Curvas Petrolero de Crudo

Proyecto fin de carrera Escuela Tcnica Superior de Ingenieros Navales

Universidad Politcnica de Madrid

Proyecto N1641 :

PETROLERO DE CRUDO 435000 tpm

Fecha de entrega: 08-09-08 Cristina Cavanillas lvarez

Estefana Moral Llorente




Cuadernillo n 0 :

Memoria del proyecto

Proyecto N1641 Cristina Cavanillas lvarez Fecha de entrega: 08-09-08 Estefana Moral Llorente

Proyecto 1641: Petrolero de crudo 435.000 tpm Cristina Cavanillas lvarez


Cuadernillo 0: Memoria Pgina 1 de 39

NDICE

1. INTRODUCCIN................................................................................................ 3 2. INFORMACIN GENERAL SOBRE PETROLEROS .................................. 4 3. ESPECIFICACIN ............................................................................................. 9 4. CUADERNILLOS.............................................................................................. 10

4.1. DIMENSIONAMIENTO....................................................................................... 10

4.2. FORMAS .......................................................................................................... 11

4.3. .DISPOSICIN GENERAL .................................................................................. 13 4.4. CLCULOS DE ARQUITECTURA NAVAL ............................................................ 17 4.5. PREDICCIN DE POTENCIA............................................................................... 18 4.6. RESISTENCIA ESTRUCTURAL ........................................................................... 20 4.7. CMARA DE MQUINAS .................................................................................. 21 4.8. PESO EN ROSCA Y CENTRO DE GRAVEDAD....................................................... 23 4.9. SITUACIONES DE CARGA Y ESTABILIDAD EN AVERAS ..................................... 23 4.10. EQUIPO Y SERVICIOS ....................................................................................... 24 4.11. PLANTA ELCTRICA ........................................................................................ 25 4.12. PRESUPUESTO ................................................................................................. 26

5. EJEMPLO DE VIAJES ..................................................................................... 27

6. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS DE TODO EL PROYECTO............ 35




NDICE DE TABLAS

Tabla 0. 1 - Tamaos tpicos de petroleros ................................................................................... 5

Tabla 0. 2 - Dimensiones principales ........................................................................................... 10

Tabla 0. 3 - Datos obtenidos de las formas definitivas ............................................................. 11

Tabla 0. 4 - Dimensiones del Canal de Suez............................................................................... 13

Tabla 0. 5 - Francobordos y calados ............................................................................................ 17

Tabla 0. 6 - Arqueos ....................................................................................................................... 17

Tabla 0. 7 - Caractersticas de la hlice ........................................................................................ 18

Tabla 0. 8 - Caractersticas principales del motor....................................................................... 19

Tabla 0. 9 - Caractersticas del timn ........................................................................................... 19

Tabla 0. 10 - Peso total del buque en rosca y centro de gravedad........................................... 23

Tabla 0. 11 - Caractersticas del grupo generador ...................................................................... 25

Tabla 0. 12 - Caractersticas del generador de emergencia........................................................ 25

Tabla 0. 13 - Coste del buque proyecto ....................................................................................... 26

NDICE DE FIGURAS

Figura 0. 1 - Plano de formas ........................................................................................................ 12

Figura 0. 2 - Croquis disposicin general tpica de ULCC........................................................ 14

Figura 0. 3 - Disposicin general. Alzado y superestructura .................................................... 15

Figura 0. 4 - Disposicin general. Cubierta principal y doble fondo....................................... 16

Figura 0. 5 - Disposicin general de tanques .............................................................................. 17

Figura 0. 6 - Croquis de la cuaderna maestra .............................................................................. 20

Figura 0. 7 - Croquis de la cmara de mquinas......................................................................... 22

Figura 0. 8 - Viaje va Canal de Suez ............................................................................................ 29

Figura 0. 9 - Viaje va Cabo de Buena Esperanza ...................................................................... 30




1. Introduccin

En este cuadernillo haremos un breve resumen de la metodologa empleada y los

resultados obtenidos en cada cuadernillo del proyecto. De la misma forma mencionaremos

las particularidades del mismo.

En primer lugar haremos una exposicin general de lo que son los petroleros,

incluyendo algo de historia, as como los factores y accidentes que han contribuido a la

evolucin en la reglamentacin para este tipo de buques.

Despus expondremos la especificacin recibida al inicio del proyecto.

Por ltimo, hemos realizado un ejemplo de viajes para dos petroleros de distintos

tamaos, para tomar as concusiones sobre la viabilidad de nuestro buque proyecto.




2. Informacin general sobre petroleros

Un petrolero es un barco diseado para el transporte de crudo productos

derivados del petrleo. Actualmente casi todos los petroleros en construccin, por

imperativo de la legislacin vigente del Convenio Marpol, son del tipo de doble casco en

detrimento de los ms antiguos diseos de un solo casco (monocasco) debido a que son

menos sensibles a sufrir daos y provocar vertidos en accidentes de colisin con otros

buques o embarrancamiento. A partir de este tipo de barcos, surgi el superpetrolero, de

mayor capacidad de carga, y destinado al transporte de crudo.

Adems del transporte por oleoducto, los petroleros son el nico medio de

transportar grandes cantidades de crudo, a pesar de que algunos han provocado

considerables desastres ecolgicos al hundirse cerca de la costa provocando el vertido de su

carga al mar. Los desastres ms famosos han sido los causados por los petroleros: Torrey

Canyon, Exxon Valdez, Amoco Cadiz, Erika, Prestige...

Durante la dcada de los 70, poca de gran conflictividad internacional, los barcos

tuvieron que crecer, que tomar medidas mayores, pues el Canal de Suez estaba cerrado al

trfico internacional y deban dar la vuelta por el cabo de Buena Esperanza, al sur del

continente africano, para rentabilizar con una mayor cantidad de petrleo el rodeo que

haba que dar y que tanto encareca el transporte.

Pero el final de esta temporada de conflictos, trajo la apertura de nuevo del Canal

de Suez, por lo que muchos de esos gigantes, construidos en los aos 70, se llevaron la

sorpresa de que no caban por dicho canal. La solucin fue construir barcos ms pequeos,

de menor capacidad, que pudieran circular por el canal, pero que obviamente, siguieran

siendo rentables, es decir, que fueran ms pequeos pero tambin ms rpidos y ligeros.

La produccin mundial de petrleo se acerca actualmente a los 3.000 millones de

toneladas, de los que una cuarta parte es producida por Oriente Medio y la mitad de esta

cantidad es exportada a Europa occidental por la llamada ruta de los petroleros. En la

produccin y en el transporte de este producto hay grandes cantidades de prdidas de

crudo, unos diez millones de toneladas.




Tamaos tpicos de petroleros:

Tipo TPM L (m) B (m) T (m) PR (tm)

Panamax 60000 228,6 32,2 12,6 11000Aframax 100000 253 44,2 11,6 14850Suezmax 150000 274 50 14,5 20000VLCC 280000 335 57 21 35000ULCC 410000 377 68 23 45000

Tabla 0. 1 - Tamaos tpicos de petroleros

En la actualidad hay unos 6.300 petroleros circulando por los mares de todo el

mundo. Ms de la mitad son buques de gran tamao que fueron construidos en los aos

70, lo que hace pensar que pueden sufrir algn percance que termine en las tan temidas

mareas negras, por lo que la mayora de los gobiernos piden legislaciones ms exigentes,

con el fin de ejercer mayor control sobre el trfico de estos buques, as como se pide la

mayor calificacin posible de la tripulacin de esos barcos.

Estos buques tan grandes, que en algunos casos han cumplido ms de 20 aos,

pueden provocar accidentes cuando se acercan demasiado a costas poco practicables y

encallan, debido a su enorme envergadura.

Uno de los factores primordiales a la hora de poner en circulacin uno de estos

gigantes, es haberlo dotado de la mejor tecnologa al alcance del astillero que lo fabrica. De

hecho, la Organizacin Martima Internacional, OMI, ha adoptado medidas ms rigurosas

sobre la construccin de petroleros, incluyndose la utilizacin del doble casco y otros

mtodos alternativos, as como un programa de sustitucin progresiva de los petroleros

existentes.

Como todo, incluso esta medida de seguridad del doble casco, no termina con la

eventualidad de que se produzca una de estas catstrofes que tanto dao causan, ya que,

como defiende la organizacin ecologista Greenpeace, cuando un barco se parte por la

mitad, como sucedi con el buque Mar Egeo, "el petrleo acaba yendo a parar al mar

inevitablemente".




Para evitar los desastres ecolgicos, entre las medidas que se pretende implantar

est la del sistema de seguridad denominado de casco doble.

Este medio, el doble casco, consiste en dotar al buque de una serie de tanques de

lastre que circundan a los de carga, protegindolos durante el viaje en carga con un espacio

destinado a lastre, que en el viaje en carga va vaco. Los depsitos estn divididos en dos

cisternas, con lo que, tras un posible accidente, el agua del mar entra en los depsitos y la

presin hace que el crudo pase a otros depsitos destinados a ese fin. An as, las mareas

negras suponen slo una parte del problema, ya que se estima que cada ao la industria del

petrleo vierte al mar entre tres y cuatro millones de toneladas de crudo en operaciones

rutinarias.

