Diseño de un casco para un vehículo acuático alimentado con energía solar (VAES) en la cuenca baja del río Sinú, Montería-Córdoba
Este estudio, se enfocó en el diseño y optimización de un perfil de una embarcación para disminuir la resistencia al avance, y, por ende, el consumo de combustible, con el fin de implementar energía solar, para el desplazamiento de dicho vehículo, mitigando el impacto ambiental por el uso de combust...
- Autores:
-
Benítez Pacheco, Mauricio José
Silva Bello, César Alexander
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2023
- Institución:
- Universidad de Córdoba
- Repositorio:
- Repositorio Institucional Unicórdoba
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
- oai:repositorio.unicordoba.edu.co:ucordoba/7509
- Acceso en línea:
- https://repositorio.unicordoba.edu.co/handle/ucordoba/7509
- Palabra clave:
- Optimización
Simulación
Diseño
Embarcación
MAXSURF
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- Copyright Universidad de Córdoba, 2023
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Este estudio, se enfocó en el diseño y optimización de un perfil de una embarcación para disminuir la resistencia al avance, y, por ende, el consumo de combustible, con el fin de implementar energía solar, para el desplazamiento de dicho vehículo, mitigando el impacto ambiental por el uso de combustibles fósiles. Por medio de métodos estadísticos, se determinó las dimensiones principales del perfil para el diseño de la embarcación y con asistencia de los softwares especializados MAXSURF y ANSYS se analizaron los parámetros hidrodinámicos e hidrostáticos del modelo, como lo es el centro de gravedad, metacentro, ángulo de escora y fuerza de arrastre, obteniendo valores de resistencia menores a las embarcaciones comerciales con dimensiones iguales y una buena estabilidad longitudinal y transversal. De igual forma, se procedió a mejorar dicho diseño bajo las mismas condiciones, para disminuir el consumo de potencia, para lo cual, se obtuvo una fuerza para el casco seleccionado de 167,88 N y un valor de 120,56 N para el casco optimizado, reduciendo en 30% la potencia requerida para el funcionamiento del vehículo. |
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Torres Sánchez, Jairo Eulisesb425d2fa-ea0a-473f-85fd-4cc63c2e6025-1Benítez Pacheco, Mauricio Joséd0b6f04d-0577-4363-a63d-8c4375d1d94c-1Silva Bello, César Alexanderd152c1fd-6495-4272-a132-46d2c315cfc6-12023-07-27T20:03:00Z2023-07-27T20:03:00Z2023-07-18https://repositorio.unicordoba.edu.co/handle/ucordoba/7509Este estudio, se enfocó en el diseño y optimización de un perfil de una embarcación para disminuir la resistencia al avance, y, por ende, el consumo de combustible, con el fin de implementar energía solar, para el desplazamiento de dicho vehículo, mitigando el impacto ambiental por el uso de combustibles fósiles. Por medio de métodos estadísticos, se determinó las dimensiones principales del perfil para el diseño de la embarcación y con asistencia de los softwares especializados MAXSURF y ANSYS se analizaron los parámetros hidrodinámicos e hidrostáticos del modelo, como lo es el centro de gravedad, metacentro, ángulo de escora y fuerza de arrastre, obteniendo valores de resistencia menores a las embarcaciones comerciales con dimensiones iguales y una buena estabilidad longitudinal y transversal. De igual forma, se procedió a mejorar dicho diseño bajo las mismas condiciones, para disminuir el consumo de potencia, para lo cual, se obtuvo una fuerza para el casco seleccionado de 167,88 N y un valor de 120,56 N para el casco optimizado, reduciendo en 30% la potencia requerida para el funcionamiento del vehículo.RESUMEN.............................................................xiiiABSTRACT .....................................................................xiv1. INTRODUCCIÓN .................................................................. 12. OBJETIVOS.............................................................. 22.1 OBJETIVO GENERAL................................................................................................ 22.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ....................................................................................... 23. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA ...................................................................................... 33.1 HIDROSTÁTICA......................................................................................................... 33.1.1 Principio de Arquímedes........................................................................................ 33.1.2 Centro de Gravedad (C.G) ..................................................................................... 43.2 CASCO DE DESPLAZAMIENTO.............................................................................. 43.2.1 Estructura del Casco............................................................................................... 43.2.2 Dimensiones del Barco........................................................................................... 53.3 ESTABILIDAD............................................................................................................ 63.3.1 Tipos de Estabilidad............................................................................................... 63.4 INESTABILIDADES DINÁMICAS ........................................................................... 73.4.1 Tipos de Inestabilidades......................................................................................... 73.4.2 Posición del Metacentro......................................................................................... 83.5 FLOTABILIDAD ......................................................................................................... 93.5.1 Criterio de estabilidad .......................................................................................... 103.6 ESTUDIO DE LA RESISTENCIA ............................................................................ 113.6.1 Resistencia Aerodinámica .................................................................................... 113.6.2 Resistencia Hidrodinámica................................................................................... 113.6.3 Resistencia de Avance.......................................................................................... 