Capitulo I - Tesis Electrónicas UACh

Universidad Austral de Chile
Facultad de Ciencias de la Ingeniería
Escuela de Ingeniería Naval
“PROYECTO DE UN REMOLCADOR FLUVIAL DE
FALUCHOS ABARLOADO A ÉSTE, CON CARGA DE
ÁRIDOS”
Tesis para optar al Título de:
Ingeniero Naval
Mención: Arquitectura Naval y
Transporte Marítimo.
Profesor Patrocinante:
Sr. Raúl Navarro Arroyo.
Ingeniero en Construcción Naval,
Licenciado en Ingeniería Naval
JAVIER ANDRES VILLANUEVA CANDIA
VALDIVIA - CHILE
2007
Dedicatoria
Deseo dedicar este logro a mis padres Felizardo
Villanueva Villanueva y Elizabeth Del Carmen Candia
Schwager que me ayudaron y apoyaron en esta ultima
etapa
de
mi
formación,
adicionalmente
quiero
agradecer a mis hermanas, karolinne y Macarena, no
olvidando a mi abuela Elcira Schwager, mis tíos, José,
Amado y mis tías, Rina y la Quecho.
Gracias !!!
Agradecimientos
Quiero expresar todo mi agradecimiento, a todas las personas que siempre me
apoyaron durante todo este tiempo. A mis profesores Don Raúl Navarro, Don Néstor
Barrientos, Don Carlos Sanguinetti, Don Nelson Pérez, Don Roberto Casanova, Don
Elías Carrasco, Don Marcos Salas, Don Mario Loaiza y Don Richard Luco por ayudarme
y darme muchos alientos en los momentos donde uno necesita mucho apoyo.
A mis amigos Alberto, Rodrigo, Hans, Carlos, Jonathan y Néstor, gracias por
apoyarme.
Índice
Página
Resumen
Introducción.
Objetivos.
Capitulo I Requerimientos del Armador.
1
Capitulo II Recopilación de Información.
2
Capitulo III Estimación Tentativa de Dimensiones Principales.
3
3.1
Estimación Eslora Total.
3
3.2
Estimación de la Manga.
3
3.3
Estimación del Puntal.
3
3.4
Estimación del Calado.
4
3.5
Estimación de coeficientes.
4
3.6
Estimación preliminar del desplazamiento.
4
Capítulo IV Estimación Preliminar de la Potencia (TPF).
5
Capítulo V Cálculo Preliminar de los Grupos de Pesos.
6
5.1
Desplazamiento Liviano o en Rosca.
6
5.2
Peso Muerto o Deadweight.
8
5.3
Desplazamiento Total.
9
Capítulo VI Reajuste de las Dimensiones Principales.
10
6.1
10
Primer ajuste de Dimensiones Principales.
Capítulo VII Estimación del Francobordo.
13
7.1
13
Estimación Francobordo según Alvariño.
Capítulo VIII Determinación de los coeficientes de la Carena.
14
8.1
Coeficiente de Block.
14
8.2
Coeficiente de la Maestra.
14
8.3
Coeficiente de Flotación.
14
8.4
Coeficiente Prismático Longitudinal.
14
Capítulo IX Selección Definitiva de Dimensiones Principales y
15
de Coeficientes de la Carena.
Capítulo X Determinación de las Formas Adecuadas del Casco.
16
Capítulo XI Requisitos generales de la Disposición General.
17
11.1
17
Justificación de la Disposición General.
Capítulo XII Subdivisión Estanca y Ubicación de los Mamparos.
18
12.1
Mamparo de Peak de Proa.
18
12.2
Mamparo de Peak de Popa.
19
12.3
Largo del espacio de Sala de Máquinas.
19
Capítulo XIII Cálculo de Capacidad y Distribución de Espacios.
20
13.1
21
Distribución de Estanques.
Capítulo XIV Determinación de los Centros de Gravedad de los Pesos.
22
14.1
Centro de Gravedad de la Estructura de Acero.
22
14.2
Centro de Gravedad de la Habitabilidad y Equipos.
23
14.3
Centro de Gravedad de Instalación de Maquinarias.
23
14.4
Centro de Gravedad de Combustible, Agua y Líquidos
24
Embarcados.
Capítulo XV Desplazamiento en Lastre y Condiciones de Trimado.
25
Capítulo XVI Resistencia Hidrodinámica
26
16.1 Cálculo Resistencia Remolcador.
27
16.2 Cálculo Resistencia de los Faluchos.
29
16.3 Cálculo Resistencia Total.
33
Capítulo XVII. Características Principales de la Hélice, Tobera y Timón. 34
17.1 Cálculo del Empuje Mínimo que debe vencer la Hélice
34
en Condición de Servicio.
17.2
Estimación Preliminar del diámetro de la Hélice en Tobera.
35
17.3
Cálculo BHP, Caja Reducción y Características del Propulsor.
35
17.4
Sistema de gobierno
38
17.5
Determinación posición de la Mecha
39
17.6
Determinación del centro de presión del timón Cp
41
17.7. Diseño Estructural del Timón
42
17.8. Acoplamientos del Timón
44
Capítulo XVIII Características Hidrostáticas Principales.
47
18.1
Curvas Hidrostáticas.
47
18.2
Cálculo de Curvas Cruzadas.
50
18.3
Coeficientes de Formas.
52
Capítulo XIX Cálculo de Estabilidad en Condiciones de Servicio.
53
19.1
Cálculo de Estabilidad, Condición 1, 100% Consumibles.
54
19.2
Cálculo de Estabilidad, Condición 2, 10% Consumibles.
58
19.3
Cálculo de Estabilidad, Condición 3, 50% Consumibles.
62
Capítulo XX Equipos de Cubierta e Instalaciones Principales del
66
Remolcador.
20.1
Escotillas.
66
20.2
Elementos de Amarre.
66
20.3
Ancla, Espías y Cable de Remolque.
66
20.4
Gancho de Remolque y Defensa del cable.
68
20.5
Equipamiento de Seguridad.
68
20.6
Equipos de Navegación.
69
20.7
Equipo Contra incendio.
69
20.8
Caja Succión Agua de Mar.
69
20.9
Ventilación y Circulación de Aire.
69
Capítulo XXI Cálculo de Arqueo.
70
21.1
Arqueo Bruto.
70
21.2
Arqueo Neto.
70
Capítulo XXII Cálculo de Líneas de Carga.
71
22.1
Cálculo de los términos establecidos en la regla 3.
71
22.2
Cálculo de Francobordo.
72
Capítulo XXIII Cálculo Estructural según Reglamento de Clasificación.
76
Capítulo XIV Especificaciones Técnicas.
81
24.1
Motor Principal.
82
24.2
Línea de Eje.
83
24.3
Hélice.
84
24.4
Caja reductora e inversora.
84
24.5
Fundamento motor principal.
84
24.6
Superestructura.
84
24.7
Refuerzos para Eje Propulsión, Timón y Aleta.
84
24.8
Verduguete.
85
24.9
Amuras.
85
24.10 Tapas de Registro.
85
24.11 Sondaje.
85
24.12 Escalas y Escaleras.
85
24.13 Letras, nombres y marcas de calado.
86
24.14 Pintura.
86
24.15 Protección contra corrosión electrolítica.
87
24.16 Caja succión agua de mar.
87
24.17 Sistema de enfriamiento.
87
24.18 Sistema de achique y lavado de cubierta.
87
24.19 Instalación eléctrica.
88
24.20 Alarmas y Controles.
89
24.21 Lámparas y Enchufes.
89
24.22 Pito y Limpiaparabrisas.
90
Capítulo XXV Estimación de Costos.
91
25.1
Estimación costos materiales.
91
25.2
Estimación de costos de construcción.
92
25.3
Estimación de costos de equipamiento.
92
25.4
Resumen del Valor de Venta de la Embarcación.
94
Capítulo XXVI Contrato de Trabajo.
95
Conclusiones
98
Bibliografía
99
Anexo: -
Plano de Líneas
-
Plano de Arreglo General.
-
Plano Cuaderna Maestra.
-
Plano de Secciones Típicas.
-
Plano de Mamparos.
-
Plano Diagrama Unilineal.
-
Plano de Circuitos de Achique.
-
Plano de Circuito de Combustible.
-
Plano General de Seguridad.
-
Plano de Línea de Eje.
-
Plano de Curvas Hidrostáticas.
-
Plano de Curvas Cruzadas.
-
Planos del Sistema de Gobierno.
RESUMEN
Esta tesis consiste en el desarrollo del proyecto de un Remolcador Fluvial para
el traslado de Faluchos abarloado a éste con carga de áridos. El área de operación de
la embarcación será el río de Valdivia y afluentes.
Este proyecto contempla los diferentes estudios de Ingeniería Naval, tales como
el diseño, estabilidad, propulsión, circuitos y sistemas principales entre otros.
En este proyecto se ejecutan los diferentes planos exigidos por la Dirección
General del Territorio Marítimo y de Marina Mercante y las exigencias propias del
Armador.
ABSTRACT
This thesis consists in developing a project of a river tug boat to carry pontoons brought
alongside with an aggregate load. The operation area for this vessel will be the Valdivia
River and its tributaries.
This project comprises different studies in naval engineering such as design, stability,
propulsion, circuits and main systems among others.
This project carries out the completion of plans required by the Dirección General del
Territorio Marítimo and Marina Mercante and the shipbuilder’s requirements.
INTRODUCCIÓN
En el proyecto de un buque se deben considerar muchas variables, para lo cual
se debe hacer un profundo análisis de lo que quiere el armador. Para logar esto el
armador debe dar algunos datos para empezar a generar la idea de lo que será el
buque.
Generalmente el armador dice la ruta de operación que desea que sirva el
buque, la capacidad de carga que debe transportar, el tipo de carga y algunos
requerimientos como la velocidad, la autonomía, etc.
Para comenzar la construcción de un buque, se analiza el perfil de misión del
buque solicitado, para proseguir con los trabajos de recopilación de información,
dimensiones principales, cálculos de volúmenes, cálculos de estabilidad etc., para así
posteriormente poder entregar un producto eficiente tanto en las operaciones que el
buque este destinado a realizar, como en el ahorro económico en su etapa de
construcción.
OBJETIVOS
•
Establecer los requerimientos del armador para el proyecto de un nuevo buque, a
partir de la investigación bibliográfica de buques construidos.
•
Desarrollar el proyecto preliminar de una embarcación haciendo uso de métodos de
proyecto.
•
Realizar los cálculos estimativos de las dimensiones principales, de la embarcación
en proyecto a partir de un buque base.
•
Dibujar los planos correspondientes a la etapa inicial de proyecto como son plano
de líneas y plano de arreglo general.
1
Capitulo I
Requerimientos del Armador
1.1.- Tipo de embarcación
Se desea proyectar un remolcador fluvial.
1.2.- Trabajo que va a desempeñar
El objetivo de ésta embarcación es servir de remolcador de tiro y de faluchos
abarloado a éste.
1.3.- Zona de Operación
El área de operación será el río de Valdivia y afluentes.
1.4.- Horas de Navegación
Las horas de navegación para la cual será diseñada serán de 60 horas.
1.5.- Número de Tripulantes
El número de tripulación será de 4.
1.6.- Velocidad de Pruebas
- 4 Kn de remolque
- 8 Kn en viaje libre
1.7.- Sistema de Propulsión
El sistema de propulsión consta de una Hélice en Tobera tipo 19-A
2
Capitulo II
Recopilación de Información
Un punto de partida importante en todo proyecto, es la recopilación de
información acerca de otros buques de similares características ya construidos, que
servirán como base para comenzar el proyecto de la nueva embarcación.´
La búsqueda se realizó tanto en embarcaciones construidas en esta zona, como
también en embarcaciones con formas similares que fueron encontradas con la ayuda
del Internet.
Nombre de
Remolcador
Loa(m)
Lpp(m)
B(m)
T(m)
D(m)
Cb
Cp
Cm
Cw
TPF (Ton.)
BHP (Hp)
BHP (CV)
BHP (Kw)
Velocidad ruta libre
(Kn.)
Buque 1
Buque 2
Carolina I
11,70
11,33
3,80
1,00
1,60
0,40
0,61
0,60
0,80
2,50
250,00
253,50
184425,00
Aries
12,30
11,10
4,00
1,10
1,73
0,44
0,63
0,69
0,82
3,20
300,00
304,20
223710,00
10,00
11,00
Relaciones Geométricas
L/B
L/D
B/D
B/T
T/D
Buque 1
3,078
7,312
2,375
2,714
0,875
Buque 2
3,075
5,590
1,818
2,000
0,909
Criterios según bibliografía encontrada
Alvariño ( BHP <4000 CV )
L/B
2,5 – 3,4
B/D
1,9 – 2,5
B/T
2,1 – 2,6
L/D
T/D
FN
5,0 – 8,0 0,78 – 0,90 0,36 – 0,44
3
Capitulo III
Estimación Tentativa de Dimensiones Principales
Usando las leyes de similitud geométrica, cinemática y dinámica de buque base
1, ya que éste pertenece a la empresa (armador) que desea construir esta
embarcación.
El requerimiento específico, se tiene con respecto a la eslora ya que el armador
pide una eslora de 11,95 metros, para fines de disminución del equipamiento que se
exige por la autoridad marítima, por ser menor de 12 metros para así disminuir los
costos de construcción, por lo tanto, así podemos
determinar las dimensiones
principales del remolcador.
3.1.- Estimación Eslora Total.
Lb= 11,95 m.
Lb = Eslora del Remolcador.
λ = Lb / Lm = 11,95 / 11,7 = 1,02.
Lm = Eslora del Modelo.
3.2.- Estimación de la Eslora entre Perpendiculares.
Lppb= λ * Lppm.
Lppb= 1,02 * 11,.33
Lppb = Eslora entre PP del Remolcador.
Lppb= 11,56 m.
Lppm = Eslora entre PP del Modelo.
3.3.- Estimación de la Manga.
Bb= λ * Bm.
Bb= 1,02 * 4,0
Bb = Manga del Remolcador.
Bb= 4,08 m.
Bm = Manga del Modelo.
3.4.- Estimación del Puntal.
Db= λ * Db.
Db= 1,02 * 1,73
Db = Puntal del Remolcador.
Db= 1,76 m.
Dm = Puntal del Modelo.
4
3.5.- Estimación del Calado.
Tb= λ * Tb.
Tb= 1,02 *1,1
Tb = Calado del Remolcador.
Tb= 1,122 m.
Tm = Calado del Modelo.
3.6.- Estimación de coeficientes.
Cbb = Cbm = 0,44.
Cbb = Coeficiente Block del Buque
Cbm = Coeficiente Block del Modelo
Cpb = Cpm = 0,63.
Cpb = Coeficiente Prismático del Buque
Cpm = Coeficiente Prismático del Modelo
Cmb = Cmm= 0,69.
Cmb = Coeficiente Maestra del Buque
Cmm= Coeficiente Maestra del Modelo
Cwb = Cwm= 0,82
Cmb = Coeficiente Área plano flotación del Buque
Cmm=Coeficiente Área plano flotación del Modelo
3.7.- Estimación preliminar del desplazamiento.
