Diplomado en Hidrodinámica y Optimización de Propulsión

1.1. Ecuaciones fundamentales de la mecánica de fluidos aplicadas al medio marino: Navier-Stokes, continuidad y conservación de la energía

1.2. Flujo viscoso y flujo potencial alrededor de cuerpos sumergidos y de superficie: teoría de capa límite y turbulencia marina

1.3. Semejanza hidrodinámica y números adimensionales clave: Froude ($Fn$), Reynolds ($Rn$), Weber ($We$) y Euler ($Eu$)

1.4. Resistencia al avance total del buque: descomposición en resistencia por formación de olas, resistencia friccional, viscosa de forma y aerodinámica

1.5. Interacción superficie libre-casco: patatines de ola, interferencia de olas del proa/popa y fenómeno de la ola de codaste

1.6. Fenómenos hidrodinámicos en aguas poco profundas y canales restringidos: efecto Squat, efecto banco y alteración del campo de presiones

1.7. Pruebas de laboratorio en canales de experiencias hidrográficas (canal de remolque): modelos a escala, leyes de similitud y extrapolación a escala real (método ITTC)

2.1. Parámetros geométricos del casco y su impacto hidrodinámico: coeficiente de bloque ($C_b$), prismático ($C_p$), sección maestra ($C_m$) y plano de flotación ($C_w$)

2.2. Diseño y optimización del bulbo de proa: interferencia destructiva de olas, parámetros de Kracht y adaptación según la velocidad de diseño

2.3. Formas de la popa y acondicionamiento del flujo hacia la hélice: túneles de popa, skegs y diseño para minimizar la falta de uniformidad del estela

2.4. Dispositivos de modificación de flujo en el casco: alerones de codaste, aletas de sentina (bilge keels) y cuñas de popa (stern wedges/flaps)

2.5. Optimización topológica y de formas mediante modelado paramétrico de superficies (CAD/NURBS) para la reducción de resistencia

2.6. Tecnología de lubricación por aire (Air Lubrication Systems – ALS): inyección de microburbujas, capa de aire residual y reducción de fricción de la obra viva

2.7. Control del incrustamiento biológico (biofouling): hidrodinámica de recubrimientos antiincrustantes, rugosidad superficial y su impacto en la resistencia friccional

3.1. Geometría y nomenclatura de la hélice marina: paso, diámetro, relación de área desarrollada, ángulo de rake, skew y perfiles hidrodinámicos

3.2. Teorías de funcionamiento de la hélice: teoría del elemento de pálula/disco actuador, teoría de líneas portantes y superficies portantes

3.3. Cavitación en propulsores: tipos de cavitación (de lámina, de vórtice de pala, de burbuja y de raíz), margen de cavitación y criterio de Keller

3.4. Consecuencias operativas de la cavitación: erosión del material, pérdida de empuje, vibraciones torsionales/estructurales y ruido radiado al agua (URN)

3.5. Ensayos de hélices en túneles de cavitación: caracterización en agua abierta (Open Water Tests), curvas de rendimiento ($K_T$, $K_Q$, $\eta_o$) y coeficiente de avance ($J$)

3.6. Hélices especiales y de alto rendimiento: hélices contrarrotativas, hélices en tobera (Kort/Steerable), hélices altamente inclinadas (High-Skew) y propulsores azimutales

3.7. Propulsión por chorro de agua (Waterjets) y propulsores cicloidales: hidrodinámica interna, toma de agua, tobera de eyección y rendimiento en alta velocidad

4.1. Campo de velocidades y estela (Wake field): estela nominal, estela efectiva y coeficiente de estela ($w$)

4.2. Reducción de la fuerza de empuje por interacción con el casco: coeficiente de succión o deducción de empuje ($t$)

4.3. Eficiencias interconectadas: eficiencia de agua abierta ($\eta_o$), eficiencia relativa rotativa ($\eta_r$), eficiencia del casco ($\eta_h$) y eficiencia cuasi-propulsiva ($\eta_d$)