A raz del hundimiento del "Torrey Canyon", el ingeniero francs Jacques Picard

ide un extrao navo de proa elevada y casco doble, como el de un catamarn, destinado a

la lucha contra las mareas negras. Este navo tiene la misin de desarrollar tres funciones:

recoger una mezcla de la emulsin agua-petrleo, tratar esta mezcla para aumentar el

contenido de petrleo y almacenarlo para destruirlo.

La primera de las tres funciones es la ms difcil. Los procedimientos que pueden

usarse con relativo xito en aguas tranquilas se convierten en imposibles en cuanto

comienzan a agitarse. Por eso el barco tiene dos cascos, entre los cuales, con un ancho de

treinta metros, el oleaje se convierte en el agua tranquila de un estanque. En el centro de

este "estanque" una bomba absorbe el petrleo a razn de 10.000 metros cbicos por hora.

Para almacenar el petrleo recogido de la superficie del agua marina, Picard ide unos

depsitos elsticos de caucho o de plstico, capaces de almacenar ms de mil metros

cbicos y que despus son remolcados a puerto. Otra solucin ms fcil y ms barata es

quemar el crudo recuperado.




A raz de la tragedia del "Exxon Valdez", Estados Unidos adopt esta medida de

seguridad, pero a instancias de japoneses y franceses, se tom la decisin de adoptar otra

disposicin de seguridad, la de la "cubierta a media altura", que garantizaba que gracias a la

presin hidrosttica en el interior de los tanques es siempre inferior a la exterior, de tal

forma que, al menos tericamente, se evita la descarga accidental de petrleo.

Cuando un buque cisterna sufre un accidente y produce una marea negra, no

existen problemas para identificar al causante del desastre ecolgico. No sucede lo mismo

cuando los superpetroleros, contraviniendo las normas internacionales, hacen descargas de

residuos de limpieza en medio del mar.

Los buques contaminadores pasaran inadvertidos si no fuera porque cientficos del

departamento de investigacin y desarrollo de la empresa General Electric han inventado

un procedimiento que permite "marcar" los cargamentos de petrleo que se transportan

por va martima, con unas "etiquetas" magnticas que pueden identificar fcilmente a los

contaminadores de las aguas en rutas internacionales.

Cada vez que un petrolero carga crudo, ste se "marca" con polvo magntico

distinto de todos los dems y sus propiedades se registran en forma de cdigo. As, en caso

de derrame de petrleo, se analizan las "etiquetas" magnticas y se identifica rpidamente el

buque que lo verti. De esta manera, el responsable debe abonar el gasto de la limpieza

ms una multa. Las partculas magnticas empleadas son tan diminutas que slo pueden

verse con potentes microscopios.




Y es que todas las medidas de seguridad son insuficientes a la hora de evitar las tan

temidas mareas negras, que causan daos que slo el paso de dcadas puede subsanar.

Las mayores mareas negras producidas en los ltimos aos por grandes petroleros

averiados o hundidos han sido contadas puntualmente por la prensa.

Una de las ms espectaculares ha sido la del buque-cisterna estadounidense "Exxon

Valdez". Este petrolero tena unas medidas de aproximadamente 55 metros de ancho por

320 de largo y encall en un arrecife al tratar de evitar chocar con un iceberg, frente al golfo

de Alaska. Un derrame de ms de cuarenta millones de litros de crudo produjo una marea

negra de unos 250 kilmetros cuadrados, la mayor mancha de petrleo en la historia de

Estados Unidos, que signific una grave amenaza para la vida marina y costera de la zona.

Con anterioridad se registraron mareas negras tan importantes como la producida el

16 de marzo de 1978 por el petrolero de bandera liberiana "Amoco Cdiz", que encall en

la costa bretona de Francia y que ocasion una mancha de petrleo de 250 kilmetros

cuadrados. El buque cisterna transportaba 230.000 toneladas de crudo.

Otra marea importante se produjo con el hundimiento del buque cisterna "Torrey

Canyon", tambin de bandera liberiana, que se fue a pique, en 1967, con 123.000 toneladas

de petrleo. La contaminacin se extendi 18 kilmetros a lo largo de las costas francesa y

britnicas.

A pesar de la magnitud de estas tragedias, la mayor marea negra de la historia fue la

originada por el abordaje de dos superpetroleros en el Caribe, el "Aegen Captain" y el

"Atlantic Empress". La mancha producida por los casi dos millones de barriles de crudo

desparramados tena una extensin de cerca de 300 kilmetros cuadrados.




3. Especificacin

A continuacin se presenta la especificacin recibida del buque proyecto :

TIPO DE BUQUE: Petrolero Transporte Crudo de 435000 tpm.

CLASIFICACIN Y COTA: LR+100 AI Double Hull Tanker ,ESP ,Ship Right

(SDA; FDA; CM),+LMC,LI, UMS, IWS, Fat. Str.30years (World Wide), E.Sc.(1,5 mm

Deck)

PESO MUERTO: 435000 tpm.

VELOCIDAD: 15,5 nudos en pruebas a plena carga al 90% MCR y (10% margen

mar)

AUTONOMA/ CAPACIDADES: Capacidad total: 512000 m3. F.O.: 12000 m3

(doble casco)

SISTEMA DE PROPULSIN: Motor lento directamente acoplado y hlice paso

fijo.

OTROS REQUERIMIENTOS:

Lastre suficiente para mal tiempo.

Intercambio lastre continuo y secuencial Calefaccin (SHELL).Generador acoplado

o turbogenerador para navegacin (Justificar) 3 diesel generadores

Amarre: 26 lneas sobre carretel partido

3 turbo bombas de carga 3500 m3/h

3 turbo bombas de lastre. EXXON Minimum Safety Criteria.

Tripulacin 30 personas + 6 (Suez).

Bandera comunitaria. Castillo a proa, proa mal tiempo en obra muerta castillo.

Timn Mariner Popa bulbo.




4. Cuadernillos

4.1. Dimensionamiento

El primer paso fue pre-dimensionar el barco. Partimos de una base de datos de

petroleros de crudo de un peso muerto lo ms similar posible al de nuestras

especificaciones. Lo ms complejo fue localizar petroleros de ese porte lo ms modernos

posibles, para que las dimensiones se acercaran a lo que sera nuestro proyecto ya que los

ms antiguos no daran informacin adecuada en estos primeros pasos. De entre ellos

seleccionamos unos como buque base con un peso muerto algo superior al nuestro y unas

caractersticas muy similares.

A continuacin, mediante regresiones tanto de dimensiones como de parmetros

adimensionales, obtuvimos una primera aproximacin de las dimensiones principales del

buque. Partiendo del buque base, generamos mediante iteraciones la primera alternativa de

las dimensiones del buque, que depuramos generando otras opciones hasta seleccionar la

mejor alternativa. Para afinar an ms, utilizamos los costes de construccin y el volumen

de carga bajo cubierta. Como comprobacin, calculamos el francobordo y la altura

metacntrica para asegurarnos de que el proceso nos llevaba por conclusiones acertadas.

PM tons 435.000,00PR tons 75.974,85

DESPL tons 510.974,85

VC m 3 512.000,00v kn 15,50L m 360,77B m 67,20D m 34,79T m 24,84

BHP HP 40.982,57CB - 0,8301CM - 0,9951CP - 0,8342

Buque proyecto

Tabla 0. 2 - Dimensiones principales




4.2. Formas

Para definir las formas de nuestro buque partimos de las dimensiones obtenidas al

final del cuadernillo 1 y de un petrolero bsico proporcionado por el programa informtico

(Maxsurf). Escalamos la plantilla del programa hasta que obtener nuestras dimensiones y a

continuacin fuimos depurando las formas para darles la forma adecuada. Aadimos los

bulbos de proa y popa justificando sus dimensiones en el cuadernillo (apartados 3 y 4.) as

como las dimensiones del cuerpo cilndrico correspondiente. Finalmente afinamos las

formas para que fueran lo ms lisas posible.

A continuacin figura el plano definitivo de formas, y los datos obtenidos del

programa de las mismas.

Displacement 525808.117 tonVolume 512983.529 m 3

Draft to Baseline 24.84 mImmersed depth 24.84 mLwl 370.302 mBeam wl 67.206 mWSA 38262.437 m 2

Max cross sect area 1661.015 m 2

Waterplane area 22040.144 m 2

Cp 0.834Cb 0.83Cm 0.995Cwp 0.886LCB from zero pt 7.376 mLCF from zero pt -3.838 mKB 12.747 mKG 0 mBMt 14.159 mBMl 408.165 mGMt 26.906 mGMl 420.913 mKMt 26.906 mKMl 420.913 mImmersion (TPc) 225.911 ton/cmMTc 6134.469 ton.mRM at 1deg = GMt.Disp.sin(1) 246907.412 ton.mPrecision Medium 50 stations

Tabla 0. 3 - Datos obtenidos de las formas definitivas




Figura 0. 1 - Plano de formas




4.3. .Disposicin General

Para la realizacin de la disposicin general, se tuvieron en cuenta a rasgos generales

los siguientes aspectos en este orden :

En primer lugar, como es lgico, las dimensiones principales del buque proyecto

calculadas en anteriores cuadernillos.

La disposicin general tpica de los petroleros ULCC mencionada en la referencia 5.