A partir de los datos obtenidos, se efectuará una estimación del
desplazamiento.
Δ = Lpp * B * T * Cb * ρ, Donde ρ = 1 ton / m^3 (Agua Dulce).
Δ = 11,56 * 4,08 * 1,122 * 0,44 * 1
Δ = 23,28 ton.
5
Capitulo IV
Estimación Preliminar de la Potencia (TPF)
En el proyecto de un remolcador por tratarse de un buque especial, no se cuenta
con información como coeficientes de estiba, volúmenes de bodega, etc.
Es por ello que un parámetro determinante de la partida del proyecto, es la
capacidad de tiro o tracción a punto fijo, ya que de ella depende en parte la potencia a
instalar, así como los espacios que deberá disponer la embarcación.
Según Alvariño se puede estimar la potencia instalada PB en función de TPF.
PB = K1 * TPF
Donde;
K1 es una constante que esta entre 60 y 65.
PB potencia instalada en Kw.
TPF tracción a punto fijo en Tn.
Tabla de coeficientes K1
Una hélice sin tobera
65 - 70
Dos hélices sin tobera
63 - 68
Una hélice con timón tobera (kort)
60 - 65
Dos hélice con timón tobera (kort)
55 - 60
Dos hélices con tobera, azimutal (*)
55 - 60
Dos hélices cicloidales azimutales (**)
63 - 68
(*)Aquamaster o Schottel
(**) Voith-Schneider
Utilizando el valor mayor.
PB = 65 * 2,9
; TPF = Estimada en forma aprox. de los buques base
PB = 188,5 Kw. = 252,8 Hp.
Esta es una primera estimación de potencia para dar las 2,9 Ton de TPF, por que la
potencia para navegar a 10 Kn., en viaje de pruebas se deberá estimar cuando se
cuente con más información como la forma adecuadas del casco, pero es previsible que
esta será considerablemente menor.
El motor que cumple con estos requerimientos, es un motor Daewoo modelo MD196TH
de 280 BHP de potencia máxima continua a 2000 RPM, caja 3,43:1.
6
Capitulo V
Cálculo Preliminar de los Grupos De Pesos
5.1
Desplazamiento Liviano o en Rosca.
Δ Rosca = Peso Acero + Peso Equipo y Habitabilidad + Peso Maquinaria.
Peso Acero
Según fórmula recomendada en revista de ingeniería naval.
Ws=α∗L*B*D
Donde; α es una constante que esta entre 0.13 a 0.17
Utilizando un promedio igual 0.15
W s = 0.15 * 11,56 * 4,08 * 1,76
W s = 12,45 Ton.
Según Cadwell´s
Peso Acero = 0,44 L * B * D ((√ ((L/D)/8))) * (1+ 0,05*( Cb – 0,5))
100
Dimensiones en pies
Peso Acero = 12,01 ( Ton. Inglesas ) * 1,016
Peso Acero = 12,2 Ton.
Promedio
Peso Acero = 12,45 + 12,2 = 12,33 ton.
2
Peso Acero = 12,33 ton.
7
Peso Equipo y Habitabilidad
Según Alvariño
Peso Equipo y Habitabilidad = K * Lpp * B * D
El valor K varía entre 0,04 y 0,08 lo normal se usa 0,06.
Peso Equipo y Habitabilidad = 4,98 ton.
Lpp = 11,56 m.
B
= 4,08 m.
D
= 1,76 m.
Peso Maquinaria
Cuando las revoluciones del motor son mayores a 800 RPM suele considerarse
en forma aproximada, como peso de la maquinaria:
P Motor Principal = Peso Motor ( Daewoo MD196TH ).
W Total maquinaria = 3,0 * P Motor Principal
W Total maquinaria = 3,0 * 0,975 Ton.
W Total maquinaria = 2,925 Ton.
Δ ROSCA = W s buque proyecto + W Equipos e Instalaciones + W Total maquinaria
Δ ROSCA = 12,33 ton + 4,98 Ton + 2,925 Ton
Δ ROSCA = 20,24 Ton.
Considerado, como es norma habitual, un margen para el peso en rosca del 5%
se obtendrá la siguiente cantidad:
Δ ROSCA = 1.05 * 20,24 Ton.
Δ ROSCA = 21,25 Ton.
8
5.2.-
Peso Muerto o Deadweight
a) Peso de combustible abordo
Peso del combustible del motor principal.
W COMB. MP = consumo especifico * potencia BHP* Autonomía (horas)
W COMB. MP = 0.158 * 220 * 51
W COMB. MP = 1,773 Tn.
b) Peso del agua de consumo.
W AGUA = consumo especifico * Nº tripulantes * autonomía (días)
W AGUA = 0.07 * 4 * 2
W AGUA = 0,56 Tn.
c) Peso de las provisiones.
W PROVISIONES = consumo especifico * Nº tripulantes * autonomía (días)
0.01
*
4
*
2
W PROVISIONES = 0,08 Tn.
d) Peso de la tripulación y efectos
W TRIPULACIÓN = 0.1 * Nº tripulantes
W TRIPULACIÓN = 0.1 * 4
W TRIPULACIÓN = 0,4 Tn.
Deadweight = W COMB. TOTAL + W AGUA + W PROVISIONES + W TRIPULACIÓN
Deadweight = 2.8 Tn.
9
5.3
Desplazamiento Total.
Δ TOTAL = Δ ROSCA + Deadweight
Δ TOTAL = 21,25+ 2,8
Δ TOTAL = 24,05 Tn.
Este desplazamiento se diferencia en un 3,3%, con el obtenido a través de las
dimensiones principales, que no es una diferencia muy considerable en esta etapa de
proyecto y podría aceptarse diferencias de hasta un 5%, pero es conveniente estudiar
un reajuste de las dimensiones, para ver cuan significativa es esta diferencia de
desplazamiento.
10
Capitulo VI
Ajuste de las Dimensiones Principales
Como la diferencia obtenida al comparar los desplazamientos obtenidos a través de la
estimación de las dimensiones principales y de la sumatoria de pesos resulta menos de
un 5%, se estudiará un ajuste de las dimensiones principales.
En este ajuste lo que se pretende, es encontrar las dimensiones principales más
aceptables que cumplan con el desplazamiento calculado a través de la sumatoria de
pesos, las que se encontrarán por medio de iteraciones sucesivas hasta acotar la
diferencia a niveles aceptables.
Calculando las relaciones dimensionales a partir de los valores obtenidos en la primera
estimación de dimensiones en función de LPP, ya que estos se ajustan a comparaciones
obtenidas con buque bases.
Para esto fijaremos el coeficiente de block (C
B
=0.44), calculado en la estimación de
dimensiones
LPP / B = 2,83
6.1
LPP / T = 10,3
LPP / D = 6,57
Primer ajuste de Dimensiones Principales.
Lo que debemos encontrar es el valor de LPP que satisfaga la siguiente ecuación:
Δ TOTAL = LPP * B f (LPP) * T f (LPP) * CB * γ`
23,28 = LPP * 0.353 (LPP) * 0.096 (LPP) * 0.44 * 1
Despejando de la ecuación el valor que la satisface es:
LPP
11.6 m
Y los otros se calculan a partir de las relaciones:
B
4.09 m
T
1.13 m
D
1.77 m
11
Con estos valores debemos realizar el ajuste de pesos correspondiente, para esto
calcularemos solo los pesos que tienen relación con estos parámetros, como son el
peso de acero y el de equipos e instalaciones, ya que los otros componentes de la
sumatoria de pesos se mantienen sin alteración.
•
Peso del acero.
Según formula recomendada en revista de ingeniería naval.
Ws=αL*B*D
Donde; α es una constante que esta entre 0.13 a 0.17
Utilizando un promedio igual a 0.15
W s = 0.15 * 11,6 * 4,09 * 1.77
W s = 12,6 Ton.
Según Cadwell´s
Peso Acero = 0,44 L * B * D ((√ ((L/D)/8))) * (1+ 0,05*( Cb – 0,5))
100
Dimensiones en piés
Peso Acero = 11,76 (Ton. Inglesas) * 1,016
Peso Acero = 11,95 Ton.
Promedio
Peso Acero = 12,6 + 11,97 = 12,29 ton.
2
Peso Acero = 12,29 ton.
12
Peso Equipo y Habitabilidad
Según Alvariño
Peso Equipo y Habitabilidad = K * Lpp * B * D
El valor K varía entre 0,04 y 0,08 lo normal se usa 0,06.
Peso Equipo y Habitabilidad = 5,03 ton.
Lpp = 11,6 m.
B
= 4,09 m.
D
= 1,77 m.
Como podemos ver estos valores solo afectan al desplazamiento en rosca, con lo que
este queda:
Δ ROSCA = W s buque proyecto + W Equipos e Instalaciones + W Total maquinaria
Δ ROSCA = 12,29 Ton + 5,03 Ton + 2,925 Tn
Δ ROSCA = 20,25 Ton.
Considerado, como es norma habitual, un margen para el peso en rosca del 5% se
obtiene la siguiente cantidad:
Δ ROSCA = 1.05 * 20,25 Ton.
Δ ROSCA = 21,26 Ton.
Como los otros pesos permanecen iguales, el desplazamiento total queda:
Δ TOTAL = Δ ROSCA + Deadweight
Δ TOTAL = 21,26 + 2,8
Δ TOTAL = 24,06 Ton.
La diferencia obtenida con este primer ajuste es de 3,35%, por lo que no se justifica
realizar otra iteración que provocará cambios muy pequeños en los resultados
obtenidos.
13
Capitulo VII
Estimación del Francobordo.
7.1
Estimación Francobordo según Alvariño.
Una vez obtenidos los valores de calado y puntal es necesario chequear si estos
cumplen con los valores de francobordo, esto se puede hacer a través de la relación
calado/puntal.
FB = D - T = (D / (T -1)) = T [(1/(T/D)) -1]
FB = 1,122 [(1/(1,122/1,76)) -1]
FB = 0.64 m
Este valor a continuación, se debe chequear con parámetros conocidos como el
francobordo de buques base que para este caso es de 0.7 m, o con recomendaciones
de francobordo tabular.
El remolcador por ser una embarcación de servicio, se clasifica como buque tipo B,
dado que sus dimensiones son pequeñas y no transporta cargas liquidas a granel que
corresponde a los buques tipo A.
Por esta razón el francobordo recomendado para una embarcación de 12 metros
aproximadamente, en la tabla de francobordo tabular para buques tipo B es de 200 mm.
Que es el parámetro de partida en el cálculo de francobordo al que se le deben aplicar
correcciones como la que se nombran a continuación
1 Corrección eslora menor de 100 metros.
2 Corrección por coeficiente de block.
3 Corrección por puntal.
4 Corrección por superestructuras.
5 Corrección por arrufo.
Las que deben evaluarse en cada caso si corresponde o no, aplicarlas a la nave en
proyecto de acuerdo a sus características.
Pero como puede apreciarse el valor del francobordo del buque está muy por encima
del francobordo tabular por lo que se acepta como correcto para esta etapa de proyecto
preliminar.
14
Capitulo VIII
Determinación de los coeficientes de Carena
Los coeficientes de formas que a continuación se calculan serán una primera
aproximación a los definitivos, ya pueden ser susceptibles a cambios en etapas
posteriores.
1 Coeficiente de block.
Como ya se ha mencionado y justificado anteriormente el coeficiente de block se
mantendrá fijo y tiene un valor de:
C B = 0.44
Este valor se tomara como fijo, pero en una etapa posterior del proyecto puede que sea
necesario corregirlo, sobre todo al desarrollar el plano de formas de la embarcación y
evaluar convenientemente la distribución de espacios y capacidades versus
dimensiones principales.
2 Coeficiente de la Maestra.
C M = 0.526 + (0.49/C B) - (0.165/C B2)
C M = 0.526 + (0.49/0.44) - (0.165/0.44 2)
C M = 0.78
3 Coeficiente de la flotación o línea de agua.
CWP = (0.45 * CB)+ 0.56
CWP = (0.45 * 0.44)+ 0.56
CWP = 0.76
4 Coeficiente prismático.
CP=CB/CM
C P = 0.44 / 0.78
C P = 0.56
15
Capitulo IX
Selección Definitiva de las Dimensiones Principales y de los
coeficientes de formas
Como se ha mencionado en los puntos anteriores la selección de las dimensiones y de
los coeficientes de formas es una decisión de consenso.
Es por esta razón que se ha decidido seleccionar los siguientes valores para las
dimensiones principales y los coeficientes de formas, obtenidos al modelar en Max Surf,
las formas más convenientes:
Dimensiones principales :
LOA
11.95 m
LPP
11.56 m
B
4.00 m
T
1.22 m
D
1.76 m
Coeficientes de formas:
CB
0.44
CM
0.78
CP
0.56
CWL
0.76
Los criterios de selección utilizados para decidir cual era la decisión más acertada
fueron los siguientes:
1.-
Eslora total, esta dimensión tiene directa relación con los espacios disponibles y
con el acero necesario para construir el casco.
2.-
Eslora entre perpendiculares, este valor tiene mucha influencia en la predicción
de potencia.
3.-
Manga, en general este valor es relativamente fijo en este tipo de embarcaciones
y comparándola con buques de la misma categoría, se decidió aceptar el mencionado
valor, ya que éste tiene una directa relación con los parámetros de estabilidad.
Además este valor influye significativamente en las dimensiones de los espacios de
Sala de Máquinas, que en los remolcadores es de vital importancia.
16
4.-
Calado y puntal, en general estos valores se aceptaron por las condiciones de
estabilidad, francobordo y espacios.
5.-
Los coeficientes de formas fueron aceptados, ya que corresponden a valores
normales para este tipo de embarcaciones, comparados con otros remolcadores de
formas similares, además estos coeficientes determinan las formas de la carena, lo que
tiene una gran implicancia en factores como: resistencia al avance, espacios para
estanques, etc.
Capitulo X
Determinación de las formas adecuadas del casco
La determinación de las formas adecuadas del casco se realizaron en Max - Surf,
siguiendo un proceso iterativo, en donde se conjugaban factores como:
1.-
Coeficientes de formas, comparados con los de otras embarcaciones similares
2.-
Dimensiones principales, buscando la mejor combinación entre éstas y el espacio
requerido.
17
Capitulo XI
Requisitos Generales de la Disposición General
La disposición general de un buque puede definirse como la asignación de espacios
para todo el equipo y funciones requeridas adecuadamente coordinados entre sí, tanto
en situación como en accesos; de esta forma cuando se acomete la acción de definir la
disposición general de un buque es preciso tener en cuenta los volúmenes necesarios
para:
1 Carga
2 Maquinaria
3 Habilitación
4 Tanques de consumo y lastre
5 Varios (espacios para amarre, fondeo y maquinaría de carga)
Siendo como es el remolcador un buque de servicios, se debe buscar un diseño tal que:
1 Facilite las operaciones de trabajo
2 Con máxima visibilidad desde el puente
3 Con buen acceso a todas las zonas
4 De máxima eficacia en las operaciones de maniobra de asistencia.
11.1
Justificación de la Disposición General.
Número de cubiertas
El buque en proyecto constará de dos cubiertas.
