Análisis dimensional de hélices propulsoras

Análisis dimensional de hélices propulsoras

En principio, el análisis dimensional de hélices propulsoras pareciera ser similar al de las bombas rotodinámicas. Sin embargo, las bombas rotodinámicasfuncionan, en general, acopladas a un circuito hidráulico independiente que determina que para el análisis el caudal sea una variable independiente, ya que puede variar de acuerdo a las condicionesdel circuito. Los propulsores marinos funcionan, en general, en una corriente libre. Esta situación equivale a la de una bomba conectada a un circuito muy corto que no opone resistencia y que, por lotanto, funciona a caudal máximo y altura despreciable. En ese caso el caudal deja de ser una variable independiente y pasa a ser una variable dependiente más. Por lo tanto, en el análisis dimensionaldel torque, la potencia, etc. de este tipo de propulsores navales no deberá ponerse como una de las variables independientes de las cuales torque y potencia dependan.

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Por otra parte, seríalegítimo incluir como variables, como en el caso de las bombas, los efectos de la viscosidad y la rugosidad y por lo tanto, el análisis conducirá a la dependencia del número de Reynolds y la rugosidadrelativa. Los resultados experimentales se muestran relativamente insensibles a éstas dos variables para elementos nuevos, y por eso, se omiten usualmente de los análisis. Es importante tener encuenta que la pérdida de rendimiento a lo largo de la vida útil de la hélice podrá estar asociada a una variable similar a la rugosidad que tendrá que ver con el deterioro de la superficie por erosión, porincrustaciones y otros efectos como la corrosión. Otra variable a tener en cuenta y que produce deterioro en el rendimiento es la diferencia entre la presión existente en el entorno de la hélice yla correspondiente presión de vapor, p-pv. Observar que en el caso naval la presión p será p= po + γ . h , donde h es la profundidad del eje de la hélice.

Si denominamos con T el empuje (Thrust)...