Escuela Técnica Superior de Ingenieros Navalesoa.upm.es/65761/1/TFM_GABRIEL_PASCUAL_LOPEZ.pdf ·...
Transcript of Escuela Técnica Superior de Ingenieros Navalesoa.upm.es/65761/1/TFM_GABRIEL_PASCUAL_LOPEZ.pdf ·...
UNIVERSIDAD POLITEacuteCNICA DE MADRID
Escuela Teacutecnica Superior de Ingenieros Navales
MADRID
TRABAJO FIN DE MAacuteSTER EN
INGENIERIacuteA NAVAL Y OCEAacuteNICA
Nordm MINO-084
Buque de apoyo a plataformas con capacidad de remolque contraincendios y manejo de anclas
Autor
GABRIEL PASCUAL LOacutePEZ
Tutor
JAIME PANCORBO CRESPO
Febrero de 2019
Dedicado a todas las personas que han confiado en miacute durante todos estos antildeos
en especial a mi familia y a mis amigos maacutes cercanos
Especificaciones
Especificaciones
Las especificaciones del buque estudiado se resumen a continuacioacuten
Trabajo Fin de Maacutester Nordm 084
Tutor D Jaime Pancorbo Crespo
Alumno Gabriel Pascual Loacutepez
bull TIPO DE BUQUE ANCHOR HANDLING TUG SUPPLY VESSEL
bull BANDERA SEYCHELLES
bull PESO MUERTO 800 TPM
bull TIRO A PUNTO FIJO (BOLLARD PULL) 40 t
bull Aacuterea miacutenima y carga de cubierta 200m2 y 5 tm2
bull VELOCIDAD EN PRUEBAS 12 nudos al 90 del MCR con un 15 de margen de mar
bull PROPULSIOacuteN dieacutesel eleacutectrico
bull ACOMODACIOacuteN 36 personas
bull SOCIEDAD DE CLASIFICACIOacuteN Bureau Veritas
bull CLASIFICACIOacuteN Y COTAS I +HULL +MACH OFFSHORE SUPPORT VESSEL (TUG
SUPPLY ANCHOR HANDLING Fire-fighting 1 WATER SPRAYING) +AUT-UMS
DYNAPOS -AMAT UNRESTRICTED NAVIGATION
bull REGLAMENTACIOacuteN SOLAS MARPOL y los requeridos por la reglamentacioacuten
Especificaciones
Especificaciones
Especificaciones
Especificaciones
Especificaciones
Resumen
Resumen
El documento que se presenta a continuacioacuten supone el desarrollo del anteproyecto de un
buque de suministros o apoyo a plataformas offshore En el mismo se recogen los aspectos y
epiacutegrafes necesarios para definir el buque en cuestioacuten partiendo de algunos baacutesicos como son
el dimensionamiento y disentildeo de formas hasta llegar a aspectos maacutes concretos como es el
anaacutelisis de las capacidades de posicionamiento dinaacutemico
Siguiendo la norma general de este tipo de proyectos se ha desarrollado tambieacuten la disposicioacuten
general (muy caracteriacutestica en este tipo de buques) con capacidad para alojar a 36 personas
Tambieacuten se ha determinado el sistema propulsivo oacuteptimo para este tipo de embarcaciones y se
ha determinado la potencia eleacutectrica que es necesario disponer a bordo Este apartado es
especial puesto que se ha de atender a las necesidades y requisitos concretos del sistema de
posicionamiento dinaacutemico
Para cumplir con los requisitos de la normativa se ha disentildeado la estructura del buque en
funcioacuten de los criterios miacutenimos de seguridad Debido a las caracteriacutesticas especiales de este
tipo de buques es necesario calcular y disentildear tres secciones una caracteriacutestica de popa de
proa y la cuaderna maestra
Por uacuteltimo se ha determinado de manera aproximada el coste de construccioacuten del buque en
base a los costes de acero personal e ingenieriacutea
Abstract
Abstract
Abstract
The document presented below involves the development of a preliminary project for a
supply or support vessel for offshore platforms It includes the aspects and epigraphs
necessary to define the ship in question starting from some basics such as preliminary
sizing and design of the hull lines to more specific aspects such as the analysis of
dynamic positioning capabilities
Following the general rule of this type of project the general layout has also been
developed (very characteristic of this type of ship) with a capacity to accommodate 36
people The optimum propulsion system for this type of vessel has also been developed
and the electrical power required on board has been determined This section is special
as the specific needs and requirements of the dynamic positioning system have to be
met
In order to comply with the requirements of the regulations the structure of the vessel
has been designed according to the minimum safety criteria Due to the special
characteristics of this type of ship it is necessary to calculate and design three sections
of the ship a stern characteristic a bow characteristic and the midship frame
Finally the cost of building the vessel has been determined on an approximate basis
based on the costs of steel personnel and engineering
Abstract
Agradecimientos
Agradecimientos
En este trabajo quiero expresar mi agradecimiento a la Escuela Teacutecnica Superior de Ingenieros
Navales (ETSIN) de la Universidad Politeacutecnica de Madrid por haberme dado la oportunidad de
formarme y adquirir los conocimientos necesarios para realizar el presente proyecto
En el plano personal me gustariacutea agradecer la ayuda y atencioacuten prestadas por mi tutor D
Jaime Pancorbo Crespo quien gracias a su enorme paciencia ha conseguido guiarme durante
las distintas etapas y capiacutetulos del proyecto
Agradecimientos
Iacutendice
Iacutendice
Especificaciones iv
Resumen x
Abstract xi
Agradecimientos xiv
Iacutendice xvi
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento 1
1 Especificacioacuten del proyecto 1
2 Introduccioacuten 2
3 Siglas y acroacutenimos empleados 2
4 El buque supply 3
5 Anaacutelisis de la misioacuten 4
6 Introduccioacuten al dimensionamiento 7
7 Base de Datos 8
8 Buque Base 11
9 Regresiones directas 11
91 Eslora total 12
92 Eslora entre perpendiculares 13
93 Manga 14
94 Puntal 16
95 Calado 17
96 Francobordo 18
97 Dimensiones obtenidas 18
10 Relaciones adimensionales 19
101 LppmiddotBmiddotD 19
102 Lpp B 20
103 LOA B 20
104 Fn 20
105 T D 20
106 Lpp D 20
Iacutendice
107 B T 21
108 B D 21
11 Dimensiones y relaciones adimensionales obtenidas 21
12 Estimacioacuten de la potencia 22
13 Estimacioacuten del peso en rosca 22
131 Peso de la estructura de acero del buque base 24
132 Peso del equipo y habilitacioacuten y equipo del buque base 24
133 Peso de maquinaria propulsora y auxiliar del buque base 24
134 Peso en rosca estimado del buque base 24
135 Peso de la estructura de acero de la alternativa inicial 25
136 Peso del equipo y habilitacioacuten y equipo de la alternativa inicial 25
137 Peso de maquinaria propulsora y auxiliar de la alternativa inicial 25
138 Peso en rosca estimado de la alternativa inicial 25
14 Generacioacuten de alternativas 26
141 Generacioacuten de la alternativa inicial 26
142 Generacioacuten de alternativas 28
15 Evaluacioacuten econoacutemica de las alternativas 29
151 Alternativa final seleccionada 31
16 Coeficientes de la carena 31
161 Coeficiente de bloque 32
162 Coeficiente de la maestra 32
163 Coeficiente prismaacutetico longitudinal 32
164 Coeficiente de la flotacioacuten 32
165 Posicioacuten longitudinal del centro de carena 33
166 Longitud del cuerpo ciliacutendrico 33
167 Coeficientes estimados 33
17 Evaluacioacuten teacutecnica de la alternativa final seleccionada 34
171 Evaluacioacuten del aacuterea de cubierta 34
172 Evaluacioacuten del francobordo 35
173 Evaluacioacuten de la estabilidad inicial 36
18 Resumen de las principales caracteriacutesticas del buque 39
Disentildeo de formas 41
Iacutendice
1 Introduccioacuten 41
2 Aspectos Previos 41
21 Aspectos relacionados con la flotacioacuten 42
21 Influencia de la seccioacuten transversal Cuerpos de salida y entrada 43
22 Influencia de la seccioacuten longitudinal Cuerpos de salida y entrada 44
23 Disposicioacuten de los propulsores 45
24 Comportamiento en la mar 46
25 Estabilidad 48
26 Resistencia al avance 48
27 Astilla muerta 48
3 Generacioacuten de formas 49
4 Caracteriacutesticas de las formas 51
41 Curva de aacutereas normalizada 53
5 Plano de formas 54
6 Anaacutelisis del comportamiento hidrodinaacutemico 55
7 Estimacioacuten de la resistencia al avance 56
71 Meacutetodos estadiacutesticos de resistencia al avance 57
72 Correcciones a los meacutetodos estadiacutesticos 58
73 Resistencia aerodinaacutemica 59
74 Resultados obtenidos 60
Disposicioacuten general 63
1 Introduccioacuten 63
2 Anaacutelisis previo 65
21 Tipo de buque y operaciones que realiza 65
22 Tipo de propulsioacuten y gobierno 66
23 Habilitacioacuten 67
24 Autonomiacutea 68
25 Lastre 69
26 Posicionamiento dinaacutemico (DYNAPOS-AMAT) 70
3 Elementos estructurales 70
31 Elementos transversales 70
32 Elementos longitudinales 72
Iacutendice
4 Mamparos estancos 72
41 Mamparo de colisioacuten 74
42 Mamparo delimitador por popa del local de propulsores de proa 74
43 Mamparo del pique de popa 74
44 Mamparo delimitador por proa del local de propulsores de popa 75
45 Mamparos delimitadores de la caacutemara de maacutequinas 75
5 Cubiertas y doble fondo 75
51 Doble fondo 76
52 Cubierta principal 78
53 Cubierta de acomodacioacuten 1 79
54 Cubierta de acomodacioacuten 2 80
55 Cubierta de gobierno 80
56 Tope de puente de gobierno 81
6 Disposicioacuten de tanques 82
61 Tanques de combustible 83
62 Tanques de aceite de lubricacioacuten y aceite sucio 84
63 Tanque de lodos y sentinas 85
64 Tanques de agua dulce 86
65 Tanques de lastre 88
66 Tanques de servicio 89
67 Tomas de mar 89
68 Cofferdams 90
Equipos y servicios 91
1 Introduccioacuten 91
2 Equipos de fondeo y amarre 91
21 Anclas 92
22 Cadenas 93
23 Caja de Cadenas 94
24 Escobeacuten 95
25 Molinetes 95
26 Estopor 96
27 Liacuteneas de amarre y de remolque 96
Iacutendice
28 Elementos auxiliares de amarre 96
29 Resumen elementos de amarre y fondeo 97
3 Sistema de propulsioacuten y gobierno 97
4 Equipos de salvamento 98
41 Comunicaciones 98
42 Dispositivos individuales 98
43 Embarcaciones de supervivencia y botes de rescate 98
44 Elementos auxiliares 99
5 Equipos de navegacioacuten y comunicaciones 99
51 Material naacuteutico de ayuda a la navegacioacuten 99
52 Sistemas de comunicacioacuten externa e interna 100
53 Luces y sentildeales de navegacioacuten 100
54 Sentildeales acuacutesticas y luminosas 102
55 Peso del sistema de comunicacioacuten y navegacioacuten 102
6 Achique y sentinas 102
61 Colector de sentinas 103
62 Ramales del colector de sentinas 103
63 Ramales del colector de sentinas 103
7 Sistema de lastre 104
71 Bombas de lastre 104
72 Sistema de tratamiento de lastre 105
8 Aireaciones reboses y sondas de tanques 107
81 Aireaciones 107
82 Reboses 108
83 Sondas 108
9 Sistema contraincendios 108
91 Sistema de deteccioacuten 109
92 Sistema de contencioacuten 109
93 Sistemas de lucha contraincendios 110
931 Sistema de agua salada 110
932 Sistema de CO2 110
933 Sistema de rociadores 111
Iacutendice
934 Elementos contraincendios individuales 112
94 Sistema contra incendios exterior FIFI I 113
941 Sistema de auto proteccioacuten mediante cortina de agua 114
10 Sistema de agua sanitaria 115
101 Tanque hidroacuteforo 116
102 Bombas de agua sanitaria 117
103 Calentador de agua dulce 117
11 Sistema de aguas residuales 118
12 Gruacutea principal 119
121 Caracteriacutesticas principales de la gruacutea 119
122 Disposicioacuten de la gruacutea en el buque 120
13 Sistema de posicionamiento dinaacutemico 121
14 Maquinaria de cubierta Equipos de remolque y manejo de anclas 123
141 Anchor Handling Towing 123
142 Rodillo de popa 124
143 Shark Jaws y Tow Pins 124
144 Tugger winches 125
15 Sistema de alumbrado 125
151 Sistema de alumbrado exterior 126
152 Sistema de alumbrado interior 127
153 Sistema de alumbrado de emergencia 129
16 Sistema de ventilacioacuten calefaccioacuten y aire acondicionado 129
Dimensionamiento de la planta propulsora 133
1 Introduccioacuten 133
2 Propulsores 133
21 Seleccioacuten de propulsores principales 134
22 Propulsores auxiliares 139
3 Generacioacuten de potencia 141
4 Descripcioacuten de propulsores principales 142
41 Modelo de propulsor principal 142
42 Disposicioacuten de los propulsores principales 146
43 Seleccioacuten de los propulsores auxiliares 146
Iacutendice
5 Disposicioacuten de los propulsores 148
Dimensionamiento de la planta eleacutectrica 151
1 Introduccioacuten 151
2 Situaciones de carga 151
3 Caracteriacutesticas de la planta eleacutectrica 152
31 Tipo de corriente 152
32 Tipo de tensioacuten y frecuencia 153
33 Redes fundamentales 153
34 Transformadores 154
35 Fuentes de energiacutea eleacutectrica Generacioacuten 154
36 Tipologiacutea de las redes a bordo Distribucioacuten 154
4 Principales Consumidores 155
5 Balance eleacutectrico preliminar 158
6 Seleccioacuten de los generadores eleacutectricos 159
61 Grupos generadores principales 160