La cantidad de crudo que deba albergar el buque proyecto segn especificacin, en los

tanques de carga, as como la cantidad de lastre necesaria teniendo en cuenta las normas

de la referencia 17, para estimar el doble fondo y el doble costado.

La eslora mxima permitida de cada tanque de carga, dando adems a los tanques de

lastre del doble fondo esta misma eslora

La eslora aproximada por formulacin para estas dimensiones, de la cmara de

mquinas, as como el tamao del motor.

Se tuvo en cuenta la especificacin para disponer al buque de castillo de proa.

Para la habilitacin, se tomaron unas dimensiones normales en este tipo de buques, de

forma que se pudiera dar cabida a las 30 personas de la tripulacin, con todos los

servicios correspondientes. Adems, segn especificacin deba de haber un camarote

para el personal del Canal de Suez, pero dadas la dimensiones del buque proyecto, ste

no cabe por el canal de Suez, por tanto este camarote se considera para personal de

reparaciones.

Dimensiones mximas permitidas Canal de Suez

Dimensiones buque proyecto

Eslora (m) 294,13 360,77Manga (m) 53,44 67,20Calado (m) 17,678 24,84

Tabla 0. 4 - Dimensiones del Canal de Suez

A continuacin se expone un croquis de la disposicin tpica de un ULCC, as

como la disposicin general de nuestro buque proyecto.




Tanques de lastre Tanques de carga Tanques slop

Figura 0. 2 - Croquis disposicin general tpica de ULCC




CUBIERTA CASTILLO

Figura 0. 3 - Disposicin general. Alzado y superestructura




DOBLE FONDO

CUBIERTA PRINCIPAL

Figura 0. 4 - Disposicin general. Cubierta principal y doble fondo




4.4. Clculos de arquitectura naval

Se us el programa Hidromax, a partir de los datos de Maxsurf obtenidos ya en las

formas del buque. Una vez se tuvieron definidos todos los tanques de carga, lastre y de

cmara de mquinas en los cuadernillos de disposicin general y cmara de mquinas, se

calcularon los brazos de adrizamiento, las caractersticas hidrostticas y las capacidades y

centros de gravedad de todos estos tanques.

Figura 0. 5 - Disposicin general de tanques

Tambin se calcul el francobordo y arqueo segn referencias 8 y 9.

Francobordos y calados definitivos Valor (m)

FBverano 9,422

Treal verano 25,398

FBtropical 8,889

Treal tropical 25,931

FBinvierno 9,951

Treal invierno 24,871

FBAtlntico Norte 9,951

Treal Atlntico Norte 24,871

FBagua dulce 8,361

Treal agua dulce 26,459

Tabla 0. 5 - Francobordos y calados

Arqueo Bruto 234437 GTArqueo Neto 144691 NTArqueo Fiscal 185893 GT

Tabla 0. 6 - Arqueos




4.5. Prediccin de potencia

Este cuadernillo tiene como objetivo dimensionar tanto el timn como el propulsor

y la eleccin del motor principal de nuestro buque.

Analticamente el proceso consiste en calcular la resistencia al avance mediante

frmulas empricas, lo que nos lleva a la potencia de remolque teniendo en cuenta la

velocidad del buque (requisito de proyecto) y finalmente, previo clculo de los

rendimientos que constituyen en rendimiento propulsivo, a la potencia de salida del motor.

En vez de realizar los clculos directamente, utilizamos el programa proporcionado por la

ctedra de motores de la ETSIN, cuyos datos de salida nos proporcion el propulsor

ptimo. A continuacin se describen las caractersticas del propulsor (dimetro, nmero de

palas, velocidad, etc.), su geometra (distribucin del paso, de espesores, etc.) y finalmente

calculamos la cartilla de trazado.

Caracterstica Deisgnacin Unidades Valor

Nmero de palas Z - 4Dimetro D m 10,5Grado de avance J - 0,2629

Relacin rea - disco AE/A0 - 0,502

Relacin paso - dimetro (0,75R) P/D - 0,682

Cuerda (0,75R) cr m 2,731

Relacin espesor - cuerda t/cr - 0,051908

Tabla 0. 7 - Caractersticas de la hlice

Llegado este punto, seleccionamos el motor principal de entre los disponibles en el

mercado que sea acorde con el punto de trabajo seleccionado Nos decidimos por un

RTA82T de la marca Wrtsil de nueve cilindros con una potencia de 55.350 BHP y 76

rpm.




Dimetro del pistn 820 mm.Nmero de cilindros 9Carrera 3375 mm.Rgimen nominal (sin adaptar) 76 rpm.Potencia nominal (sin adaptar) 55350 BHPPME 20 barVelocidad media especfica 8,6 m/s

Longitud total 17440 mm.Distancia entre cilindros 1505 mm.Ancho de bancada 5320 mm.Altura de cigeal (desde base) 2700 mm.Altura para gra de mantenimiento 15000 mm.Peso en vaco 1180 tons.

Caractersticas nominales

Dimensiones principales

Tabla 0. 8 - Caractersticas principales del motor

El ltimo punto de este cuadernillo consiste en dimensionar el timn del buque,

especificando su altura, cuerda, espesor, rea y relaciones de alargamiento, espesor y

compensacin. Como comprobacin, nos aseguramos de que este timn permite cumplir

con los requisitos de maniobrabilidad.

Parmetro Designacin Unidad Valor

Altura h m 13Cuerda c m 11.0296Espesor t m 1.6544Relacin de alaragamiento l - 1.1786

Relacin de espesor E - 0.15

rea del timn Ar m2

143.38

Tabla 0. 9 - Caractersticas del timn

Para acabar, demostramos que dadas las formas del buque (cuadernillo 2) y las

dimensiones del timn y la hlice, se cumplen los requisitos mnimos de los huelgos dados

por la sociedad de clasificacin.




4.6. Resistencia estructural

Este cuadernillo consista bsicamente en el clculo de la cuaderna maestra. Para

ello se us el programa Mars 2000, que nos dio el escantilln de cada plancha y refuerzo de

la cuaderna maestra, comprobando a su vez, que se cumpla con los mnimos exigidos por

nuestra Sociedad de Clasificacin, L.R.S. A su vez, para cada plancha y refuerzo se

comprobaba si exista pandeo a compresin o tangencial, dando un mayor escantilln en

caso de que as fuera. Por tanto, es un proceso en cierto modo de prueba y error hasta

llegar a la solucin deseada.

El buque proyecto se disea con acero dulce de lmite elstico 235 N/mm2, lo cual

se justifica en este cuadernillo.

Figura 0. 6 - Croquis de la cuaderna maestra




4.7. Cmara de mquinas

En este cuadernillo, diseamos la cmara de mquinas, ubicando los elementos que

de ella forman parte.

Partimos del motor principal, ya seleccionado en el cuadernillo 5, de los motores

auxiliares, los cuales quedan definidos tras el balance elctrico del cuadernillo 11, y de las

calderas, que tambin quedan definidas en este mismo cuadernillo, tras un balance de

vapor.

A continuacin se definen los servicios cuyos elementos se ubican en el interior de

la cmara de mquinas y se van situando los mismos:

Servicio de combustible

Servicio de lubricacin del crter y de las camisas

Servicio de refrigeracin

Servicio de aire comprimido para el arranque del motor

Servicio de exhaustacin del motor principal

Servicio de ventilacin

Servicio de lastre

Servicio de sentinas

Servicio contra incendios

Servicios de la carga: descarga, gas inerte y limpieza de tanques

Servicios de habilitacin (aire acondicionado)

Servicios ecolgicos: planta de tratamiento de aguas y agua sanitaria

Planta generadora de vapor: el balance de vapor nos lleva a utilizar 2 calderas de 45

tons/h de produccin de vapor.

Lnea de ejes

A continuacin figura un croquis de la cmara de mquinas.




S.D. fuel oil

Toma de mar

S.D. fuel oil

Toma de mar

Calderas

Generadores auxiliares

Calderas

Generadores auxiliares

Enfriadores Bombas agua calderas

Aceite

Combustible

Alimentacin agua refrigeracin

Bomba de agotamiento

Planta tratamiento aguas

Tanque hidrforo

Calentador

Bombas agua dulce sanitaria

Bombas agua sanitaria caliente

Potabilizadora

Compresor A.A.

Compresor aire comprimido

T. alimentacin agua refrigeracin

Bomba lodos

Bombas trasiego combustible

Bombas A.D. refrigeracin

Bombas A.S. refrigeracin

Planta gas inerte

T. agua alimentacin calderas

Agua alim. calderas

Sala transfor-madores

Taller

Calentador combustible

Bombas refrigerante A.A.

Bombas suministro comb.

Bombas circulacin comb.