1 Cubierta principal corrida de proa a popa, sobre la cual van el puente de
gobierno, así como también los equipos de trabajo.
2 Cubierta de puente de gobierno, sobre la que va dicho espacio.
18
Espacios bajo cubierta principal.
El volumen bajo cubierta estará dividido en 4 espacios:
1 Pique de Proa, en el se almacenará la caja de cadena del Ancla.
2 Acomodaciones, espacio destinado para la tripulación.
3 Sala de Máquinas, destinado para el motor principal y auxiliares.
4 Pique de Popa, espacio donde se ubicará el eje Limera y los elementos del
Timón.
Capitulo XII
Subdivisión Estanca y Ubicación de los Mamparos
Siendo el remolcador en proyecto un buque de propulsión a popa y considerándolo
como un buque de maquinaria a popa de ésta; además la eslora total es menor de 67,1
metros, luego como mínimo, deberá llevar 3 mamparos, que serán:
1 De colisión, o mamparo del pique de proa.
2 Mamparo estanco a proa del espacio de maquinaría.
3 Mamparo de pique de popa.
Todos los mamparos deben extenderse hasta la cubierta de francobordo, que en este
caso es la cubierta continua más alta (cubierta de intemperie)
12.1.- Mamparo de peak de proa.
Las distancias mínimas y máximas, desde la perpendicular de proa al mamparo de
colisión serán:
Distancia mínima = 0.05 * Lpp
Distancia mínima = 0.05 * 11,56
Distancia mínima = 0,580 m.
19
Distancia máxima = 0.05 * Lpp + 3.05
Distancia máxima = 0.05 * 11,56+ 3.05
Distancia máxima = 3,63 m.
Se ubicará a 0.58 m. desde la perpendicular de proa
12.2.- Mamparo de peak de popa.
Las distancias mínimas y máximas, desde la perpendicular de popa al mamparo de
colisión serán:
Distancia mínima = 0.07 * Lpp
Distancia mínima = 0.07 * 11,56
Distancia mínima = 0,81 m.
Los valores obtenidos anteriormente son recomendaciones de casas clasificadoras y
reglamentos que fijan distancias mínimas y máximas de ubicación de los mamparos
para naves normales, pero en el caso de remolcadores por tratarse de buques
especiales que tienen dimensiones reducidas y que necesitan tener una gran cantidad
de equipos en un reducido espacio, esté se hace de vital importancia, por lo que la
ubicación de los mamparos debe tratarse en forma especial y muy detenidamente para
lograr su máxima optimización.
12.3.- Largo del espacio de Sala de Máquinas.
La longitud mínima, del espacio de sala de máquinas la podemos estimar a partir
de la potencia instalada y la eslora por la siguiente relación.
Longitud SM = 2.53* L 0.34 + 3.87 * 10 -6 * BHP 1.5
Longitud SM = 2.53* (11,56) 0.34 + 3.87 * 10-6 * (220)1.5
Longitud SM = 5,83 m
El espacio Sala de Máquinas tendrá una longitud de 5,9 m.
20
Capitulo XIII
Cálculo de Capacidad y Distribución de Espacios
En esta etapa procederemos a obtener los espacios reales correspondientes a nuestro
buque, los cuales fueron obtenidos mediante el software Maxsurf Pro 9.52, con el cual
se obtuvieron las formas del buque.
A continuación se dan los valores obtenidos del software de diseño, el cual representa
las áreas por cada sección entre las perpendiculares de proa y popa.
Sección
E
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Area M^2
1,72
2,38
3,1
3,9
4,8
5,34
5,64
5,68
5,74
5,62
4,94
3,1
0
Con el uso del software antes mencionado y con la ayuda de AutoCAD 2007 se calculó
el volumen total del casco, el cual corresponde a 51,76 m3
Además, con la ayuda de Maxsurf Pro 9.52 y AutoCAD 2007 se calculó el resto de los
espacios de nuestro buque, cuyos valores se dan a continuación:
Volumen Pique de Popa: 4,78 m3.
Volumen de Sala de Maquinas: 29,75 m3
Volumen Acomodaciones: 20,9 m3
Volumen Pique de Proa: 2,33 m3
21
13.1.- Distribución de Estanques.
Para la determinación de los volúmenes de los estanques, se emplearán los datos
de los pesos correspondientes a cada estanque obtenidos de HYDROMAX, se adjunta
una tabla con los valores de los pesos de cada estanque, con sus correspondientes
centros de gravedad.
Item
Estanque Combustible Bb.
Estanque Combustible Eb.
Estanque Agua Dulce
Peso (ton)
0.94
0.94
0.5
Volumen en M^3
1
1
0.5
22
Capitulo XIV
Distribución de los Centros de Gravedad de los Pesos
Debido a que esta etapa, es parte preliminar del proyecto no se posee la información
exacta, acerca de la ubicación de todos los pesos, por lo que para la estimación de los
centros de gravedad de los pesos componentes se tendrá que recurrir a formulaciones
empíricas para obtener su posición aproximada.
14.1.- Centro de Gravedad de la Estructura de Acero.
a).- Centro de Gravedad Vertical del Acero del Casco.
La coordenada vertical del C.G. se estimará con la siguiente fórmula, que se
expresa en porcentaje del puntal.
KG Acero del casco = (48 + 0.15 (0.85 - CBD) LPP2 / D 2) DA / D
CBD = Coef. de block con referencia al puntal de cubierta superior. (CBD = 0.567)
DA = puntal medio en metros corregido
Sí LPP / B ≠ 6,5: + 0.8% D, por cada ΔLPP / B = + 1
LPP / B = 2.89, esto implica una corrección negativa de 2.89 %
KG Acero del casco = 48.41 % D
DA = 1.71 m.
D
= 1.76 m
KG Acero del casco = 0.85 m
b).- Centro de Longitudinal del Acero del Casco.
El centro de gravedad longitudinal de la estructura del casco se puede aproximar
como ½ de Lpp, con tendencia hacia popa.
L. C.G. Acero del casco = 0.5 LPP
L. C.G. Acero del casco = 0.5 * 11.56
L. C.G. Acero del casco = 5.78 m, medido desde la perpendicular de popa
23
14.2
Centro de Gravedad de la Habitabilidad y Equipos.
a).-
Centro de gravedad longitudinal
Como no se conoce de manera exacta la posición de los equipos instalados en el
buque, pero se presume que la mayor cantidad de ellos estará instalados en la Sala de
Máquinas, se estimará que este se ubicará a ½ del largo de la sala de máquinas con
una tendencia a proa por ubicación de las instalaciones de habitabilidad.
L.C.G E e I = 0.5 LSM + 15% = 3.35 m, desde la perpendicular de popa
b).-
Centro de gravedad vertical
El centro de gravedad de los equipos e instalaciones se encuentra ubicado en una
posición levemente mayor que el puntal, se puede estimar por la recomendación del
texto proyecto básico del buque de Ricardo Alvariño.
KG Equipos e Instalaciones = D + 1,25
si LPP < 125 m
KG Equipos e Instalaciones = 3.01 m, medido desde la línea base
14.3
Centro de Gravedad de Instalación de Maquinarias.
a).- Centro de gravedad longitudinal
El centro de gravedad longitudinal de la instalación de maquinarias se puede estimar
con bastante aproximación, como ½ de longitud del cuarto de máquinas.
L.C.G Instalación de maquinarias = 0.5 * LSM
L.C.G Instalación de maquinarias = 0.5 * 5.83
L.C.G Instalación de maquinarias = 2.915 m + pos, long. Mamparo prensa estopa
L.C.G Instalación de maquinarias = 2.915 + 0.950 = 3,87 m, referido a perpendicular
de popa.
24
b).- Centro de gravedad vertical
Debido a que el mayor peso de la instalación de maquinarias corresponde al del motor
principal, el centro de gravedad vertical se puede estimar como el correspondiente a la
silueta del motor.
KG Instalación de maquinarias = 0.5 H Motor Ppal.
H Motor Ppal. = 1.2 m
KG Instalación de maquinarias = 0.5 * 1.2
KG Instalación de maquinarias = 0.6 m, referido línea base
14.4
Centro de Gravedad de Combustible, Agua y Líquidos Embarcados.
El centro de gravedad de los estanques se determinó, modelando estos en
HYDROMAX y sacando la tabla de sondas, que entrega información como:
1 Volumen del estanque
2 Peso del fluido hasta el nivel de sonda
3 Porcentaje de llenado
4 Centro de gravedad del estanque
Como la información que entrega, lo hace a través de la tabla de sondas que es una
gran cantidad de hojas de datos, de entregara un resumen de esta considerando lo
estanques llenos hasta un 95 % de su capacidad, para considerar el volumen necesario
para la espacio del liquido en su interior y el volumen que ocupa la estructura interna del
estanque.
Item
Estanque Combustible Bb
Estanque Combustible Eb
Estanque Agua Dulce
Peso en (ton)
0.94
0.94
0.5
L.C.G
-2,9
-2,9
0,3
K.G
2,53
2,53
2,42
25
Capitulo XV
Desplazamiento en Lastre y Condiciones de Trimado
En esta embarcación no se considerará Lastre en ninguna condición de
navegación, se estudió la situación más desfavorable que en ésta compete un 10% de
consumibles, donde hay una situación de trimado, aproximadamente de 0,2 m. a proa,
donde la profundidad del propulsor en esta condición queda en una situación aceptable.
Capitulo XVI
Resistencia Hidrodinámica
A partir de la hoja de Datos de Resistencia del modelo Nº 83 ( Model Resistente
Data Sheet ) de SNAME, se obtiene los datos de los resultados para el modelo de 100
pies.
Aplicando las leyes de similitud geométrica se puede obtener las características
principales como se efectuó anteriormente. Por similitud cinemática y dinámica se
puede obtener los valores de la resistencia residual, fricción y total.
Para las diferentes velocidades relativas (V/√L) se puede extrapolar del Data
Sheet Nº 83 para el modelo de 100 pies los correspondientes valores del coeficiente de
resistencia residual (CR), que por similitud dinámica son igual al del remolcador a
proyectar.
Las expresiones dadas más adelante, se obtiene el coeficiente de resistencia
total (CT), como así mismo el coeficiente de resistencia por fricción (CF) del remolcador
a proyectar. Con los valores obtenidos del coeficiente de resistencia total (CT).
Para obtener la resistencia total en condición de servicio (RCS), en la realidad es
condición de navegación libre en la cual no se consideran los faluchos donde es
recomendable aplicar ciertos porcentajes dados mas adelante, para así obtener dicha
resistencia total. Los porcentajes se refieren al aumento de resistencia producido por el
timón, aire, viento, timoneo, incrustaciones y olas como se indica más adelante.
26
16.1
Cálculo Resistencia Remolcador.
Nomenclatura a utilizar
Vb
=
Velocidad del Remolcador.
V/√L =
Velocidad relativa del Remolcador.
CR
=
Coeficiente de la Resistencia Residual del Modelo y Remolcador.
Reb
=
Número de Reynolds.
CFb
=
Coeficiente de Fricción del Remolcador.
RF
=
Resistencia de Fricción del Remolcador.
CT
=
Coeficiente de la Resistencia Total.
RT
=
Resistencia Total del casco desnudo en Aguas Profundas.
RVP =
Resistencia Total en Viaje de Pruebas en Aguas Profundas.
RCS =
Resistencia Total en Condiciones de Servicio en Aguas Profundas.
Tº
=
Temperatura del agua en el Río.
ρ
=
Densidad agua salada a la temperatura Tº.
γ
=
Viscosidad cinemática del agua a la temperatura Tº.
Smb =
Superficie mojada del Remolcador.
Smm =
Superficie mojada del modelo.
Δ CF = 0,4 * 10^-3 = Aumento del coeficiente de fricción CF debido a la rugosidad y
curvatura del casco.
λ
=
Factor de proporcionalidad entre modelo y buque.
A una temperatura de 10º C tenemos
-
γ = 1,395 * 10^-6 ( m^2/seg ).
-
ρ = 104,6 ( kg seg^2/m^4).
-
Agua 35% salinidad.
27
Expresiones a utilizar para calcular resistencia Remolcador
+ Δ CF
CF = 0,075
Reb = Vb * Lb / γ
(log Reb – 2)^2
CRm =
CRb
λ
Lb / Lm
=
;
Vb / √ Lb
Smb = λ^2 * Smm.
=
Vm / √ Lm
Sm = 1,7 * L * T + Cb * L * B
RF = ½ (ρ * CF * Smb * Vb^2)
CT = CR + CF
RT = ½ (ρ * CT * Smb * Vb^2)
Rr = RT - RF
RVP = RT + R timón + R aire + R tobera.
R Timón = 4% RT.
R Aire
= 2% RT.
R Tobera = 6% RT.
RVP = 1,12 RT.
RCS = RVP + R Viento + R Olas + R Fouling + R Timoneo.
R Viento + R Olas + R Fouling + R Timoneo = 15% RVP
RCS = 1,15 % RVP.
28
29
16.2
Cálculo Resistencia de los Faluchos.
Se darán a conocer los siguientes datos de los modelos faluchos que se
ensayaron en el canal de pruebas el año 1986 por los alumnos tesistas Jose Luis
Barrales Liscwicz y Ernesto Hinostroza Montecinos:
Lm = 1 mt.
Cp = 0,96
Bm = 0,203 mt.
Cx = 0,917
Tm = 0,06 mt.
Tº = 13,6 ºC
Δ = 10, 72 Kg
ρ m = 101,88 ( kg * seg^2/ m^4)
Smm = 0,3187 m^2
γ m = 1,19 ^10-6 ( m^2 / seg )
Cb = 0,88
λ = 35
Aplicando las leyes de similitud geométrica, se pueden obtener las
características principales de los faluchos.
λ
= 35 = Lf / Lm
Cb = 0,88
Lf
= λ * Lm = 35 mt.
Cp = 0,96
Bf
= λ * Bm = 7,105 mt.
Cx = 0,917
Tf
= λ * Tm = 2,1 mt.
Tº = 10 ºC
Δ
= δ * Cb * Lf * Bf * Tf = 1,025 * 0,88 * 35 * 7,105 * 2,1 = 471,04 ton.
Smf
= λ^2 * Smm = 390,5 m^2.
ρ
= 104,686 ( kg * seg^2 / mt^4 )
γ
= 1,395 * 10^-6 m^2 / seg
30
Según tesis “Influencia de la separación entre embarcaciones remolcadas en
caravana “, la resistencia será mayor cuanto más grande sea la distancia entre faluchos
por lo que se escogerá la distancia de 10 cms. entre modelos.
df = λ * dm
df = 35 * 0,1 = 3,5 mts.
La resistencia, como se ha dicho anteriormente, está en función de la distancia
entre faluchos, por lo que los datos dados están referidos a una distancia dm = 10 cms.
La resistencia para una distancia entre faluchos df = 3,5 mts. está dada en la última
columna del cuadro que a continuación se muestra.