62 Grupo generador de emergencia 162
7 Servicios de Caacutemara de Maacutequinas y Generadores 163
71 Consumo de los generadores 164
72 Sistemas auxiliares de los motores generadores 164
721 Sistema de combustible 164
722 Sistema de lubricacioacuten 166
723 Sistema de refrigeracioacuten 167
724 Sistema de aire comprimido 170
73 Generador de agua dulce 172
74 Sistema de exhaustacioacuten 173
741 Elementos 174
75 Sistema de ventilacioacuten de caacutemara de maacutequinas 177
751 Ventilacioacuten de los locales de los propulsores 179
752 Ventilacioacuten del local de emergencia 180
8 Balance eleacutectrico 180
9 Disposicioacuten de la caacutemara de maacutequinas 182
10 Diagrama unifilar 183
Iacutendice
Disentildeo estructural 187
1 Introduccioacuten 187
2 Consideraciones iniciales 187
21 Definiciones 188
211 Tipo de casco 188
212 Notacioacuten de navegacioacuten 188
213 Eslora de escantillonado 188
214 Posicioacuten de la cuaderna maestra 188
215 Manga de trazado o escantillonado 189
216 Puntal de trazado o escantillonado 189
217 Calado de trazado o escantillonado 189
218 Coeficiente de bloque 189
22 Materiales 189
3 Principios de disentildeo estructurales 189
31 Tipo de estructura 189
32 Disposicioacuten de elementos principales 190
4 Resistencia Longitudinal 191
41 Determinacioacuten de las cargas globales 192
411 Momento en aguas tranquilas 192
412 Momento flector en olas 193
413 Momentos flectores combinados 194
42 Determinacioacuten de las tensiones admisibles 195
421 Tensiones globales admisibles 195
422 Tensiones locales admisibles 196
43 Determinacioacuten de las presiones externas 197
431 Presiones en el fondo 198
432 Presiones en el costado 198
433 Presiones en cubierta 199
44 Determinacioacuten de las presiones internas 199
441 Aceleracioacuten en heave 200
442 Aceleracioacuten en pitch 200
443 Aceleracioacuten en roll 200
Iacutendice
444 Aceleracioacuten vertical 200
445 Cargas internas en mamparos 201
5 Escantillonado de elementos 201
51 Estructura del fondo 202
52 Estructura del costado 203
53 Estructura de la cubierta principal 204
54 Estructura de los mamparos 204
6 Caacutelculo de las secciones representativas 205
61 Seccioacuten de popa 205
62 Seccioacuten de proa 208
63 Seccioacuten media o cuaderna maestra 210
7 Resumen de los elementos estructurales empleados 213
8 Valor y posicioacuten del peso en rosca 215
81 Peso de acero 215
811 Peso del acero longitudinal continuo 216
812 Peso del acero transversal continuo 217
813 Peso de los mamparos 219
814 Peso del acero de la superestructura 219
815 Otros pesos 220
82 Peso de acero total 220
83 Peso de maquinaria y equipos 220
84 Peso de la habilitacioacuten 222
85 Peso en rosca 223
Caacutelculos de arquitectura naval 225
1 Introduccioacuten 225
2 Componentes del peso muerto 225
3 Puntos de inundacioacuten progresiva 226
4 Situaciones de carga consideradas 227
41 SC01 Salida a plena carga 227
42 SC02 En operacioacuten 229
43 SC03 En operacioacuten con gruacutea principal 230
44 SC04 Fin de operacioacuten sin carga 231
Iacutendice
45 SC05 Fin de operacioacuten con carga 232
46 SC06 Operacioacuten de remolque 232
5 Curvas hidrostaacuteticas 233
6 Caacutelculos de estabilidad 234
61 Estabilidad intacta 234
611 Caacutelculos de estabilidad para la condicioacuten SC01 235
612 Caacutelculos de estabilidad para la condicioacuten SC02 236
613 Caacutelculos de estabilidad para la condicioacuten SC03 237
614 Caacutelculos de estabilidad para la condicioacuten SC04 237
615 Caacutelculos de estabilidad para la condicioacuten SC05 238
616 Caacutelculos de estabilidad para la condicioacuten SC06 239
62 Estabilidad en averiacuteas 244
7 Determinacioacuten del francobordo 248
71 Paraacutemetros del buque 248
72 Francobordo tabular 249
73 Correcciones y reducciones aplicables 249
731 Correccioacuten por coeficiente de bloque 249
732 Correccioacuten por puntal 249
733 Reduccioacuten por superestructuras 249
734 Correccioacuten por arrufo 250
74 Francobordos miacutenimos obtenidos 251
741 Francobordo de verano 251
742 Francobordo tropical 251
743 Francobordo de invierno 251
744 Francobordo de invierno para el Atlaacutentico Norte 251
745 Francobordo en agua dulce 251
746 Francobordo tropical en agua dulce 251
8 Caacutelculo del arqueo 252
81 Arqueo bruto 252
82 Arqueo neto 253
Anaacutelisis de las capacidades de posicionamiento dinaacutemico 255
1 Introduccioacuten 255
Iacutendice
2 Sistema de coordenadas 256
3 Escenarios considerados 257
4 Caracteriacutesticas principales del buque y configuracioacuten de propulsores 257
5 Fuerzas y coeficientes de viento 259
6 Fuerzas y coeficientes de corriente 261
7 Fuerzas y coeficientes de olas 262
8 Resultados 263
81 Condicioacuten intacta 263
82 Peacuterdida T1 266
83 Peacuterdida A1 268
84 Peacuterdida A2 y T1 270
9 Conclusiones 272
Anaacutelisis econoacutemico 275
1 Introduccioacuten 275
2 Costes de los materiales y equipos 275
21 Costes asociados al casco 276
22 Equipos armamento e instalaciones 277
221 Equipos de fondeo amarre y remolque 278
222 Medios de salvamento 278
223 Adecuacioacuten de la acomodacioacuten 278
224 Equipos de fonda y hotel 278
225 Acondicionamiento de alojamientos 279
226 Equipos de navegacioacuten y comunicaciones 279
227 Medios de contraincendios 279
228 Instalacioacuten eleacutectrica 280
229 Accesorios de equipo armamento e instalaciones 280
23 Maquinaria auxiliar de cubierta 280
24 Instalacioacuten propulsora 280
25 Maquinaria auxiliar de la propulsioacuten 281
26 Cargas pertrechos y repuestos 282
27 Instalaciones especiales del buque 282
3 Costes de la mano de obra 283
Iacutendice
31 Costes de mano de obra asociados al casco 283
32 Costes de mano de obra asociados a los equipos armamento e instalaciones 284
4 Costes de astillero 285
5 Conclusiones 286
Referencias 291
Planos 295
Anexo 1 Generacioacuten de alternativas 297
Anexo 2 Curva de aacutereas 299
Anexo 3 Balance eleacutectrico 301
Anexo 4 Pesos y centros de gravedad 307
Anexo 5 Situaciones de carga 309
Anexo 6 Generacioacuten de momentos escorantes 317
Anexo 7 Capacidades del sistema de posicionamiento dinaacutemico 329
1 Condicioacuten intacta 330
2 Peacuterdida T1 333
3 Peacuterdida A1 337
4 Peacuterdida A2 y T1 340
Iacutendice
Iacutendice de Ilustraciones
Ilustracioacuten 1 Ejemplo de buque AHTS Fuentewwwmarinelogcom 5
Ilustracioacuten 2 Ejemplo de buque PSV Fuente wwwsaltshipcom 5
Ilustracioacuten 3 Ejemplo de buque FCS Fuente wwwcgtradercom 5
Ilustracioacuten 4 Ejemplo de buque MPSV Fuente wwwoffshoreshipdesignerscom 6
Ilustracioacuten 5 Ejemplo de buque Offshore Carrier Fuente wwwoffshorewindbiz 6
Ilustracioacuten 6 Ejemplo de buque Well Stimulation Vessel Fuente wwwproductsdamencom 6
Ilustracioacuten 7 Disposicioacuten tiacutepica de la popa de un buque AHTS Fuente wwwsectormaritimoes
42
Ilustracioacuten 8 Aacuterea en la flotacioacuten a bajo nuacutemero de Froude Fuente [Larsson amp Raven 2010]
43
Ilustracioacuten 9 Representacioacuten de cuadernas en ldquoVrdquo [Baquero 2014] 44
Ilustracioacuten 10 Distribucioacuten de Presiones en Fondos Planos [Campana 2010] 45
Ilustracioacuten 11 Concepto de proa invertida o Xbow Fuente Ulstein 46
Ilustracioacuten 12 Bulbo semisumergido Fuente Gelibolu Shipyard 47
Ilustracioacuten 13 Influencia de la Astilla Muerta en la Generacioacuten de Spray y Presiones Ejercidas
[Larsson amp Raven 2010] 49
Ilustracioacuten 14 Obtencioacuten del modelo 3D del buque base Elaboracioacuten propia 50
Ilustracioacuten 15 Volumen equivalente de los propulsores de proa 52
Ilustracioacuten 16 Modelo en 3D del buque proyecto Elaboracioacuten propia 53
Ilustracioacuten 17 Curva de aacutereas normalizada Elaboracioacuten propia 54
Ilustracioacuten 18 Reacutegimen de navegacioacuten en funcioacuten del nuacutemero de Froude Fuente [Larssonamp
Raven 2010] 57
Ilustracioacuten 19 Estimacioacuten de las medidas de la obra muerta Elaboracioacuten propia 59
Ilustracioacuten 20 Disposicioacuten y elementos tiacutepicos de un buque AHTS Fuente [Casado J Martiacuten
DA] 64
Ilustracioacuten 21 Sistemas de remolque Shark Jaw (abajo) y Tow spin (fondo) Fuente
Wikipedia 66
Ilustracioacuten 22 Disposicioacuten de los mamparos transversales estancos Elaboracioacuten propia 73
Ilustracioacuten 23 Seccioacuten bajo doble fondo 77
Ilustracioacuten 24 Caacutelculo de la liacutenea de visioacuten Elaboracioacuten propia 81
Ilustracioacuten 25 Disposicioacuten de tanques de combustible 84
Ilustracioacuten 26 Disposicioacuten de los tanques de aceite 85
Iacutendice
Ilustracioacuten 27 Disposicioacuten del tanque de sentinas 86
Ilustracioacuten 28 Disposicioacuten de tanques de agua dulce 87
Ilustracioacuten 29 Disposicioacuten de los tanques de lastre 88
Ilustracioacuten 30 Disposicioacuten de otros tanques de servicio 89
Ilustracioacuten 31 Disposicioacuten de tomas de mar 90
Ilustracioacuten 32 Disposicioacuten de cofferdams 90
Ilustracioacuten 33 Aacuterea del perfil del buque 92
Ilustracioacuten 34 Anclas de tipo patente o stockless Fuente Natureduca 93
Ilustracioacuten 35 Dimensionamiento de eslabones y grilletes tipo Kenter Fuente
wwwanchorchains4ucom 94
Ilustracioacuten 36 Ubicacioacuten de las cajas de cadenas (en amarillo) 95
Ilustracioacuten 37 Tipos de luces de navegacioacuten Fuente wwwnaval582com 101
Ilustracioacuten 38 Caracteriacutesticas del dispositivo para el tratamiento de aguas de lastre Fuente
wwwgeacom 107
Ilustracioacuten 39 Clasificacioacuten de mamparos que separan espacios adyacentes Fuente SOLAS
109
Ilustracioacuten 40 Clasificacioacuten de cubiertas que separan espacios adyacentes Fuente SOLAS
110
Ilustracioacuten 41 Gruacutea telescoacutepica instalada en la cubierta de trabajo Fuente Palfinger 120
Ilustracioacuten 42 Capacidad de izado de la gruacutea principal 120
Ilustracioacuten 43 Esquema de los elementos del sistema de posicionamiento dinaacutemico Fuente
dynamic-positioningcom 122
Ilustracioacuten 44 Modelo del conjunto de Tow Pins instalado Fuente kappis-nauticde 125
Ilustracioacuten 45 Propulsor de eje vertical modelo Voith Schneider Fuente wwwvoithcom 134
Ilustracioacuten 46 Esquema tiacutepico de una liacutenea de ejes Fuente wwwricepropulsioncom 135
Ilustracioacuten 47 Propulsor azimutal tiacutepico Fuente wwwcomarsecom 136
Ilustracioacuten 48 Ejemplo de buque con propulsioacuten azimutal en proa Fuente wwwgcaptaincom
139
Ilustracioacuten 49 Ejemplo de heacutelice transversal en tuacutenel Fuente wwwtrasmeshipscom 140
Ilustracioacuten 50 Obtencioacuten del huelgo disponible en popa 144
Ilustracioacuten 51 Propulsor azimutal de popa Modelo WST-16 Fuente wwwwartsilacom 145
Ilustracioacuten 52 Dimensiones del modelo WST-16 Fuente wwwwartsilacom 146
Ilustracioacuten 53 Modelo representativo de los propulsores transversales Fuente
wwwwartsilacom 147
Iacutendice
Ilustracioacuten 54 Disposicioacuten de los propulsores principales de popa sobre el buque 148
Ilustracioacuten 55 Disposicioacuten de los propulsores principales de proa sobre el buque 149
Ilustracioacuten 56 Resumen de la potencia eleacutectrica requerida por situacioacuten de carga 161
Ilustracioacuten 57 Dimensiones del grupo generador principal Fuente wwwenginesmaneu 162
Ilustracioacuten 58 Dimensiones del grupo generador de emergencia Fuente wwwenginemaneu
163
Ilustracioacuten 59 Diagrama del sistema de combustible de los motores principales Fuente
wwwenginemaneu 165
Ilustracioacuten 60 Diagrama del sistema de arranque mediante aire comprimido Fuente
wwwenginemaneu 171
Ilustracioacuten 61 Sistema de exhaustacioacuten de los motores principales Fuente
wwwenginemaneu 175
Ilustracioacuten 62 Esquema del sistema de exhaustacioacuten 177
Ilustracioacuten 63 Esquema de ventilacioacuten de Caacutemara de maacutequinas Fuente Maroacuten B D [2015]
178
Ilustracioacuten 64 Disposicioacuten de la caacutemara de maacutequinas 183
Ilustracioacuten 65 Representacioacuten esquemaacutetica del diagrama unifilar 185
Ilustracioacuten 66 Criterio de signos tomado para el meacutetodo del buque viga Fuente Bureau Veritas
191
Ilustracioacuten 67 Distribucioacuten del momento en aguas tranquilas 193
Ilustracioacuten 68 Distribucioacuten del momento en olas 194
Ilustracioacuten 69 Distribucioacuten de los momentos flectores totales sobre la eslora del buque Fuente
Bureau Veritas 194
Ilustracioacuten 70 Distribucioacuten de los momentos flectores totales 195
Ilustracioacuten 71 Valores admisibles de tensiones globales Fuente Bureau Veritas 195