Bombas circulacin aceite carter

Bombas A.D.MMAA

Paol maquinaria

Bombas agua refrigeracin camisas MP & MMAA

Bomba extraccin condensado

Condensador

Toma de mar

Toma de mar

Almacn de fuel oil

Almacn de fuel oil

Almacn de fuel oil

Almacn de fuel oil

Almacn de fuel oil

Almacn de fuel oil

Almacn de fuel oil

Almacn de fuel oil

Almacn de fuel oil

Retornos

Almacn diesel oil

Diesel oil

SDdiesel oil

Aceite sucio

Almacn de aceite

S.D.aceite

Cmara de control

Sala de depuradoras

Turbo bombas de carga

Turbo bombas de lastre

Accionamientos turbo bombas de carga

Accionamientos turbo bombas de lastre

SDdiesel oil

Bombas CI

Bombas de sentina Separador

de sentina

Botellas aire comprimido

Almacn A.D. sanitaria

A.D. sanitaria

Generadores de agua dulce

0 10 30 40 50 60

0 10 30 40 50 60

0 10 30 40 50 60

Caldereta de Gases de Escape

SEGUNDA PLATAFORMA (17,5 m)

PRIMERA PLATAFORMA (11,5 m)

TERCERA PLATAFORMA (23,8 m.)

SUELO CMARA DE MQUINAS (4 m.)

DOBLE FONDO (2 m.)

CUARTA PLATAFORMA (29,3 m)

Cmara de bombas

2 Plat.

3 Plat.

4 Plat.

0 10 30 40 50 60

0 10 30 40 50 60

0 10 30 40 50 60

1 Plat.

0 10 30 40 50 6020 70

Aceite limpio

Aceite

Sedimentacin

Sedimentacin

Lodos

Reboses

Figura 0. 7 - Croquis de la cmara de mquinas




4.8. Peso en rosca y centro de gravedad

Para el clculo del peso en rosca del buque, se siguen las indicaciones de la

referencia 3. De esta forma se calcula el peso dividindolo en tres partidas principales:

Acero: el cual se calcula una vez se ha definido la cuaderna maestra mediante el mtodo

Aldwinckle descrito en dicha referencia.

Maquinaria: se toman los pesos de las partidas conocidas, como es el motor ya escogido

en el cuadernillo 5. en caso de no tener alguno de los pesos se hace por comparacin

con otros proyectos.

Equipo y habilitacin: se calculan los pesos siguiendo la formulacin de la referencia 3,

o bien por comparacin con otros proyectos.

Finalmente se componen todos los pesos obtenidos, as como los centros de

gravedad, para obtener el total.

ConceptoPeso(T)

XG(m)

ZG(m)

Acero 60295.057 169.39 16.36Maquinaria 4877.200 45.00 16.80Equipo y habilitacin 5959.400 157.00 37.29

PESO TOTAL DELBUQUE EN ROSCA (T)

XG (m)

ZG (m)

71131.657

159.83

18.14

Tabla 0. 10 - Peso total del buque en rosca y centro de gravedad

4.9. Situaciones de carga y estabilidad en averas

Este cuadernillo se trata de analizar el comportamiento del buque ante las distintas

situaciones tpicas de carga que tendr a lo largo de su vida til. Se realiza el mismo anlisis

tambin para una serie de situaciones de avera que son descritas en este cuadernillo. Para

todo esto se utiliza el programa Hidromax, ya utilizado en otros cuadernillos.




Bsicamente se calculan los siguientes datos:

% de llenado de cada tanque as como tanques daados.

Datos hidrostticos.

Estabilidad para grandes ngulos para escoras de: 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50,

60, 70, 80 y 90.

Valores de KN para el desplazamiento obtenido en los datos hidrostticos.

Grfica de estabilidad a grandes ngulos.

Curvas y tabla correspondientes a:

Distribucin de empujes.

Distribucin de pesos.

Carga neta.

Momentos flectores.

Esfuerzos cortantes.

4.10. Equipo y servicios

En este cuadernillo se estudian en profundidad los servicios que no lo han sido en

el cuadernillo de la cmara de mquinas (cuadernillo 7):

Servicios de gobierno: el servomotor

Servicio de cubierta: fondeo, amarre y remolque

Servicios de acceso: accesos al buque y a la acomodacin, gras y accesos a la zona de

carga.

Sistemas de salvamento: dispositivos individuales y embarcaciones de supervivencia

Servicios de acomodacin: en esta seccin se estudia en particular lo que concierne a la

habilitacin: mamparos, forros y revestimientos, escaleras, pasillos, mobiliario, as como

diversos servicios (agua sanitaria, cocina y oficios, gambuzas, etc.)

Servicios de navegacin y comunicaciones

Servicio de alumbrado: navegacin, interior y exterior.




4.11. Planta elctrica

En este cuadernillo, el objetivo es definir la planta elctrica de nuestro buque para

lograr que sea autnomo en cuanto a electricidad se refiere y que pueda navegar en

situacin de emergencia con los servicios imprescindibles para ello. Tendremos dos

sistemas de distribucin elctrica principales: uno trifsico a 440V para consumidores de

fuerza y otro a 220V para el alumbrado y servicios varios. Por otro lado, el generador de

emergencia alimentar otra red de distribucin.

Tras definir los consumidores elctricos y su consumo unitario, definimos las

situaciones de carga que vamos a estudiar: navegacin, maniobra, carga y descarga, estancia

en puerto y emergencia. Una vez definido esto, realizamos el balance elctrico, que nos

lleva a tres grupos generadores de la marca Wrtsil (6L20C) y uno de emergencia de 350

KVA. de potencia.

Caracterstica Unidades Valor

Potencia kWe 975Velocidad rpm 900Dimetro del cilindro mm 200Carrera mm 280Presin media efectiva MPa 2,59Velocidad pistn m/s 8,4Frecuencia Hz 60Potencia de salida kVA 1219Voltaje V 450Intensidad de corriente A 1404Factor de potencia 0,8

Tabla 0. 11 - Caractersticas del grupo generador

Caracterstica Unidades Valor

N cilindros - 6Dimetro del pistn mm 144Carrera mm 165Relacin de compresin 17,5 : 1Consumo combustibel g/kWh 213Potencia kW 477

Tabla 0. 12 - Caractersticas del generador de emergencia




4.12. Presupuesto

El presupuesto se realiza siguiendo las indicaciones de la referencia 26, en la cual se

estima el presupuesto por partidas diferentes, separando el valor de los materiales

empleados y la cantidad de horas de mano de obra usadas para cada una de dichas partidas.

Para ello se usan una serie de expresiones que se indican en dicha referencia. En algunos

casos, directamente se hace una estimacin del presupuesto, por consulta de catlogos,

astilleros, y comparacin con otros proyectos, ya que como ya se comenta en este

cuadernillo, es posible que los resultados obtenidos mediante estas frmulas, resulten hoy

en da en ocasiones, algo alejados de la realidad.

Tambin se hace una comparacin con precios de buques de caractersticas

similares a da de hoy, y se explica el modo de financiacin en este mercado.

COSTES DEL BUQUE PROYECTO COSTE TOTAL ()COSTES VARIOS DEL ASTILLERO 2065000ESTRUCTURA 136595764EQUIPO, ARMAMENTO E INSTALACIONES 22986555MAQUINARIA AUXILIAR DE CUBIERTA 1236449INSTALACIN PROPULSORA 28132549MAQUINARIA AUXILIAR 7604702CARGOS Y RESPETOS 701764INSTALACIONES ESPECIALES 4641424COSTE DE CONSTRUCCIN DEL BUQUE 203964207BENEFICIO DEL ASTILLERO (7% del coste del buque) 14277494PRECIO DE MERCADO DEL BUQUE (sin I.V.A.) 218241701PRECIO DE MERCADO DEL BUQUE (16% I.V.A.) 253160374

Tabla 0. 13 - Coste del buque proyecto




5. Ejemplo de viajes

Como ya comentamos anteriormente, el buque proyecto no puede pasar por el

Canal de Suez debido a su tamao. Por eso cremos conveniente hacer una especie de

estudio de viabilidad del buque proyecto, comparando los costes fijos que supone un viaje

de un barco menor haciendo un viaje va Canal de Suez, con un buque de mayor tamao

rodeando por el Cabo de Buena Esperanza, al sur de frica, y pasando por el Canal de

Mozambique, entre frica y Madagascar.

De esta forma, elegimos un puerto de origen (Ras Tanura en Arabia Saud), y un

puerto destino (Loop Terminal en el Golfo de Mxico), para hacer la comparativa de

dichos viajes.

La razn para escoger estos puertos, es que se escogi viajes reales de buques reales

del mercado. De esta forma, se encontr un VLCC de 280000 tpm y un Suezmax de

135000 tpm, que hacen estos recorridos.

Los viajes a los que nos referimos son los siguientes :




Figura 0. 8 - Viaje va Canal de Suez




Figura 0. 9 - Viaje va Cabo de Buena Esperanza




Usando la pgina web de McQuilling Brokerage Partners, se calcul el coste de

dichos viajes. Como a continuacin veremos, hay que meter una serie de inputs como son,

la velocidad media, el consumo de combustible, el precio del mismo, la estancia en puerto,

el Worldscale y otra serie de datos, que nos calcularn el nmero de das, el coste fijo diario

de cada buque, y por tanto el flete de los mismos.

Estos datos han sido obtenidos de informacin en pginas webs actualizadas y

especializadas en este tipo de buques, as como en publicaciones de distinta ndole y por

comparacin con buques de este tipo.

El precio del combustible se tom cercano a los valores del Claxon a 29 de agosto

de 2008, momento en el que el HFO estaba a 650 $/mt y el MDO a 1030 $/mt, valores

muy cercanos a los que se han escogido en el clculo, el cual se realiz antes de esta fecha.