31
Expresiones para calcular la resistencia de los faluchos
Vm
= Vf / √ λ
; Vb = Vf
; Vm / √ Lm = Vf / √ Lf
Rem = Vm * Lm / γm
CFm = ____0,075_____ + Δ CF
( log Rem – 2 ) ^2
RFm = ( ½ ( ρm * CFm * Smm * V^2 m )) * 2
(2 modelos)
Rrm
= RTm – RFm
(2 modelos)
Rrf
= λ^3 * Rrm
(2 modelos)
Ref
= Vf * Lf / γf
CFf
= ____0,075_____ + Δ CF
( log Ref – 2 ) ^2
RFf
= ( ½ ( ρf * CFf * Smf * V^2 f )) * 2
(2 modelos)
RTf
= RFf – Rrf
(2 modelos)
RVPf = RTf + R timón f + R aire f
R Timón f
= 4% RTf
R aire f
= 2% RTf
RVPf
= 1,06 * RTf
RCSf
= RVPf * R viento f * R timoneo f + R fouling f + R olas f
R viento f * R timoneo f + R fouling f + R olas f = 15% RVPf
RCSf = 1,15 RVPf
32
33
16.3
Cálculo Resistencia Total
La velocidad promedio del Río Valdivia es de 2 nudos, dato obtenido según
Gobernación Marítima, por lo cual se debe calcular la resistencia total para la condición
de servicio más desfavorable, donde el remolcador y los faluchos deberá enfrentarse el
flujo del Río.
El remolcador deberá navegar a una velocidad de 4 nudos con respecto a un
observador en la costa, entonces la velocidad con respecto a un observador puesto en
el remolcador será de 6 nudos ( velocidad absoluta ).
V = 4 nudos
V río = 2 nudos
V absoluta = ( velocidad remolcador + faluchos ) + velocidad río = 6 nudos
RCS remolcador + faluchos = RCS faluchos + RCS remolcador
Por lo tanto : RCS = 2950,73 + 159,27 = 3110 kg. para 6 nudos
Calculamos los EHP para esa velocidad en particular:
EHP = V * RCS = 6 * 0,5144 * 3110 = 127,98 (HP)
75
EHP = 127,98 (HP).
75
34
Capitulo XVII
Características Principales de la Hélice, Tobera y Timón.
Según los requerimientos del armador, la embarcación contará con hélice en
tobera, con su respectivo timón.
Las principales exigencias para este tipo de propulsión a instalar a ésta
embarcación son:
-
Un elevado rendimiento.
-
Mínimo peligro por erosión por cavitación, dada a la carga de remolque a la
que está sometida la embarcación.
-
Capacidad de frenar en la viada de la embarcación.
-
Interacción eficiente con el timón para las diferentes tipos de maniobras.
La hélice en tobera satisface plenamente estos requerimientos, para varias condiciones
de funcionamiento, como pueden ser la exigidas a un remolcador; en particular la
combinación hélice - tobera es muy efectiva cuando la carga de la hélice es
relativamente grande, como sucede en operaciones de tiro a punto fijo y remolque, ya
que cuando la hélice va en tobera, el tiro que se obtiene para un mismo diámetro es
mayor que sin tobera y el porcentaje de aumento puede ser del 30 al 35 %
aproximadamente.
17.1
Cálculo del Empuje Mínimo que debe vencer la Hélice en Condición de Servicio.
Dada la velocidad de remolque el coeficiente de succión t es:
t = 0,0175 * V + 0,035
V (nudos).
Para la velocidad del remolcador + faluchos (velocidad absoluta) remolque de 6
nudos, el coeficiente de succión será
t = 0,14.
El Coeficiente de Estela (W) para la velocidad de remolque es:
W = 0,5 * Cb – 0,1
W = 0,12.
;
Cb = 0,44.
35
Se sabe que el coeficiente de succión está dado por la siguiente expresión:
t = T – ( RTremolcador + RT faluchos ) = T - RCS
T
T
T = __RCS__ = _3110_ = 3616,28 (kg).
1- t
17.2
1 – 0,14
Estimación Preliminar del diámetro de la Hélice en Tobera.
La Hélice será del tipo Ka, en tobera 19-A con (l / D)= 0,5, tenemos como dato,
las ordenadas del perfil, el calado de popa (Tpopa) y Xu / L máx del perfil = 21,07 %.
Sea el Di = Diámetro interior tobera.
= 2 * (R + C + Xu) = 75% Tpopa.
Xu / Lmáx = 0,2107, es la ordenada máxima que ésta corresponde al máximo
diámetro de la tobera, medido desde el eje al borde superior de la tobera.
R : Radio de la Hélice.
D = 0,762 m.
L = 0,5 * D = 0,384
Xu = L * 0,2107 = 0,384 * 0,2107 = 0,081m.
2 * ( R + C + Xu ) = 2 * ( 0,384 + 0,002 + 0,081 )
= 0,934 m.
Utilizando la siguiente expresión matemática, resulta el porcentaje de calado de
popa, que utiliza el diámetro de la tobera.
Tpp = 1.1 m.
2 * ( R + C + Xu ) = 0,934 m.
100 %.
X %.
La incógnita X = 84,9 %, éste número indica que el diámetro de la hélice mas la
tobera ocupa el 84,9% del calado de popa, y se considera aceptable.
17.3
Cálculo BHP, Caja de Reducción y Características del Propulsor.
En esta etapa consideraremos la embarcación en condiciones de servicio,
remolcando faluchos a una velocidad de 6 nudos.
36
Tenemos para esta condición los siguientes datos del Remolcador:
Diámetro = 30 pulgadas = 0,762 m.
Paso = 30 pulgadas
t = 0,14
en condiciones de remolque.
W = 0,12
en condiciones de remolque.
Velocidad = 6 nudos ( velocidad de remolque )
EHP = 127,28 HP.
RCS = 3616,28 kg.
NH (Rendimiento Casco) = 1 - t = 0,97
1-W
Nm (Rendimiento Mecánico) = 0,95
Estimado
Nrr (Rendimiento Rotativo Relativo) = 1 Estimado
Ventrada = Vb ( 1 – W ) = 2,72 m/s.
T = 4204,98 kg (empuje mínimo que deberá vencer la hélice)
Se utilizarán los diagramas los diagramas de propulsor aislado de la serie Troost
en tobera 19 –A.
Diagrama de la serie B – 4,70 para la hélice en tobera 19 – A.
Sea Nh = 0,5
Np = NH * Nm * Nrr * No = 0,97 * 0,95 * 1 * 0,5 = 0,46
BHP = EHP = 127,98 = 278,21 (HP)
Np
( Potencia Mínima )
0,46
El motor sera el siguiente: - MOTOR DAEWOO MD196TH
BHP máxima continua = 280 HP.
RPM máxima continua = 2000 RPM
Reducción 3,43 : 1
Después de analizar la reducción y relación paso diámetro (P/D) donde se
obtuvo los siguientes resultados:
Reducción; 3,43 :1
37
J = _Ve__ = ____Vb * ( 1 – W )______ = 0,36
n*D
_____N * D______
razón de reducción * 60
Serie B – 4,70
P/D = 1,0
KT = 0,31
T = KT * ρ * D^4 * n^2
T = 0,31 * 104,6 * 0,762^4 * ( 2000/ 60 * 3.43 ) ^ 2
T = 4302,4 (Kg)
En estos resultados obedecen a los BHP mínimos, entonces habrá que
determinar las características del propulsor con la potencia de 280 HP.
BHP = 280 HP
DHP = Nm * BHP = 0,95 * 280 = 266 HP.
Q = 716,2 * DHP = 716,2 * 266 = 326,72 ( kg – m )
Nh
2000
3,43
Como Nrr = 1
Q = Q0
Luego KQ = _____Q______
ρ * n^2 * D^5
KQ = ____
326,72____________
104,6 * (2000 / 3,43 * 60)^2 * 0,762^5
KQ = 0,129
38
Para continuar será necesario hacer una gráfica KQ v/s P/D para obtener el valor
real de P/D correspondiente a KQ = 0,129, al mismo tiempo para determinar los valores
reales de No y KT.
Para el P/D = 1, el KT es 0,31 por lo que le empuje generado por el sistema
Hélice – Tobera sería de 4405,5 kg.
Podemos calcular la Fuerza de Tracción
Ft = T * ( 1 – t ) – RCS
Ft = 4405,5 * ( 1- 0,14 ) – 3616,28
Ft = 172,45 Kg.
17.4. Sistema de Gobierno.
El sistema de gobierno está compuesto por el timón y sus accesorios periféricos,
tales como, zapata, mechas, caña de timón, cuadrante, etc. Está accionado por medio
de sistemas mecánicos ( manual ), por medio rueda de timón con caja de reducción,
cables como guarnes y roldanas. Todos los elementos de acero del sistema de
gobierno serán de calidad A-37-24ES y los pernos utilizados serán galvanizados.
Se utiliza un timón de plancha reforzado de acero calidad A-37-24ES reforzada
por atiezadores, además este, atendiendo a la posición del eje será del tipo
compensado o balanceado y en relación de su instalación corresponde a un tipo
apoyado o con tintero.
Cálculo del Área del Timón AT.
El área del timón puede ser calculada por medio de una relación porcentual, que
existe entre esta última y el área de superficie lateral (A.S.L) de la embarcación. Con
respecto a esto, diferentes autores han dado porcentajes del área de superficie lateral
(A.S.L), para determinar el área.
Según Lamp y Cook (1962), el área del timón corresponde entre 2.3 a 3.3 (% de
A.S.L).
Para esta nave se asumirá un 3% de A.S.L, asegurando así una buena
gobernabilidad y maniobrabilidad, pues como se dijo anteriormente se requiere una
embarcación que tenga buenas condiciones de gobierno, por tanto:
39
AT = 3% A.S.L
AT = área del timón en m²
A.S.L = 10,86 m² ( según maxsurf ).
Cálculo:
AT = 0,32 m².
Cálculo de la Envergadura.
La envergadura para este timón se determinará asumiendo que ésta es igual al
diámetro de la hélice.
E=D
en metros,
D = 0.762 m
Por tanto E = 0,762 m.
Cálculo de la cuerda.
Ésta puede ser calculada por medio del área del timón.
AT = E x C
Despejando C de la ecuación.
Cálculo:
C = 0,42 m.
17.5
Determinación de la posición de la Mecha.
Para obtener la localización de la mecha del timón, se seguirán las
recomendaciones dadas por los autores especializados en la materia. Según Crane,
aconseja que ésta pueda ser determinada por medio de la relación de balance, ésta se
trata de un porcentaje de la razón entre el área por delante del eje y el área del timón.
Este porcentaje depende del coeficiente de block (Cb) de la embarcación, a
continuación se detalla lo expuesto anteriormente.
40
RB = A1
AT
RB = Relación de balance.
A1 = Área del timón por delante del eje.
AT = Área total del timón.
Según Crane la relación de balance representa un porcentaje del área del
timón y este porcentaje es consecuencia del coeficiente de block, para el Cb de la
embarcación en estudio es posible extrapolar. (Cb).
CB
0.449
0.5
0.6
% del área total
23.43 a 24.5
24.3 a 25
25.6 a 26
Por lo tanto, asumiendo un 24.5 % de balance es posible determinar el
área por delante del eje y posteriormente conocido este valor se obtiene la distancia
desde el borde de ataque del timón a la mecha.
Reemplazando en la ecuación, se calcula lo siguiente:
A1 = 0.08 m².
Además
A1 = E x d
E = Envergadura del timón.
d = distancia desde el borde de ataque a la posición del eje en metros.
Cálculo :
d = 0,11 m.
41
17.6. Determinación del centro de presión del timón Cp
Cálculo de la coordenada horizontal Cpc
Estudios realizados con timones de plancha, elaborados por thieme, 1965,
referente a la posición que toma el centro de presión de acuerdo al ángulo de timón,
habiendo llegado a considerar que este se mueve dentro de un rango entre un mínimo
ángulo (α) y el ángulo de Stall (αs). Además, la posición de la coordenada horizontal del
centro de presión (Cpc) fluctúa dentro de una razón porcentual de la cuerda del timón
(C).
Según el autor la coordenada horizontal puede ser determinada por medio de la
siguiente relación:
Los valores debajo de los ángulos representan el porcentaje de la cuerda, por lo
tanto, considerando el mayor ángulo, ya que en este caso se presenta un aumento del
momento torsor, pues el brazo es mayor, dando con esto una cierta seguridad para el
dimensionamiento de la mecha.
Cpc = ( % ) C
C = Cuerda del timón.
% = Porcentaje de la cuerda C.
Cálculo :
C
= 0.42 m
%
= 41
Cpc
= 0.17 m
42
Cálculo de la coordenada vertical Cpe
Esta se determinará asumiendo que es igual a la envergadura media, por lo
tanto:
Cpe = ½ x E
E = Envergadura del timón.
Cálculo :
E
= 0.762
m
Cpe
= 0.38
m
17.7. Diseño Estructural del Timón
Como se dijo anteriormente, el timón a utilizar es del tipo compensado y
apoyado, su estructura es de plancha plana de acero estructural A 37-24 ES. A
continuación se determinan sus características estructurales.
Cálculo de la mecha el timón por encima de la limera
Para timones compensados, la mecha del timón por encima de la limera tendrá el
diámetro no menor que el obtenido de la siguiente ecuación:
S = 21.66 ³√ ( R x A x V² )
mm.
S
= diámetro de la mecha superior en mm.
R
= distancia en metros desde el eje de la mecha superior al centro de presión (Cp)
del timón.
A
= área del timón por debajo de la flotación en m²
V
= velocidad del buque en Kn.
Cálculo :
S
=
31.75 mm.
R
=
0.08 m.
A
=
0.33 m².
43
V
=
9
Kn.
Cálculo de la mecha del timón por debajo de la limera.
El diámetro no deberá ser inferior al obtenido por la fórmula siguiente:
S1 = S = 21.66 ³√ ( R x A x V² )
mm.
S1
= diámetro de la mecha inferior en mm.
R
= 0.25 x ( a + √ ( a² + 16 x b² ) ) para timones compensados que tengan
chumaceras eficientes en su parte superior ( limera ) e inferior ( tintero ).
a
= distancia vertical medida en metros entre la parte inferior de la limera y el
centro de presión ( Cp ).
b
= distancia horizontal medida en metros entre el centro de la mecha inferior y el
centro de presión ( Cp ).
A
= área del timón en m².
V
= velocidad de servicio en Kn.
Cálculo :
S1
= 31.75
mm
R
= 0.23
a
= 0.40
b
= 0.08
A
= 0.33
m²
V
=9
Kn
Cálculo del espesor de la plancha del timón
Los timones de plancha sencilla que dispongan de mechas superiores S igual o
inferior a 76 mm. tendrán unos espesores de plancha no menores que los obtenidos por
la fórmula siguiente:
t = 0.15 x S + 6
mm.
t
= espesor de la plancha del timón en mm.
S
= diámetro de la mecha superior en mm.
44
Cálculo :
t
= 12
mm.
S
= 31.75
mm.
17.8. Acoplamientos del timón
Estos se refieren a como van a estar unidos los diferentes elementos del timón,
tales como, plancha de timón, limera, mechas, etc. Obviamente el componente de unión
de estos elementos corresponde a las bridas o comúnmente llamados flange, acoplados
y unidos por medio de pernos.
Fijaciones
Cuando S ( diámetro superior de la mecha ), sea inferior a 150 mm. se utilizarán
como mínimo cuatro (4) pernos de unión ( unión flange de la mecha superior con la
brida del timón ).