4.4. Dispositivos pre-propulsores (Pre-swirl ESDs): ductos de ahorro energético (Mewis Duct), aletas estatotóricas de proa y acondicionadores de flujo

4.5. Dispositivos post-propulsores (Post-swirl ESDs): aletas de timón (Rudder bulbs), timones adaptados a la estela y tapas de cubo con aletas (PBCF – Propeller Boss Cap Fins)

4.6. Hydro-foil y tecnologías sustentadoras: integración de hidroalas para reducción de desplazamiento sumergido y optimización del trimado

4.7. Evaluación experimental y numérica del ahorro neto de potencia tras la instalación de un ESD combinando técnicas numéricas y ensayos

5.1. Introducción al CFD en el sector marino: discretización del dominio, generación de mallas (estructuradas, no estructuradas y poliédricas) y refinamiento en capa límite ($y^+$)

5.2. Modelación de la turbulencia en hidrodinámica marina: modelos RANS ($k-\epsilon$, $k-\omega$ SST), DES y LES

5.3. Captura de la superficie libre (interfaz aire-agua): método de Volumen de Fluido (VOF) y efectos de oleaje numérico

5.4. Simulación CFD de resistencia al avance en aguas tranquilas: validación de asentamiento (sinkage) y trimado dinámico (trim)

5.5. Simulación de la hélice en funcionamiento: métodos de disco actuador, malla móvil (Moving Mesh / Sliding Mesh) y técnica de cuerpo rígido acoplado (6DoF)

5.6. Predicción numérica de la cavitación y del ruido hidrodinámico mediante acústica computacional (Ffowcs Williams-Hawkings)

5.7. Automatización de mallas y optimización hidrodinámica basada en simulación (SBO) mediante acoplamiento de CFD con algoritmos genéticos

6.1. Teoría de olas del mar: olas regulares (teoría de Airy/Stokes) y espectros de olas irregulares (Pierson-Moskowitz, JONSWAP)

6.2. Movimientos del buque en 6 grados de libertad (6DoF): movimientos de traslación (avance, deriva, codaste) y de rotación (balanceo, cabeceo, guiñada)

6.3. Respuestas del buque a las olas: Funciones de Transferencia de Respuesta (RAO) para cabeceo, balanceo y elevación

6.4. Resistencia añadida por olas y viento en condiciones reales de navegación (Sea Margins y comportamiento dinámico)

6.5. Criterios de operatividad y confort a bordo: aceleraciones dinámicas, mareo (MSI), slamming (impacto de proa) y emersión de la hélice

6.6. Dispositivos de estabilización pasiva y activa: tanques anti-balanceo, aletas estabilizadoras activas y giroscopios

6.7. Ensayos de comportamiento en la mar en tanques de olas irregulares y validación con datos de telemetría a bordo

7.1. Organización y ejecución de pruebas de canal según procedimientos estándar del ITTC (International Towing Tank Conference)

7.2. Pruebas de autopropulsión en canal: determinación del punto de equilibrio modelo-buque y estimación de la potencia entregada ($DHP$) y al freno ($BHP$)

7.3. Métodos de escala y efectos de escala (Scale Effects) en la resistencia viscosa y en los parámetros de la hélice

7.4. Pruebas de mar para la determinación de la velocidad y potencia (norma ISO 15016 / ITTC 2017): correcciones por viento, olas, corriente, temperatura y profundidad

7.5. Sensores y sistemas de medición a bordo: torsiómetros en la línea de ejes, medidores de flujo de combustible, GPS diferencial y sensores de trimado dinámico

7.6. Análisis de datos de telemetría en tiempo real: monitoreo del deterioro de la superficie del casco y pérdida de eficiencia del propulsor

7.7. Auditorías de desempeño hidrodinámico en servicio (In-Service Performance Monitoring) e integración de Gemelos Digitales hidrodinámicos