CARACTERSTICAS DE LAS SECCIONESAERODINMICAS:

PERFILES HIDRODINMICOSSiguiendo la notacin y costumbres aerodinmicas, la fuerza resultante en unperfil se descompone en un EMPUJE (LIFT) perpendicular a la direccin delflujo, u0, y una RESISTENCIA (DRAG), paralela a u0. Estas componentes sesuelen presentar en trminos de coeficientes adimensionales:

Coeficiente de empuje, CL = Empuje (L) / (0.5 u02 A)Coeficiente de resistencia, CD = Resist. (D) / (0.5 u02 A)Donde:

A = rea proyectada (rea de un lado del perfil)

u0 = velocidad del fluido libre

= densidad del fluidoCL y CD dependen de:

- Geometra del perfil

- Situacin en la corriente

- Nmero de Reynolds

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FORMA DE LAS SECCIONES

t = espesor mximo (max. Thickness)

c = cuerda (chord)

m = comba mxima, curvatura mxima (max. camber)

= ngulo de ataquem/c = relacin de comba (camber ratio)

t/c = relacin de espesor (thickness ratio)

La geometra de la seccin se define -generalmente- en relacin a la lnea dereferencia nariz-cola. Una seccin simtrica, como las utilizadas para quillas ytimones, tiene una comba cero. Esto no es as con las palas de las hlices.

En la prctica la mayora de los perfiles estndar de aerofoil utilizados son delas series estndar de la NACA.

CARACTERSTICAS DE SECCIONES BI-DIMENSIONALES

Un perfil bi-dimensional, significa que el flujo puede ser considerado comobidimensional. No el perfil. Se supone que no hay flujo transversal, por tanto elflujo en cada una de las secciones del perfil es el mismo.

A pequeos ngulos de ataque, el flujo alrededor del perfil es uniforme y estadherido a ambas superficies del perfil. Segn va aumentando el ngulo deataque, el flujo se desprende de la superficie superior empezando en el bordede salida. El punto de separacin se mueve rpidamente hacia delante con elaumento del ngulo de ataque, hasta que toda la superficie superior estdesprendida. A este proceso se le llama entrada en prdida (stall).

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Caractersticas tpicas de secciones 2D

0 = ngulo sin empuje -2 a -5 para perfiles con comba.A lo largo del rango A-B, el coeficiente de empuje CL varia linealmente con elngulo de ataque con una pendiente de empuje caracterstica.

El valor terico de esta pendiente dCL/d = 2 por radian = 0.1097 por gradodCL/d varia ligeramente con Rn y t/c.A partir de B, el perfil empieza a entrar en prdida y en C la situacin deprdida es total, con CL por debajo de su valor mximo.

Al ngulo de ataque en A (0) se le denomina ngulo sin empuje y es funcinbsicamente de la comba del perfil.

Un perfil se disea normalmente para operar en un rango de CL entre 0.2 y0.4.

Para el CL de diseo se mantiene un flujo laminar en la mayor parte de lasuperficie superior del perfil. Al aumentar el ngulo de ataque ms all de un

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punto crtico toda la capa lmite en lasuperficie superior se vuelveturbulenta.

Este proceso ocurre mucho antes deentrar en prdida y es un fenmenodistinto.

En la zona laminar, el coeficiente deresistencia, CD es excepcionalmentebajo, y aumenta rpidamente amedida que el flujo empieza a serturbulento. Esto puede serobservado en el llamado cubo de lacurva de CD.

Las secciones con un gran radio enel borde de ataque pueden noexhibir este cubo, pero por elcontrario ayudan a retrasar laentrada en prdida a grandesngulos de ataque.

SECCIONES NACA USADAS HABITUALMENTE EN VELEROS:

1.- Series de 4 dgitos2.- Series de 5 dgitos3.- Series de 4 y 5 dgitos modificadas4.- Series 6

Series de 4 dgitosNomenclatura1 dgito = Comba mxima * 100 / cuerda2 dgito = Posicin de la comba mx. * 10 / cuerda3 y 4 dgitos = t/c * 100

Las secciones simtricas tienen los dos primeros dgitos cero.