El área total de los pernos (Ap) no será menor que la obtenida en la siguiente
fórmula:
Ap = 0.33 x S²
Ap
= área total de los pernos de unión en mm².
S
= diámetro de la mecha superior en mm.
Cálculo :
S
= 31.75
mm.
Ap
= 12
mm².
Como se usarán cuatro pernos se puede calcular el área de cada perno:
APERNO = Ap / 4
APERNO = área de cada perno en mm².
Ap
= área total de los pernos en mm².
45
Cálculo :
Ap
= 12 mm².
APERNO = 3
mm².
El diámetro de cada perno Dp será :
Dp = √ ( APERNO`4 / π )
APERNO = área de cada perno en mm².
Dp
= diámetro de cada perno en mm.
Cálculo :
APERNO = 3
mm².
Dp
mm.
= 6
Bridas
Cuando se utilizan bridas como acoplamientos el espesor mínimo de cada brida
será:
e = 0.25 x S
S
= diámetro de la mecha superior en mm.
e
= espesor de las bridas en mm.
si las bridas llevan chaveteros, el espesor de cada brida se incrementará en una
cantidad igual a la profundidad del chavetero.
Cálculo :
S
= 31.75
mm.
e
=8
mm.
46
La mínima distancia entre los agujeros de los pernos y los bordes de las bridas
de acoplamientos será de dos tercios del diámetro de los pernos.
d = 2/3 x Dp.
Dp
= diámetro de cada perno en mm.
d
= distancia entre los agujeros de los pernos y el borde de la brida en mm.
Cálculo :
Dp
=6
mm.
d
=5
mm.
El diámetro de las bridas, considerando los diámetros de los pernos, la distancia
mínima entre los agujeros, el borde de las bridas y el diámetro de la mecha será de 64
mm.
47
Capitulo XVIII
Características Hidrostáticas Principales
18.1
Curvas Hidrostáticas.
48
49
50
18.2
Cálculo de Curvas Cruzadas.
51
52
18.3
Coeficientes de Formas.
53
Capitulo XIX
Cálculo de Estabilidad en Condiciones de Servicio
El análisis de estabilidad se regirá de acuerdo al criterio “ IMO “ el cual considera
como estabilidad satisfactoria los siguientes valores:
1.-
El área bajo la curva de brazos adrizantes para 30º no deberá ser menor que
0,055 (m - rad).
2.-
El área bajo la curva de brazos adrizantes para 40º o hasta el ángulo en que
comienza
la
inundación
de
las
aberturas
no
estancas
de
casco
y
superestructuras, no deberá ser menor que 0,05 (m – rad).
3.-
El área bajo la curva de brazos adrizantes entre los ángulos de 30º y 40º, o el
ángulo en que comienza a hundirse, debe ser mayor que 0,03 (m- rad).
4.-
El brazo adrizante GZ no será inferior a 0,2 mt. Para un ángulo de escora igual o
mayor de 30º.
5.-
El brazo adrizante máximo deberá ocurrir en un ángulo de escora
preferentemente que exceda los 30º pero no inferior a 25º.
6.-
La altura metacéntrica inicial GM no será inferior que 0,15 mt.
54
19.1
Cálculo de Estabilidad, Condición 1, 100% Consumibles.
Stability Calculation - Remolcador
Loadcase - condicion de carga
Damage Case - Intact
Free to Trim
Relative Density = 1,025
Fluid analysis method: Use corrected VCG
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Item Name
Quantity
Lightship
motor
Tank fuel oil babor
Tank fuel oil estribor
lastre
Tank agua dulce babor
timon
hélice
puente
otros (acomodaciones,ancla,cabrestante)
1
1
98%
98%
1
100%
1
1
1
1
Total Weight=
Long.Arm m
Vert.Arm m
Trans.Arm m
6,34
1,17
0
1
4,5
0,5
0
2
2,523
1,291
-1,21
3
2,523
1,291
1,21
4
8,5
0,3
0
5
3,567
0,861
-1,369
6
0,4
0,5
0
7
0,7
0,5
0
8
6
2,8
0
9
10
1,1
0
10
11 LCG=6,672 m VCG=1,081 m
TCG=-0,014 m
12
FS corr.=0,019 m
13
VCG fluid=1,1 m
Weight
tonne
8,21
1
0,96
0,96
5
0,2168
0,08
0,07
2
2
20,5
FS Mom. tonne.m
0
0
0,198
0,198
0
0
0
0
0
0
0,397
55
Curva de brazos adrizantes GZ
0,75
3.1.2.4: Initial GMt GM at 0,0
Maxdeg
GZ == 1,430
0,727 m
m at 49,1 deg.
0,5
GZ m
0,25
0
-0,25
-0,5
-0,75
0
40
80
Heel to Starboard deg.
Heel to Starboard degrees
1 Displacement tonne
120
160
-30
20,5
-20
20,5
-10
20,5
0
20,5
2 Draft at FP m
1,117
1,134
1,116
1,103
3 Draft at AP m
0,66
0,872
1
1,043
4 WL Length m
11,53
11,48
10,8
10,98
5 Immersed Depth m
1,213
1,027
1,073
1,089
6 WL Beam m
3,508
3,685
3,915
3,858
7 Wetted Area m^2
40,17 40,738
41,91
41,99
8 Waterpl. Area m^2
31,67 32,807
34,67
34,73
0,621
0,407
0,94
0,647
0,441
0,927
0,632
0,434
0,924
0,405
-0,588
0,432
0,393
0,37
-0,442 -0,232
0,379 0,335
0,358
0,014
0,319
-1,145
30,1
-2,3
-0,768 -0,342
20
10
-1,3
-0,6
0
0,3
-0,3
9 Prismatic Coeff.
10 Block Coeff.
11 LCB from Amidsh. (+ve fwd)
m
12 VCB from DWL m
13 GZ m
14 LCF from Amidsh. (+ve fwd)
m
15 TCF to zero pt. m
16 Max deck inclination deg
17 Trim angle (+ve by stern) deg
0,619
0,46
0,932
56
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
10
20,5
1,116
1
10,796
1,073
3,915
41,905
34,674
0,647
0,441
0,926
0,37
0,261
0,334
0,342
10
-0,6
20
20,5
1,134
0,872
11,48
1,027
3,685
40,736
32,805
0,619
0,46
0,932
0,393
0,469
0,379
0,768
20
-1,3
30
20,5
1,117
0,66
11,534
1,213
3,509
40,168
31,667
0,621
0,407
0,941
0,405
0,613
0,433
1,145
30,1
-2,3
40
20,5
1,059
0,364
11,536
1,334
3,499
40,797
29,152
0,615
0,371
0,952
0,416
0,701
0,602
1,335
40,1
-3,5
50
20,5
0,954
-0,022
11,554
1,407
3,128
41,528
26,353
0,609
0,393
0,965
0,437
0,727
0,807
1,404
50,1
-4,9
60
20,5
0,786
-0,597
11,577
1,438
2,898
42,017
24,348
0,605
0,414
0,978
0,471
0,697
0,968
1,426
60,1
-6,9
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
70
20,5
0,477
-1,682
11,707
1,426
2,795
42,109
22,688
0,6
0,428
0,989
0,51
0,625
1,093
1,428
70
-10,6
80
20,5
-0,46
-4,812
11,795
1,365
2,565
41,933
20,972
0,6
0,484
0,997
0,544
0,514
1,09
1,434
80
-20,7
90
20,5
N/A
N/A
11,857
1,441
2,399
41,978
20,026
0,603
0,488
0,999
0,565
0,374
1,076
1,39
90
-90
100
20,5
-3,485
-7,23
11,907
1,604
2,331
42,151
19,715
0,607
0,449
0,994
0,574
0,215
1,05
1,294
100
-18
110
20,5
-2,531
-4,106
11,955
1,712
2,344
42,453
20,019
0,613
0,417
0,983
0,569
0,049
1,017
1,156
110
-7,8
120
20,5
-2,22
-3,021
11,927
1,761
2,438
42,899
20,946
0,623
0,391
0,967
0,551
-0,115
0,966
0,98
120
-4
57
1
2
Rule
IMO
IMO
Criteria
Units
Required
Area 0. to 30.
m.Degrees
3,151
Area 0. to 40. or m.Degrees
5,157
Downflooding Point
Actual
10,546
17,163
Status
Pass
Pass
3
IMO
Area 30. to 40. or m.Degrees
Downflooding Point
1,719
6.617
Pass
4
5
IMO
IMO
GZ at 30. or greater
Angle of GZ max
m
Degrees
0.2
25
0,727
49,10
Pass
Pass
6
IMO
GM
m
0.15
1,43
Pass
58
19.2
Cálculo de Estabilidad, Condición 2, 10% Consumibles.
Stability Calculation - Remolcador Valdicor
Loadcase - condicion de carga
Damage Case - Intact
Free to Trim
Relative Density = 1,025
Fluid analysis method: Use corrected VCG
Item Name
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Quantity
Lightship
motor
Tank fuel oil babor
Tank fuel oil estribor
lastre
Tank agua dulce babor
timon
helice
puente
otros
(acomodaciones,ancla,cabrestante)
Total Weight=
11
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1
1
10%
10%
1
10%
1
1
1
1
Weight
tonne
8,21
1
0,0979
0,0979
5
0,0217
0,08
0,07
2
2
18,58
Long.Arm m
Vert.Arm m
Trans.Arm m FS Mom. tonne.m
6,34
1,17
0
0
4,5
0,5
0
0
2,651
0,883
-0,941
0,198
2,651
0,883
0,941
0,198
8,5
0,3
0
0
3,757
0,675
-1,169
0,059
0,4
0,5
0
0
0,7
0,5
0
0
6
2,8
0
0
10
1,1
0
0
LCG=7,091 m VCG=1,059 m
TCG=-0,001 m
0,456
FS corr.=0,025 m
VCG fluid=1,083 m
59
Curva de brazos adrizantes GZ
0,75
3.1.2.4: Initial GMt GM at 0,0
Maxdeg
GZ==1,395
0,727mm at 51,8 deg.
0,5
GZ m
0,25
0
-0,25
-0,5
-0,75
0
40
Heel to Starboard degrees
80
Heel to Starboard deg.
120
160
-30
-20
-10
0
Displacement tonne
Draft at FP m
Draft at AP m
WL Length m
Immersed Depth m
WL Beam m
Wetted Area m^2
Waterpl. Area m^2
Prismatic Coeff.
Block Coeff.
LCB from Amidsh. (+ve fwd) m
18,58
1,23
0,359
11,137
1,194
3,48
36,873
29,154
0,591
0,392
1,377
18,58
1,243
0,595
10,58
1,061
3,639
37,177
29,878
0,621
0,444
1,366
18,58
1,224
0,739
9,916
1,117
3,896
38,156
31,516
0,654
0,42
1,358
18,58
1,211
0,786
10,059
1,131
3,84
38,203
31,55
0,643
0,415
1,355
12 VCB from DWL m
13 GZ m
14 LCF from Amidsh. (+ve fwd) m
0,399
-0,581
0,89
0,388
-0,44
0,869
0,366
-0,239
0,829
0,355
0,001
0,811
15 TCF to zero pt. m
16 Max deck inclination deg
17 Trim angle (+ve by stern) deg
-1,125
30,2
-4,3
-0,75
20,2
-3,2
-0,332
10,3
-2,4
0
2,1
-2,1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
60
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
10
18,58
1,224
0,739
9,915
1,117
3,896
38,15
31,51
0,654
0,42
1,358
0,366
0,242
0,829
0,332
10,3
-2,4
70
18,58
0,79
-2,749
11,808
1,39
2,772
38,825
22,312
0,544
0,398
1,449
0,477
0,647
1,215
1,481
70,1
-17,1
20
18,58
1,243
0,595
10,58
1,061
3,639
37,175
29,878
0,621
0,444
1,365
0,388
0,443
0,869
0,75
20,2
-3,2
80
18,58
0,202
-7,082
11,897
1,327
2,603
38,718
20,829
0,542
0,441
1,466
0,508
0,544
1,251
1,461
80,1
-32,4
30
18,58
1,23
0,36
11,139
1,194
3,479
36,875
29,156
0,591
0,392
1,377
0,399
0,583
0,889
1,125
30,2
-4,3
90
18,58
N/A
N/A
11,96
1,435
2,422
38,731
19,842
0,543
0,436
1,474
0,529
0,41
1,23
1,405
90
-90
40
18,58
1,179
0,016
11,444
1,311
3,499
37,446
28,069
0,569
0,345
1,392
0,404
0,683
0,937
1,366
40,2
-5,8
100
18,58
-2,786
-9,609
12,002
1,602
2,347
38,884
19,498
0,547
0,402
1,473
0,537
0,256
1,198
1,294
99,9
-30,7
50
18,58
1,099
-0,476
11,567
1,379
3,113
38,322
26,044
0,555
0,365
1,41
0,418
0,725
0,985
1,46
50,2
-7,8
110
18,58
-2,185
-5,28
11,966
1,711
2,356
39,18
19,717
0,555
0,376
1,462
0,534
0,092
1,148
1,136
109,9
-15,1
60
18,58
0,988
-1,256
11,683
1,406
2,878
38,774
24,057
0,548
0,383
1,43
0,445
0,71
1,09
1,488
60,2
-11
120
18,58
-1,997
-3,774
11,906
1,761
2,448
39,621
20,569
0,565
0,353
1,443
0,521
-0,071
1,085
0,942
119,9
-8,8
61
1
2
Rule
IMO
IMO
Criteria
Units
Required
Area 0. to 30.
m.Degrees
3,151
Area 0. to 40. or m.Degrees
5,157
Downflooding Point
Actual
9,871
16,240
Status
Pass
Pass
3
IMO
Area 30. to 40. or m.Degrees
Downflooding Point
1,719
6,369
Pass
4
5
IMO
IMO
GZ at 30. or greater
Angle of GZ max
m
Degrees
0.2
25
0,727
51,8
Pass
Pass
6
IMO
GM
m
0.15
1,395
Pass
62
19.3
Cálculo de Estabilidad, Condición 3, 50% Consumibles.
Stability Calculation - Remolcador Valdicor
Loadcase - condicion de carga
Damage Case - Intact
Free to Trim
Relative Density = 1,025
Fluid analysis method: Use corrected VCG
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Item Name
Quantity
Weight tonne
1
8,21
Lightship
1
1
motor
50%
0,4896
Tank fuel oil babor
50%
0,4896
Tank fuel oil estribor
1
5
lastre
50%
0,1084
Tank agua dulce babor
1
0,08
timon
1
0,07
hélice
1
2
puente
1
2
otros
(acomodaciones,ancla,cabrestante)
Total Weight=
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
19,45
Long.Arm m Vert.Arm m
Trans.Arm m FS Mom. tonne.m
6,34
1,17
0
0
4,5
0,5
0
0
2,543
1,092
-1,158
0,198
2,543
1,092
1,158
0,198
8,5
0,3
0
0
3,621
0,784
-1,302
0,059
0,4
0,5
0
0
0,7
0,5
0
0
6
2,8
0
0
10
1,1
0
0
LCG=6,891 m VCG=1,061 m
TCG=-0,007 m
0,456
FS corr.=0,023 m
VCG fluid=1,085 m
63
Curva de brazos adrizantes GZ
0,75
3.1.2.4: Initial GMt GM at 0,0
Maxdeg
GZ==1,417
0,733mm at 50,9 deg.