A continuacin exponemos dichos clculos:




Buque VLCC de 280000 tpm. Viaje va Cabo de Buena Esperanza:




Buque Suezmax de 135000 tpm. Viaje va Canal de Suez:




Como podemos observar, el viaje va Canal de Suez dura 28,1 das, mientras que el

viaje va Cabo de Buena Esperanza dura 36,7 das. Esta diferencia de das es el coste diario

fijo que ahorrar el buque va Canal de Suez, pero por el contrario tendr que pagar las

elevadas tasas del canal.

Con todo esto, y segn los clculos anteriores, se concluye, que el coste y por tanto

el flete total del buque de menor tamao en el viaje va Canal de Suez es de 9.190.800 $ y el

del buque de mayor tamao por la va del Cabo de Buena Esperanza es de 8.779053 $.

Adems, hay que tener en cuenta que estamos llevando menos de la mitad de carga, y an

as el coste es ms elevado. Por tanto, si quisiramos llevar 280000 tpm de carga, no cabe

duda, que sale mucho ms rentable fletar un buque de dicho tamao y hacer el viaje por la

va Cabo de Buena Esperanza, que fletar dos buques con una capacidad de la mitad,

haciendo el viaje va Canal de Suez.

Esto es debido principalmente, a las elevadas tasas del Canal de Suez, las cuales la

pgina de clculo de McQuilling, fija en 380000 $ para el buque de 135000 tpm. Es por eso

quiz, que por las pginas web consultadas, cada vez es ms complicado encontrar buques

que realicen los viajes va Canal de Suez, siempre que puedan tomar otra alternativa.

Si hubiramos calculado un viaje para un petrolero mayor, como es el caso del

buque proyecto, no cabe duda que el valor del flete total haciendo el viaje va Cabo de

Buena Esperanza sera mayor que en el caso del buque de 135000 tpm por la va Canal de

Suez, sin embargo, el flete/ton, seguira resultando mucho ms rentable en el caso del

buque de mayor tonelaje.

No queremos decir con todo esto, que todo son ventajes en el transporte de crudo

en tonelajes de VLCC y ULCC, ya que habra que analizar detenidamente, los riesgos

econmicos y de otra naturaleza, adems de los inconvenientes y dificultades que puede

haber implcitos en el transporte de crudo en grandes tonelajes.

Como podemos observar en la revista de Ingeniera Naval mes a mes, no se publican

datos sobre la evolucin de fletes en buques ULCC como el buque proyecto, suponemos

que por la escasez de los mismos en el mercado.




6. Referencias bibliogrficas de todo el proyecto

1.- Practical Ship Design

David G. M. Watson

1998 ELSEVIER

2.- Apuntes de proyectos

M.A. Meizoso, J.L. G Garcs

E.T.S.I.N. publicaciones

3.- Apuntes de proyectos

J. Torroja

E.T.S.I.N. publicaciones

4.- El proyecto bsico del buque mercante

R. Alvario, J.J. Azproz, M.A. Meizoso

F.E.I.N., Madrid, 1997

5.- Commons Structural Rules for Oil Tankers

American Bureau of Shipping, Det Norske Veritas and Lloyds Register

2005

6.- Proyectos de formas

Jos Fernndez. Nuez Basaez

ETSIN

7.- Rules and Regulations for the Classification of Ships

Lloyds Register of Shipping

Julio de 2006

8.- Convenio de lneas de carga 66/88 (2005)

O.M.I.




9.- Convenio internacional sobre arqueo de buques

O.M.I.

10.- Teora del buque

Tomos I, II-A, II-B y III

Prof. Gonzalo Prez

E.T.S.I.N.

11.- www.wartsila.com

12.- Anlisis del comportamiento del buque bajo la accin del timn. Aspectos hidrodinmicos y

de proyecto

Tesis doctoral

D. Antonio Baquero

13.- MSC.137(76) de la O.M.I.

Normas de maniobrabilidad de los buques

Diciembre de 2002

14.- Introduccin al diseo de cmaras de mquinas

D. lvaro Zurita Sez de Navarrete

Publicaciones E.T.S.I.N.

15.- VIS 725

Varvsstandard Engine room ventilation

16.- Convenio SOLAS

O.M.I.

17.- Convenio MARPOL

O.M.I.




18.- Cdigo SSCI (Sistemas de seguridad contra incendios)

O.M.I.

19.- Shell International Marine Limited Digest Of Charterers Requirements for Crude Carriers

and Product Carriers

20.- Desplazamiento. Clculo iterativo del peso en rosca y peso muerto

Manuel Meizoso Fernndez, Jos Luis Garca Garcs

Departamento de publicaciones de la E.T.S.I. Navales, junio 2000.

21.- Cdigo internacional de dispositivos de salvamento (Cdigo IDS)

O.M.I.

22.- Equipos y servicios. Fondeo, amarre y remolque

Prof. Eduardo Comas Turnes

E.T.S.I.N.

23.- Habilitacin del buque

Francisco Javier Gonzlez de Lema

Servicio de publicaciones de la Universidad de La Corua

1994

24.- Cdigo sobre niveles de ruido a bordo de buques

O.M.I.

25.- Reglamento internacional para la prevencin de abordajes

O.M.I.

26.- Electricidad aplicada al buque Iluminacin a bordo

D. Amable Lpez Pieiro

Septiembre, 2004

E.T.S.I.N.




27.- Trfico martimo; la financiacin de buques y ayudas estatales a las empresas navieras y de

construccin naval.

D. Manuel Carlier.

28.- Revista Ingeniera Naval, varias fechas.

29.- EXXON Minimum Safety Criteria

30.- www.mcquilling.com

31.- www.crweber.com/markets1.html




Cuadernillo n 1 :

Dimensionamiento

Proyecto N1641 Cristina Cavanillas lvarez Fecha de entrega: 08-09-08 Estefana Moral Llorente

Proyecto 1641 : Petrolero de crudo 435.000 tpm Cristina Cavanillas lvarez


Cuadernillo 1: Dimensionamiento Pgina 1 de 41

NDICE

1. ESPECIFICACIN DEL BUQUE PROYECTO .............................................. 4 2. BASE DE DATOS ................................................................................................. 5 3. ELECCIN DEL BUQUE BASE........................................................................ 6 4. REGRESIONES .................................................................................................... 8

4.1. REGRESIONES DIRECTAS .................................................................................. 8 4.1.1. Lpp vs. PM.......................................................................................... 8

4.1.2. B vs. TPM.......................................................................................... 9 4.1.3. D vs. TPM ......................................................................................... 9 4.1.4. T vs. TPM ........................................................................................ 10

4.1.5. LBD vs. Volumen de Carga............................................................. 11 4.2. REGRESIONES SOBRE VALORES ADIMENSIONALES ......................................... 12

4.2.1. L/B................................................................................................... 12

4.2.2. B/D .................................................................................................. 14

4.2.3. L/D .................................................................................................. 14

4.2.4. T/D .................................................................................................. 15

5. GENERACIN DE LA PRIMERA ALTERNATIVA.................................... 17 5.1. CARACTERSTICAS DEL BUQUE BASE ............................................................. 17 5.2. PROCESO ITERATIVO...................................................................................... 17

6. GENERACIN DE ALTERNATIVAS ............................................................ 21 6.1. VARIACIN DE LOS PARMETROS .................................................................. 21 6.2. DISCUSIN DE ESTE MTODO ......................................................................... 21

7. SELECCIN DE LA MEJOR ALTERNATIVA ............................................ 23 7.1. COSTES DE CONSTRUCCIN ........................................................................... 23 7.2. VOLUMEN DE CARGA BAJO CUBIERTA ........................................................... 24

8. ESTABILIDAD INICIAL................................................................................... 26 8.1. COEFICIENTES DE CARENA............................................................................. 26 8.2. CLCULO DE LA ALTURA METACNTRICA ..................................................... 26

8.2.1. Centro de gravedad......................................................................... 27 8.2.2. Centro de carena............................................................................. 27 8.2.3. Radio metacntrico transversal ...................................................... 28




9. FRANCOBORDO ............................................................................................... 29 9.1. CORRECCIN POR CB>0,68........................................................................... 29 9.2. CORRECCIN POR PUNTAL ............................................................................. 29 9.3. CORRECCIN POR SUPERESTRUCTURAS ......................................................... 30 9.4. CORRECCIN POR ARRUFO............................................................................. 30 9.5. FRANCOBORDO DEL BUQUE DE PROYECTO..................................................... 31

10. ANEXOS .............................................................................................................. 32 10.1. BASE DE DATOS ............................................................................................. 32

10.2. VALORES CALCULADOS EN LA BASE DE DATOS.............................................. 34 10.3. PROCESO ITERATIVO...................................................................................... 35 10.4. VARIACIONES DE PARMETROS ..................................................................... 36 10.5. ALTURA METACNTRICA DEL LOS BUQUES DE LA BASE DE DATOS................. 40

11. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS .............................................................. 41

NDICE DE GRFICAS

Grfica 1. 1 - Lpp vs. TPM ............................................................................................................ 8

Grfica 1. 2 - B vs. TPM................................................................................................................. 9

