Estudio y medición experimental del coeficiente de arrastre del casco de un dron submarino por medio de un túnel de viento

Jesús Eduardo Rivera López; José Luis Arciniega Martínez; Guadalupe Juliana Gutiérrez Paredes; César Francisco Rodríguez Hibert; Cristian Ariel Martínez Cabrera; Carlos Alfonso Juárez Navarro

doi:10.37636/recit.v8n1e389

Autores/as

Jesús Eduardo Rivera López Instituto Politécnico Nacional, Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica unidad Azcapotzalco. Dirección: Av. de la Granjas 682, Col. Santa Catarina, Delegación Azcapotzalco, CDMX. C.P. 02250. https://orcid.org/0000-0003-3988-9305
José Luis Arciniega Martínez Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica unidad Azcapotzalco del Instituto Politécnico Nacional https://orcid.org/0000-0003-4996-8146
Guadalupe Juliana Gutiérrez Paredes Instituto Politécnico Nacional, Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica unidad Azcapotzalco. Dirección: Av. de la Granjas 682, Col. Santa Catarina, Delegación Azcapotzalco, CDMX. C.P. 02250.
César Francisco Rodríguez Hibert Instituto Politécnico Nacional, Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica unidad Azcapotzalco. Dirección: Av. de la Granjas 682, Col. Santa Catarina, Delegación Azcapotzalco, CDMX. C.P. 02250.
Cristian Ariel Martínez Cabrera Instituto Politécnico Nacional, Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica unidad Azcapotzalco. Dirección: Av. de la Granjas 682, Col. Santa Catarina, Delegación Azcapotzalco, CDMX. C.P. 02250. https://orcid.org/0009-0006-3169-7009
Carlos Alfonso Juárez Navarro Instituto Politécnico Nacional, Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica unidad Azcapotzalco. Dirección: Av. de la Granjas 682, Col. Santa Catarina, Delegación Azcapotzalco, CDMX. C.P. 02250.

DOI:

https://doi.org/10.37636/recit.v8n1e389

Palabras clave:

Coeficiente de arrastre, Casco dron submarino, Túnel de viento, Similitud completa

Resumen

El presente trabajo tiene como objetivo realizar el estudio, diseño y caracterización del casco de un dron submarino por medio de la medición experimental en un túnel de viento. Para ello, se realizó el diseño de concepto, el cual se construyó por medio de la manufactura aditiva. Las corridas experimentales se realizaron para dos tipos de superficies, plana y cilíndrica en la cabeza del casco del dron. Utilizando el se determinó las velocidades de la prueba en airede 8, 10, 12, 14 y 16 m/s, de las corridas experimentales se midió la fuerza de arrastre ; del ajuste de se estimó que el error de sesgo es menor al 6 %, por lo que se puede decir que el error en las mediciones es aceptable y se puede realizar el escalamiento de los resultados. Los resultados del coeficiente de arrastre mostraron la reducción por crecimiento de capa límite y de la comparación de las geometrías plana y cilíndrica en la cabeza del casco del dron mostraron que el de la superficie cilíndrica es 33.14 y 10.71 % más grande en comparación del de la superficie plana. Para validar de una mejor manera los resultados obtenidos, se compararon con otros diseños de geometrías de casco de drones submarinos, mostrando que las geometrías curvilíneas tienen un menor , aproximadamente de 63.33 %, por lo cual este diseño no presenta el mejor resultado en arrastre en comparación con estas superficies. En la comparación con drones que no tienen casco y son geometrías de sección rectangular frontal, se tiene un 97.48 % menor arrastre, por lo cual, se puede indicar que este diseño tiene un mejor rendimiento en comparación con estas geometrías. Finalmente, se puede concluir que la geometría propuesta en este estudio tiene la longitud necesaria para disminuir el arrastre por crecimiento de capa límite y en la cabeza se debe diseñar con una superficie plana para tener un rendimiento mejorado al de los drones que no tienen casco.

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Biografía del autor/a

Jesús Eduardo Rivera López, Instituto Politécnico Nacional, Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica unidad Azcapotzalco. Dirección: Av. de la Granjas 682, Col. Santa Catarina, Delegación Azcapotzalco, CDMX. C.P. 02250.

Profesor de la Academia de Hidráulica, Graduado como Ingeniero Mecánico en la ESIME Azcapotzalco del IPN, y como M. en C. en Ingeniería Mecánica especializado en Energéticos en SEPI de la ESIME U. Zacatenco, Profesor e Investigador de la SEPI de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Unidad Azcapotzalco desde el 2005 en el área de Energéticos, Dinámica de Fluidos Computacionales, Turbomáquinaria y Energía Solar.

José Luis Arciniega Martínez, Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica unidad Azcapotzalco del Instituto Politécnico Nacional

Profesor de la Academia de Hidráulica, graduado como Ingeniero Aeronáutico en la ESIME U. Ticomán, y como Maestro en Ciencias en la Sección de Estudios de Posgrado e Investigación de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Zacatenco. Laboro desde el 2007 como docente e investigación en la ESIME U. Azc. en los campos de manejo de energía, diseño y selección de maquinaría y sistemas hidráulicos y en el estudio de flujo compresible y cavitación empleando la Dinámica de Fluidos Computacionales.

Guadalupe Juliana Gutiérrez Paredes, Instituto Politécnico Nacional, Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica unidad Azcapotzalco. Dirección: Av. de la Granjas 682, Col. Santa Catarina, Delegación Azcapotzalco, CDMX. C.P. 02250.

Ingeniera Metalúrgica, especialista en Siderurgia y Fundición de la ESIQIE, y Doctorado en Ingeniería Metalúrgica y Materiales, ESIQIE-IPN. Coordinadora del programa SNP de Maestría en Ingeniería de Manufactura (2018-actualidad). Especialista en el área de Procesos de Alta Temperatura, sistemas energéticos sustentables aplicados a la industria de la generación de vapor, ecodiseño y sustentabilidad, gestión ambiental.

Carlos Alfonso Juárez Navarro, Instituto Politécnico Nacional, Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica unidad Azcapotzalco. Dirección: Av. de la Granjas 682, Col. Santa Catarina, Delegación Azcapotzalco, CDMX. C.P. 02250.

Profesor de la Academia de Hidráulica de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Unidad Azcapotzalco. Graduado como Ingeniero Mecánico en la misma Universidad, y como Maestro en Ciencias en la Sección de Estudios de Posgrado e Investigación de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Zacatenco. Trabajo para FLOWSERVE como ingeniero de diseño en equipo de bombeo, y especializado en automatización de sistemas productivos.

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