0,5
GZ m
0,25
0
-0,25
-0,5
-0,75
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
0
40
80
Heel to Starboard deg.
Heel to Starboard degrees
Displacement tonne
Draft at FP m
Draft at AP m
WL Length m
Immersed Depth m
WL Beam m
Wetted Area m^2
Waterpl. Area m^2
Prismatic Coeff.
Block Coeff.
LCB from Amidsh. (+ve fwd) m
VCB from DWL m
GZ m
LCF from Amidsh. (+ve fwd) m
TCF to zero pt. m
Max deck inclination deg
Trim angle (+ve by stern) deg
-30
19,45
1,173
0,509
11,497
1,202
3,491
38,463
30,409
0,598
0,393
1,167
0,402
-0,588
0,658
-1,138
30,1
-3,3
120
-20
19,45
1,188
0,734
11,067
1,037
3,658
38,829
31,233
0,618
0,452
1,158
0,39
-0,444
0,635
-0,759
20,1
-2,3
160
-10
19,45
1,169
0,87
10,314
1,092
3,906
39,78
32,875
0,654
0,431
1,152
0,367
-0,237
0,613
-0,332
10,1
-1,5
0
19,45
1,157
0,915
10,474
1,106
3,848
39,927
33
0,64
0,426
1,149
0,356
0,007
0,583
0
1,2
-1,2
64
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
10
19,45
1,169
0,87
10,314
1,092
3,906
39,777
32,874
0,654
0,431
1,152
0,367
0,252
0,613
0,332
10,1
-1,5
20
19,45
1,188
0,734
11,067
1,036
3,658
38,828
31,233
0,618
0,452
1,158
0,39
0,457
0,634
0,759
20,1
-2,3
30
19,45
1,173
0,509
11,497
1,202
3,492
38,459
30,405
0,598
0,393
1,169
0,402
0,6
0,66
1,138
30,1
-3,3
40
19,45
1,121
0,184
11,55
1,322
3,499
39,087
28,772
0,588
0,355
1,182
0,409
0,696
0,741
1,36
40,1
-4,7
50
19,45
1,032
-0,266
11,593
1,391
3,12
39,835
26,325
0,578
0,377
1,199
0,425
0,732
0,871
1,441
50,1
-6,4
60
19,45
0,896
-0,953
11,632
1,419
2,887
40,271
24,203
0,575
0,398
1,214
0,455
0,711
1,032
1,459
60,1
-9,1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
70
19,45
0,648
-2,261
11,759
1,404
2,781
40,333
22,481
0,571
0,413
1,231
0,49
0,644
1,159
1,457
70,1
-14,2
80
19,45
-0,095
-6,046
11,849
1,343
2,587
40,193
20,89
0,569
0,461
1,244
0,523
0,537
1,177
1,449
80
-27,4
90
19,45
N/A
N/A
11,911
1,437
2,412
40,206
19,904
0,57
0,46
1,249
0,543
0,4
1,154
1,397
90
-90
100
19,45
-3,1
-8,522
11,956
1,603
2,338
40,384
19,601
0,574
0,423
1,246
0,552
0,243
1,132
1,295
100
-25,2
110
19,45
-2,341
-4,743
11,968
1,712
2,351
40,685
19,86
0,581
0,394
1,235
0,548
0,077
1,09
1,146
109,9
-11,8
120
19,45
-2,098
-3,429
11,913
1,761
2,442
41,128
20,752
0,592
0,37
1,217
0,532
-0,087
1,034
0,96
119,9
-6,6
65
1
2
Rule
IMO
IMO
Criteria
Units
Required
Area 0. to 30.
m.Degrees
3,151
Area 0. to 40. or m.Degrees
5,157
Downflooding Point
Actual
10,235
16,76
Status
Pass
Pass
3
IMO
Area 30. to 40. or m.Degrees
Downflooding Point
1,719
6,525
Pass
4
5
IMO
IMO
GZ at 30. or greater
Angle of GZ max
m
Degrees
0.2
25
0,733
50,90
Pass
Pass
6
IMO
GM
m
0.15
1,42
Pass
66
Capitulo XX
Equipos de Cubierta e Instalaciones Principales del
Remolcador
Para este y cualquier efecto, la embarcación es considerada como Nave sin
Restricción, por ser de uso comercial, por tanto queda afecto al reglamento para el
equipamiento de los Cargos de Cubierta de las Naves y Artefactos Navales Nacionales
( TM – 038 ).
20.1
Escotillas.
A popa y como acceso al rasel del mismo se instala una escotilla hermética de
600 * 600 mm.
En popa y sobre la sala de máquinas se instala otra para desmontaje del motor
principal.
Una escotilla de escape desde la cubierta de acomodaciones a cubierta castillo,
sector proa.
20.2
Elementos de Amarre y Fondeo.
Se ubican las siguientes:
-
2 bitas en proa.
-
2 bitas en popa
Todas las bitas son de cañería de acero reforzado, de diámetro 100 mm. y
8 de espesor.
20.3
Anclas, Espías y Cables de Remolque.
Anclas y Cables para naves sin restricción serán de acuerdo con la Tabla
Nº 6.5.1, los pesos y tamaños de estos serán regulados por el Numeral de
Equipos (Z) obtenido por la siguiente fórmula:
Numeral de Equipos (Z) = Δ
Δ
⅔ + 2B ( a + ∑ hi ) + 0.1 A
= Desplazamiento moldeado en toneladas métricas en la línea de carga de
verano.
67
B = Manga de la embarcación.
a = El francobordo en mts. en la sección maestra desde la línea de carga de
verano mas la altura de cualquier cubierta shelter deck.
hi = La altura en m de cada nivel de caserío o superestructura teniendo una
manga igual o superior a B/4. En el cálculo de h, brusca, arrufo y trimado pueden
ser despreciados.
A = El área del perfil en m² del casco , superestructura, y caseríos sobre el
diseño de la línea de agua a plena carga, que estén dentro de la eslora y tengan
una manga no menor a B/4. Mamparos o cualquier barrera menor de 1.5 m en
altura no necesita ser considerado como parte del caserío cuando sea calculado
h y A.
Cálculo:
Δ
=
24,06 Ton.
B
=
4
mts.
a
=
0.6
mts.
h
=
2.75
mts. Puente
h
=
2.15
mts. caseta de control.
A
=
42
m²
Z
=
56.5
≈
60
Por lo tanto el Numeral de Equipos será UA4
68
Para la línea de fondeo y cabos de amarre, el Numeral de Equipos
determinado anteriormente y la tabla 6.5.1 para Naves sin Restricción el reglamento
recomienda el siguiente equipamiento:
Anclas
Número de Anclas
=
2
Peso por Ancla
=
140
Kg.
Cadena de leva con contrete para acero normal
Longitud Total
=
192.5 mts.
Diámetro
=
12.5
Carga de rotura
=
6700 Kg.
Número de Amarras
=
2
Largo por Amarra
=
80
Carga de Rotura
=
3000 kg.
mts.
Amarras
20.4
mts.
Gancho de Remolque y Defensa del cable.
Un gancho de remolque tipo SEEBECK – Patent, con sistema de escape
rápido se instala detrás de la caseta y en el centro del casco. El accionamiento de
escape es desde el interior del puente de gobierno.
A popa en forma transversal se instala un tubo de 180mm. de diámetro y
de banda a banda para proteger el cable de remolque.
20.5
Equipamiento de Seguridad.
-
2 aros salvavidas circulares colgados en los costados del puente de
gobierno, éstos contienen un artefacto luminoso de encendido automático.
-
6 chalecos salvavidas.
-
1 balsa salvavidas.
-
3 cohetes lanza bengalas con paracaídas.
-
3 señales fumígenas.
69
-
Pantalla reflectora de radar.
-
Primeros Auxilios, en este caso contará con un botiquín, que esté provisto de
material con lo dispuesto de la Autoridad Marítima.
20.6
20.7
Equipos de Navegación.
-
1 compás magnético de gobierno
-
1 radar
-
1 reloj de tiempo con horario de silencio radio telefónico
-
1 par de binoculares prismáticos.
-
1 Conjunto de banderas se señales.
-
1 Campana.
Equipos Contraincendio
Posee 2 extinguidores de CO2 de 6 kgs. cada uno. Uno va instalado en el
puente de gobierno y el otro en la sala de máquinas.
20.8
Caja Succión Agua de Mar.
En el fondo de la embarcación y a una banda se ubica una caja de succión
agua de mar con rejilla de protección, tubo de ventilación y conexiones al sistema de
enfriamiento, lavado de cubierta y cabe destacar para efectos de sistema
contraincendio irá acoplada a la caja de mar una bomba, que ésta tendrá la misma
función para el sistema de circuito de achique.
20.9
Ventilación y Circulación de Aire.
Se contempla la instalación de un sistema de ventilación forzada a través
de ductos que satisfaga los requerimientos de recambio de aire a los espacios de
puente de gobierno y acomodaciones.
La sala de máquinas cuenta con ventilación forzada a través de un ducto
de aire en la zona del mamparo en la zona de popa de la superestructura.
70
Capitulo XXI
Cálculo de Arqueo
Según el artículo Nº9 del Reglamento Nacional de Arqueo de Naves,
aquellas embarcaciones cuya eslora sea igual o inferior a 12 mts, el arqueo bruto y neto
se determinarán según tabla. Esta se presenta a continuación:
La embarcación en cuestión posee una eslora máxima de 11,95 metros,
por lo cuál el arqueo bruto y neto se obtendrán por interpolación lineal.
21.1
Arqueo Bruto (AB)
Según lo expuesto anteriormente el arqueo bruto calculado es:
AB = 14,875
21.2
Arqueo Neto (AN)
Según lo expuesto anteriormente el arqueo neto calculado es:
AN = 4,465
RESUMEN:
Arqueo Bruto
:
14,875
TRG
Arqueo Neto
:
4,465
TRN
71
Capitulo XXII
Cálculo de Líneas de Carga
El cálculo de las líneas de carga o más conocido como francobordo, se
realizará basándose en el “Convenio Internacional sobre Líneas de Carga de 1966”,
mediante el cual se establecerán los francobordos mínimos que debe tener la
embarcación, este convenio se aplica a todos los buques de eslora ≥ 24 mts. y viajes
internacionales.
La embarcación en proyecto es considerada por el convenio antes
mencionado, como buque tipo B, dada la principal razón que este no transporta cargas
liquidas a granel y no cumple con las demás exigencias para ser considerada como tipo
A.
22.1
Cálculo de los términos establecidos en la regla 3.
1 Eslora de francobordo
La eslora de francobordo para la embarcación en proyecto, será el 96% de
la eslora en flotación para la carga de verano, al 85% del puntal
LFB = 0.96 * L FLOT. [m]
LFB = 0.96 * 11.51 [m]
LFB = 11,05 m.
2 Puntal de francobordo
El cálculo del puntal de francobordo, se debe realizar de acuerdo a la
definición de este, según la regla 3 - 6) - a) del reglamento de líneas de carga, pero
como la embarcación no tiene información acerca de su escantillonado, por lo que el
puntal de FB, es el mismo que el de trazado.
DFB = 1,76 m.
3 Desplazamiento de trazado
Según se consigna en el reglamento de francobordo, el desplazamiento
de cálculo corresponderá, valor resultante de un calado de 85% del puntal mínimo de
trazado.
Δ 85%D = 37,1 ton.
72
4 Coeficiente de block
El coeficiente de block, utilizado en el cálculo de las correcciones del
francobordo, será el que resulte al calcularlo según lo definido en la regla 3 - 7), del
reglamento y con un valor del volumen desplazado en un calado igual al 85 % del puntal
mínimo de trazado.
CB = 0.529
22.2
Cálculo de Francobordo
1. Francobordo tabular. (Regla 28)
El francobordo tabular es el valor mínimo de este que deberá poseer la
embarcación, que se determina de acuerdo a la eslora en flotación en carga de verano,
definida tal como se consigna en el reglamento.
Eslora (m)
Francobordo tabular (mm)
11.05
200
Francobordo Tabular = 200 mm.
A este valor de francobordo tabular, se le deben aplicar las correcciones
de acuerdo a las características de la nave y en cumplimiento con las reglas del
reglamento de francobordo, que le concederán aumentos o reducciones según
corresponda.
2. Corrección al francobordo por eslora menor de 100 metros. (Regla 29)
Para los buques con eslora de francobordo comprendida entre 24 y 100
metros y con superestructuras cerradas de una longitud efectiva de hasta un 35% de la
eslora, el francobordo tabular se deberá incrementar en la siguiente cantidad:
7.5 (100 - L) * (0.35 - E) [mm]
L
Donde:
L = eslora del buque en metros
E = longitud efectiva de las superestructuras, en metros (ver regla 35)
73
Por lo que el francobordo tabular será modificado solo por efecto de la
eslora, en la siguiente cantidad.
7.5 (100 - L) * (0.35 – E/L) [mm]
7.5 (100 – 11,05) * ((0.35 – (3/11,95)) [mm]
Se debe incrementar en 65.3 mm.
Por lo tanto tenemos:
Francobordo = 200 + 65.3
= 265.3 mm.
3 Corrección por coeficiente de block. (Regla 30)
Para los buques con coeficientes de block superior a 0.68, el
francobordo tabular se debe multiplicar por el factor que resulta al aplicar la regla 30,
pero como en la embarcación en proyecto, el coeficiente de block en el desplazamiento
en carga de verano es de 0.529, la regla no es aplicable.
4 Corrección por puntal. (Regla 31)
Cuando el puntal D excede la relación L/15, el francobordo deberá
aumentarse en:
(D - L) * R
[mm]
15
Siendo R = L/0.48 para esloras inferiores a 120 metros
(D - L) * L
[mm]
15 0.48
(1.76 – 11.05) * 11.05
15
[mm]
0.48
Se debe incrementar en 23.56 mm
74
Por lo tanto tenemos:
Francobordo = 265 + 23.56
= 288.6 mm.
5 Arrufo (Regla 38)
Se realizará un cálculo por corrección por arrufo. Debido a que el buque
en proyecto dispone de arrufo, la corrección se hará a continuación:
0.75 – (S / 2L)
Donde S: Longitud total Superestructuras cerradas
S = 30.7 m
Entonces:
0.75 – (3/(2*11.05)) = 0.61
Tenemos:
Francobordo = 288.6 * 0.61
= 176 mm.
4 Altura mínima de proa. (Regla 39)
Esta regla no es aplicable, pues no se considera CB < 0.68.
5 Francobordos mínimos. (Regla 40)
El francobordo mínimo de verano, será el obtenido de la tabla de
francobordos tabulares de la regla 28 y al que se le aplicara todas las correcciones
establecidas en la regla 40, párrafo 1, según corresponda y le sean aplicables a la
embarcación.
Francobordo de Verano (V): Será el Francobordo obtenido de las tablas
correspondientes modificado por las correcciones pertinentes, con lo cuál
tenemos un Francobordo de Verano igual a 176 mm.