Ej. Seccin NACA 2415Tiene una comba del 2%, a 0.4 de la cuerda desde el borde de ataque y un espesor del15% de la cuerda.

NACA 0015Seccin simtrica con un espesor del 15%.

En todos los casos el espesor mximo est a un 30% desde el borde de ataque. Estasformas estn pensadas para minimizar la resistencia de presin de forma.

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Secciones de 5 dgitosNomenclatura1 dgito = (2/3)CL DISEO*10CL DISEO = CL terico cuando CL/CD = max2 y 3 dgitos = 2*(Posicin de comba max. * 100 / cuerda)4 y 5 dgitos = t/c * 100

NACA 23012Tiene un CL DISEO = 0.3La comba mxima a un 15 % de la cuerdat/c = 12 %

Secciones de 4 y 5 dgitos modificadasLas modificaciones consisten bsicamente en el radio del borde de ataque y en laposicin del espesor mximo, movindolo del 30%.Estas modificaciones se expresan mediante 2 dgitos.El primero indica la modificacin del radio. Un 6 significa que no ha variado. Un 0 indica inborde de ataque ms afilado.El segundo dgito indica la posicin del espesor mximo *10 / cuerda

NACA 0012-64Seccin simtrica, con un t/c del 12% a un 40% de la cuerda

Series 61 dgito: Siempre 6. Indica la serie.2 dgito = Posicin de mnima presin en la condicin de empuje cero para la seccinsimtrica base * 10 / cuerdaEsta posicin es cercana al espesor mximo, pero no coincidente.3 dgito (tras una coma) = ignorar. Casi siempre se omite4 dgito = CL DISEO * 105 y 6 dgitos = t/c * 100

NACA 65,3-218Serie 6Posicin de presin mnima para CL = 0 a un 50%CL DISEO = 0.2t/c = 18%

Estas secciones estn diseadas para extender el flujo laminar. Se les suele llamarsecciones de cubo por la forma de la curva CD - CL

USOS DE LAS SECCIONES

Para timones, la mejor opcin son las series de 4 dgitos ya que son resistentes a entraren prdida y diseadas para los grandes ngulos de ataque a los que suele operar untimn. Tambin tienen la ventaja de tener un borde de ataque grueso lo que facilita elalojamiento de la mecha. La relacin de espesor suele oscilar entre el 15 y el 18%, perodepende mucho del dimetro de la mecha ms que de otro factor.

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Para timones que no sean sumergidos, las secciones de 4 dgitos no son buenas, ya quegeneran una mayor resistencia por formacin de olas. Por tanto para timones quepenetren en la superficie del agua, en las secciones superiores se suelen utilizarsecciones 64 o 64 modificadas

Para quillas, como operan a bajos ngulos de ataque la opcin es una seccin de la serie6.Un factor importante en una quilla es el alojamiento del lastre. Dependiendo de dondetenga que estar el LCG se utilizar una seccin 63 o 64.

Seccin Coef. de rea C de G desde L.E.

63A010 0.6612 42.7763A012 0.66 42.6963A015 0.657 42.5864A008 0.6632 43.3664A010 0.6619 43.2564A012 0.6603 43.21

Las secciones 63 tienen el C de G ms adelante, lo que suele ser ms conveniente.Para quillas de crucero de baja relacin de aspecto, se suelen usar relaciones de espesorbajas, 8%. Para quillas con relaciones de aspecto mayores se puede ir hasta un t/c del12%. En general la opcin es una seccin 63 o 64 lo ms fina posible. Para este tipo de secciones es importante el acabado superficial. La quilla debe estarlimpia y pulida. Si ese no va a ser el caso, una seccin de 4 dgitos nos dar una menorresistencia.

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