Ilustracioacuten 72 Tensiones locales admisibles para chapas Fuente Bureau Veritas 196
Ilustracioacuten 73 Tensiones locales admisibles para refuerzos secundarios Fuente Bureau
Veritas 196
Ilustracioacuten 74 Tensiones locales admisibles para refuerzos primarios Fuente Bureau Veritas
197
Ilustracioacuten 75 Subdivisiones del buque a lo largo de la eslora Fuente Bureau Veritas 197
Ilustracioacuten 76 Movimientos verticales relativos del buque Fuente Bureau Veritas 198
Ilustracioacuten 77 Aceleraciones en funcioacuten de la zona del buque Fuente Bureau Veritas 201
Ilustracioacuten 78 Seccioacuten de popa Verificacioacuten de la resistencia local 207
Iacutendice
Ilustracioacuten 79 Representacioacuten de la cuaderna nuacutemero 66 sobre el modelo 3D 208
Ilustracioacuten 80 Seccioacuten preliminar correspondiente a la cuaderna 66 modelada en MARS 209
Ilustracioacuten 81 Seccioacuten de popa Verificacioacuten de la resistencia local 210
Ilustracioacuten 82 Representacioacuten de la cuaderna nuacutemero 42 sobre el modelo 3D 211
Ilustracioacuten 83 Seccioacuten preliminar correspondiente a la cuaderna 42 modelada en MARS 212
Ilustracioacuten 84 Seccioacuten media Verificacioacuten de la resistencia local 212
Ilustracioacuten 85 Divisioacuten del buque en 20 secciones 216
Ilustracioacuten 86 Curvas hidrostaacuteticas obtenidas para el trimado nulo 234
Ilustracioacuten 87 Curvas hidrostaacuteticas obtenidas para el trimado nulo 234
Ilustracioacuten 88 Curva de brazos adrizantes para la condicioacuten SC01 235
Ilustracioacuten 89 Curva de brazos adrizantes para la condicioacuten SC02 236
Ilustracioacuten 90 Curva de brazos adrizantes para la condicioacuten SC03 237
Ilustracioacuten 91 Curva de brazos adrizantes para la condicioacuten SC04 238
Ilustracioacuten 92 Curva de brazos adrizantes para la condicioacuten SC05 239
Ilustracioacuten 93 Curva de brazos adrizantes para la condicioacuten SC06 240
Ilustracioacuten 94 Componentes de la tensioacuten del cable de tiro de popa Fuente Bureau Veritas
241
Ilustracioacuten 95 Paraacutemetros del guide pin Fuente Bureau Veritas 241
Ilustracioacuten 96 Brazos adrizante y brazos escorantes debidos al tiro en popa 243
Ilustracioacuten 97 Espacios cerrados del buque 253
Ilustracioacuten 98 Cargas ambientales consideradas Fuente Holvik J Kongsberg Simrad Inc
255
Ilustracioacuten 99 Sistema de coordenadas considerado 256
Ilustracioacuten 100 Disposicioacuten de propulsores 258
Ilustracioacuten 101 Aacuterea lateral expuesta al viento 260
Ilustracioacuten 102 Aacuterea frontal expuesta al viento 260
Ilustracioacuten 103 Coeficientes de viento considerados 261
Ilustracioacuten 104 Coeficientes de viento considerados 262
Ilustracioacuten 105 Paraacutemetros de entrada necesarios Fuente DNV-GL 263
Ilustracioacuten 106 Velocidad maacutexima de viento admisible (Escala Beaufort) Condicioacuten intacta
264
Ilustracioacuten 107 Velocidad maacutexima de viento admisible en ms Condicioacuten intacta 265
Ilustracioacuten 108 Porcentaje de utilizacioacuten de los propulsores Condicioacuten intacta 265
Iacutendice
Ilustracioacuten 109 Velocidad maacutexima de viento admisible (Escala Beaufort) Peacuterdida T1 266
Ilustracioacuten 110 Velocidad maacutexima de viento admisible en ms Peacuterdida T1 267
Ilustracioacuten 111 Porcentaje de utilizacioacuten de los propulsores Peacuterdida T1 267
Ilustracioacuten 112 Velocidad maacutexima de viento admisible (Escala Beaufort) Peacuterdida A1 268
Ilustracioacuten 113 Velocidad maacutexima de viento admisible en ms Peacuterdida A1 269
Ilustracioacuten 114 Porcentaje de utilizacioacuten de los propulsores Peacuterdida A1 269
Ilustracioacuten 115 Velocidad maacutexima de viento admisible (Escala Beaufort) Peacuterdida A2 y T1 270
Ilustracioacuten 116 Velocidad maacutexima de viento admisible en ms Peacuterdida A2 y T1 271
Ilustracioacuten 117 Porcentaje de utilizacioacuten de los propulsores Peacuterdida A2 y T1 271
Ilustracioacuten 118 Velocidad maacutexima de viento admisible (Escala Beaufort) Intacto y peacuterdida A2
y T1 273
Ilustracioacuten 119 Velocidad maacutexima de viento admisible en ms Intacto y peacuterdida A2 y T1 273
Ilustracioacuten 120 Reparto de costes de materiales y equipos 287
Ilustracioacuten 121 Reparto de costes de mano de obra 288
Ilustracioacuten 122 Reparto de costes de astillero 288
Ilustracioacuten 123 Curva de aacutereas normalizada 300
Iacutendice de tablas
Tabla 1-1 Siglas y acroacutenimos empleados 2
Tabla 1-2 Base de datos (1) 10
Tabla 1-3 Base de datos (2) 10
Tabla 1-4 Caracteriacutesticas del buque base 11
Tabla 1-5 Dimensiones obtenidas de la base de datos 19
Tabla 1-6 Rangos de relaciones adimensionales de la base de datos 19
Tabla 1-7 Dimensiones y relaciones adimensionales de la alternativa inicial 21
Tabla 1-8 Resumen de pesos de la alternativa inicial 25
Tabla 1-9 Caracteriacutesticas principales de la alternativa inicial 28
Tabla 1-10 Coeficientes asociados al coste de material a granel 29
Tabla 1-11 Paraacutemetros de la alternativa final seleccionada 31
Tabla 1-12 Coeficientes de carena de la alternativa final seleccionada 33
Tabla 1-13 Evaluacioacuten teacutecnica del aacuterea de cubierta 34
Tabla 1-14 Estimacioacuten del francobordo tabular 35
Iacutendice
Tabla 1-15 Dimensiones principales 39
Tabla 1-16 Relaciones adimensionales 39
Tabla 1-17 Coeficientes de la carena 39
Tabla 1-18Partidas de pesos 39
Tabla 1-19 Otros valores caracteriacutesticos 40
Tabla 2-1 Comparativa de los coeficientes de carena estimados y obtenidos 51
Tabla 2-2 Comprobacioacuten de la aplicacioacuten de los meacutetodos estadiacutesticos de resistencia al avance
58
Tabla 2-3 Aacutereas proyectas de superestructura y obra muerta 60
Tabla 3-1 Consumos del buque base en navegacioacuten 68
Tabla 3-2 Nuacutemero de mamparos transversales estancos miacutenimo Fuente Bureau Veritas 73
Tabla 3-3 Caracteriacutesticas de los tanques de combustible 83
Tabla 3-4 Caracteriacutesticas de los tanques de aceite 85
Tabla 3-5 Caracteriacutesticas de los tanques de agua dulce 87
Tabla 3-6 Caracteriacutesticas de los tanques de lastre 88
Tabla 3-7 Caracteriacutesticas de los tanques de servicio 89
Tabla 4-1 Caracteriacutesticas del fondeo a disponer en funcioacuten del numeral de equipo 92
Tabla 4-2 Caracteriacutesticas de las liacuteneas de fondeo 94
Tabla 4-3 Resumen de los elementos del sistema de amarre y fondeo 97
Tabla 4-4 Ramales del colector de sentinas Diaacutemetros interiores 103
Tabla 4-5 Presioacuten miacutenima de trabajo de las bombas de lastre 105
Tabla 4-6 Caracteriacutesticas de los monitores para la notacioacuten FIFI II Fuente Bureau Veritas
113
Tabla 4-7 Potencia de las luces de navegacioacuten 126
Tabla 4-8 Iluminancia media en funcioacuten del espacio Fuente ABS 127
Tabla 4-9 Iluminacioacuten interior de los distintos espacios 128
Tabla 4-10 Temperatura y humedad en funcioacuten de la estacioacuten 130
Tabla 4-11 Volumen de los distintos locales a ventilar 130
Tabla 5-1 Matriz de PUGH realizada para la seleccioacuten del sistema de propulsioacuten 138
Tabla 5-2 Consumidores principales no asociados a la propulsioacuten 141
Tabla 5-3 Modelos de propulsor azimutal de popa considerados 143
Tabla 5-4 Dimensiones del propulsor de proa 147
Iacutendice
Tabla 5-5 Disposicioacuten de los propulsores de proa 149
Tabla 6-1 Principales consumidores eleacutectricos del buque 156
Tabla 6-2 Resumen de la potencia eleacutectrica requerida por situacioacuten de carga 159
Tabla 6-3 Regiacutemenes de funcionamiento de los generadores principales por situacioacuten de carga
160
Tabla 6-4 Caracteriacutesticas principales del grupo generador principal 161
Tabla 6-5 Regiacutemenes de funcionamiento del generador de emergencia por situacioacuten de carga
163
Tabla 6-6 Consumo de los motores de los generadores principales y de emergencia 164
Tabla 6-7 Calor a disipar por el sistema de refrigeracioacuten 168
Tabla 6-8 Zonas especiales en virtud del convenio MARPOL 174
Tabla 6-9 Caudales y voluacutemenes considerados en el sistema de ventilacioacuten 179
Tabla 6-10 Modelo de ventilador seleccionado 179
Tabla 6-11 Ventilacioacuten de los locales de propulsioacuten 179
Tabla 6-12 Principales consumidores eleacutectricos del buque (valores actualizados) 180
Tabla 6-13 Resumen del balance eleacutectrico 182
Tabla 7-1 Disposicioacuten de los elementos estructurales principales 191
Tabla 7-2 Valor de los movimientos relativos verticales del buque 198
Tabla 7-3 Valor de las aceleraciones relativos verticales del buque 200
Tabla 7-4 Caracteriacutesticas geomeacutetricas de la seccioacuten de popa 208
Tabla 7-5 Caracteriacutesticas geomeacutetricas de la seccioacuten de proa 210
Tabla 7-6 Caracteriacutesticas geomeacutetricas de la seccioacuten media 213
Tabla 7-7 Resumen del escantillonado preliminar Seccioacuten de popa 213
Tabla 7-8 Resumen del escantillonado preliminar Seccioacuten de proa 214
Tabla 7-9 Resumen del escantillonado preliminar Seccioacuten media 214
Tabla 7-10 Distribucioacuten del acero longitudinal continuo 217
Tabla 7-11 Peso del acero longitudinal continuo 217
Tabla 7-12 Peso del acero longitudinal continuo 218
Tabla 7-13 Peso de acero de la superestructura 220
Tabla 7-14 Peso final de acero de la superestructura 220
Tabla 7-15 Peso de acero total obtenido 220
Tabla 7-16 Peso de la maquinaria y equipos 221
Iacutendice
Tabla 7-17 Peso final de la partida de habilitacioacuten 223
Tabla 7-18 Peso en rosca final 223
Tabla 8-1 Partidas del peso muerto 226
Tabla 8-2 Puntos de inundacioacuten progresiva 227
Tabla 8-3 Situacioacuten de equilibrio para la condicioacuten SC01 228
Tabla 8-4 Situacioacuten de equilibrio para la condicioacuten SC02 229
Tabla 8-5 Situacioacuten de equilibrio para la condicioacuten SC03 230
Tabla 8-6 Situacioacuten de equilibrio para la condicioacuten SC04 231
Tabla 8-7 Situacioacuten de equilibrio para la condicioacuten SC05 232
Tabla 8-8 Situacioacuten de equilibrio para la condicioacuten SC05 233
Tabla 8-9 Comprobacioacuten de criterios aplicables para la condicioacuten SC01 235
Tabla 8-10 Comprobacioacuten de criterios aplicables para la condicioacuten SC02 236
Tabla 8-11 Comprobacioacuten de criterios aplicables para la condicioacuten SC03 237
Tabla 8-12 Comprobacioacuten de criterios aplicables para la condicioacuten SC04 238
Tabla 8-13 Comprobacioacuten de criterios aplicables para la condicioacuten SC05 239
Tabla 8-14 Comprobacioacuten de criterios aplicables para la condicioacuten SC05 240
Tabla 8-15 Criterios especiacuteficos de la notacioacuten AHTS 244
Tabla 8-16 Distribucioacuten en zonas del buque para la estabilidad en averiacuteas 246
Tabla 8-17 Situacioacuten de equilibrio para la condicioacuten en averiacuteas en popa 246
Tabla 8-18 Distribucioacuten en zonas del buque para la estabilidad en averiacuteas Golpe en popa
247
Tabla 8-19 Situacioacuten de equilibrio para la condicioacuten en averiacuteas tras golpe en costado 247
Tabla 8-20 Distribucioacuten en zonas del buque para la estabilidad en averiacuteas Golpe en popa
248
Tabla 8-21 Obtencioacuten del francobordo tabular 249
Tabla 8-22 Valores de arrufo obtenidos de la curva normal 250
Tabla 8-23 Deficiencias de arrufo en las mitades de popa y de proa 250
Tabla 8-24 Francobordos miacutenimos obtenidos 252
Tabla 8-25 Volumen de los espacios cerrados del buque 253
Tabla 8-26 Volumen total de los espacios de carga 254
Tabla 8-27 Volumen total de los espacios de carga 254
Tabla 9-1 Caracteriacutesticas principales del buque 257
Iacutendice
Tabla 9-2 Caracteriacutesticas de los propulsores 258
Tabla 10-1 Costes asociados a la pintura y preparacioacuten de superficies 277
Tabla 10-2 Coste de los medios de salvamento 278
Tabla 10-3 coste de los equipos de navegacioacuten y comunicaciones 279
Tabla 10-4 Coste de los propulsores principales 281
Tabla 10-5 Coste de los equipos especiales 282
Tabla 10-6 Costes de materiales y equipos 283
Tabla 10-7 Costes de mano de obra 285
Tabla 1-1 Generacioacuten de alternativas (1) 297
Tabla 1-2 Generacioacuten de alternativas (2) 297
Tabla 1-3 Generacioacuten de alternativas (3) 298
Tabla 3-1 Principales consumidores instalados en el buque 301
Tabla 3-2 Balance eleacutectrico 303
Tabla 5-1 Situacioacuten de carga para la condicioacuten SC01 309
Tabla 5-2 Situacioacuten de carga para la condicioacuten SC02 310
Tabla 5-3 Situacioacuten de carga para la condicioacuten SC03 311
Tabla 5-4 Situacioacuten de carga para la condicioacuten SC04 312