75
Francobordo Tropical (T):
f – (f/48) = 176(1 – 1/48)
= 176(0.98)
= 172.5 mm.
Francobordo de Invierno (I):
f – (f/48) = f * (1 - 1/48)
= 176 (1.02)
= 180 mm.
Francobordo para el Atlántico Norte:
FB IAN = FB INVIERNO. + 50 mm
FB IAN = 230 mm.
76
Capitulo XXIII
Cálculo Estructural según Reglamento de
Clasificación
Según Reglamento American Bureau of Shipping (ABS) – Reglas para la
Construcción y Clasificación de Buques de Acero.
Para el servicio fluvial y canales costeros protegidos tenemos:
Cuaderna Maestra
Clara de Cuaderna
d = 508 + 0,83 * L
d = Separación de cuaderna en milímetros.
L = Eslora del buque en metros.
d = 518 mm.
Forro del Casco
El espesor del fondo y del costado del enchapado del casco, en toda su
extensión, no será menor del dado en la tabla número 1, después de aplicar las
correcciones por clara de cuadernas, de acuerdo a la nota expresa al pie de la tabla.
Eslora
m
24,5
30,5
35,5
42,5
49
55
61
67
73
79
85
91,5
97,5
Clara de la
Cuaderna
mm
480
490
508
502
533
546
558
572
584
596
610
622
635
Espesor
mm
Fondo
5
5
5,5
6
6,5
7
7,5
8
8,5
9
9,5
10
10,5
Costado
5
5
5,5
5,5
6
6,5
7
7,5
7,5
8
8,5
9
9,5
77
Si la clara de cuaderna es mayor que la tabla anterior, el espesor del fondo
y costado del casco, se aumentarán en la proporción de 0,18 mm. de diferencia de
clara.
Espesor Mínimo
El fondo y costado no tendrá espesor menor que el estipulado en la tabla
siguiente, en el caso de los mamparos de los tanques profundos, en la cuál la
separación de refuerzos es igual a la clara de cuaderna y el valor de h es igual a la
distancia desde en canto bajo hasta la cara inferior de la cubierta a la banda del buque.
Mamparo
Mamparo Común
Separación de Refuerzos
610 mm
686 mm
762 mm
838 mm
h
t
h
t
h
t
h
t
0,84
3,5 0,38
3,5 0,70
4,0
0,30
4,0
1,72
4,0 1,22
4,0 1,52
4,5
1,04
4,5
2,59
4,5 2,06
4,5 2,29
5,0
1,77
5,0
3,47
5,0 2,82
5,0 3,05
5,5
2,50
5,5
4,34
5,5 3,66
5,5 3,81
6,0
3,23
6,0
4,50
6,0 4,57
6,5
3,96
6,50
4,69
7,0
h = altura de la columna en metros
t = espesor de la chapa en mm.
Mamparos
Los mamparos estancos intactos, estos van situados en todos los buques
a una distancia no menor de 0,05 * L, a contar de la Roda. Se colocarán mamparos
estancos en el pique de popa, los espacios de maquinaria debajo de la cubierta, estarán
cerrados por mamparos transversales que serán estancos hasta la cubierta.
78
Mamparos Estancos
Según tabla Nº2, donde h se mide desde el canto bajo hasta la altura de la
cubierta a la banda.
Item
h (mt)
Separación
Nº
Espesor
refuerzos
Refuerzos
Mamparo
mm
mm
Mamparo 1
1.024
600
6,0
6,0
Mamparo 2
1,76
650
7,0
6,0
Mamparo 3
1,91
550
3,0
6,0
Refuerzos
Los refuerzos tendrán un modulo resistente SM según 1.12 del año 1975
del Reglamento American Bureau of Shipping, donde las dimensiones dadas en la tabla
siguiente, en la que la ( l ) está en metros o pies medida entre los cortes proporcionados
por el chapado del casco, la cubierta, otros mamparos de intersección o refuerzos
armados. Cuando se coloquen escuadras, que se encuentran con el refuerzo bajo en un
ángulo de 45º aproximadamente el largo se medirá en un punto situado a 25% del largo
de la escuadra más allá del extremo de la escuadra el valor de N para entrar en la tabla
se obtendrá de la fórmula.
N = 0.46 * h * s
s = separación de refuerzos en metros o pies.
h = distancia vertical en metros o pies desde el medio de l hasta la cubierta en crujía.
l
h
s
N = 0.46 * h * s
l
m
3.24
2.77
2.78
3.10
1.60
m
1.62
1.38
1.39
1.55
0.80
m
0.59
0.70
0.65
0.55
0.63
Unidad Métrica
0.4397
0.4459
0.4188
0.3922
0.2329
pies
10.63
9.09
0.12
10.17
5.25
N
Unidades
Inglesas
4.73
4.80
4.51
4.22
2.51
79
Según tabla Nº 3 Reglamento American Bureau of Shipping año 1975. Las
dimensiones de los refuerzos serán los siguientes.
Refuerzo Mamparo
Nº
1
2
3
4
5
Dimensiones
pulg
3 1/2 - 2 1/2 - 1/4
3 - 2 - 1/4
3 - 2 - 1/4
3 1/2 - 2 1/2 - 1/4
Dimensiones
mm
89 - 64 - 6.4
76 - 51 - 6.4
76 - 51 - 6.4
89 - 64 - 6.4
64 - 6.4
Estructura Costado
La estructura del costado, ya sea transversal o longitudinal, se obtendrá de
la tabla Nº 3, en la cual l sea la luz ( sin soportes ) del miembro en metros o pies,
cuando se coloquen escuadras en la cubierta y varenja con estructura transversal, l se
podrá medir hasta un punto situado 25% del largo de la escuadra más allá del pie de la
escuadra.
N=c*h*s
s = separación de los miembros en metros o pies.
h = distancia en metros o pies desde el medio de l hasta la cubierta al costado.
c = coeficiente apropiado al tipo de construcción.
c = 1.08 para longitudinales del costado.
c = estructura transversal = 1.45
N = 1.45 * h * s
l = 2.3
h = 1.63
N = 1.45 * 1.63 * 0.47 * ( 3.28084 )^2
N = 12
Según tabla Nº 3, las dimensiones del perfil serán, con l igual a 2.3 metros
y con N igual nos da un perfil de 4 * 3 * ¼.
80
Baos
Sean longitudinales o transversales éstos serán determinados según tabla
Nº 3 en la que l es la mayor luz en metros o pies.
N=c*h*s
h = 1,2
c = 0.56 estructural transversal
l = 5.7 metros.
Por lo tanto:
N = 0.56 *1.2 * 0.94 * (3.28084)^2
N=7
Las dimensiones del perfil se determinarán entrando en tabla Nº3 con los
valores de I y N, lo cual nos da las siguientes dimensiones:
l = 5.7 metros, perfil de
6 * 3 ½ * 3/8
l = 2.3 metros, perfil de
3*2*¼
81
Capitulo XXIV
Especificaciones Técnicas
Las especificaciones que a continuación se enuncian son válidas para la
ejecución del proyecto de construcción de un remolcador que sea clasificada dentro del
rango de embarcaciones menores, conforme a las disposiciones vigentes y fiscalizadas
por la Autoridad Marítima.
El objetivo de esta embarcación es servir de remolcador de tiro y de faluchos
abarloado a este.
El área de operación de la embarcación será el río de valdivia y afluentes
Observadas las características hidrostáticas necesarias para conformar la unidad
óptima que ofrece el mejor rendimiento en su explotación y el máximo grado de confort
y seguridad para su tripulación en condiciones de navegación y faenas, complementan
estas especificaciones planos que contemplan el “Reglamento para la Construcción,
Reparaciones y Conservación de las Naves Mercantes y Especiales de la Armada de
Chile y del American Bureau of Shipping, en uso por la Armada, las Reglas para la
Construcción y Clasificación de Buques de Acero de eslora inferior a las 61 mts”
Características principales:
Eslora Total
:12 mts.
Manga Moldeada
: 4.0 mts
Puntal Moldeado
:1.50 mts
Capacidad de combustible
: 2 x 1000 lts c/u
Capacidad de agua dulce
: 1000 lts.
Tripulantes
: 4 Tripulantes
Tipo de máquina
: 1 motor de 280 HP a 2000 RPM
Velocidad aproximada
: 8 nudos.
Ese remolcador tiene en su diseño una amplia manga y una forma con
pantoque, lo que da una óptima estabilidad y excelente maniobrabilidad en todas las
condiciones de trabajo.
La cubierta de popa es amplia para poder llevar cargas pesadas; además,
la cabina del puente de gobierno es de construcción de acero y del tipo cerrado.
Sobre la reglamentación la Dirección del Territorio Marítimo y Marina
Mercante Nacional, es la Institución en nuestro país para dar cumplimiento a las
82
exigencias en todo lo referente a la construcción, navegación y seguridad de las
embarcaciones para asegurar la vida humana en el mar.
El no cumplimiento de estas exigencias, traerá como resultado la no
autorización para la navegación.
Para el presente desarrollo del proyecto serán aplicables los siguientes
reglamentos:
Reglamento para el Control de la contaminación acuático (Dirección General del
Territorio Marítimo y Marítma Mercante D.O. Nº 344.19, 18/11/92).
Código de Estabilidad sin avería para todos los tipos de buques regidos por los
instrumentos de la O.M.I Resol. DGTM y MM. Nº 12600/758 Vrs. De 8 de Abril de
1992.
Convención Internacional sobre la Seguridad de la Vida Humana en el Mar del
año 1974 (SOLAS 1974).
Directiva Ordinaria / Permanente 0-71/010 del 21 de Junio de 1999.
Reglamento Nacional de Arqueo de Naves. D.S. (M) Nº 289, 5 de Diciembre de
2000.
Reglamento Del Registro De Naves Y Artefactos Navales (D.S (M) Nº 163 de
1981).
24.1
Motor Principal
El remolcador será propulsado por medio de un motor Diesel Marino de 4
tiempos que trabajará sobre una caja reductora – inversora y eje propulsor con su
hélice.
Características del motor:
Fabricante
:
DAEWOO.
Modelo
:
MD196T.
Nº cilindros
:
6 cilindros en línea.
Potencia continua :
280 HP a 2000 rpm.
Diámetro cilindro
:
125 mm.
Carrera pistón
:
155 mm.
Cilindrada total
:
11.051 litros.
83
El motor es con aspiración natural y el sistema de refrigeración es
mediante agua dulce con intercambiador para agua de mar.
Partida
:
Combustible :
Eléctrica.
Petróleo Diesel.
Se entiende por potencia continua la que se puede desarrollarse
ininterrumpidamente el motor.
El motor estará equipado con:
Silenciador de gases de escape.
Bomba de inyección.
Regulador de velocidad tipo RQV.
Bomba de combustible con bomba manual de engranaje.
Filtro doble de combustible.
Filtro de aceite lubricante.
Enfriador de aceite.
Lubricación a presión con bomba de engranaje.
Conexión a tacómetro.
Alternador 24V. a 60 A.
Regulador de voltaje.
Motor de partida eléctrico 24V.
Filtro de aire.
Bomba de refrigeración.
Cañería para vaciado carter con bomba manual.
Intercambiador de calor.
Bomba para agua de mar.
24.2
Línea de Eje
El eje propulsor será de acero inoxidable de alta resistencia Nº 4122
especial para propulsión marina.
Los descansos del eje serán de tipo Cuttless, bocinas de caucho
revestidas en bronce naval, de diseño compatible con el uso marino, lubricadas con
agua de mar.
84
La prensa estopa en el codaste del eje propulsor, debe ser de bronce
naval.
24.3
24.4
Hélice
Ítem
Descripción
Diámetro
762 mm.
Paso
Paso Fijo
N° de palas
Z=3
Material
Aleación de bronce tipo Cu Al 10 Ni.
Paso / Diámetro
1.0
Caja reductora e inversora
La caja reductora e inversora de engranajes seleccionada, debe
corresponder a la marca DON I, modelo BW 121, con razón de reducción i = 3.43 :1,
con embrague multi – disco en flange entrada y descanso de empuje incorporado, con
capacidad oil = 5.5 Lts y con un peso de 320 Kg.
24.5
Fundamento motor principal
El fundamento de motor debe consistir en dos vagras longitudinales, cada
una con una plancha y con piezas de ajuste unidas al sistema de refuerzos del casco.
24.6
Superestructura
La superestructura debe ser muy compacta y ofrecer una muy buena
visibilidad en todas las direcciones. Las paredes laterales estarán hacia el interior de tal
modo que los pasillos sean amplios y seguros.
24.7
Refuerzos para Eje Propulsión, Timón y Aleta.
El tubo de codaste debe consistir de una cañería de acero muy reforzado,
la cual estará soportada por escuadras al casco y adelante unida a la estructura del
casco.
85
La zapata de soporte del eje timón será compuesta de barra de acero de
100 * 60 mm. aproximadamente, la que estará conectada con escuadras al codaste y
formando una sola parte con la aleta hacia delante.
El timón será de doble plancha tipo perfil hidrodinámico, conectado al eje
timón con soldadura.
La aleta irá desde el codaste hacia el casco para dar mejor estabilidad de
rumbo y reforzar esa zona del casco.
24.8
Verduguete
Alrededor del casco se instalará un verduguete de acero del tintero perfil
U.
Este se ubicará de proa a popa en los costados de la zona central en
forma horizontal como se muestra en el Plano General.
Los perfiles de acero estarán soldados al casco para así contribuir además
a su resistencia estructural.
24.9
Amuras
Alrededor de la embarcación y sobre cubierta irá una amura de plancha de
acero inclinada hacia adentro para protegerla contra golpes. Se ubicará en el centro
superior un tubo de acero y además refuerzos verticales de plancha plegada.
24.10 Tapas de Registro.
En los estanques se ubicará tapas de registros herméticas, mediante
pernos y empaquetaduras.
24.11 Sondaje
Para el control del nivel de todos los estanques se instalarán tubos de
sondaje con sus correspondientes tapas y plancha de desgastes.
24.12 Escalas y Escaleras
Las escalas serán de construcción de acero con peldaños en plancha
diamantada. Se ubicará una escala entre cubierta a acomodaciones y otra entre
cubierta a sala de máquinas.
86
El pasamanos será se cañería de acero de 36 mm. de diámetro.
En proa se ubicará una escalera en el rasel de proa, ésta será de acero y
los peldaños en perfil cuadrado.
24.13 Letras, nombres y marcas de calado.
En ambas bandas a proa y en el espejo se pintará el nombre o marcas de
la embarcación; éstas son de un color en contraste con la pintura del casco.
24.14 Pintura
Según sea la zona, se aplicarán las siguientes pinturas:
Casco exterior:
Antióxido base
50 + 50 mic.
Esmalte marino intermedio
40 mic.
Esmalte marino terminación
40 mic.
Rasel proa + popa + estanque agua
Camrex NOP 6
250 mic.
Brazola exterior y caseta puente de gobierno
Antióxido base
50 + 50 mic.
Esmalte marino intermedio
40 mic.
Esmalte marino terminación
40 mic.
Cubiertas
Antióxido base
50 + 50 mic.
