¿Por qué la máxima velocidad de un barco está limitada por su eslora?

[Colt Cabrera]

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Cuánto más largo sea un barco, más velocidad. Es decir, por mucho que pongamos enormes velas o motores, cada barco tiene un tope de velocidad (salvo si éste se pone a planear) que está determinado por su eslora de flotación. Una vez alcanzada la velocidad límite, si añadimos más potencia, ésta originará olas más grandes creadas por el barco, pero no más velocidad.

Y esto sólo ocurre con los barcos, y no con los aviones o los submarinos! De modo que la razón debe estar en esta capa que actúa de frontera entre el cielo y el mar; La superficie del mar. Efectivamente, cuando un submarino avanza, en su resistencia al avance, el agua que empuja y desplaza, rodea el submarino por todos lados. Pero en un barco, el agua desplazada por el avance (que pesa mucho más que el aire) en vez de rodearlo (por encima!) crea una ola conocida como ola de proa. El agua desplazada por el casco, al no encontrar resistencia por encima (ya que aire casi no opone resistencia) sube y genera dicha ola. En la popa el casco empuja el agua para abajo y esta sube por detrás del barco por la misma razón, generando otra segunda ola conocida como ola de popa.

En cualquier onda (y una ola lo es) están relacionadas su velocidad de propagación y su longitud de onda por la ecuación V= 2,4 SQR(Landa) (en donde V viene expresado en nudos y Landa en metros). Como la ola es continuamente generada por el propio desplazamiento del barco, tenemos que a velocidades pequeñas la onda será también pequeña, por ejemplo a 2,4 nudos la ola es de un metro. En la longitud total del barco vemos que se aprecian varias olas de un metro una tras otra. Lógico. A medida que aumenta la velocidad la longitud de onda de la ola va creciendo, hasta que alcanza la eslora de flotación.



En ese momento, por ejemplo a unos 7 nudos con un barco de 10 metros, la parte final de la ola de proa coincide con el espejo de popa, y con el nacimiento de la ola de popa, lo que refuerza el efecto al combinarse las dos. Por esta razón aparece un gran hueco tras la popa.

Supongamos ahora que metemos más motor (o velas) y la velocidad aumenta. Entonces también lo hace la velocidad de propagación de la ola y el tamaño de su longitud de onda. Esto hace que se forme una especie de montaña de agua que el barco tiene que escalar para lo cual el barco necesita mucha más potencia, y si lo logra entonces empieza a planear. Al lograrse el planeo, el casco no desplaza agua en su movimiento, y ya no se genera ola de popa ni de proa, y la velocidad crece mucho más al no gastarse energía en la creación de estas dos molestas olas.



Pero para escalar esta montaña de agua el casco del barco tiene que estar diseñado para que pueda trepar. Con un casco típico de desplazamiento es imposible y es entonces cuando decimos que hemos alcanzado la velocidad límite. Por ejemplo para un velero como es el Bénéteau Oceanis 393 de 12 metros, su velocidad límite es de unos 8,4 nudos.

Pero y si a pesar de todo y tozudamente montamos en el espejo de popa del velero (solo por imaginar) 3 motores fuera borda de 200 caballos,… ¿Qué pasará…?

Más allá de la velocidad límite, y si el casco no está pensado para el planeo, los esfuerzos que soporta son terribles. Incluso en este caso es muy probable que lo único que lográramos es generar un pedazo de ola importante. Cuando un barco navega a poca velocidad su resistencia se debe al rozamiento de la capa de agua sobre el casco, y hay un poco de energía invertida también en generar una pequeña ola en la proa y en la popa. A medida que aumenta la velocidad, la energía de rozamiento aumenta con el cuadrado de la velocidad, lo cual ya es muy importante.

Es decir para ir el doble de rápido tenemos que meter 4 veces más de potencia. Pero lo terrible es que la energía que se pierde en la olas creadas crece con la potencia sexta de la velocidad! Es decir si al ir a 5 nudos de velocidad utilizamos 10 caballos de potencia, para ir a 10 nudos (el doble) necesitamos 64 veces más de potencia, es decir, la friolera de 640 caballos!
http://www.fondear.org/infonautic/Ba...dad_Eslora.htm

Qué os parece, opiniones ?

[TorredeHércules]

Boas tardes

Querido Colt, sin acritud, pero la física ondulatoria, como toda ley científica, no admite opiniones. Las olas son asín y yastá .

Saúdos
TdH (que estudió mucha física en sus años mozos)

[Quel]

Originalmente publicado por Colt Cabrera

...

Qué os parece, opiniones ?...

Hombre Colt a mi me parece que como decía aquel "Así son las cosas y así se las hemos contado".

No creo que nuestras opiniones vayan a cambiar una ley física ni a aportar mucho más a lo que tan bien has comentado...

[Nonick]

Muy buena explicación. Sabía calcular la velocidad máxima y lo de la ola, pero creo que se un poco más "por qué".

[Indibil]

Fecicidades Colt CAbrera, es la 1ª explicacion que leo sobre hidrodinamica francamente inteligible (es que soy un poco cazurro) alguna vez que he leido sobre el tema parecia que leia en marciano (o algo asi)

Tu debes ser educador, y si no tendrías que serlo.
Salud

[Butxeta]

Por puntualizar: la velocidad teórica del casco debe calcularse en función de la eslora dinámica de flotación, no de la eslora total. Por tanto, el Oceanis 393 del ejemplo no tendrá una eslora de cálculo de 12 metros sino algo inferior.

Para hacerlo fácil, si tomamos la eslora en flotación en parado tenemos asegurado un cálculo conservador. En algunos casos puede ser excesivamente conservador, pero para cascos actuales se asemejará bastante a la realidad.

[Colt Cabrera]

De hay que en la actualidad se empiecen a ver como desaparecen de los diseños las proas avanzadas para aumentar esa eslora de flotación en detrimento del paso de ola…
Cierto?