Tabla 5-5 Situacioacuten de carga para la condicioacuten SC05 313
Tabla 5-6 Situacioacuten de carga para la condicioacuten SC06 314
Tabla 6-1 Generacioacuten de momento escorante para α=25 y β=10 317
Tabla 6-2 Generacioacuten de momento escorante para α=25 y β=45 318
Tabla 6-3 Generacioacuten de momento escorante para α=25 y β=80 319
Tabla 6-4 Generacioacuten de momento escorante para α=50 y β=10 320
Tabla 6-5 Generacioacuten de momento escorante para α=50 y β=45 321
Tabla 6-6 Generacioacuten de momento escorante para α=50 y β=80 323
Tabla 6-7 Generacioacuten de momento escorante para α=80 y β=10 324
Tabla 6-8 Generacioacuten de momento escorante para α=80 y β=45 325
Tabla 6-9 Generacioacuten de momento escorante para α=80 y β=80 326
Tabla 7-1 Capacidades del sistema de posicionamiento dinaacutemico Condicioacuten intacta (1) 330
Tabla 7-2 Capacidades del sistema de posicionamiento dinaacutemico Condicioacuten intacta (2) 331
Tabla 7-3 Capacidades de posicionamiento dinaacutemico Peacuterdida T1 (1) 333
Tabla 7-4 Capacidades de posicionamiento dinaacutemico Peacuterdida T1 (2) 335
Iacutendice
Tabla 7-5 Capacidades del sistema de posicionamiento dinaacutemico Peacuterdida A1 (1) 337
Tabla 7-6 Capacidades del sistema de posicionamiento dinaacutemico Peacuterdida A1 (2) 339
Tabla 7-7 Capacidades del sistema de posicionamiento dinaacutemico Peacuterdida A2 y T1 (1) 340
Tabla 7-8 Capacidades del sistema de posicionamiento dinaacutemico Peacuterdida A2 y T1 (2) 342
Iacutendice
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
1
Anaacutelisis funcional y conceptual
Dimensionamiento
1 Especificacioacuten del proyecto
Las especificaciones del buque estudiado se resumiraacuten a continuacioacuten
Trabajo Fin de Maacutester Nordm 084
Tutor D Jaime Pancorbo Crespo
Alumno Gabriel Pascual Loacutepez
bull TIPO DE BUQUE ANCHOR HANDLING TUG SUPPLY VESSEL
bull BANDERA SEYCHELLES
bull PESO MUERTO 800 TPM
bull TIRO A PUNTO FIJO (BOLLARD PULL) 40 t
bull Aacuterea miacutenima y carga de cubierta 200m2 y 5 tm2
bull VELOCIDAD EN PRUEBAS 12 nudos al 90 del MCR con un 15 de margen de mar
bull PROPULSIOacuteN dieacutesel eleacutectrico
bull ACOMODACIOacuteN 36 personas
bull SOCIEDAD DE CLASIFICACIOacuteN Bureau Veritas
bull CLASIFICACIOacuteN Y COTAS I +HULL +MACH OFFSHORE SUPPORT VESSEL (TUG
SUPPLY ANCHOR HANDLING Fire-fighting 1 WATER SPRAYING) +AUT-UMS
DYNAPOS -AMAT UNRESTRICTED NAVIGATION
bull REGLAMENTACIOacuteN SOLAS MARPOL y los requeridos por la reglamentacioacuten
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
2
2 Introduccioacuten
El objetivo de este apartado no es otro que el de realizar una presentacioacuten del buque objetivo
asiacute como de sus caracteriacutesticas y cualidades maacutes representativas Tambieacuten se describiraacuten sus
funciones y su finalidad o misioacuten
En primer lugar debemos destacar el hecho de que la funcioacuten principal de este tipo de buques
y de la cual reciben su nombre es la de dar apoyo a instalaciones en alta mar denominadas
instalaciones Offshore El apoyo prestado puede ir desde el mero suministro de cargas y
pertrechos hasta el desempentildeo de un papel maacutes especiacutefico como puede ser el remolque y
posicionamiento de plataformas y sobre todo al tendido y manejo de anclas
El disentildeo final deberaacute cumplir con una serie de normativas y reglas Deberaacute cumplir con las
reglas internacionales como son principalmente los convenios SOLAS (Safety Of Life At Sea)
MARPOL (Marine Pollution) COLREG (Convention on the International Regulations for
Preventing Collisions at Sea) etc
Seraacute un buque clasificado por Bureau Veritas por lo que debe cumplir tambieacuten con toda la
reglamentacioacuten exigida por esta sociedad de clasificacioacuten y las diferentes resoluciones de la
IMO que afecten a este tipo de buque
3 Siglas y acroacutenimos empleados
En la presente seccioacuten se adjunta una tabla en la que se resumen las distintas siglas empleadas
a lo largo del presente proyecto y en la que ademaacutes se explica el significado de las mismas
Tabla 1-1 Siglas y acroacutenimos empleados
Sigla Significado
AHTS Anchor Handling Tug Supply
COLREG Conventions on the International Regulations for Preventing Collisions at Sea
DP Dynamic Positioning
FiFi Fire Fighting
IMO International Maritime Organization (OMI en espantildeol)
MARPOL Marine Pollution
MDO MGO Marine Diesel Gas Oil
ROVs Remote Operated Vehicles
SOLAS Safety Of Life At Sea
TPF Tiro a Punto Fijo
VRS Vertical Reference System
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
3
4 El buque supply
El nacimiento de este tipo de buques vino de la mano de la aparicioacuten y proliferacioacuten en la
industria naval de las plataformas offshore
Son como su propio nombre indica buques de apoyo y suministro a tales plataformas
Dependiendo de la finalidad a la que esteacuten destinados tendraacuten como es loacutegico unas
caracteriacutesticas determinadas
En teacuterminos generales se trata de buques de tamantildeo medio alto (entre los 50-150 metros de
eslora total) y que estaacuten dotados de una cubierta muy amplia con una superficie de trabajo muy
elevada Cuentan con una maniobrabilidad excelente y con una gran capacidad de carga
distribuida en amplios espacios y bodegas Por lo general su potencia desmesurada se debe
a su elevada capacidad de tiro a punto fijo
En definitiva las cualidades que caracterizan a este tipo de buques y que suponen los
paraacutemetros del disentildeo sobre los cuales se basaraacute su proyecto son
bull Amplia cubierta de trabajo que ocupa praacutecticamente 23 de la eslora del buque a popa
y que provoca que la estructura se situacutee a proa Sirve para la estiba de carga y para
facilitar las operaciones en alta mar
bull Los espacios y bodegas son destinados praacutecticamente al almaceacuten de los productos y
consumibles para transportar agua potable y no potable lodo de perforacioacuten1 cemento
combustibles productos quiacutemicos etc Por lo general estos productos se transportan
en contenedores circulares dentro de las bodegas de carga
bull Si el buque cuenta con capacidad de remolque o tiro a punto fijo dispondraacute de un chigre
en crujiacutea Si cuenta con capacidad de manejo de anclas contaraacute con un rodillo y una
maquinilla a popa para el manejo de las mismas En ambos casos se vuelve a hacer
patente la necesidad de una cubierta amplia y diaacutefana
bull Por lo general en cuanto a la propulsioacuten la solucioacuten maacutes extendida es la de disponer
dos heacutelices azimutales a popa Tambieacuten aunque en menor medida se opta por la
solucioacuten tradicional que consiste en heacutelices acopladas mediante liacuteneas de ejes a los
motores
bull En funcioacuten del sistema de propulsioacuten la caacutemara de maacutequinas se ubicaraacute en una zona u
otra Es corriente que se situacutee en la zona central del buque para conseguir un mayor
espacio para poder albergar asiacute los motores principales los generadores las bombas
contraincendios y demaacutes equipos
1 Mezcla de arcillas agua y productos quiacutemicos utilizada en la industria offshore en las operaciones de perforacioacuten
para lubricar y enfriar la barrena para elevar hasta la superficie el material que va cortando la barrena para evitar
el colapso de las paredes del pozo y para mantener bajo control el flujo ascendente del aceite o del gas Es circulado
en forma continua hacia abajo por la tuberiacutea de perforacioacuten y hacia arriba hasta la superficie por el espacio entre
la tuberiacutea de perforacioacuten y la pared del pozo (Ver [18])
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
4
bull La habilitacioacuten estaacute situada en la proa del buque distribuida en varias cubiertas de la
superestructura El puente estaacute situado lo maacutes alto posible y es normal que permita una
visioacuten de 360ordm al capitaacuten
bull En estos buques los requisitos de maniobrabilidad y de estabilidad son importantes ya
que realizan operaciones de aproximacioacuten a plataformas muy arriesgadas y en mares
muy agitados Por tanto debido a ello tienen una manga muy grande en comparacioacuten a
lo que seriacutea normal para un buque similar en eslora Ademaacutes para garantizar la
seguridad y buen hacer de tales operaciones este tipo de buques suele contar con
sistemas de posicionamiento dinaacutemico que permiten al buque permanecer en una
posicioacuten determinada de manera muy precisa y continuada en el tiempo
bull Debido a su buena maniobrabilidad y relativa agilidad pueden utilizarse en caso de
emergencia como buques de rescate y tambieacuten como buques anti colisioacuten para la
prevencioacuten de abordajes Cuentan en numerosos casos con sistemas de lucha contra
incendios bien para fuegos del propio buque o para otros buques o plataformas
Algunos tambieacuten disponen de capacidad para recogida de vertidos de productos
peligrosos
bull Por uacuteltimo aunque en menor medida algunos de estos buques estaacuten especializados en
la ayuda a las operaciones submarinas y estaacuten equipados con medios y equipos de
ayuda a buceadores ROVs (Remote Operated Vehicle) etc
5 Anaacutelisis de la misioacuten
Una vez definido el buque en siacute es conveniente definir a continuacioacuten la misioacuten para la cual ha
de ser proyectado y disentildeado
Existen diferentes tipos de buques supply atendiendo a la misioacuten Los 6 principales tipos
podemos resumirlos brevemente como sigue
bull Anchor Handling Tug Supply (AHTS) Se encargan de hacer tareas de manejo de
anclas remolque de las plataformas de perforacioacuten transporte de suministros etc
Estaacuten equipados con gruacuteas en cubierta para operaciones con anclas y cuentan con gran
capacidad de tiro a punto fijo El buque que se proyectaraacute en el presente informe seraacute
de este tipo
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
5
Ilustracioacuten 1 Ejemplo de buque AHTS Fuentewwwmarinelogcom
bull Buques de suministro a plataformas de perforacioacuten Platform Supply Vessels (PSV)
Llevan a cabo misiones de aprovisionamiento de tuberiacuteas cemento combustibles
suministros liacutequidos etc Pueden utilizarse tambieacuten como buques standby de rescate
etc
Ilustracioacuten 2 Ejemplo de buque PSV Fuente wwwsaltshipcom
bull Fast Crew Supplier (FCS) Para el transporte raacutepido de personal o suministros a las
plataformas
Ilustracioacuten 3 Ejemplo de buque FCS Fuente wwwcgtradercom
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
6
bull Multi-Purpose Service Vessels (MPSV) o buques de servicio multipropoacutesito Como su
propio nombre indica son buques destinados a una amplia gama de operaciones desde
acomodacioacuten vigilancia operaciones submarinas etc
Ilustracioacuten 4 Ejemplo de buque MPSV Fuente wwwoffshoreshipdesignerscom
-Offshore Carrier Especialmente disentildeados para el transporte de elementos pesados de las
plataformas offshore
Ilustracioacuten 5 Ejemplo de buque Offshore Carrier Fuente wwwoffshorewindbiz
-Well Stimulation Vessel buques para la estimulacioacuten de la produccioacuten Intervienen en los
yacimientos de petroacuteleo o gas para aumentar la produccioacuten mejorando el flujo de hidrocarburos
de la zona de drenaje en el agujero del pozo
Ilustracioacuten 6 Ejemplo de buque Well Stimulation Vessel Fuente wwwproductsdamencom
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
7
6 Introduccioacuten al dimensionamiento
El objetivo de este capiacutetulo es determinar las dimensiones principales del buque proyecto y sus
coeficientes de forma maacutes representativos Ademaacutes se haraacute una estimacioacuten preliminar de
pesos y de potencia instalada a bordo Los resultados obtenidos serviraacuten como punto de partida
para completar el resto del documento y se iraacuten ajustando a lo largo del mismo
El punto de partida consiste en la elaboracioacuten de una base de datos de buques
geomeacutetricamente similares y con la misma misioacuten que el buque proyecto (ver Tabla 1-2 y Tabla
1-3)
A continuacioacuten se determinaraacuten los valores miacutenimos reglamentarios de las distintas relaciones
adimensionales aplicables o de intereacutes a este tipo de buques de acuerdo con lo establecido
seguacuten [1] En base a los valores obtenidos se generaraacute un nuacutemero determinado de alternativas
cuyos valores se encuentren entre los rangos previamente establecidos Atendiendo a distintos
