Canal de Aguas Tranquilas (Laboratorio de modelos físicos ICTS-I3a-1)

El Canal de Aguas Tranquilas es la instalación en la que se estudian las características hidrodinámicas de los buques y propulsores sin oleaje.

Características

Canal de ensayos

Sus dimensiones son 320 m de largo, 12,5 m de ancho y 6,5 m de profundidad.

Carro remolcador

Velocidades de ensayo de hasta 10 m/s.

Aceleración máxima de 1 m/s².

Software de control que permite establecer de forma automatizada los perfiles de velocidad de ensayo.

Instrumentación

Aparte de diversos equipos propios diseñados en el Centro, cabe destacar los siguientes equipos:

Dinamómetro de remolque.

Dinamómetro de propulsor aislado.

Dinamómetros de autopropulsión.

Dinamómetro de 6 componentes.

Videocámaras y equipo de registro.

Velocímetro por Imágenes de Partículas (PIV).

La adquisición y análisis de los datos se realiza de forma automática con tecnología digital, con programas de análisis desarrollados específicamente para esta instalación. La labor de modernización y mejora es continua.

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Túnel de Cavitación (Laboratorio de modelos físicos ICTS-I3a-2)

El túnel de cavitación es la instalación que se utiliza, entre otros fines, para optimizar el diseño de hélices comprobando y estudiando la generación de cavitación, el riesgo de erosión, las fluctuaciones de presión y la producción de ruidos inherente a la cavitación. Los ensayos pueden realizarse con el propulsor en flujo libre o bien simulando la estela del buque con mallas o introduciendo una réplica del modelo o "dummy model". También se pueden ensayar propulsores no convencionales.

Características

Túnel de cavitación

Velocidad del fluído de hasta 11 m/s.

Presión estática de 1.55 a 0.20 atm.

Índice de cavitación entre 0.32 y 130.

Diámetro de los modelos de propulsores entre 150 y 450 mm.

Simulación del flujo por mallas metálicas y "dummy models".

Instrumentación

Cabe destacar la siguiente instrumentación:

Equipo de medida de velocidades no intrusivo con un velocímetro Láser-Doppler PDA de dos componentes.

Dinamómetro para la medida de par y empuje.

Captadores de presión.

Medidor del contenido de oxígeno disuelto en el agua.

Laboratorio de Dinámica del Buque (Laboratorio de modelos físicos ICTS-I3a-3)

El Laboratorio de Dinámica del Buque dispone de moderna tecnología de generación de oleaje e instrumentación para ensayos de los movimientos de buques, plataformas off-shore y artefactos flotantes en olas y viento.

Características

Canal de ensayos

Canal de 150 m de largo, 30 m de ancho y 5 m de profundidad.

Pozo de ensayo de estructuras fijas. Cuadrado de 10 m de lado con 5 m adicionales de profundidad (profundidad total 10 m) situado en la proximidad del generador de olas.

Generador de oleaje

Generador de efecto "snake" tipo multipflap de sesenta segmentos. Con 30 m de anchura consta de 60 paletas rígidas de simple articulación, situada a 2 m del fondo del Canal. Los segmentos o flaps que configuran el generador de olas se accionan hidráulicamente de forma independiente. En el extremo opuesto, se encuentra la playa de absorción del oleaje generado, formada por una capa de virutas de acero inoxidable de 50 cm de espesor.

Tipos de oleajes:

Olas Regulares Longitudinales y oblicuas con longitudes entre 1 y 15 m y alturas de hasta 0,9 m. Ángulos hasta 45º.

Olas Irregulares de Cresta Larga y Corta con alturas significativas de hasta 0,4 m.

Espectros estándar o arbitrarios.

Capacidad de reproducir el espectro de grupos.

Olas Episódicas.

C.P.M.C. (Computerized Planar Motion Carriage)

Se denomina CPMC (Computerized Planar Motion Carriage) al conjunto integrado por la estructura que se mueve sobre el vaso del canal, formada por el carro principal y los subcarros.

La misión fundamental de este conjunto es reproducir, con la máxima precisión y a escala del modelo, todo movimiento horizontal que un buque de cualquier tipo es capaz de ejecutar en la mar.

El conjunto está compuesto por una estructura principal (carro principal), que se desplaza con movimiento uniforme X en toda la longitud del canal, sobre la que van suspendidas tres estructuras (carros) mecánicamente independientes y cuyos movimientos Y, DX y y, se superponen al movimiento de la estructura (carro) principal.

El subcarro transversal (Y) incorpora un dispositivo que permite la variación en altura de los subcarros incremental (DX) y de giro (y). Su misión es ajustar el francobordo del modelo a las condiciones requeridas de ensayo.

Una aplicación software de control de desarrollo propio gestiona de forma continua las distintas tareas que realiza simultáneamente el CPMC: Control de movimientos, posicionamientos, monitorización del modelo, adquisición de datos, evaluación de las carreras de ensayo, etc.

Instrumentación

Cabe destacar la siguiente instrumentación:

Instrumentación para conseguir una distribución correcta de pesos en los modelos, reproduciendo la masa, las inercias y la posición del centro de gravedad.

Sistema óptico Krypton de seguimiento que permite medir sin contacto físico los seis movimientos de uno o dos modelos.