Grfica 1. 3 - D vs. TPM .............................................................................................................. 10

Grfica 1. 4 - T vs. TPM............................................................................................................... 11

Grfica 1. 5 - LBD vs. Volumen total ........................................................................................ 12

Grfica 1. 6 - L/B vs. TPM.......................................................................................................... 13

Grfica 1. 7 - Evolucin histrica de L/B ................................................................................. 13

Grfica 1. 8 - B/D vs. TPM......................................................................................................... 14

Grfica 1. 9 - L/D vs. TPM ......................................................................................................... 15

Grfica 1. 10 - T/D vs. TPM....................................................................................................... 15

Grfica 1. 11 - GM vs. TPM ........................................................................................................ 28

Grfica 1. 12 - Porcentaje de reduccin por superestructuras para buques tipo A y B ...... 30




NDICE DE TABLAS

Tabla 1. 1 - Valores adimensionales............................................................................................ 16

Tabla 1. 2 - Datos buque base...................................................................................................... 17

Tabla 1. 3 - Datos primera estimacin buque de proyecto...................................................... 20

Tabla 1. 4 - Rangos valores adimensionales............................................................................... 22

Tabla 1. 5 - Resultados de la generacin de alternativas .......................................................... 22

Tabla 1. 6 - Comparacin de los costes de construccin de las alternativas......................... 23

Tabla 1. 7 - Comparacin del volumen bajo cubierta de las alternativas............................... 24

Tabla 1. 8 - Datos buque proyecto.............................................................................................. 25

Tabla 1. 9 - Coeficientes de forma .............................................................................................. 26




1. Especificacin del buque proyecto

Las siguientes son las especificaciones del buque proyecto en cuestin:

Tipo de buque: Petrolero de transporte de crudo

Clasificacin: Lloyds Register of Shipping (En adelante L.R.S.)

Peso muerto: 435.000 tons

Velocidad: 15,5 nudos en pruebas a plena carga al 90% MCR y (10% margen mar)

Capacidades:

o Total: 512.000 m3

o Fuel oil: 12.000 m3

Propulsin: motor lento directamente acoplado con hlice de paso fijo

Lastre:

o Lastre segregado suficiente para mal tiempo

o Intercambio de lastre continuo y secuencial

o Calefaccin SHELL

o Generador acoplado o turbogenerador para navegacin

o 3 generadores Diesel

Amarre: 26 lneas con carretel partido

Carga:

o 3 turbo bombas de carga de 3.500 m3/h

o 3 turbo bombas de lastre

o EXXON Minimum Safety Criteria

Tripulacin: 30 personas + 6 (Suez)

Bandera: Comunitaria

Castillo de proa, proa de mal tiempo en la obra muerta del castillo

Timn Mariner

Popa con bulbo




2. Base de datos

Se elabor una base de datos con buques de caractersticas semejantes a la

especificacin del proyecto. A partir de ella se realizar una serie de regresiones que

permitirn la estimacin de algunos parmetros del buque a proyectar, as como la eleccin

del buque base en el cual se apoyar este desarrollo. Los principales parmetros en los que

se ha basado a eleccin de esta base de datos son el peso muerto, la capacidad de carga

lquida y la velocidad de servicio. A su vez la base de datos est ordenada de buques

modernos (y an en servicio) a buques antiguos para poder apreciar mejor las evoluciones

que se han producido en los ltimos aos, ya que muchos de los buques, aunque son de

gran tamao, igual que el nuestro, son antiguos.

La misma refleja las siguientes caractersticas:

Nombre, astillero constructor y armador.

Bandera, aos de entrega y demolicin (si hubiese) y Sociedad de Clasificacin.

Peso muerto, arqueo bruto y neto y desplazamiento.

Dimensiones principales (L, B, D, T)

Velocidad de servicio y tipo de hlice.

Consumo diario, potencia (BHP) y velocidad (rpm)

Volmenes (carga, combustible y lastre)

Tripulacin y bombas de carga.

La base de datos resultante consta de los siguientes buques:

Universal Queen

Irene SL

Capricorn Star

Hellespont Alhambra

British Progress

Crown Unity

Burmah Endeavour

Marine Atlantic

Kraka

Kapetan Panagiotis

Media Star

Abt Rasha

Auriga

Chevron North America

Hellespont Capitol

Buyuk Selcuklu

Dena

La base de datos al completo esta localizada en el anexo [10.1] de este cuadernillo.




3. Eleccin del buque base

Elegiremos como buque base uno de los de la base de datos elaborada. De entre los

quince buques de la base de datos anterior, el que tiene unas caractersticas ms parecidas a

las especificaciones del proyecto es el Hellespont Alhambra, ms tarde renombrado como TI

Asia.

El mencionado Hellespont Alhambra fue construido por Daewoo Heavy Industries

en el ao 2001, lo cual es tambin un punto a favor en esta eleccin, ya que no hay muchos

petroleros de crudo modernos de este tamao. Cambi de armador en el 2004 para pasar

de Hellespont a OSG Ship Management y se modific entonces su nombre por el de TI

Asia.

Las caractersticas de este buque son las siguientes:

Informacin general:

Nombre Hellespont Alhambra

TI Asia

N IMO 9224752

Tipo Petrolero de crudo -V Plus

Astillero constructor Daewoo Heavy Industries

Bandera Islas Marshall

Armador actual OSG Ship Management UK, Ltd.

Ao construccin 2001

Clasificacin:

Sociedad Lloyd's Register of Shipping

Tipo LR +100A1

Casco ESP *I.S.W. LI Ship Right (SDA, FDA, CM)

Maquinaria +LMC UMS, IGS

Pesos y desplazamiento

Peso muerto diseo 407.469,00

Peso muerto mximo 441.893,00

Arqueo bruto 234.006,00

Arqueo neto 162.477,00

Desplazamiento de diseo 475.060,00

Desplazamiento mximo 509.484,00




Dimensiones principales

Lpp 366,00

Ltotal 380,00

B 68,00

D 34,00

T 23,00

Tmx 24,50

Fb diseo 11,00

Cb mx 0,813

Propulsin

Velocidad (kn) 16,50

Hlice 1 FPP

Dimetro (m) 10,50

Motor HSD-Sulzer 9RTA84T-D

Potencia (kW) 36.936,00

Consumo diario (t/da) 141,00

rpm 76,00

Auxiliar:

Alternadores diesel Wrstila 9L20C

Nmero 3

Output (kW) 1.530,00

Capacidades:

Carga 513.743,00

Heavy Oil 12.707,00

Diesel Oil 476,00

Lastre 151.020,00

Calderas:

Calderas de tubos de agua Tipos 2 x 45 t/h

Tratamiento de la carga y tripulacin:

Tripulacin 28

Bombas de carga 3 x 5000

N tanques carga 21

5 centrales, 14 wing y 2 slop

Grados de segregacin 3




4. Regresiones

El procedimiento de proyecto consiste en la generacin de una serie de alternativas a

raz de una primera iteracin sobre el buque base. Se emplearn regresiones directas e

indirectas para ir comprobando que los resultados obtenidos son adecuados.

4.1. Regresiones directas

4.1.1. Lpp vs. PM

En esta curva se calcul la regresin de la eslora entre perpendiculares sobre el peso

muerto. Es un valor sensible a agentes externos al predimensionamiento, lo cual se puede

apreciar en la dispersin de los datos, pero siempre es interesante tenerlo en cuenta en las

primeras valoraciones. Se ajust mediante una curva potencial, como se presenta en la

imagen, tratando que el coeficiente de correlacin fuera lo ms cercano posible a la unidad

(0.887 es muy aceptable).

Para el caso de la eslora el valor representado en otro color es el correspondiente al

buque de proyecto resultante de la primera aproximacin, lo cual se explicar ms tarde.

Lpp = 365,33 m.

Lpp vs TPM

y = 3,7615x0,352

R2 = 0,8874

310,00

320,00

330,00

340,00

350,00

360,00

370,00

380,00

250.0

00,00

300.0

00,00

350.0

00,00

400.0

00,00

450.0

00,00

500.0

00,00

Peso muerto (tons)

Lpp (m)

Lpp vs TPM

B. proy

Potencial (Lpp vs TPM)

Grfica 1. 1 - Lpp vs. TPM




4.1.2. B vs. TPM

En este caso con una regresin lineal se observa que el coeficiente de relacin es

prximo a 0,8, lo cual implica que es una buena aproximacin. Volvemos a tener una

regresin con sentido fsico adems de matemtico, ya que existe proporcionalidad directa

entre la manga y el peso muerto, que es lo que ocurre realmente.

El valor de la manga para el buque de proyecto es B = 67,87 m.

B vs TPM

y = 8E-05x + 34,104

R2 = 0,824140,00

45,00

50,00

55,00

60,00

65,00

70,00

75,00

250.0

00,00

300.0

00,00

350.0

00,00

400.0

00,00

450.0

00,00

500.0

00,00 Peso muerto (tons)

B (m)

B vs. TPM

B. proy.

Lineal (B vs. TPM)

Grfica 1. 2 - B vs. TPM

4.1.3. D vs. TPM

En el caso del puntal, la dispersin de datos se observa claramente ya que la

aproximacin de los datos con una regresin lineal, pero con un coeficiente de correlacin

muy malo de 0,0164. A pesar de ello, se puede observar que al buque con un peso muerto

ms parecido al nuestro, le corresponde un puntal muy parecido al obtenido en la primera

aproximacin, lo que hace pensar que los clculos son correctos hasta ahora.