Esmalte para cubierta
40 + 40 mic.
Detrás forro acomodaciones
Camrex NOP 6
250 mic.
87
Estanque de petróleo
Sin pintura
Sala de máquinas y otros
Antióxido base
50 + 50 mic.
Esmalte marino intermedio
40 mic.
Esmalte marino terminación
40 mic.
Antes de pintar, el casco será arenado con chorro a presión en su parte
exterior hasta remover todo el óxido y la capa de laminación.
24.15 Protección contra corrosión electrolítica
Se instalarán ánodos de zinc en las zonas de tubo de codaste y en todo el
largo del casco distribuidos en suficiente cantidad para proteger efectivamente el casco
por el periodo de un año.
24.16 Caja succión agua de mar.
En el fondo de la embarcación y a una banda se ubicará una caja de
succión agua de mar con rejilla de protección, tubo de ventilación y conexiones al
sistema de enfriamiento y lavado de cubierta.
24.17 Sistema de enfriamiento
El motor será enfriado por un circuito cerrado de agua dulce. El circuito
tendrá un intercambiador de calor en la sala de máquinas.
La bomba de agua de enfriamiento será accionada por el motor principal.
Las cañerías del sistema de enfriamiento son de acero, conectadas con acoples
flexibles al motor principal, donde sea necesario se instalará válvulas de purga.
24.18 Sistema de achique y lavado de cubierta
Una bomba de achique será instalada y conectada al motor principal por
medio de correas en V y polea.
88
Esta bomba succiona desde:
Rasel de proa.
Acomodaciones
Sala de máquinas
Rasel popa
En cada compartimiento la cañería de succión llegará al punto más bajo
donde se conecta a un canastillo.
Además se instalará una bomba manual de achique de emergencia del
tipo membrana.
En la cubierta se instala una caja de conexión con grifo y 15 metros de
manguera de goma de 1” de diámetro con pitón para operaciones de lavado de
cubierta.
24.19 Instalación eléctrica
El circuito eléctrico será de 24 volts de dos polos. Todos los cables serán
según el estándar de construcción naval, del tipo marino.
Los cables eléctricos estarán sobre escalerillas metálicas y donde será
necesario dentro de tubos de acero.
Sistema Eléctrico.
Serán dos baterías de 12 volt. 200 A/h cada una en una caja de plancha
de acero suministran la red de 24 V.
Acoplado al motor principal irá un alternador de 60 A, el que alimenta las
baterías y contará con un grupo generador de energía independiente que entregue 220
volts.
Las baterías serán usadas para la partida del motor principal y para
alimentar las lámparas y otros equipos eléctricos.
Habrá un tablero de distribución general con automáticos para los
diferentes circuitos con que cuente la embarcación.
Tablero Eléctrico.
Se instalará en el puente de gobierno con doble polaridad, con fusibles / interruptores
combinados para los siguientes grupos:
89
-
Lámparas de navegación.
-
Lámpara de señal de remolque.
-
Reflector busca boyas.
-
Pito.
-
Iluminación.
-
Limpiaparabrisas.
-
Motor principal e instrumentos.
-
Reserva.
-
Un interruptor de tiempo es instalado para la iluminación de la sala de
máquinas.
-
Instrumentos de medición son instalados para el voltaje, cargar y descargar
baterías.
24.20 Alarmas y Controles
Se instalará un tablero de control para motor principal en el púlpito del
puente de gobierno, tendrá un sistema de alarma consistente de luz de control
separados para cada alarma y una bocina eléctrica combinada se suministra para:
Temperatura del agua enfriamiento.
Presión de aceite motor principal.
Presión de aceite caja reductora.
Indicadores de presión se instalarán para:
Presión de aceite motor principal.
Revoluciones motor principal
Temperatura agua enfriamiento.
24.21 Lámparas y Enchufes
Se instalarán las siguientes lámparas de navegación:
2 lámparas de tope (blanca).
2 lámparas de costado (rojo + verde).
1 lámpara de estela (blanca).
Todas las lámparas son de 15 watts.
90
Además se instalará:
1 reflector busca boya (70 watts en cubierta púlpito).
3 lámparas 25 watts en sala de máquinas.
1 lámpara de 25 watts en puente de gobierno.
2 lámparas de 25 watts en acomodaciones.
1 lámpara hermética de 25 watts detrás de puente de gobierno.
1 enchufe para lámpara portátil en sala de máquinas.
1 enchufe en cocina.
24.22 Pito y Limpiaparabrisas
En la cubierta del púlpito se instalará un pito de aire con un compresor
eléctrico.
Un limpiaparabrisas eléctrico se instalará en la ventana central frontal del
puente de gobierno, del tipo plumilla.
91
Capitulo XXV
Estimación de Costos
En este capítulo se realizará una estimación del costo de nuestro
remolcador, considerado que se fabrica aquí en Valdivia sin considerar utilidades ni el
19% de IVA que debemos agregar para tener el precio final de venta.
Para lograr este objetivo lo más cercano a la realidad, se ha tratado de
considerar todos los elementos que componen la embarcación y sus costos respectivos.
Dividiremos este estudio en tres partes detalladas a continuación:
Costo de materiales, en el cual se incluyen todos los materiales para la
construcción del casco y superestructura.
Costo de construcción, en el que se incluyen la mano de obra de la construcción,
considerando el número de trabajadores, días trabajados y las horas – hombre
(H – H) necesarias para la construcción.
Costos de equipamiento, en el cual se incluyen todos los equipos e instrumentos
que llevará la embarcación.
25.1
Estimación costos materiales.
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25.2
Estimación costos de construcción.
25.3
Estimación de costos de Equipamiento.
Equipamiento General
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Equipamiento de Acomodaciones
Equipos de Navegación
Equipos Varios.
94
Instrumentos Electrónicos y de Navegación.
Cuadro Resumen Estimación Costo de Equipamiento.
25.4
Resumen del Valor de Venta de la Embarcación.
Cabe recordar que a este valor le falta agregar utilidades para el
astillero y además, el 19% de Impuesto al valor agregado (IVA) que corresponde para
facturar.
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Capitulo XXVI
Contrato de Trabajo
CONTRATO DE CONSTRUCCION
ASTILLERO ETCHEPARE S.A.
Y
VALDICOR S.A.
En la ciudad de Valdivia, el día 30 de agosto del año 2006, ante mí, Loreto Solange
Aburto Morales, Chileno, soltera, abogado, Rut 14.096.958 - 3, domiciliado en valdivia,
notario publico de titular notaria numero 103, comparecen: Gabriel Berger Nuñez,
chileno, casado, gerente de operaciones, Rut 11.295.357-3, domiciliado en valdivia en
representación de astilleros Etchepare s.a. Miguel Urquejo Linnebrink, chileno, casado,
ingeniero constructor naval, Rut 10.528.634-8 domiciliado en Valdivia en representación
de Valdicor s.a.
Se ha convenido el siguiente contrato de construcción.
Objeto del contrato: Por el presente acto el armador encarga al astillero, la construcción,
montaje de equipamiento y entrega a flote de una embarcación del tipo Remolcador
Fluvial, completamente equipado y acondicionado.
Características de la nave: la nave debe tener un Bollard Pull de 2.9 Ton. con velocidad
de servicio de 4 Kn. Los planos de arreglo general son anexados a este contrato y
deben estar firmados y aprobados por ambas partes. La nave se construirá de acuerdo
a los requisitos de las siguientes entidades reguladoras: Dirección general del territorio
marítimo y M.M.y el American Bureau of Shipping. Serán de cuenta del astillero la
aprobación de todos los planos, derechos de certificación, patentes, royalties u otros
que deban pagarse por el cumplimiento de este contrato.
Aprobación de planos: El astillero se hace responsable ante el armador del proyecto
técnico de la nave incluyendo el diseño del contrato y las especificaciones técnicas
anexas a este contrato. El astillero asegura que en la construcción de la nave se
utilizaran materiales nuevos y de buena calidad.
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Inspecciones y supervisión: La inspección técnica de la obra estará a cargo de un
inspector designado por el armador independiente de aquellas inspecciones que realiza
la autoridad marítima o la casa clasificadora.
Gastos de inspección: Los gastos que se originen de la inspección señalada
anteriormente serán de cargo del armador.
Entrega de planos: El astillero entrega al armador una copia de planos y
especificaciones técnicas los cuales deben ser aprobados por este, y si quiere realizar
modificaciones debe señalaras antes de firmar los planos.
Entrega de la nave. La nave será entregada 180 días después de la firma del presente
contrato, en el muelle del astillero con toda la documentación necesaria para
matricularla.
Modificaciones de la fecha de entrega: La fecha será cambiada solo por motivos de
fuerza mayor en que el astillero no sea el responsable directamente y en el caso que el
armador no cumpla con las fechas de pago.
Monto: El costo de la embarcación será de $ 48.608.619 pesos chilenos, el precio
incluye la nave totalmente equipada y construida según las especificaciones técnicas. El
astillero es el encargado de la compra de todos los equipos (excepción motor propulsor
y caja) y materiales para la construcción y equipamiento de la nave.
Forma de pago: El armador pagara al astillero el costo de la embarcación en seis
etapas, las cuales son: Firma del contra, puesta de la cuaderna maestra, cuando la
nave esta con cuadernas, cuando este colocado el enchapado, cuando se ha lanzado y
para la entrega de la nave.
Modificación durante la Construcción: Cualquier modificación de la nave por parte del
armador se realizara de mutuo acuerdo y todos los gastos extras que resulten de las
modificaciones serán de cargo del armador.
Modificaciones por parte de la Autoridad Marítima u Casas Clasificadora: Estas
Modificaciones deben ser cumplidas y serán de cargo exclusivamente del astillero.
Pruebas: Una vez terminada la construcción y completado el equipamiento de la
embarcación se realizaran pruebas de mar de la embarcación. Todos los gastos de las
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pruebas serán de cargo del astillero. Una vez finalizadas estas pruebas, de forma
óptima el astillero entregará la embarcación al armador verificando este que todo lo
solicitado funcione a la perfección, en caso contrario la reparación será de cargo del
astillero.
Seguros: El astillero asegurara la nave durante la construcción en caso de que fuera
destruida o dañada por cualquier motivo.
Entrega de la nave: La nave será entregada en el plazo acordado anteriormente, el
astillero entregara la factura correspondiente y toda la documentación de su
responsabilidad que sea necesaria para inscribirla en los registros de naves
respectivas.
Garantía técnica: El astillero garantizará el diseño y funcionamiento de la nave,
extendiendo la garantía a la totalidad del casco, a los componentes fabricados por el
astillero. La garantía será de un año a partir del día de la entrega de la embarcación.
Propiedad intelectual: Él titulo de propiedad intelectual sobre los planos, documentos,
especificaciones y todos los detalles de construcción serán del armador.
Contrato de compra y venta: Las partes estarán obligadas a celebrar un contrato de
compraventa de la embarcación por escritura pública, en cumplimiento a lo establecido
en el decreto ley Nº 2222 del año1968. Los gastos de este instrumento serán de cargo
del armador.
Entrada en vigor del contrato: El presente contrato entrara en vigor cuando se hallan
cumplido las siguientes condiciones: firma del contrato por ambas parte, pago de la
primera cuota, firma y aprobación definitiva del plano de arreglo general, de las
especificaciones técnicas
--------------------------Sr. Gabriel Berger Nuñez
----------------------------------Sr. Miguel Urquejo Linnebrink.
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Conclusiones
Los procedimientos de cálculo, está totalmente correctos, puesto
que se analizaron para distintas condiciones y que han sido comprobadas con distintos
métodos de cálculos y que además cumplían con los requerimientos mínimos exigidos
por la casa Clasificadora ABS para embarcaciones Fluviales.
El remolcador no podrá salir a mar abierto con los 2 faluchos
completamente cargados, puesto que deberá disminuir considerablemente la carga
para así lograr una menor resistencia al avance. Para determinar la potencia efectiva
requerida para trabajar en mar abierto con los dos faluchos cargados completamente,
se deberá aumentar los porcentajes de la resistencia obtenida en el Data Sheet Nº 71 a
un 40% aproximadamente, puesto que exigirá otras condiciones más desfavorables.
Cabe hacer notar que la distancia estimada entre faluchos, podrá
ser aumentada para efecto que no choquen estos, puesto que el remolcador será
perfectamente capaz de lograr un buen funcionamiento.
Con respecto a la fuerza requerida para carnerear o empujar por
proa, se considera que ésta es más favorable que cuando se remolca, ya que el
remolcador se encontrará en una zona de baja presión, lo que provocará una
disminución considerable de la resistencia por este. Para obtener en forma exacta la
fuerza requerida para empujar por proa, será recomendable conocer la resistencia del
buque a empujar o analizar en un Canal de Pruebas.
La incorporación de la tobera 19 – A a la carena del remolcador,
aunque aumentó considerablemente la resistencia, esto fue contrarrestado y superado
por el mejor funcionamiento del sistema. El aumento del empuje del propulsor en tobera
19 – A es notable, pues ha sido aumentado aproximadamente en un 50%.
Finalmente puedo concluir que el Ingeniero Naval es un profesional
que debe dominar una gran cantidad de materias y disciplina, además de que debe
estar constantemente informándose, ya que la tecnología aplicada a nuestra profesión
sufre cambios rápidamente, en el caso de software y tecnología a aplicar.
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ACERO.
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Tesis de Titulación
Hernán Conejeros Rivera.
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DIFERENTES METODOS PARA CALCULAR LA RESISTENCIA
Tesis de Titulación
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APUNTES TEORIA DE LA NAVE.
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APUNTES DE RESISTENCIA Y PROPULSIÓN.
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APUNTES PROYECTO Y DISEÑO DE LA NAVE.
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APUNTES DE EQUIPOS E INSTALACIONES DE LA NAVE.
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APUNTES DE MAQUINAS MARINAS.
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12.
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14.
EL PROYECTO BÁSICO DEL BUQUE MERCANTE
Ricardo Albariño Castro.
Juan José Azpíroz Azpíroz.
Manuel Meizoso Fernández.
15.
REGLAMENTO DE SEGURIDAD DE LA VIDA HUMANA EN EL MAR “SOLAS”
16.
CRITERIO DE ESTABILIDAD IMO.
17.
DIRECTIVA ORDINARIA PERMANENTE 071 – 010, ESTABLECE NORMAS
SOBRE CONSTRUCCIÓN EQUIPAMIENTO, INSPECCIONES Y OTRAS
EQUIPAMIENTO, INSPECCIONES Y OTRAS EXIGENCIAS DE SEGURIDAD
QUE DEBEN CUMPLIR LAS NAVES Y ARTEFACTIS NAVALES MENORES.
18.
DECRETO Nº 146 “REGLAMENTO PARA LA CONSTRUCCIÓN,
REPARACIONES Y CONSERVACIÓN DE LAS NAVES MERCANTES Y
COMERCIALES” D.G.T.M Y M.M. 6 DE FEBRERO DE 1987.
19.
MATERIAL COMO GUÍAS DE RAMOS DE LA CARRERA.
ANEXOS ( PLANOS )
( En documento impreso. Biblioteca Miraflores, Universidad Austral de Chile )