Descripción de la solución adoptada

Nuestra elección final fue construir un pequeño catamarán.

Descripción:
El Catamarán se compone de dos cascos, generalmente muy angostos, unidos por un marco, lo que permite que la superficie que se unda sea bastante pequeña. Puede ser propulsado a vela o a motor y su diseño es relativamente nuevo. En general, su velocidad promedio es mayor y al ser más estable, la probabilidad de rotura del mástil aumenta.

Las razones por lo que elegimos este diseño fueron:

1. Es muy estable gracias a los cascos laterales, por lo que a pesar de ser pequeña no vamos a tener problemas con que se vuelque por el viento.
2. La superficie de contacto con el agua es menor que la de los otros diseños que habíamos estudiado; esto es importante ya que la fuerza que hace el agua contraria al movimiento del barquito es menor y hace que navegue más rápido.
3. El diseño es simple de construir y tuvimos la ventaja de que uno de los integrantes de nuestro grupo tiene un catamarán, por lo que las mediciones para la construcción las calculamos a escala real.

Ensayos del prototipo

Al principio, pensamos que la construcción los cascos del catamarán iba a ser ideal realizarla a base de madera de balsa, ya que habíamos visto que era blanda, liviana y bueno, el nombre lo dice todo; por lo que compramos esta madera, que desgraciadamente no era muy económica, y nos juntamos a construir. Sin embargo, después de medir, cortar y pegar, analizamos que tallar la madera para darle la forma significativa de los cascos de los catamaranes, iba a ser muy difícil, y si decidíamos hacerlo de todas maneras, igual no nos iba a quedar perfecto y el tiempo que íbamos a ocupar sería demasiado.

Esto nos llevo a pensar en otra solución: Plumavit. Liviano y fácil de utilizar. Por lo que partimos a construir de nuevo. Y nos quedó así:


Luego, obviamente, teníamos que probar como funcionaba. Al prinpcipio tuvimos unos pequeños problemas con el giro de los cilindros; éstos se desviaban al girar. Luego de entender qué era lo que ocurría, pudimos arreglar esto lo mejor que pudimos.

Despúes lo pesamos y probamos algunas veces cómo funcionaba. Al final el único incoveniente que nos quedó fue que el hecho de construirlo con plumavit hizo que se desviara un poco con el viento ya que pesa muy poco ( 264.7 gramos ). Observamos también a qué velocidad se movía aproximadamente. Para esto utilizamos un secador de 1000 W, y lo hicimos navegar en una tina, más que nada para ver la dirección ya que es imposible obtener una estimación adecuada de la velocidad final en un tramo tan corto.

Costos

Los diversos materiales utilizados finalmente para la construcción resultaron relativamente baratos:

- Plancha 50x100x5 de plumavit alta densidad: $2680
- Lija grano blando: $147
- Celosía 30x30 aluminio: $1970
- Esquinero de metal: $590
- Cola fría exterior profesional: $1390
- Alambre galvanizado: $1170
- Madera de balsa (Primera prueba): $6900

No está de más mencionar que con una sola plancha de plumavit bastó para todas las partes de la embarcación. Además tanto cables, alambres y materiales utilizados para pegar estaban disponibles en nuestras casas por lo que no tuvieron costo extra. Así el costo total de la embarcación fue de $14847, contando la madera de balsa que al final no fue utilizada.

Cumplimiento condiciones de diseño

En esta sección revisaremos si nuestra embarcación cumplió con las especificaciones del diseño planteadas al principio del curso:

1.- Todos los materiales no nos costaron más de $15.000, de hecho sin contar la madera de balsa no utilizada finalmente en el barco, la embarcación nos hubiese costado en realidad solo $7947.
2.- La embarcación cuenta con dos mástiles cilíndricos y dos motores proporcionados por la universidad.
3.- La línea de flotación se encuentra aproximadamente a 6 cm desde la cubierta, lo que cumple con las especificaciones de ésta.
4.- El volumen desplazado por el barco es el volumen de carena, que está dado por la masa del barco dividido la masa específica del agua que es aproximadamente 1 gr/cm3. Esto nos daría que el volumen desplazado por la embarcación es de: 264.7 cm3.
5.- Es muy estable frente a fuerzas laterales y longitudinales.

Calendario de trabajo

Para ver el calendario, hacer click en la imagen.

Metodología

Los pasos a seguir para tener a tiempo este barquito listo serán:

1. Investigar a fondo el efecto magnus desde su teoría hasta ejemplos experimentales.


2. Buscar ideas y diseños de distintos tipos de embarcaciones, estudiarlas y discutir sobre sus pros y contras.


3. Elegir un diseño para construir.


4. Estudiar la confección de este diseño, investigar el tipo de materiales que necesitamos y la cantidad de tiempo que nos demandará construirlo.


5. Comprar los materiales necesarios para la construcción.


6. Comenzar a construir el barquito.


7. Hacerle pruebas de estabilidad y velocidad a la embarcación.


8. Ahora se devuelve al punto 6 y 7 cuantas veces sea necesario para lograr un buen proyecto, procurando tener la mejor relación entre estabilidad y velocidad.


9. Cuando ya se tenga toda la base construida, intentaremos arreglarla para que se vea mejor, mejorarla estéticamente para que se vea bonita y limpia.