El valor del puntal para el buque proyecto es D = 34,01 m.




D vs TPM

y = 4E-06x + 28,05

R2 = 0,016420,0022,00

24,0026,0028,0030,0032,0034,00

36,00

250.0

00,00

300.0

00,00

350.0

00,00

400.0

00,00

450.0

00,00

500.0


D (m)

D vs TPM

B. proy.

Lineal (D vs TPM)

Grfica 1. 3 - D vs. TPM

4.1.4. T vs. TPM

Para el caso del calado, el coeficiente de correlacin correspondiente a una recta es

de 0,65, lo cual es bastante aceptable y le da tambin sentido fsico adems de matemtico,

ya que el calado y el peso muerto han de ser directamente proporcionales. El dato del

buque de proyecto en la primera regresin no est exactamente sobre esta recta de

regresin, aunque al ser un valor correspondiente a un elevado peso muerto, se aproxima a

los ltimos dos valores que corresponden a los buques de mayor peso muerto de la base de

datos, que estn notablemente por encima de la recta de regresin.

En este caso el valor del calado en el buque de proyecto fue T = 24,63 m.




T vs TPM

y = 2E-05x + 16,023

R2 = 0,645120,00

21,00

22,00

23,00

24,00

25,00

26,00

27,00

250.0

00,00

300.0

00,00

350.0

00,00

400.0

00,00

450.0

00,00

500.0

00,00

Peso muerto (tons)

T (m)

T vs TPM

B. proy

Lineal (T vs TPM)

Grfica 1. 4 - T vs. TPM

Por otro lado se han calculado las relaciones entre las magnitudes principales de los

buques incluidos, con el fin de escoger aquellos en los que las anteriores relaciones queden

dentro de los mrgenes aceptados en el diseo de buques de transporte de crudo. Estos

parmetros sern decisivos cuando se seleccione las dimensiones principales de los buques

obtenidos, ya que con ellos se descartarn todos aquellos valores que queden fuera de los

rangos actuales de la flota mundial existente.

4.1.5. LBD vs. Volumen de Carga

Utilizaremos esta regresin para comparar el volumen del cajn de nuestro

buque, es decir, el paraleleppedo circunscrito, con la capacidad total del buque. En la base

de datos no disponamos de demasiados buques con este dato de la capacidad total, pero al

hacer la regresin, observamos que el ajuste lineal es muy bueno (0,94) y aceptamos su uso

en la discusin.




LBD vs Vol. Carga y = 0,7242x + 56090R2 = 0,9396

400000450000500000550000600000650000700000

4500

00

5000

00

5500

00

6000

00

6500

00

7000

00

7500

00

8000

00

8500

00

9000

00 LBD (m3)

VC (m3)

Grfica 1. 5 - LBD vs. Volumen total

Observando esta grfica, podemos admitir que a pesar de que la muestra es

pequea, el ajuste lineal es muy bueno y que al buque de la base de datos con un LBD

similar al nuestro, le corresponde un volumen tambin muy parecido al obtenido, lo cual

nos ratifica que hasta este punto las decisiones tomadas son adecuadas.

4.2. Regresiones sobre valores adimensionales

Como consecuencia de las desviaciones aparecidas en las regresiones directas, se

tendrn en cuenta tambin las correspondientes a una serie de valores adimensionalizados,

que aportarn mayor informacin acerca de las relaciones estudiadas y proporcionarn una

mayor precisin a los clculos. Los clculos de estos valores se presentan en el anexo [10.2]

de este cuadernillo.

4.2.1. L/B

Para el caso de L/B la se puede observar la dispersin de los datos con una

regresin lineal. Para 435.000 toneladas de peso muerto el valor de L/B que corresponde

con esta aproximacin es 5,276 (valor denominado en la grfica como dato terico) y el

valor que resulta de aplicar los datos de la primera iteracin es 5,382 (buque nuevo) El

dato obtenido de las iteraciones tambin es vlido para nosotros, ya que no est sobre la

curva de regresin (que ya hemos mencionado que slo es aproximada) pero se encuentra

en la inmediaciones de los datos correspondientes a los buques de mayor tonelaje.




L/B vs TPM

y = -2E-06x + 6,0238

R2 = 0,15794,9005,0005,1005,2005,3005,4005,5005,6005,7005,8005,900

280.0

00,00

300.0

00,00

320.0

00,00

340.0

00,00

360.0

00,00

380.0

00,00

400.0

00,00

420.0

00,00

440.0

00,00

460.0

00,00

480.0

00,00

Peso muerto (tons)

L/B

L/B vs TPM

Buque nuevo

Dato terico

Lineal (L/B vs TPM)

Grfica 1. 6 - L/B vs. TPM

Asimismo podemos hacer una grfica en la que observar la evolucin a lo largo de

los aos de este dato L/B y podremos apreciar que al principio, para los buques ms

antiguos este valor estaba muy disperso pero que a medida que los aos han transcurrido,

el dato cada vez est ms concentrado en una franja entre 5,3 y 5,5. Precisamente, el dato

de nuestro buque de proyecto se encuentra tambin en esta zona y bastante centrado en

ella, con lo que hace pensar que el resultado es correcto.

Evolucin histrica de L/B

4,800

5,000

5,200

5,400

5,600

5,800

6,000

1970

1975

1980

1985

1990

1995

2000

2005

2010

Aos

L/B

Evolucin L/B

Buque proyecto

Grfica 1. 7 - Evolucin histrica de L/B




4.2.2. B/D

En esta ocasin, aunque el mayor coeficiente de correlacin nos lo proporcionaba

una curva polinmica de nuevo, hemos optado por una lineal, que es ms correcta

fsicamente ya que el coeficiente de correlacin no es mucho peor. Para nuestro peso

muerto el valor de B/D terico es 2,32 y el de la primera iteracin 1,996. Se puede observar

que para los buques de mayor tonelaje de la base de datos, el valor B/D se encuentra por

debajo de la recta de regresin, lo cual tambin sucede con nuestro valor terico, as que

puede implicar que la eleccin vuelve a ser acertada, ya que la tendencia para buques

grandes es esa.

B/D vs TPM

y = 2E-06x + 1,2717

R2 = 0,415

1,500

1,700

1,900

2,100

2,300

2,500

2,700

280.0

00,00

300.0

00,00

320.0

00,00

340.0

00,00

360.0

00,00

380.0

00,00

400.0

00,00

420.0

00,00

440.0

00,00

460.0

00,00

480.0


B/D

B/D vs TPM

Buque nuevo

Dato terico

Lineal (B/D vs TPM)

Grfica 1. 8 - B/D vs. TPM

4.2.3. L/D

En el caso de L/D la regresin lineal no da un coeficiente de correlacin muy

bueno (0,3074), aunque es aquella con sentido fsico y las dems aproximaciones no son

mucho mejores. Casi todos los valores se encuentran por encima de esta recta de regresin,

aunque el nuestro de proyecto as como los datos de los buques de mayor tonelaje estn

por debajo y por esa razn podremos tomar nuestro dato como vlido en este punto del

proyecto. El valor resultante de 435.000 TPM es de 12,25 y de la primera iteracin se

obtuvo 10,742.




L/D vs TPM

y = 9E-06x + 8,2595

R2 = 0,30749,5

10

10,5

11

11,5

12

12,5

13

280.0

00,00

300.0

00,00

320.0

00,00

340.0

00,00

360.0

00,00

380.0

00,00

400.0

00,00

420.0

00,00

440.0

00,00

460.0

00,00

480.0


L/D

L/D vs TPM

Buque nuevo

Dato terico

Lineal (L/D vs TPM)

Grfica 1. 9 - L/D vs. TPM

4.2.4. T/D

En este caso la regresin lineal ofrece una aproximacin no muy precisa, aunque a

estas alturas del proyecto, aceptable. El valor de T/D en el buque de proyecto es de 0,724 y

el dato terico 0,798. A la vista de la grfica parece que el valor no es tan cercano, pero se

debe a la escala de los ejes tomada, por lo que a modo orientativo, los valores son

aceptables.

T/D vs TPM

y = 5E-07x + 0,5806

R2 = 0,290,600

0,650

0,700

0,750

0,800

0,850

0,900

280.0

00,00

300.0

00,00

320.0

00,00

340.0

00,00

360.0

00,00

380.0

00,00

400.0

00,00

420.0

00,00

440.0

00,00

460.0

00,00

480.0


T/D

T/D vs TPM

Buque nuevo

Dato terico

Lineal (T/D vs TPM)

Grfica 1. 10 - T/D vs. TPM




En la referencia [1], Practical Ship Design aparecen en el captulo tercero (The

Design Equations) una serie de grficas que enfrentan ciertos valores adimensionales con el

tipo de buque que se est diseando. Para el caso de los petroleros estos valores son los

siguientes:

Valor terico Valor aproximado Valor calculado

L/B 5.500 5.276 5.382B/D 1.910 2.320 1.996L/D 12.500 12.250 10.742T/D 0.780 0.798 0.724

Tabla 1. 1 - Valores adimensionales

Puede observarse que los valores calculados con las aproximaciones no son

exactamente los tericos que se exponen en la referencia sealada, aunque s son del mismo

orden. De cualquier manera estos valores calculados mediante aproximaciones tienen cierto

margen de error as como los tericos, que estn obtenidos a partir de la experiencia a lo

largo de los aos y de buques ya construidos.