criterios tomados en base a las especificaciones de proyecto se determinaraacute cuaacutel de todas las
alternativas es la idoacutenea
Tras ello se realizaraacute un breve desglose del peso en rosca y una pequentildea estimacioacuten del aacuterea
de trabajo disponible en cubierta
Por uacuteltimo se haraacute una comprobacioacuten inicial de la estabilidad y como final del capiacutetulo se
incluiraacute un breve caacutelculo del francobordo disponible en base a lo establecido seguacuten el Convenio
Internacional de las Liacuteneas de Carga
En resumen este Capiacutetulo incluye los siguientes apartados
1 Elaboracioacuten de una base de datos con buques similares al objetivo
2 Obtencioacuten sobre los datos obtenidos de la misma de regresiones lineales
3 Generacioacuten de alternativas en base a los valores obtenidos a partir de las regresiones
4 Evaluacioacuten del cumplimiento de las mismas en base a los intervalos aceptables de
relaciones adimensionales para este tipo de buque
5 Evaluacioacuten teacutecnico-econoacutemica de las distintas alternativas
6 Eleccioacuten y anaacutelisis de la alternativa viable idoacutenea
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
8
7 Base de Datos
Como ya se mencionoacute previamente en el apartado anterior el primer paso tomado de cara a
comenzar el dimensionamiento del buque proyecto fue el de realizar una base de datos En la
misma se recopiloacute informacioacuten relativa a una serie de buques similares al buque proyecto cuyos
paraacutemetros dimensionales guardaban estrecha relacioacuten entre siacute Los valores que se incluyeron
en la base de datos son aquellos que o bien eran necesarios para definir y proyectar el buque
en cuestioacuten o bien aportaban especial informacioacuten de alguacuten sistema especial de ese tipo de
buque
Ademaacutes se tomaron una serie de consideraciones previas a la buacutesqueda de buques para tratar
de obtener asiacute valores de la manera maacutes precisa posible
bull Rango inicial de esloras comprendidas entre los 50 y los 65 metros
bull Buques a igualdad de misioacuten (como vimos en el apartado El buque supply buque de
apoyo a plataformas con capacidad de manejo de anclas)
bull Buques no gemelos para no alterar la linealidad de las regresiones
bull Buques posteriores (en la medida de lo posible) al antildeo 2011
bull Al ser un buque que tiene capacidad de remolque la potencia de tiro o bollard pull tuvo
que tenerse en cuenta al ser un paraacutemetro que influye en la potencia total instalada y la
alguna dimensioacuten2
bull Aunque su influencia en las dimensiones principales no es determinante el hecho de
que disponga de capacidad contraincendios requiere que se seleccionen buques con la
misma capacidad En este caso se puede comprobar que los buques seleccionados
tienen todos clasificacioacuten FiFi 1
Como se puede comprobar en la Tabla 1-2 y la
Tabla 1-3 debido a las consideraciones anteriores la base de datos no es del todo extensa ya
que estaacute formada por simplemente diez (10) buques Sin embargo al tratarse de una estimacioacuten
preliminar se puede asumir que es un nuacutemero suficiente
2 Capacidades de tiro muy elevadas obligan a aumentar la manga para garantizar una adecuada estabilidad y maniobrabilidad durante la operacioacuten Si el aumento de este paraacutemetro no es posible la solucioacuten pasa por aumentar el calado una cierta cantidad equivalente
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
9
En definitiva los valores que se compararon fueron los siguientes
bull Bandera
bull Antildeo de construccioacuten
bull Capacidad DP
bull Tiro (t) tiro o bollard pul
bull FiFi capacidad 12 oacute 3
bull GT Gross Tonnage o arqueo bruto
bull NT Net Tonnage o arqueo neto
bull PM (t) peso muerto
bull Loa (m) eslora total
bull Lpp (m) eslora entre perpendiculares
bull B (m) manga
bull D (m) puntal
bull T (m) calado
bull P (kW) Potencia propulsiva instalada
bull Pelec (kW) potencia eleacutectrica instalada
bull V (kn) velocidad de servicio
A continuacioacuten se muestra en la siguiente tabla la base de datos definitiva que se elaboroacute
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
10
Tabla 1-2 Base de datos (1)
NOMBRE Bandera Antildeo construccioacuten DP Tiro (t) FiFi GT NT PM (t)
BOURBON SAGITTA - 2014 X 75 1 2014 604 1622
OMNI MARISSA MALAYSIA 2011 X 70 1 1706 511 1714
TIME RINA MALAYSIA 2013 X 70 1 1683 504 1388
DIAN HORIZON INDONESIA 2013 X 65 1 1555 466 1350
LION KING SAINT VINCENT AND THE GRENADINES 2012 X 65 1 1537 461 1357
MARTENS - A651 MARSHALL ISLANDS 2012 X 65 1 1500 450 1350
RAWABI 322 TUVALU 2015 X 65 1 1575 472 1400
SWISCCO PEARL SINGAPORE 2014 X 65 1 1463 439 1300
MADUKARA INDONESIA 2017 X 65 1 1488 447 1020
OYA SAINT VINCENT AND THE GRENADINES 2015 X 35 1 1240 372 767
Tabla 1-3 Base de datos (2)
NOMBRE Loa (m) Lpp (m) B (m) D (m) T (m) P (kW) Pelec (kW) V (kn)
BOURBON SAGITTA 648 585 16 58 49 3960 2488 13
OMNI MARISSA 60 539 155 57 485 3840 2300 12
TIME RINA 5924 5221 1495 56 48 3840 2366 13
DIAN HORIZON 59 55 146 55 475 3840 2250 135
LION KING 587 532 146 55 475 3840 2200 13
MARTENS - A651 587 5631 146 55 475 3840 2150 135
RAWABI 322 587 532 146 55 48 3840 2382 135
SWISCCO PEARL 585 517 146 55 475 3840 1700 13
MADUKARA 538 504 148 55 45 3840 1800 12
OYA 50 4551 135 55 43 2400 1800 11
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
11
8 Buque Base
Una vez completada la base de datos se escoge un buque base para ser tomado como
referencia en el dimensionamiento El criterio de seleccioacuten no es otro que tomar el buque cuyas
caracteriacutesticas sean las maacutes parecidas a las del buque proyecto y de aquel del que se
dispongan maacutes datos Ademaacutes ha de tratarse de un buque de nueva construccioacuten
El buque elegido es el OYA el cual tiene un peso muerto de 767 TPM con 50 metros de eslora
total y 422 metros de eslora entre perpendiculares Cuenta tambieacuten con un aacuterea de cubierta de
aproximadamente 200 m2 con una gruacutea electrohidraacuteulica en cubierta con capacidad de 12
toneladas y con un rodillo de popa de 130 toneladas
En la siguiente tabla se recogen las principales caracteriacutesticas de este buque
Tabla 1-4 Caracteriacutesticas del buque base
Paraacutemetro Valor
Nombre OYA
Clasificacioacuten BV
LOA (m) 50
Lpp (m) 4551
Manga (m) 135
Puntal (m) 55
Calado (m) 43
Desplazamiento (t) 1891
Peso muerto (t) 76700
Peso en rosca (t) 11244
Aacuterea cubierta principal (m2) 220 m2
Velocidad 11
Tanques de combustible (m3) 314
Tanques de agua dulce (m3) 380
Tanques de lastre (m3) 245
Acomodacioacuten personas 35
Potencia (kW) 2400
9 Regresiones directas
Con el objetivo de estimar de manera orientativa las dimensiones principales del buque
proyecto y adecuarlas asiacute a lo establecido en la especificacioacuten se realizaron regresiones
directas o lineales a partir de los buques que se incluyeron en la base de datos En las
siguientes ilustraciones se muestran sendas regresiones y en la Tabla 1-5 se resumen los
paraacutemetros obtenidos de realizar cada una de estas regresiones Los valores obtenidos seraacuten
posteriormente revisados y corregidos
Durante el proceso de dimensionamiento se siguieron documentos como
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
12
bull El libro ldquoEl Proyecto Baacutesico del Buque Mercanterdquo [1]
bull Las notas ldquoSobre los Buques de Suministrordquo [16]
Es necesario mencionar que cada una de estas regresiones se ha realizado teniendo en cuenta
su coeficiente de correlacioacuten3 Este valor es llamativo en la Ilustracioacuten 1-5 referente a la relacioacuten
LD lo cual se debe a que en este tipo de buques el puntal suele ser elevado y no suele variar
apenas con la eslora debido a las exigentes necesidades geomeacutetricas necesarias para llevar a
cabo con seguridad las operaciones de remolque Este hecho explica que para variaciones de
eslora no se produzcan variaciones de puntal y consecuentemente el valor de correlacioacuten se
altere y sea bajo
91 Eslora total
Aunque en este tipo de buque puede que no sea la dimensioacuten maacutes caracteriacutestica siacute que seraacute
la que condicione en mayor medida el resto y por tanto la correcta operacioacuten del mismo En la
especificacioacuten de proyecto se ha definido una capacidad de 800 TPM que se consiguen con
una determinada eslora Por este motivo la regresioacuten para definir la eslora seraacute en funcioacuten de
este paraacutemetro
Ilustracioacuten 1-1 Regresioacuten L - TPM
Introduciendo las toneladas de peso muerto miacutenimas se obtiene una eslora de
119871119874119860 (119898) = 00133 middot 119883 + 40511 = 00133 middot 800 + 40511 = 511 m Eq 1
3 Coeficiente de correlacioacuten muestra coacutemo de fiable es la regresioacuten realizada siendo mayor
cuanto maacutes se acerque R2 a 1
y = 00133x + 40511
Rsup2 = 08528
35
135
235
335
435
535
635
735
48 248 448 648 848 1048 1248 1448 1648 1848
LOA
(m
)
TPM
L-TPM
L-TPM Lineal (L-TPM)
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
13
En definitiva
119871119874119860 (119898) = 511 119898 Eq 2
92 Eslora entre perpendiculares
La eslora entre perpendiculares se puede obtener a partir de la eslora total obtenida en el
apartado anterior
Ilustracioacuten 1-2 Regresioacuten Lpp - LOA
La eslora entre perpendiculares obtenida a traveacutes de esta regresioacuten es
119871119901119901(119898) = 08314 middot 119883 + 46499 = 08314 middot 511 + 46499 = 4718 119898 Eq 3
Pero de acuerdo con lo establecido en [16] es necesario confirmar la eslora entre
perpendiculares con el peso muerto
y = 08314x + 46499Rsup2 = 08445
10
20
30
40
50
60
70
48 50 52 54 56 58 60 62 64 66
Lpp
(m
)
LOA (m)
Lpp-LOA
Lpp-LOA Lineal (Lpp-LOA)
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
14
Ilustracioacuten 1-3 Regresioacuten Lpp-TPM
En este caso la eslora entre perpendiculares obtenida es
119871119901119901 (119898) = 00108 middot 119883 + 38655 = 00108 middot 800 + 38655 = 473 119898 Eq 4
En este caso podemos comprobar que ambos valores son sumamente parecidos y no es
necesario escoger entre ambas De haber sido asiacute hubiera primado el hecho de cumplir con
las toneladas de peso muerto antes que conseguir una relacioacuten L Lpp maacutes exacta
Por lo tanto
119871119901119901 (119898) = 473 119898 Eq 5
93 Manga
Para obtener el valor estimado de la manga se van a realizar regresiones con respecto a la
eslora total y a la capacidad de tiro a punto fijo En el primer caso es posible que la relacioacuten
entre las esloras y las mangas de los buques seleccionados no guarden una estrecha relacioacuten
Esto se debe a que debido a las propias caracteriacutesticas de los buques AHTS la manga no va
tan ligada a la eslora como cabriacutea esperar sino que va muy ligada a la potencia de tiro a punto
fijo (por razones de estabilidad que se veraacute maacutes adelante)
De este modo la manga obtenida a partir de la eslora total es
y = 00108x + 38655Rsup2 = 06889
10
20
30
40
50
60
70
650 850 1050 1250 1450 1650 1850
Lpp
(m
)
TPM
Lpp-TPM
Lpp-TPM Lineal (Lpp-TPM)
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
15
Ilustracioacuten 1-4 Regresioacuten B-LOA
Introduciendo los valores en la ecuacioacuten
119861 (119898) = 01432 middot 119883 + 64502 = 01432 middot 511 + 64502 = 1378 119898 Eq 6
En el caso de la relacioacuten con el tiro a punto fijo
El valor obtenido es el siguiente
119861 (119898) = 00547 middot 119883 + 11463 = 00547 middot 41 + 11463 = 1365 119898 Eq 7
y = 01432x + 64502Rsup2 = 07264
13
135
14
145
15
155
16
165
45 50 55 60 65 70
B (
m)
LOA (m)
B-LOA
B-LOA Lineal (B-LOA)
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
16
Como los valores obtenidos en ambas regresiones son muy parecidos se toman los dos como
vaacutelidos y se decide estimar el valor final en
119861 (119898) = 1365 119898
Como podemos comprobar efectivamente la potencia de tiro a punto fijo estaacute muy relacionada
con la manga de los buques por el hecho de dotarles de la estabilidad necesaria para realizar
la operacioacuten de remolque con una cierta seguridad
94 Puntal
Para determinar el valor inicial de puntal se realiza una regresioacuten con respecto a la manga
obtenida en el apartado anterior La relacioacuten entre estos dos paraacutemetros estaacute muy ligada a la
estabilidad de los buques y sobre todo en buques con una misioacuten tan exigente como la del
buque proyecto El puntal influye sobre la posicioacuten vertical del centro de gravedad y la manga
influye del mismo modo sobre el metacentro
