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Diseño de un casco para un vehículo acuático alimentado con energía solar (VAES) en la cuenca baja del río Sinú, Montería-Córdoba

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dc.contributor.advisorTorres Sánchez, Jairo Eulisesspa
dc.contributor.authorBenítez Pacheco, Mauricio José
dc.contributor.authorSilva Bello, César Alexander
dc.date.accessioned2023-07-27T20:03:00Z
dc.date.available2023-07-27T20:03:00Z
dc.date.issued2023-07-18
dc.description.abstractEste 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.spa
dc.description.degreelevelPregradospa
dc.description.degreenameIngeniero(a) Mecánico(a)spa
dc.description.modalityTrabajos de Investigación y/o Extensiónspa
dc.description.tableofcontentsRESUMEN.............................................................xiiispa
dc.description.tableofcontentsABSTRACT .....................................................................xivspa
dc.description.tableofcontents1. INTRODUCCIÓN .................................................................. 1spa
dc.description.tableofcontents2. OBJETIVOS.............................................................. 2spa
dc.description.tableofcontents2.1 OBJETIVO GENERAL................................................................................................ 2spa
dc.description.tableofcontents2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ....................................................................................... 2spa
dc.description.tableofcontents3. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA ...................................................................................... 3spa
dc.description.tableofcontents3.1 HIDROSTÁTICA......................................................................................................... 3spa
dc.description.tableofcontents3.1.1 Principio de Arquímedes........................................................................................ 3spa
dc.description.tableofcontents3.1.2 Centro de Gravedad (C.G) ..................................................................................... 4spa
dc.description.tableofcontents3.2 CASCO DE DESPLAZAMIENTO.............................................................................. 4spa
dc.description.tableofcontents3.2.1 Estructura del Casco............................................................................................... 4spa
dc.description.tableofcontents3.2.2 Dimensiones del Barco........................................................................................... 5spa
dc.description.tableofcontents3.3 ESTABILIDAD............................................................................................................ 6spa
dc.description.tableofcontents3.3.1 Tipos de Estabilidad............................................................................................... 6spa
dc.description.tableofcontents3.4 INESTABILIDADES DINÁMICAS ........................................................................... 7spa
dc.description.tableofcontents3.4.1 Tipos de Inestabilidades......................................................................................... 7spa
dc.description.tableofcontents3.4.2 Posición del Metacentro......................................................................................... 8spa
dc.description.tableofcontents3.5 FLOTABILIDAD ......................................................................................................... 9spa
dc.description.tableofcontents3.5.1 Criterio de estabilidad .......................................................................................... 10spa
dc.description.tableofcontents3.6 ESTUDIO DE LA RESISTENCIA ............................................................................ 11spa
dc.description.tableofcontents3.6.1 Resistencia Aerodinámica .................................................................................... 11spa
dc.description.tableofcontents3.6.2 Resistencia Hidrodinámica................................................................................... 11spa
dc.description.tableofcontents3.6.3 Resistencia de Avance.......................................................................................... 12spa
dc.description.tableofcontents3.7 MÉTODOS ESTADÍSTICOS DE RESISTENCIA DE AVANCE ........................... 15spa
dc.description.tableofcontents3.8 PARÁMETROS GEOGRÁFICOS-AMBIENTALES............................................... 15spa
dc.description.tableofcontents3.8.1 Río Sinú................................................................................................................ 15spa
dc.description.tableofcontents3.9 TRANSPORTE FLUVIAL......................................................................................... 18spa
dc.description.tableofcontents3.9.1 Transporte Fluvial a Nivel Nacional .................................................................... 18spa
dc.description.tableofcontents3.9.2 Transporte Fluvial en el Departamento Córdoba ............. 18spa
dc.description.tableofcontents3.9.3 Transporte Fluvial en la Ciudad de Montería.................. 18spa
dc.description.tableofcontents3.10 SOFTWARE DE MODELAMIENTO..................................................................... 19spa
dc.description.tableofcontents3.10.1 MAXSURF ........................................................................................................ 19spa
dc.description.tableofcontents3.11 CÁLCULOS HIDRÓSTATICOS E HIDRODINÁMICOS..................................... 20spa
dc.description.tableofcontents3.12 OPTIMIZACIÓN DEL CASCO .............................................................................. 21spa
dc.description.tableofcontents3.13 DINÁMICA DE FLUIDOS COMPUTACIONAL (CFD)....................................... 22spa
dc.description.tableofcontents3.13.1 Ecuaciones de Navier-Stokes............................................................................. 22spa
dc.description.tableofcontents3.13.2 Discretización..................................................................................................... 23spa
dc.description.tableofcontents3.13.3 Malla................................................................................................................... 24spa