5. Generacin de la primera alternativa

La primera alternativa para el predimensionamiento de este buque se obtiene a

partir de una transformacin de volumen que tiene como base el buque base seleccionado.

Aunque las diferencias de peso en rosca y volumen de carga entre el buque base y el de

proyecto parezcan indicar que lo mejor sera una transformacin de peso, se realiz una de

volumen ya que este tipo de buques son claramente buques de volumen.

5.1. Caractersticas del buque base

Los datos empleados del buque base para esta iteracin son los siguientes:

PM tons 441.893,00PR tons 67.591,00

DISW tons 509.484,00

VC m 513.743,00

v kn 16,50FN 0,14

Lpp m 366,00

B m 68,00D m 34,00T m 24,50

BHP 49.531,99

CB 0,8127

CM 0,9943

CP 0,8174

Buque base

Tabla 1. 2 - Datos buque base

5.2. Proceso iterativo

El proceso iterativo se inicia con el peso en rosca; debido a que se trata de un

buque de volumen, se supondr el peso en rosca proporcional al volumen de bodegas. Con

el dato del peso en rosca y dado que disponemos del dato del peso muerto (435.000 tons)

podemos calcular fcilmente el desplazamiento que no es ms que la suma de los dos datos

anteriores.




Eslora, manga y puntal son los siguientes datos a obtener: la eslora es proporcional

a la raz cbica del desplazamiento, la manga lo es a la eslora y el producto LBD lo es al

volumen de bodegas, despejndose de aqu el valor del puntal:

PMPR +=

31

b

ibi DE

DELL

=

b

ibi L

LBB =

b

i

ii

bbbi

b

i

b

i

VB

VB

BL

BLDD

VB

VB

LBD

LBD

==

El siguiente dato que se requiere es el valor del nmero de Froude, que se puede

calcular directamente con los datos de que se dispone en este punto de la iteracin. A

continuacin se calculan los coeficientes de bloque, maestra, prismtico y de flotacin

(coeficientes de carena) que tambin se pueden calcular con los datos disponibles. Al

clculo del coeficiente de bloque se le aplica una correccin respecto al buque base el cual

se explica a continuacin:

i

pi

Lg

vFN

=

b

bCBbCBp FN5,0137,1

CBkk

==

( ) CBii kFN5,0137,1CB = 4ii FN21CM =

i

ii CM

CBCP =

025,0CBCF ii =

Con estos coeficientes ya se puede obtener un valor del calado que es la ltima

dimensin principal que faltaba:

iii

ii CBBL003,1025,1

DET

=




Para calcular los pesos del buque (acero, maquinaria y equipo) se requiere primero

el clculo de la potencia propulsora, la cual se estima como proporcional al desplazamiento

elevado a dos tercios y a la velocidad elevada al cubo. Con este dato ya se calculan los pesos

del acero, maquinaria y equipos.

El peso del acero est aumentado con una constante k, que Lloyds Register estima

entre 1,03 y 1,05, valor este ltimo que hemos seleccionado para los clculos. Esto se debe

a que hoy en da los petroleros siguen las CSR (Common Structure Rules) en su construccin,

lo cual implica que los buques tendrn un peso de acero mayor que los construidos con

anterioridad a estas normas. Las CSR se aplican slo desde 2007, por lo que ninguno de los

datos de que disponemos las consideran, as es que para que los clculos sean ms

correctos, introducimos esta constante en el clculo del peso del acero.

El peso en rosca ser la suma de estos tres y es este valor el que se compara con el

calculado inicialmente para ver si es necesaria una nueva iteracin:

3

b

p3

2

B

ibi v

v

DE

DEBHPBHP

=

kDBL025,0W 5,05,1ST = Peso del acero

BL115,0277WOA += Peso del equipo

5,0Q BHP8W = Peso de la maquinaria

QiOAiSTii WWWPR ++=

En el proceso iterativo mostrado en el anexo [10.3], se obtiene como resultado que

tras tres iteraciones y con un error del 0,02% los datos del buque de proyecto sern los

siguientes:




PM tons 435.000,00PR tons 77.307,81

DISW tons 512.307,81

VC m 512.000,00

v kn 15,50FN 0,13

Lpp m 365,33

B m 67,87D m 34,01T m 24,63

BHP 41.212,54

CB 0,8160

CM 0,9943

CP 0,8207

Buque proyecto (1 estimacin)

Tabla 1. 3 - Datos primera estimacin buque de proyecto




6. Generacin de alternativas

Tras esta primera alternativa se establecern una serie de variaciones sobre algunos

de los parmetros que definirn las dimensiones iniciales de nuestro anteproyecto. Con ello

se pretende ampliar el espectro de opciones sobre el que se trabajar para poder incluir

alguna otra caracterstica especificada y an no contemplada. Tras las variaciones, las cuales

sern explicadas en el siguiente apartado, se obtuvieron ms de 240 opciones. De entre

todas ellas se realiz un filtrado que deriv en la aprobacin de tan slo cuatro de ellas.

Este filtrado se realiza con la finalidad de que los valores generados sean tales que estn

dentro del campo de fiabilidad de los datos obtenidos en la base de datos de buques

construidos.

6.1. Variacin de los parmetros

Los parmetros que se han variado en esta generacin de alternativas son la eslora,

manga y coeficiente prismtico, siguiendo las siguientes ecuaciones:

( ) [ ]10;1N;N05,085,0LL pi +=

( ) [ ]4;1N;N05,09,0L

LBB

p

ipi +=

[ ]3;1N;N01,0CPCP pi =

Los resultados de esta variacin se muestran al final del cuadernillo en el anexo

[10.4].

6.2. Discusin de este mtodo

Debido a la multitud de opciones hubo que seleccionar un criterio para elegir las

mejores. Se decidi basar este criterio de seleccin en funcin de los valores adimensionales

ya tenidos en cuenta en las regresiones anteriores.

Se seleccionaron unos mrgenes vlidos de estos valores adimensionales (L/B,

L/D, B/D, B/D y D/T) que se recogen a continuacin, dentro de los cuales el valor del

valor adimensional correspondiente resulta adecuado para la eleccin. Estos mrgenes se

calculan a partir de los valores de estos parmetros obtenidos tras las regresiones y

sumando y restando un 5% al valor calculado:




Rangos L/B L/D B/D B/T D/T

Max 5.6515 11.3114 2.1016 3.1003 1.5490Min 5.1132 10.2341 1.9014 2.8050 1.4015

Tabla 1. 4 - Rangos valores adimensionales

Como consecuencia de esta limitacin las soluciones posibles son las siguientes:

Alt L B CP D T L/B L/D B/D B/T D/T

1 365.33 67.87 0.8207 34.01 24.58 5.3824 10.7418 1.9957 2.7617 1.3838118 360.77 67.20 0.8107 34.79 25.45 5.3689 10.3707 1.9316 2.6404 1.3669119 360.77 67.20 0.8307 34.79 24.84 5.3689 10.3707 1.9316 2.7055 1.4006120 360.77 67.20 0.8407 34.79 24.54 5.3689 10.3707 1.9316 2.7381 1.4175121 360.77 67.20 0.8507 34.79 24.25 5.3689 10.3707 1.9316 2.7707 1.4344

Tabla 1. 5 - Resultados de la generacin de alternativas




7. Seleccin de la mejor alternativa

Dentro de las cuatro anteriores opciones se opt por elegir aquella que hiciera

mnimos los costes de construccin.

7.1. Costes de construccin

En la referencia nmero [2] Apuntes de Proyectos, se puede obtener la siguiente

frmula para calcular los costes de construccin de un buque:

CCcvaPErtpscpeNTnchchfPBcepCEcWStpsCC +++++=

tps: coste unitario del acero montado (2.100 /ton)

WS: peso de acero (tons)

CEc: coste de manipulacin y contencin de la carga (1.500.000 )

cep: coeficiente del coste de propulsin y maquinaria auxiliar (270 /KW)

PB: potencia (KW)

chf: coste unitario de la tripulacin (39.000 /tripulante)

nch: nivel de calidad de la habilitacin (1,05)

NT: nmero de tripulantes (30+6)

cpe: coeficiente de comparacin de costes (1,28)

PEr: Peso de l equipo restante

cva: coeficiente de costes varios aplicados (0,08)

Con los datos de estos coeficientes los resultados de los costes de construccin para

las distintas alternativas son las siguientes:

Alternativa L B Cp D T CC

1 365.33 67.87 0.8207 34.01 24.58 186 750 9462 360.77 67.20 0.8107 34.79 25.45 183 471 3333 360.77 67.20 0.8307 34.79 24.84 183 615 8814 360.77 67.20 0.8407 34.79 24.54 183 687 7205 360.77 67.20 0.8507 34.79 24.25 183 759 274

Tabla 1. 6 - Comparacin de los costes de construccin de las alternativas




7.2.

Curvas Petrolero de Crudo

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