Ilustracioacuten 1-5 Regresioacuten D- B
Puede observarse a simple vista que el coeficiente de correlacioacuten no es del todo elevado o al
menos no lo suficiente como para obtener un valor maacutes o menos aproximado Esto puede
deberse a que por lo general este tipo de buques cuentan con un puntal miacutenimo recomendado
independientemente del resto de sus caracteriacutesticas geomeacutetricas
Por lo tanto se decidioacute realizar una segunda regresioacuten para obtener el valor del puntal En este
caso se incluyoacute el tiro a punto fijo a la relacioacuten que guardan la manga y el puntal
y = 01382x + 35187Rsup2 = 07041
35
4
45
5
55
6
13 135 14 145 15 155 16 165
D (
m)
B (m)
D-B
D-B Lineal (D-B)
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
17
Ilustracioacuten 1-6 Regresioacuten BD - TPF
Tras la observacioacuten de la Ilustracioacuten superior puede concluirse que el puntal obtenido quedaraacute
muy ligado a la relacioacuten que guarden la manga y el tiro a punto fijo De este modo se decide
obviar la regresioacuten del puntal relacionada uacutenicamente con la manga y tener en cuenta esta
uacuteltima
De este modo
119861
119863= 0072 middot 119883 + 21975 = 0072 middot 40 + 21975 = 248 119898 Eq 8
119863 =119861
119861119863=
1375
13752486= 552 119898 Eq 9
El resultado es como cabriacutea esperar muy similar al de todos los buques de la base de datos
ya que es un valor que presenta muy pocas variaciones como ya se mencionoacute previamente
95 Calado
En buques remolcadores o con capacidad de remolque el calado se encuentra ligado en cierta
medida a la eslora por temas de desplazamiento Esto se debe a que pequentildeos aumentos de
la capacidad de tiro a punto fijo hacen que la manga se incremente notablemente (ver 93) y
por lo tanto que el calado tenga que aumentar proporcionalmente al aumento del
desplazamiento
y = 00072x + 21975
Rsup2 = 09466
240
245
250
255
260
265
270
275
280
0 10 20 30 40 50 60 70 80
BD
TPF (t)
BD-TPF
BD-TPF Lineal ( BD-TPF)
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
18
Ilustracioacuten 1-7 Regresioacuten L - T
Introduciendo el valor de la eslora total obtenido en apartados anteriores se obtiene
119879 (119898) = 00443 middot 119883 + 21411 = 00443 middot 512 + 21411 = 44 119898 Eq 10
Tras el anaacutelisis de esta regresioacuten podemos concluir que si bien el puntal es independiente (en
gran medida) de la eslora no ocurre lo mismo con el calado Por lo tanto la variacioacuten entre
buques no es tanto referente al puntal sino al francobordo
96 Francobordo
Conocidos el puntal y el calado se puede determinar el francobordo aproximado de la siguiente
manera
119865119861 = 119863 minus 119879 = 552 minus 44 = 1110 119898119898 Eq 11
En etapas posteriores del presente informe se comprobaraacute si el valor del francobordo obtenido
es suficiente o si por el contrario se requiere realizar alguna modificacioacuten
97 Dimensiones obtenidas
Los datos de proyecto utilizados para obtener las dimensiones principales son los siguientes
bull TPM (t) 800
bull TPF (t) 40
bull V (kn) 12
y = 00443x + 21411Rsup2 = 09178
4
42
44
46
48
5
52
48 50 52 54 56 58 60 62 64 66
T (m
)
LOA (m)
T-LOA
T-LOA Lineal (T-LOA)
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
19
A continuacioacuten y a modo de resumen se presentan los datos de la ecuacioacuten que aproxima
cada regresioacuten lineal el coeficiente de correlacioacuten correspondiente y el paraacutemetro o dimensioacuten
obtenido tras la realizacioacuten de las distintas regresiones
Tabla 1-5 Dimensiones obtenidas de la base de datos
Regresioacuten Pendiente y0 R2 Paraacutemetro
LOA-TPM 00133 40511 085 LOA (m) 5115
Lpp-LOA 08314 46499 085 Lpp (m) 4718
Lpp- TPM 00108 38655 072 Lpp (m) 4730
B-LOA 01432 64502 073 B (m) 1378
B-TPF 00547 11463 085 B (m) 1365
D-B 01382 35187 07 D (m) 541
TPF-BD 00072 21975 095 D (m) 552
T-LOA 00443 21411 092 T (m) 441
FB (m) 1110
10 Relaciones adimensionales
El objetivo de este apartado es justificar que los valores obtenidos de las regresiones son lo
suficientemente aproximados Para ello se calcularaacuten las regresiones adimensionales de mayor
importancia y relevancia y se compararaacuten los valores obtenidos del buque proyecto con los de
los buques de la base de datos
Los rangos de relaciones adimensionales que se han obtenido de tales buques son
Tabla 1-6 Rangos de relaciones adimensionales de la base de datos
LppmiddotBmiddotD LppB LOAB Fn TD LppD BT BD
54288 39 41 06 09 102 33 28
33791 34 36 05 08 83 30 25
Los datos referentes al buque proyecto se muestran a continuacioacuten
101 LppmiddotBmiddotD
Con las dimensiones que se obtuvieron de la base de datos la relacioacuten eslora entre
perpendiculares por manga y por puntal toma un valor de
119871119901119901 middot 119861 middot 119863 = 473 middot 137 middot 552 = 357822 cong 3580 Eq 12
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
20
Se observa que el resultado obtenido se encuentra entre 33791 y 5428 por lo que estaacute dentro
del rango de los buques que forman parte de la base de datos
102 Lpp B
La relacioacuten eslora entre perpendiculares entre manga toma el siguiente valor
119871119901119901119861 = 4731375 = 345 Eq 13
El resultado se encuentra entre 34 y 39 por lo que estaacute dentro del rango de los buques que
forman parte de la base de datos
103 LOA B
La relacioacuten eslora total entre manga toma el siguiente valor
119871119874119860119861 = 5121375 = 373 Eq 14
El resultado se encuentra entre 36 y 41 por lo que estaacute dentro del rango de los buques que
forman parte de la base de datos
104 Fn
El nuacutemero de Froude obtenido es
119865119899 =119907 middot 05144
radic119892 middot 119871119901119901
=12 middot 05144
radic119892 middot 473= 029 Eq 15
El resultado se encuentra entre 027 y 03 por lo que estaacute dentro del rango establecido
105 T D
La relacioacuten calado puntal obtenida toma el siguiente valor
119879
119863=
441
552= 080 Eq 16
El resultado se encuentra entre 08 y 09 por lo que estaacute dentro del rango establecido
106 Lpp D
La relacioacuten que tiene la eslora entre perpendiculares con el puntal tiene el siguiente valor
119871119901119901
119863=
473
552= 857 Eq 17
El resultado se encuentra entre 83 y 102 por lo que estaacute dentro del rango establecido
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
21
107 B T
La relacioacuten entre la manga y el calado obtenida es de
119861
119879=
1375
441= 311 Eq 18
El resultado se encuentra entre 30 y 33 por lo que estaacute dentro del rango establecido
108 B D
La relacioacuten entre la manga y el calado obtenida es de
119861
119863=
1375
552= 249 Eq 19
El resultado se encuentra entre 25 y 28 por lo que estaacute dentro del rango establecido
11 Dimensiones y relaciones adimensionales obtenidas
En este apartado se resumiraacuten los valores obtenidos de las dimensiones y relaciones
adimensionales principales despueacutes de haber realizado las regresiones
Tabla 1-7 Dimensiones y relaciones adimensionales de la alternativa inicial
Paraacutemetro Valor
LOA (m) 5115
Lpp (m) 4730
Manga (m) 1371
Puntal (m) 552
Calado (m) 430
Peso muerto (TPM) 800
LppmiddotBmiddotD 357822
LppB 345
LOAB 373
Fn 029
TD 080
LppD 857
BT 311
BD 249
Como los buques que se incluyeron en la base de datos presentaban las mismas caracteriacutesticas
(gruacutea en cubierta tiro por popa proa invertida etc) no es necesario corregir las dimensiones
obtenidas
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
22
12 Estimacioacuten de la potencia
Antes de estimar el peso en rosca del buque caacutelculo que se realiza en el siguiente apartado
del presente capiacutetulo es necesario estimar su capacidad propulsiva
A pesar de que existe un gran nuacutemero de meacutetodos para estimar la potencia a partir de las
dimensiones principales en este caso se decide obtener el paraacutemetro a partir de las
regresiones por tratarse de una etapa inicial del proyecto
Como era de esperar la peculiar misioacuten de estos buques hace que la potencia instalada
dependa en gran medida de su capacidad de tiro a punto fijo y no tanto de su velocidad Es
decir ldquose da por hechordquo que si los buques cuentan con la capacidad suficiente para remolcar
objetos y buques con capacidad de varias decenas de toneladas tambieacuten tendraacuten capacidad
de navegar a una cierta velocidad
Por tanto se va a estimar la potencia instalada a partir de la capacidad de tiro a punto fijo de
los buques
Ilustracioacuten 1-8 Regresioacuten TPF ndash P
De este modo
119875 = 41423 middot 119883 + 10569 = 41423 middot 40 + 10569 = 271385 cong 2750 119896119882 Eq 20
13 Estimacioacuten del peso en rosca
Seguacuten Joseacute Luis Garciacutea Garceacutes en sus apuntes de la asignatura Proyecto de Buques ldquoel peso
en rosca es la suma de todos los pesos del buque listo para navegar excluyendo carga pasaje
tripulacioacuten pertrechos y consumos pero incluyendo fluidos en aparatos y tuberiacuteasrdquo El peso en
rosca se puede dividir en tres componentes principales
bull Estructura de acero (WST)
y = 41423x + 10569Rsup2 = 09325
25
8025
16025
24025
32025
40025
48025
0 10 20 30 40 50 60 70 80
P (
kW)
TPF (t)
P - TPF
P - TPF Lineal (P - TPF)
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
23
bull Equipo y habilitacioacuten (WOA)
bull Maquinaria (WQ)
La estimacioacuten de este paraacutemetro es una de las maacutes difiacuteciles en las fases iniciales del proyecto
y es que su peso y centro de gravedad no se conocen exactamente hasta la puesta a flote del
buque y concretamente tras la realizacioacuten de la experiencia de estabilidad
Por lo tanto para la estimacioacuten del peso en rosca se han analizado varios meacutetodos
(experimentales) destinados concretamente a buques de apoyo a plataformas Como se podraacute
observar a continuacioacuten los caacutelculos se han realizado sobre el buque base ya que del mismo
se conoce su peso en rosca real A simple vista puede observarse que los valores obtenidos
por estos procedimientos difieren en gran medida (y a la baja) del peso en rosca del buque
base A continuacioacuten se recoge un resumen de los meacutetodos analizados
bull Meacutetodo recomendado por [1]
Seguacuten este meacutetodo la partida de pesos se distribuye de la siguiente manera
119882119877 = 119882119878119879 + 119882119874119860 + 119882119876 = 50156 + 15206 + 9656 = 75018 119905 Eq 21
Valor que comparado con el peso en rosca real arroja un coeficiente de aproximacioacuten de
119862119886 =11244
75018= 15 Eq 22
bull Foacutermula propuesta por Joseacute Luis Garciacutea Garceacutes en sus apuntes de la asignatura Proyecto de Buques
119882119877 = 014 middot 119871 middot 119861 middot 119863 + 003 middot 119861119867119875 + 0045 middot 119871 middot 119861 middot 119863= 014 middot 511 middot 1375 middot 552 + 003 middot 321864 + 0045 middot 511 middot 1375middot 552 = 72170 119905
Eq 23
Siendo
1 119861119867119875 = 1341 middot 1 (119896119882) Eq 24
En este caso el coeficiente de aproximacioacuten es de
119862119886 =11244
72170= 156 Eq 25
Como se mencionoacute previamente la aproximacioacuten de estos meacutetodos es escasa luego no es
conveniente emplearlos de manera directa para obtener el peso en rosca del buque proyecto
Sin embargo es necesario comentar que la escasa precisioacuten de estos meacutetodos no es debido a
la calidad de los mismos sino a su antiguumledad Los buques de apoyo a plataformas modernos
cuentan con una serie de caracteriacutesticas que los diferencian de sus predecesores como puede
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
24
ser la propulsioacuten azimutal habilitaciones (y superestructuras) mucho mayores gruacuteas en
cubierta etc
Por lo tanto la solucioacuten adoptada consiste en ldquoactualizarrdquo estos meacutetodos de acuerdo a una serie
de premisas para permitir asiacute aproximar lo maacuteximo posible el valor obtenido al peso en rosca
del buque base Con el resultado que se obtenga se definiraacute un coeficiente de aproximacioacuten
global que permita calcular el peso en rosca del buque proyecto
131 Peso de la estructura de acero del buque base
Para estimar esta partida del peso en rosca se recurriraacute a lo establecido en [1] donde se
representa en funcioacuten de la relacioacuten 119871119901119901 middot 119861 middot 119863 del buque Para tener en cuenta el aumento de
superestructura de los buques modernos a la expresioacuten original se le antildeade un coeficiente