dc.description.tableofcontents3.13.4 Modelado en CFD .............................................................................................. 27spa
dc.description.tableofcontents4. ESTADO DEL ARTE................................................................................................... 28spa
dc.description.tableofcontents5. MATERIALES Y MÉTODOS ..................................................................................... 30spa
dc.description.tableofcontents5.1 ESPECIFICACIONES INICIALES DE DISEÑO..................................................... 31spa
dc.description.tableofcontents5.2 DISEÑO GEOMÉTRICO DEL PROTOTIPO........................................................... 31spa
dc.description.tableofcontents5.2.1 Regresión Lineal .................................................................................................. 31spa
dc.description.tableofcontents5.2.2 Parametrización General ...................................................................................... 32spa
dc.description.tableofcontents5.2.3 Construcción del CAD ......................................................................................... 32spa
dc.description.tableofcontents5.3 ANÁLISIS HIDROSTÁTICOS ................................................................................. 34spa
dc.description.tableofcontents5.3.1 Estimación de Estabilidad .................................................................................... 34spa
dc.description.tableofcontents5.4 OPTIMIZACIÓN DEL CASCO ................................................................................ 36spa
dc.description.tableofcontents5.5 MODELAMIENTO DEL CASCO OPTIMIZADO................................................... 36spa
dc.description.tableofcontents5.6 ANÁLISIS HIDROSTÁTICOS DEL CAD OPTIMIZADO ..................................... 37spa
dc.description.tableofcontents5.7 ANÁLISIS HIDRODINÁMICO ................................................................................ 38spa
dc.description.tableofcontents5.7.1 MAXSURF Resistance ........................................................................................ 38spa
dc.description.tableofcontents5.8 MODELADO EN CFD .............................................................................................. 38spa
dc.description.tableofcontents5.8.1 Geometría del Dominio Computacional .............................................................. 38spa
dc.description.tableofcontents5.8.2 Mallado................................................................................................................. 39spa
dc.description.tableofcontents5.8.3 Simulación............................................................................................................ 41spa
dc.description.tableofcontents6. RESULTADOS Y DISCUSIONES ................................................................................. 45spa
dc.description.tableofcontents6.1 DISEÑO GEOMÉTRICO DEL PROTOTIPO........................................................... 45spa
dc.description.tableofcontents6.2 PARAMETRIZACIÓN GENERAL........................................................................... 46spa
dc.description.tableofcontents6.3 OPTIMIZACIÓN DEL CASCO ................................................................................ 47spa
dc.description.tableofcontents6.4 ANÁLISIS HIDROSTÁTICOS ................................................................................. 48spa
dc.description.tableofcontents6.4.1 Perfil Seleccionado............................................................................................... 48spa
dc.description.tableofcontents6.4.2 Perfil Optimizado ................................................................................................. 50spa
dc.description.tableofcontents6.5 ANÁLISIS HIDRODINÁMICOS.............................................................................. 52spa
dc.description.tableofcontents6.5.1 Perfil Seleccionado............................................................................................... 52spa
dc.description.tableofcontents6.5.2 Perfil Optimizado ................................................................................................. 53spa
dc.description.tableofcontents6.6 SIMULACIÓN CFD................................................................................................... 54spa
dc.description.tableofcontents6.7 INDEPENDENCIA DE MALLA............................................................................... 54spa
dc.description.tableofcontents6.8 VALIDACIÓN DE RESULTADOS .......................................................................... 56spa
dc.description.tableofcontents7. CONCLUSIONES ........................................................................................................ 57spa
dc.description.tableofcontents8. RECOMENDACIONES ............................................................................................... 58spa
dc.description.tableofcontents9. BIBLIOGRAFÍA........................................................................................................... 59spa
dc.description.tableofcontents10. ANEXOS................................................................................................................... 64spa
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dc.identifier.urihttps://repositorio.unicordoba.edu.co/handle/ucordoba/7509
dc.language.isospaspa
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenieríaspa
dc.publisher.placeMontería, Córdoba, Colombiaspa
dc.publisher.programIngeniería Mecánicaspa
dc.rightsCopyright Universidad de Córdoba, 2023spa
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccessspa
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)spa
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/spa
dc.subject.keywordsOptimizationspa
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dc.subject.proposalMAXSURFspa
dc.titleDiseño de un casco para un vehículo acuático alimentado con energía solar (VAES) en la cuenca baja del río Sinú, Montería-Córdobaspa
dc.typeTrabajo de grado - Pregradospa
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