123.7 MÉTODOS ESTADÍSTICOS DE RESISTENCIA DE AVANCE ........................... 153.8 PARÁMETROS GEOGRÁFICOS-AMBIENTALES............................................... 153.8.1 Río Sinú................................................................................................................ 153.9 TRANSPORTE FLUVIAL......................................................................................... 183.9.1 Transporte Fluvial a Nivel Nacional .................................................................... 183.9.2 Transporte Fluvial en el Departamento Córdoba ............. 183.9.3 Transporte Fluvial en la Ciudad de Montería.................. 183.10 SOFTWARE DE MODELAMIENTO..................................................................... 193.10.1 MAXSURF ........................................................................................................ 193.11 CÁLCULOS HIDRÓSTATICOS E HIDRODINÁMICOS..................................... 203.12 OPTIMIZACIÓN DEL CASCO .............................................................................. 213.13 DINÁMICA DE FLUIDOS COMPUTACIONAL (CFD)....................................... 223.13.1 Ecuaciones de Navier-Stokes............................................................................. 223.13.2 Discretización..................................................................................................... 233.13.3 Malla................................................................................................................... 243.13.4 Modelado en CFD .............................................................................................. 274. ESTADO DEL ARTE................................................................................................... 285. MATERIALES Y MÉTODOS ..................................................................................... 305.1 ESPECIFICACIONES INICIALES DE DISEÑO..................................................... 315.2 DISEÑO GEOMÉTRICO DEL PROTOTIPO........................................................... 315.2.1 Regresión Lineal .................................................................................................. 315.2.2 Parametrización General ...................................................................................... 325.2.3 Construcción del CAD ......................................................................................... 325.3 ANÁLISIS HIDROSTÁTICOS ................................................................................. 345.3.1 Estimación de Estabilidad .................................................................................... 345.4 OPTIMIZACIÓN DEL CASCO ................................................................................ 365.5 MODELAMIENTO DEL CASCO OPTIMIZADO................................................... 365.6 ANÁLISIS HIDROSTÁTICOS DEL CAD OPTIMIZADO ..................................... 375.7 ANÁLISIS HIDRODINÁMICO ................................................................................ 385.7.1 MAXSURF Resistance ........................................................................................ 385.8 MODELADO EN CFD .............................................................................................. 385.8.1 Geometría del Dominio Computacional .............................................................. 385.8.2 Mallado................................................................................................................. 395.8.3 Simulación............................................................................................................ 416. RESULTADOS Y DISCUSIONES ................................................................................. 456.1 DISEÑO GEOMÉTRICO DEL PROTOTIPO........................................................... 456.2 PARAMETRIZACIÓN GENERAL........................................................................... 466.3 OPTIMIZACIÓN DEL CASCO ................................................................................ 476.4 ANÁLISIS HIDROSTÁTICOS ................................................................................. 486.4.1 Perfil Seleccionado............................................................................................... 486.4.2 Perfil Optimizado ................................................................................................. 506.5 ANÁLISIS HIDRODINÁMICOS.............................................................................. 526.5.1 Perfil Seleccionado............................................................................................... 526.5.2 Perfil Optimizado ................................................................................................. 536.6 SIMULACIÓN CFD................................................................................................... 546.7 INDEPENDENCIA DE MALLA............................................................................... 546.8 VALIDACIÓN DE RESULTADOS .......................................................................... 567. CONCLUSIONES ........................................................................................................ 578. RECOMENDACIONES ............................................................................................... 589. BIBLIOGRAFÍA........................................................................................................... 5910. ANEXOS................................................................................................................... 64PregradoIngeniero(a) Mecánico(a)Trabajos de Investigación y/o Extensiónapplication/pdfspaCopyright Universidad de Córdoba, 2023https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)http://purl.org/coar/access_right/c_abf2Diseño de un casco para un vehículo acuático alimentado con energía solar (VAES) en la cuenca baja del río Sinú, Montería-CórdobaTrabajo de grado - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTexthttp://purl.org/coar/version/c_71e4c1898caa6e32OptimizaciónSimulaciónDiseñoEmbarcaciónMAXSURFOptimizationSimulationDesignHullMAXSURFFacultad de IngenieríaMontería, Córdoba, ColombiaIngeniería MecánicaANSYS Fluent. (2021). ANSYS Fluent User’s Guide. http://www.ansys.comBakker, A. (2008). 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