10. Hacer las pruebas finales y competir.


11. Llegar al día 27 de Junio felices y victoriosos.

Alternativas de diseño

Para nuestro proyecto hemos considerado tres alternativas posibles a imitar en la construcción final de nuestro velero, su descripción, ventajas y desventajas a continuación:

1. Velero de competencia:

a) Descripción: El velero de competencia se compone de un solo casco, el cual es bastante ancho. La idea es distribuir de una mejor manera el peso de la enbarcación tratando de que esta se unda lo menos posible, para aumentar la estabilidad se le puede colocar un lastre.
b) Ventajas: Debido a que se unde bastante poco en comparación con otro tipo de embarcaciones, nos permite una mejor aceleración inicial.
c) Desventajas: Al componerse de una base ancha tenemos mayor contacto con el agua, lo que también implica una mayor superficie de contacto con la misma y una disminición de la potencial velocidad a alcanzar.
Este tipo de embarcaciones no es tan estable frente a fuerzas laterales como el viento.

2. Catamarán:

a) Descripción: El Catamarán se compone de dos cascos, generalmente muy angostos, unidos por un marco, lo que permite que la superficie que se unda sea bastante pequeña.
b) Ventajas: Debido a que los cascos son delgados, la superficie de contacto con el agua es menor, lo que nos favorece el movimiento y la velocidad a lo largo del tiempo.
Es mas estable frente a fuerzas laterales como el viento.
Tiene una velocidad media mayor que los veleros.
c) Desventajas: Debido a que los cascos son delgados, para soportar el peso debe undirse una profundidad mayor, lo que nos perjudica en la aceleración inicial.







3. Piragua:

a) Descripción: La idea inicial de este posible diseño fue de una inisual piragua a vela, la cual consisitía en un casco central, bastante delgado, y por los costados dos soportes (que en equilibrio se unden una cantidad despreciable) unidos al casco, lamentablemente para éste último diseño no encontramos una foto exacta, sólo la de una lancha que se le asemeja.
b) Ventajas: Debido a que el casco es delgado y uno solo, la superficie de contacto con el agua es aún menor que el catamarán, lo que nos favorece el movimiento y la velocidad a lo largo del tiempo.
c) Desventajas: Tenemos una gran incertidumbre como se comportará frente a grandes fuerzas laterales, como vientos.

Nuestra eleción final será revelada en el informe.

Descripción del problema

El proyecto a realizar consiste en una embarcación pequeña que cumpla con ciertas restricciones, además de tener la estabilidad suficiente para no volcarse y propulsarse por medio de viento lateral ,que sobre 2 mástiles cilíndricos en movimiento debe producir el llamado "efecto Magnus".
A continuación describimos brevemente este fenómeno.

El efecto Magnus, descrito por primera vez por el físico alemán Heinrich Magnus en 1853, es el fenómeno físico por el cual la rotación de un objeto afecta a la trayectoria del mismo a través de un fluido, para nuestro caso particular aire. Es muy usado por deportistas en deportes de pelota (fútbol, rugby, golf, tenis, ping-pong...), para conseguir lo que se suele llamar un tiro con efecto, es decir que la pelota consiga una trayectoria ligeramente circular (vista desde arriba). Esto hace posible, por ejemplo, el llamado "gol olímpico" en el fútbol.

En la imagen se ve una pelota vista desde arriba que se desplaza hacia la derecha ( la corriente de aire tiene sentido hacia la izquierda) y rota sobre su eje en el sentido de las agujas del reloj. La velocidad del aire en el punto más bajo aumenta debido al arrastre de giro. Mientras que en el punto superior el giro se opone a la corriente de aire y la frena. De acuerdo con el efecto Venturi, a causa de la diferencia de velocidades, en el punto más bajo se crea una pérdida de presión respecto del punto más alto que provoca una fuerza perpendicular al eje de rotación y a la dirección de la corriente de aire, e impulsa a la pelota hacia abajo.

Acá un pequeño video que demuestra lo que se puede lograr con este efecto.

Y para todos los amantes del deporte rey acá va otro video del efecto magnus en nuestra vida cotidiana

NoSoTroS

Hola a Todos!!

Somos el grupo 18 de Mecánica de Fluidos con el Profesor Rodrigo Cienfuegos y nos tocó construir un barquito que explique empíricamente en que consiste el efecto Magnus.

Nos presentamos (de izquierda a derecha):

Marco Sanhueza (20 años): Está en 3ro de Ingeniería Civil Industrial Mecanica. Salió del colegio Los Aromos. Será el encargado de investigar qué materiales son más convenientes y los costos que éstos tendrán.

Leandro Pozo (20 años): Está en 3ro de Ingenería civil Industrial mención en Minas o incluso tal vez Hidráulica. Egresó del Liceo Luis Cruz Martinez de Curicó. Será encargado principalmente de la búsqueda de posibles diseños y construcción.

Pablo Alarcón (21 años): Está en 3ro de Ingeniería civil Industrial con mención en "está por verse". Salió del colegio Verbo Divino. Será el encargado de pensar en cómo nivelar el barquito.

Constanza Haussmann (20 años): Está en 3ro de Ingeniería civil Industrial mención Matemática. Salió del ABS de Antofagasta. Será la encargada de investigar el efecto y probar cómo funciona nuestra futura pequeña embarcación.

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Nuestras Metas:

- Investigar a tiempo las posibles formas de construir una embarcación y los mejores diseños para que se estabilice bien.
- Organizar nuestras tareas y cumplir con plazos estipulados por nosotros.

- Construir con pulcritud y mucho cuidado para no tener demasiados problemas en las pruebas futuras.
- Lograr armar una embarcación muy buena, que pueda vencer en velocidad, estabilidad y diseño a las demás.

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A pesar de que los papeles de cada uno ya están pensados para comenzar a trabajar, todos sabemos que en la mayoría de los trabajos es muy difícil ocuparse de sólo una tarea, por lo que al final todos colaboraremos en todas las actividades para que nuestro proyecto salga bien.

Ahora solo queda investigar, comprar materiales y .... Manos a la obra !!

ADiOs !