Dinamómetros de hasta 6 componentes en modelos.

Dinamómetros de timones.

Dinamómetros de par y empuje en hélices.

Sensores de medida de altura de ola y movimiento relativo.

Sensores de medida de altura de ola de alta precisión por ultrasonidos.

Instrumentación para modelos segmentados.

Vídeo submarino.

Células de carga.

Acelerómetros.

Captadores de presión.

Talleres de modelos (Laboratorio de modelos físicos ICTS-I3a-4)

En los talleres se construyen los modelos de buques, propulsores y artefactos que son necesarios para los ensayos.

Características

Instalaciones

Nave central para preparación y montaje.

Taller mecánico.

Talleres de carpintería.

Taller de hélices para la fabricación de propulsores.

Taller de soldadura.

Almacén de materiales.

Cabina par construcción de modelos de fibra de vidrio con condiciones controladas.

Cabina de pintura.

Equipos

Talladora de modelos de 5 ejes.

Mesa de marcado de modelos y de control de calidad.

Herramientas estándar para el trabajo del metal, como tornos, fresas, cepillos, etc.

Herramientas estándar para el trabajo de la madera, como sierras, labras, etc.

Torno de control numérico.

Fresa de control numérico.

Diseño CAD/CAM de los modelos

El diseño de las formas de modelos se realiza con programas de software y para su transformación a lenguaje máquina se utilizan estándares de control numérico industrial.

Maniobrabilidad en pantano (Laboratorio de campo ICTS-I3b)

La maniobrabilidad abarca el estudio de los movimientos del buque en el plano horizontal y considerando aguas tranquilas. Mediante el estudio de maniobrabilidad se obtienen los datos necesarios para el proyecto de las superficies de control (fundamentalmente el timón), y por tanto la respuesta del buque a los efectos producidos por variaciones en dichas superficies para con ello poder saber su estabilidad de ruta, la posibilidad de escape ante determinadas situaciones de emergencia, la evolución para determinados tipos de pesca, la distancia requerida para detener el avance del barco, etc.

Los ensayos de maniobrabilidad en pantano con modelo libre se basan en un modelo instrumentado adecuadamente, autopropulsado, autogobernado y controlado remotamente por ordenador. Los ensayos se realizan habitualmente en el Embalse de Valmayor que cuenta con un gran plano de agua que permite realizar las trayectorias sin problemas� de colisión con objetos flotantes y profundidad adecuada.

Se dispone del conocimiento, equipos e instrumentación necesarios para realizar y analizar los ensayos de maniobrabilidad con modelo libre en pantano en los que se realizan las principales maniobras: círculo de evolución, pull-out, zig-zags, espiral y crash stop.

Estos ensayos de maniobrabilidad complementan a los de maniobra con modelo cautivo en los que se ensaya un modelo instrumentado adecuadamente y unido mediante dinamómetros a un CPMC (Computerized Planar Motion Carriage), tipo de carro remolcador disponible en el Laboratorio de Dinámica del Buque.

Hidrodinámica Numérica, CFD (Modelado Numérico ICTS-I3c)

Se dispone de herramientas para la simulación matemática con ayuda de ordenador, con técnicas de CFD (Computational Fluid Dynamics), adaptadas para la optimización de los proyectos de carenas y propulsores

Características

Carenas�

Para el estudio y modificación de las formas de las carenas se utilizan programas RANSE comerciales (Fluent y CFX de ANSYS) junto con una gran cantidad de programas auxiliares que permiten enlazar estos programas con los sistemas de CAD/CAM existentes en el centro.

Los principales resultados que se pueden obtener con los programas de cálculo de carenas son: los campos de presiones y velocidades sobre la carena y en la superficie del agua, la distribución de la ola sobre la superficie libre, el perfil de la ola generada por el buque, las líneas de corriente, las líneas límite de corriente, la distribución del coeficiente de fricción, el espesor de capa límite y las fuerzas de sustentación en superficies sustentadoras.

Propulsores

Para el análisis del comportamiento de la hélice se utiliza tanto el método de la superficie de sustentación no estacionaria en su modalidad VLM como el método de paneles perfeccionando la descripción de la cavitación tipo lámina, el alineamiento de la estela de la hélice e introduciendo correcciones por viscosidad, por torbellino de punta de pala. Se puede calcular la interacción de la hélice con la carena utilizando un método de paneles de bajo orden y el método de las imágenes.

Los principales resultados que se pueden obtener con los programas de cálculo de propulsores son: las curvas características de la hélice y rendimiento en varios regímenes de funcionamiento en aguas libres, el empuje la potencia y el rendimiento de la hélice funcionando detrás de la carena para un régimen de funcionamiento especificado, las 6 componentes de los esfuerzos y momentos vibratorios sobre cada pala y el eje, la forma de cavitación lámina en distintas posiciones angulares de las palas, los armónicos de cambio de volumen de las cavidades, la distribución de presión en la superficie de las palas, las amplitudes de las presiones pulsatorias sobre la bovedilla y la distribución de la estela efectiva.

Comportamiento del buque en la mar

Se dispone del código PRECAL para el estudio del comportamiento del buque en la mar.