. El alumno siempre se podrá acoger a realizar el
examen final completo sin atenerse a la limitación de obtener un 3 en cada parte.
13
14