corrector con valor 12 que permita ajustar el valor obtenido
119882119878119879 = 1198621198621 middot 014 middot 119871119875119875 middot 119861 middot 119863 = 12 middot 014 middot 4551 middot 1375 middot 552 = 56769 119905 Eq 26
132 Peso del equipo y habilitacioacuten y equipo del buque base
De nuevo se va a utilizar el valor medio propuesto por [1]
En este caso la diferencia es si cabe todaviacutea mayor El hecho de incluir todos los equipos y
sistemas actuales asiacute como el aumento de peso debido al incremento de la acomodacioacuten y
sobre todo a la disposicioacuten de una gruacutea de gran capacidad en cubierta hacen que esta partida
del peso en rosca necesite un coeficiente corrector mayor En este caso el valor del coeficiente
se ha estimado en 13 y se antildeade el peso de la gruacutea como una partida adicional 119875119892 con un valor
aproximado de 20 toneladas
119882119874119860 = 1198621198622 middot 0045 middot 119871119875119875 middot 119861 middot 119863 + 119875119892 = 13 middot 0045 middot 4551 middot 135 middot 55 + 20 = 21768 119905 Eq 27
133 Peso de maquinaria propulsora y auxiliar del buque base
Aunque no es un paraacutemetro que forme parte de la especificacioacuten de proyecto la propulsioacuten del
buque proyecto seraacute dieacutesel-eleacutectrica debido simplemente a que es la solucioacuten maacutes extendida
entre los buques AHTS actuales por su gran versatilidad y maniobrabilidad Por lo tanto en
este caso el coeficiente propulsor se debe a que este tipo de propulsioacuten es maacutes pesada que la
convencional El coeficiente corrector se ha estimado en 12
119882119876 = 1198621198623 middot 003 middot 11986111986711987512 middot 003 middot 321864 = 11587 119905 Eq 28
134 Peso en rosca estimado del buque base
Una vez se han calculado las distintas partidas que lo componen el peso en rosca del buque
base se calcula como
119882119877prime = 119882119878119879 + 119882119874119860 + 119882119876 = 56769 + 21768 + 11587 = 90124 119905 Eq 29
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
25
Valor que comparado con el peso en rosca real arroja un coeficiente de aproximacioacuten de
119862119886 =11244
90124= 125 Eq 30
El coeficiente de aproximacioacuten obtenido puede considerarse razonable y vaacutelido para estimar el
peso en rosca del buque proyecto
135 Peso de la estructura de acero de la alternativa inicial
Si se sigue el procedimiento desde el apartado 131 se obtiene que la alternativa inicial tiene
un peso de estructura de acero de
119882119878119879 = 1198621198881 middot 014 middot 119871119901119901 middot 119861 middot 119863 = 12 middot 014 middot 4730 middot 1375 middot 552 = 60114 119905 Eq 31
136 Peso del equipo y habilitacioacuten y equipo de la alternativa inicial
Del mismo modo que en el apartado 132
119882119874119860 = 1198621198882 middot 014 middot 119871119901119901 middot 119861 middot 119863 + 119875119892 = 12 middot 014 middot 4730 middot 1375 middot 552 + 20 = 22933 119905 Eq 32
137 Peso de maquinaria propulsora y auxiliar de la alternativa inicial
Del mismo modo que en el apartado 133
119882119876 = 1198621198623 middot 003 middot 119861119867119875 = 12 middot 003 middot 271382 middot 134 = 13102 119905 Eq 33
138 Peso en rosca estimado de la alternativa inicial
Siguiendo el procedimiento tomado en el apartado 134 una vez se han calculado las distintas
partidas que lo componen el peso en rosca de la alternativa inicial se calcula como
119882119877prime = 119882119878119879 + 119882119874119860 + 119882119876 = 60114 + 22933 + 13102 = 11996 119905 Eq 34
A continuacioacuten se recoge una tabla resumen con los resultados obtenidos
Tabla 1-8 Resumen de pesos de la alternativa inicial
Paraacutemetro Valor
Peso de la estructura de acero (t) 60114
Peso del equipo y la habilitacioacuten (t) 22933
Peso de la maquinaria propulsora y auxiliar (t) 13102
Peso en rosca total (t) 119957
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
26
Peso muerto (t) 80000
Desplazamiento (t) 199957
14 Generacioacuten de alternativas
El objetivo de este apartado es la obtencioacuten de las dimensiones y paraacutemetros definitivos del
buque El punto de partida seraacute una alternativa inicial generada a partir del buque base y de la
primera alternativa generada en el apartado anterior A partir de tal alternativa se generaraacuten
muchas otras hasta llegar a la oacuteptima
141 Generacioacuten de la alternativa inicial
Como los valores obtenidos de las regresiones lineales no son completamente fiables se
modifican las dimensiones principales obtenidas de acuerdo a los valores del buque base
El primer valor que se modificoacute fue la eslora entre perpendiculares Conocidos los
desplazamientos del buque base y de la primera alternativa la relacioacuten queda de la siguiente
manera
1198711198751198750 = 119871119875119875119887 middot (∆0
∆119887)
13
= 4551 middot (199009
1891)
13
= 463 119898 Eq 35
Tomando este valor corregido de la eslora entre perpendiculares se obtiene el valor corregido
de la manga
1198610 = 119861119887 middot1198711198751198750
119871119875119875119887= 135 middot
463
4551= 1373 119898 Eq 36
En el caso del puntal se obtiene a partir de la relacioacuten entre mangas
1198630 = 119863119887 middot1198610
119861119887= 55 middot
1373
135= 559 119898 Eq 37
Para corregir la potencia se pueden seguir dos caminos distintos El primero pasa por corregirla
empleando la misma relacioacuten de desplazamientos que en el caso de la eslora entre
perpendiculares (entendiendo que esta dimensioacuten influye de manera considerable en el valor
de la potencia instalada) De este modo
1198750 = 119875119887 middot (∆0
∆119887)
13
= 2400 middot (199009
1891)
13
= 244104 119896119882 Eq 38
Como el valor corregido dista en gran medida del valor de la alternativa inicial obtenido por
regresiones se decide obtener la potencia corregido de un segundo modo distinto En este
segundo caso la solucioacuten pasa por relacionar las potencias a traveacutes de la capacidad de tiro a
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
27
punto fijo que como se ha mencionado en distintas partes de este proyecto condiciona
enormemente la potencia instalada Por lo tanto
1198750 = 119875119887 middot1198791199011198910
119879119901119891119887= 2400 middot
40
35= 274286 119896119882 Eq 39
Este segundo resultado parece mucho maacutes coherente al resto de paraacutemetros corregidos
obtenidos y con el resto de los buques de la base de datos
Con todos los paraacutemetros obtenidos hasta ahora se puede obtener el nuacutemero de Froude como
119865119899 =119907
radic119892 middot 119871119875119875
=12 middot 05144
radic981 middot 63= 029 Eq 40
Como bien indica Joseacute Luis Garciacutea Garceacutes ldquolo normal es elegir un CB adecuado al Fn y
comprobar despueacutes otras caracteriacutesticas del proyecto como estabilidad y capacidad de cargardquo
Por lo tanto tras haber obtenido el nuacutemero de Froude en el apartado anterior se procede a
calcular el coeficiente de bloque del buque base y a continuacioacuten a estimar el coeficiente de
bloque del buque proyecto
El coeficiente de bloque del buque base se calcula de acuerdo con la foacutermula tradicional
119862119861119887 =∆
120588 middot 119871119887 middot 119861119887 middot 119879119887=
1891
1026 middot 4551 middot 135 middot 43= 0696 Eq 41
En cuanto a la estimacioacuten del coeficiente de bloque del buque proyecto se estima de acuerdo
con la foacutermula de Alexander (ver Eq 42)
119862119861 = 119870 minus119907 middot 05
radic328 middot 119871119875119875
Eq 42
Despejando
119870 = 119862119861 +119907 middot 05
radic328 middot 119871119875119875
= 119862119861 +12 middot 05
radic328 middot 4541 Eq 43
De este modo el coeficiente de bloque de proyecto es
119862119861 = 1149 minus12 middot 05
radic328 middot 463= 0662 Eq 44
Como es loacutegico al ser la velocidad de proyecto ligeramente superior (1 nudo) a la velocidad del
buque base el coeficiente de bloque obtenido es menor
Conocido el coeficiente de bloque el caacutelculo del calado es inmediato
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
28
1198790 =∆
120588 middot 1198710 middot 1198610 middot 1198621198610=
199009
1026 middot 463 middot 1375 middot 0662= 462 Eq 45
Por uacuteltimo resta obtener el paraacutemetro correspondiente a la eslora total Para ello simplemente
mantendremos la relacioacuten que presentaba dicho valor con la eslora entre perpendiculares que
se obtuvo de las regresiones lineales (ver Tabla 1-7) Esta relacioacuten era de
119871119874119860
119871119875119875=
5115
4730= 1082 Eq 46
De este modo
1198711198741198600 = 1082 middot 1198711198751198750 = 1082 middot 4730 = 5006 119898 Eq 47
Resumiendo las dimensiones y caracteriacutesticas principales de la alternativa inicial que se tomaraacute
como punto de partida de la generacioacuten del resto son
Tabla 1-9 Caracteriacutesticas principales de la alternativa inicial
Paraacutemetro Valor
LOA0 (m) 5006
Lpp0 (m) 4629
B0 (m) 1373
D0 (m) 559
T0 (m) 462
Fn 029
CB0 066
P0 (kW) 274286
Peso en rosca total (t) 119009
Peso muerto (t) 80000
Desplazamiento (t) 199009
142 Generacioacuten de alternativas
A modo de segunda comprobacioacuten se generaron una serie de alternativas complementarias a
la inicial La variacioacuten entre sus dimensiones es pequentildea ya que ha de asegurarse en todo
momento que el buque sea capaz de realizar todas las operaciones para las que va a ser
proyectado
Por lo tanto se generaron 10 esloras distintas para 10 mangas diferentes lo que hace un total
de 100 alternativas Las variaciones en ambos casos no superan la deacutecima para asegurar lo
mencionado en el paacuterrafo superior
El resto de los paraacutemetros se calcularaacuten en base a los dos primeros del mismo modo como se
hizo en el apartado 141
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
29
Es necesario comentar que en el caso del puntal se decidioacute no incluir su valor en el conjunto
de las iteraciones sino que se fijoacute el mismo en 55 metros
Una vez generadas todas las alternativas se excluyeron del conjunto de las posibles opciones
aquellas que contaban con relaciones adimensionales invaacutelidas es decir fuera de los rangos
establecidos en la base de datos Estos rangos adimensionales pueden consultarse en la Tabla
1-6
Las alternativas que siacute cumpliacutean con todas las relaciones adimensionales pueden consultarse
en el 0
15 Evaluacioacuten econoacutemica de las alternativas
Como se mencionoacute al principio del presente capiacutetulo la manera de determinar la mejor
alternativa fue a traveacutes de una evaluacioacuten teacutecnico-econoacutemica de las mismas Como el presente
informe trata del proyecto de un determinado buque se daraacute maacutes peso al criterio econoacutemico ya
que suele ser el que prima para los proyectistas
Por lo tanto dada la caracteriacutestica del presente documento y a la etapa del proyecto del buque
que concierne solo se tendraacuten en cuenta los costes relacionados a la construccioacuten del mismo
de cara a la evaluacioacuten econoacutemica Seguacuten [1] el coste de construccioacuten del buque (que suele
calcularse por el astillero) se divide de la siguiente manera
119862119862 = 119862119898119892 + 119862119864119902 + 119862119872119900 + 119862119881119886 Eq 48
Como es loacutegico el caacutelculo de las distintas partidas estaacute basado en el peso en rosca del buque
y en la potencia instalada en el mismo
bull Coste de los materiales a granel (CMg)
El material a granel estaacute formado tanto por el acero como por las chapas y perfiles que
conforman la estructura del buque Seguacuten [Alvarintildeo Azpiacuteroz y Meizoso 2007] ldquose consideraraacute
que solamente estaacuten incluidos en este apartado el coste del acero del casco y de las
superestructuras y el equipo metaacutelico del cascordquo lo que implica que el resto del material a granel
se incorporaraacute al sistema del buque al que pertenezca
En definitiva el coste de los materiales a granel puede calcularse como
119862119898119892 = 119888119898119892 middot 119882119878119879 = 119888119888119904 middot 119888119886119904 middot 119888119890119898 middot 119901119904 middot 119882119878119879 Eq 49
Siendo
Tabla 1-10 Coeficientes asociados al coste de material a granel
Paraacutemetro Valores Valor seleccionado
Ccs (Coste chapas y perfiles) 105 a 110 108
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
