Diplomado en Diseño de Casco y Eficiencia Hidrodinámica

1.1. Introducción a las formas del casco: representación geométrica, plano de formas, líneas de agua, cuadernas y diagonales

1.2. Geometría de superficies curvas y NURBS: definición matemática de superficies suaves, puntos de control y continuidad ($G^0$, $G^1$, $G^2$)

1.3. Coeficientes de forma y adimensionamiento: coeficiente de bloque ($C_b$), prismático ($C_p$), sección maestra ($C_m$) y plano de flotación ($C_w$)

1.4. Atributos hidrostáticos e hidrodinámicos iniciales: centro de carena ($CB$), centro de flotación ($CF$), área mojada ($S$) y su relación con la resistencia

1.5. Tipologías de cascos: cascos de desplazamiento, semi-desplazamiento, planeo, catamaranes, trimaranes y formas no convencionales

1.6. Criterios de calidad geométrica: verificación de la estanqueidad, suavizado de superficies (fairing) y preparación de geometría para CFD

1.7. Intercambio de datos CAD/CAE: exportación de geometrías de casco mediante formatos neutros (IGES, STEP, Rhino) sin pérdida de precisión

2.1. Componentes de la resistencia al avance: desglose en resistencia viscosa, resistencia por formación de olas y resistencia aerodinámica

2.2. Capa límite y fricción viscosa: teoría de la capa límite plana, coeficiente de fricción de la ITTC, rugosidad de la superficie y ley de la pared

2.3. Resistencia de ola y número de Froude ($Fn$): física de la generación del sistema de olas de Kelvin, divergentes y transversales

2.4. Separación del flujo y resistencia de forma: desprendimiento de la capa límite, vórtices en la popa y optimización de la transición

2.5. Efectos de interferencia hidrodinámica: interacción entre proa y popa, interferencia de cascos en multicascos y efecto de apéndices

2.6. Influencia de las aguas restringidas: efecto de aguas someras (shallow water), confinamiento en canales (squat/asentamiento) y variaciones de velocidad

2.7. Métodos empíricos y regresiones: estimación de resistencia mediante métodos de Holtrop-Mennen, Series 60, Serie 62 y ITTC-1957

3.1. Diseño y optimización de bulbos de proa: tipos de bulbos ($\Delta$, $O$, $V$), cancelación de la ola de proa y rango operativo de velocidades

3.2. Diseño de la zona de popa: flujo hacia la hélice, distribución de velocidades, formas de popa de espejo (transom stern) y túneles de hélice

3.3. Optimización de apéndices hidrodinámicos: diseño de quillas, timones, toberas, quillas de balance y codastes para minimizar el arrastre

3.4. Cascos de planeo y redientes (steps): física del planeo, sustentación hidrodinámica, ángulo de deadrise e inyección de aire

3.5. Cascos con sistemas de proa invertida y Axebow: comportamiento en olas, reducción de aceleraciones y eficiencia en mar encrespada

3.6. Alineación de apéndices con las líneas de corriente: uso de mapas de flujo para la orientación de timones y arbotantes de arbotante

3.7. Optimización paramétrica del casco: modificación automatizada de geometrías mediante software CAD paramétrico acoplado a solver

4.1. Ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds (RANS): discretización del dominio fluido, modelos de turbulencia ($k-\epsilon$, $k-\omega$ SST)

4.2. Generación de mallas numéricas: mallas estructuradas, no estructuradas, refinamiento en la capa límite ($y^+$) y mallas adaptativas de superficie libre

4.3. Modelado de la superficie libre (VOF – Volume of Fluid): simulación de la interfaz agua-aire, captura del patrón de olas y sinkage/trim dinámico

4.4. Simulación de resistencia al avance en agua calma: configuración de condiciones de contorno, convergencia numérica y análisis de fuerzas

4.5. Simulación del casco con libertad de movimiento: acoplamiento con 2 grados de libertad (asentamiento y apopamiento) en dinámicas de navegación

4.6. Post-procesamiento e interpretación de datos: análisis de contornos de presión, líneas de corriente, vectores de velocidad y altura de ola

4.7. Verificación y validación de CFD (V&V): cuantificación de la incertidumbre numérica, independencia de malla y contraste con normas ITTC

5.1. Leyes de semejanza física: leyes de Froude y Reynolds, criterios de similitud geométrica, cinemática y dinámica para modelos a escala

5.2. Infraestructura de ensayo hidrodinámico: canal de remolque (towing tank), tanque de maniobras y túnel de cavitación

5.3. Ensayos de resistencia con modelo a escala: instrumentación, carros de remolque, sensores de fuerza y corrección por bloqueo del canal

5.4. Extrapolación de resultados de modelo a buque real: métodos de extrapolación ITTC-1978, factor de forma ($1+k$) y rugosidad de casco

5.5. Medición de campos de velocidad (PIV): anemometría Láser Doppler (LDA) y Velocimetría de Imágenes de Partículas para mapas de estela

5.6. Técnicas de simulación de rugosidad y estimuladores de turbulencia: trip wires, pernos de fricción y control de la transición de capa límite

5.7. Comparación entre EFD y CFD: complementariedad entre pruebas de laboratorio y simulaciones numéricas en la toma de decisiones

6.1. El campo de estela del casco (Wake Fraction): estela nominal, estela efectiva y distribución de velocidades en el disco de la hélice

6.2. Factor de succión (Thrust Deduction): interacción hidrodinámica entre la hélice en funcionamiento y el campo de presiones de la popa

6.3. Eficiencia de carena ($\eta_h$): relación entre la resistencia al avance del casco aislado y el empuje requerido con propulsor activo

6.4. Dispositivos de ahorro de energía en la popa (ESD): alerones de popa, aletas previas a la hélice (pre-swirl stator), toberas de fricción y bulbos de timón

6.5. Simulación CFD de la interacción casco-hélice: métodos de disco actuador, teoría del elemento de pálida y simulaciones con malla móvil (sliding mesh)

6.6. Cavitación inducida por el flujo del casco: análisis de la influencia del campo de estela irregular en el inicio y severidad de la cavitación

6.7. Optimización de la popa para el flujo de aire/agua: reducción de vibraciones y ruido de origen hidrodinámico mediante el diseño de formas

7.1. Sistemas de lubricación por aire (Air Lubrication Systems – ALS): inyección de microburbujas en el fondo del casco y reducción de fricción

7.2. Recubrimientos y pinturas antifouling de alta eficiencia: polímeros fluorados, siliconas de baja energía superficial y control de la rugosidad

7.3. Uso de foils y sustentación hidroaerodinámica (Hydrofoils): diseño de alas sumergidas para elevar el casco y reducir la superficie mojada

7.4. Cascos de baja emisión para cumplir con el EEDI/EEXI: impacto directo de la hidrodinámica en la calificación de eficiencia energética IMO

7.5. Desarrollo de formas de casco para combustibles alternativos: adaptaciones geométricas para acomodar grandes volúmenes de depósitos (GNL/LH2)

7.6. Hidrodinámica de cascos para propulsión eólica asistida: control de la deriva, abatimiento y fuerzas de fricción en buques con velas rígidas

7.7. Monitoreo del rendimiento hidrodinámico en servicio: análisis de datos de navegación en tiempo real para evaluar el deterioro de la superficie viva