30
Cas (Coeficiente aprovechamiento de acero) 108 a 115 112
Cem (Coste incremento por equipo metaacutelico 103 a 110 107
Ps (Precio unitario acero) (eurot) - 800
En el caso del precio unitario del acero 119875119904 se tomaraacute un valor medio estimado ya que en este
apartado no es importante el valor obtenido sino la mayor o menor relacioacuten que presenten las
distintas alternativas entre siacute Se decide tomar 800 eurot
bull Coste de los equipos (CEq)
Dentro del coste de los equipos existe un nuacutemero elevado de partidas que pueden estudiarse
pero como en este apartado no es importante el coste en siacute sino la influencia de las formas y
dimensiones del buque sobre su precio de construccioacuten simplemente se tomaron aquellas
partidas que dependiacutean de tales valores Estas partidas son el coste del equipo propulsor (CEp)
y el coste del equipo restante instalado (CEr)
El primero se calcula como
119862119864119902 = 119888119890119902 middot 119875119861 Eq 50
Donde el coeficiente cep puede tomar valores de 300 eurokW a 360 eurokW o de 240 eurokW a 300
eurokW dependiendo de si los motores instalados son de 2 o de 4 tiempos respectivamente Se
toma un valor aproximado de 300 eurokW
El coste del equipo restante instalado se calcula del siguiente modo
119862119864119903 = 119888119890119901 middot 119901119904 middot (119882119876 + 119882119874119860) Eq 51
Donde cpe representa el coeficiente de comparacioacuten del coste de equipo restante y puede
tomar un valor comprendido entre 125 y 135 Se toma un valor de 13
bull Coste de la mano de obra (CMo)
Se calcula como la suma de los costes de montaje del material a granel (CmM) maacutes el coste
del montaje de los equipos (CmE)
119862119872119900 = 119862119898119872 + 119862119898119864 = 119888ℎ119898 middot 119888119904ℎ middot 119882119878119879 Eq 52
Siendo csh el coeficiente de horas por unidad de peso (aproximadamente 60ht) y chm el coste
medio por hora de la mano de obra (aproximadamente 55 euroh)
bull Otros costes aplicados (CVa)
Esta partida se estima sobre el total de los costes de construccioacuten exactamente supone entre
un 5 y 10 Por lo tanto se tomar un valor de 75 de los costes de construccioacuten
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
31
Como se mencionoacute previamente estos caacutelculos tienen una validez meramente comparativa y
en ninguacuten caso cuantitativa
Finalmente se antildeadieron todos estos criterios econoacutemicos a la hoja de caacutelculo de las
alternativas preseleccionadas (aquellas que cumpliacutean con las relaciones adimensionales) para
determinar cuaacutel de las mismas presentaba un coste de construccioacuten menor
151 Alternativa final seleccionada
La alternativa finalmente seleccionada presenta los siguientes paraacutemetros y dimensiones
Tabla 1-11 Paraacutemetros de la alternativa final seleccionada
Paraacutemetro Valor
Alternativa 22
L (m) 5024
Lpp (m) 4645
B (m) 1375
D (m) 550
T (m) 451
FB (m) 099
CB 066
P (kW) 276328
WR (t) 115556
Desplazamiento (t) 195556
LppmiddotBmiddotD 351375
LppB 338
LOAB 365
Fn 029
TD 082
LppD 845
BT 305
BD 250
16 Coeficientes de la carena
Una vez se han determinado las dimensiones principales de la alternativa seleccionada ya se
pueden calcular los coeficientes de la carena principales como son
bull Coeficiente de bloque
bull Coeficiente de la maestra
bull Coeficiente prismaacutetico
bull Coeficiente de la flotacioacuten
bull Posicioacuten longitudinal del centro de carena
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
32
161 Coeficiente de bloque
Se antildeade tal coeficiente simplemente a modo de recopilacioacuten pues ya fue calculado en el
apartado anterior Su valor es de
119862119861 = 0662
162 Coeficiente de la maestra
Para estimar el coeficiente de la maestra se recurre de nuevo a la referencia [1]
En la misma se muestran una serie de foacutermulas para el caacutelculo del coeficiente de la seccioacuten
media o maestra de las cuales solamente pueden emplearse dos ya que una de ellas queda
descartada por ser vaacutelida para RoRorsquos y portacontenedores y la otra por ser aplicable solamente
a remolcadores
La primera de las dos vaacutelidas es la foacutermula de Kerlen
119862119872 = 1006 minus 00056 middot 119862119861minus356 = 1006 minus 00056 middot 00662minus356 = 0982 Eq 53
La segunda es proporcionada por el canal de experiencias hidrodinaacutemicas de Hamburgo
(HSVA)
119862119872 =1
1 + (1 minus 119862119861)35=
1
1 + (1 minus 0662)35= 0978 Eq 54
Como no hay ninguna referencia acerca de la precisioacuten de ambos meacutetodos se decide tomar el
valor medio obtenido de ambos meacutetodos y por lo tanto estimar que el coeficiente de la maestra
de la alternativa final es de
119862119872 = 0980
163 Coeficiente prismaacutetico longitudinal
Una vez definidos los coeficientes CB y CM la obtencioacuten del coeficiente prismaacutetico longitudinal
o CP es inmediata
La relacioacuten que guardan estos tres coeficientes es la siguiente
119862119875 =119862119861
119862119872=
0662
0980= 0676 Eq 55
164 Coeficiente de la flotacioacuten
Del mismo modo que el coeficiente prismaacutetico longitudinal el coeficiente de la flotacioacuten estaacute en
gran medida condicionado por los coeficientes de bloque y de la maestra
Este nuevo coeficiente tiene una notable influencia sobre la estabilidad inicial y sobre la
resistencia hidrodinaacutemica de las embarcaciones (mayor coeficiente supone mayor resistencia
y mayor estabilidad)
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
33
Como suele ser habitual existen diversas formas para estimarlo En este caso se recurriraacute a la
foacutermula aplicable a remolcadores de la referencia [1]
La foacutermula es la siguiente
119862119882119875 = 045 middot 119862119861 + 056 = 045 middot 0662 + 056 = 0858 Eq 56
165 Posicioacuten longitudinal del centro de carena
A pesar de no ser un coeficiente en siacute es un paraacutemetro muy representativo de la carena y por
ello se decide incluir en el presente apartado
Para su estimacioacuten se recurre a la foacutermula teoacuterica de L Troost descrita en [1]
1198831198610 (119871119875119875) = 175 middot 119862119882119875 minus 125 = 175 middot 0858 minus 125 = minus067 Eq 57
El valor obtenido es un porcentaje de la eslora entre perpendiculares desde la seccioacuten media
tomando valores positivos hacia proa y negativos hacia popa
166 Longitud del cuerpo ciliacutendrico
Del mismo modo que la posicioacuten longitudinal del centro de carena la longitud del cuerpo
ciliacutendrico no es un coeficiente de la carena como tal Se decide incluir en la obtencioacuten de los
coeficientes de la misma de cara a facilitar el proceso de generacioacuten de formas que se
desarrollaraacute en el capiacutetulo posterior
Para la obtencioacuten de este paraacutemetro se recurre nuevamente a la referencia [1]
119871119861 (119871119875119875) = minus658 + 1607 middot 119862119861 minus 914 middot 1198621198612 = minus658 + 1607 middot 0662 minus 914 middot 06622
= 535
Eq 58
167 Coeficientes estimados
En definitiva los coeficientes de la carena obtenidos para la alternativa final son
Tabla 1-12 Coeficientes de carena de la alternativa final seleccionada
Paraacutemetro Valor
Coeficiente de bloque 066
Coeficiente de la maestra 098
Coeficiente prismaacutetico longitudinal 068
Coeficiente de la flotacioacuten 086
Pos Longitudinal centro de carena (Lpp) -067
Long Cuerpo ciliacutendrico (Lpp) 535
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
34
17 Evaluacioacuten teacutecnica de la alternativa final seleccionada
En base a todo lo estudiado anteriormente con la alternativa final seleccionada y sus
coeficientes ya se estaacute en disposicioacuten de evaluar la viabilidad teacutecnica de tal alternativa
La evaluacioacuten teacutecnica pasa por realizar una serie de comprobaciones que determinen si aparte
de cumplir las especificaciones de proyecto la alternativa final cumple con unos criterios
miacutenimos de seguridad
Los aspectos que se evaluaraacuten son los siguientes
bull Aacuterea de cubierta
bull Francobordo
bull Estabilidad inicial
171 Evaluacioacuten del aacuterea de cubierta
Por las propias caracteriacutesticas de la misioacuten de este tipo de buques se requiere un amplio
espacio en cubierta
Con todos los paraacutemetros y dimensiones calculados en los apartados anteriores ya es posible
estimar (de manera muy aproximada) cuaacutel seriacutea el aacuterea en cubierta del buque proyecto
Basaacutendonos en las especificaciones del buque base el cual cuenta con un aacuterea en cubierta de
aproximadamente 200 m2 se extrapolaraacute tal valor en base a las dimensiones de ambos buques
En el buque base la cubierta de trabajo tiene una eslora aproximada del 40 de la eslora total
del buque y una manga proacutexima al 80 de la manga del mismo De esta forma se puede estimar
que
Tabla 1-13 Evaluacioacuten teacutecnica del aacuterea de cubierta
Buque base Buque proyecto
40middotLOAb (m) 200 40middotLOAp (m) 201
80middotBb (m) 108 80middotBp (m) 110
Aacuterea cubierta (m2) 2160 Aacuterea cubierta (m2) 2211
Como se puede observar el aacuterea disponible en cubierta resulta maacutes que suficiente pare realizar
correctamente las operaciones para las que el buque estaacute destinado4
4 El valor obtenido es superior al espacio del que realmente dispondraacute el buque ya que al mismo hay que
restarle el espacio ocupado por las gruacuteas molinillos locales etc Por tratarse de un valor estimativo se
omite este aspecto
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
35
172 Evaluacioacuten del francobordo
A pesar de que hemos obtenido un valor preliminar para el francobordo disponible por el buque
es necesario aplicar el conocido Convenio Internacional de Liacuteneas de Carga para determinar la
validez del valor obtenido
En el documento se establece el proceso a seguir que consiste simplemente en determinar en
primer lugar el tipo de buque la eslora que se toma para el anaacutelisis y el coeficiente de bloque
a tener en consideracioacuten Posteriormente se realizan una serie de correcciones hasta
determinar en uacuteltima instancia un puntal miacutenimo a satisfacer
Por lo tanto se determina en primer lugar el tipo de buque Como no se ha proyectado
uacutenicamente para el transporte de cargas liacutequidas a granel se clasifica como buque de tipo B
En cuanto a la eslora seguacuten la referencia anterior ha de tomarse ldquoigual al 96 de la eslora
total de una flotacioacuten situada a una distancia por encima de la quilla igual al 85 del puntal
miacutenimo de trazado medido desde el canto alto de la quilla o a la distancia entre la cara de proa
de la roda y el eje de la mecha del timoacuten en esta flotacioacuten si esta uacuteltima es mayorrdquo Como en
esta etapa del proyecto no se tienen datos suficientes para tener en cuenta tales premisas se
opta por tomar una solucioacuten de compromiso y estimar que tal eslora seraacute muy similar a la eslora
entre perpendiculares
Para la eslora tomada se obtiene mediante interpolacioacuten (entrando en las tablas de francobordo
de buques de tipo B) un francobordo tabular de 40056 mm
Tabla 1-14 Estimacioacuten del francobordo tabular
Lpp (m) FB tab (mm)
46 39600
4645 40145
47 40800
El coeficiente de bloque se calcula en funcioacuten del puntal de trazado valor que si se conoce Por
lo tanto
119862119861prime =∆
119871119875119875 middot 119861 middot 085 middot 119863=
195556
4645 middot 1375 middot 085 middot 550= 064 Eq 59
En lo referente a las correcciones han de aplicarse las siguientes
minus Regla 31 Correccioacuten por puntal Como se puede observar a continuacioacuten seguacuten la
norma para buques con esloras inferiores a 120 metros si la fraccioacuten de la eslora entre
15 es superior al puntal no ha de aplicarse correccioacuten alguna En este caso al ser el
resultado (309) menor de los 55 metros del puntal es necesario aplicar la correccioacuten
119871
15=
4645
15= 309 Eq 60
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
36
119877 =119871
048=
4645
048= 9678 Eq 61
El francobordo se aumentaraacute en
1198621 = (119863 minus119871
15) middot 119877 = (55 minus
4645
15) middot 9678 = 23257 Eq 62
minus Regla 31 Correccioacuten por superestructuras Si se interpola para la eslora de 4638
metros se obtiene que la reduccioacuten de francobordo correspondiente es de 57454
miliacutemetros
Como la superestructura supondraacute aproximadamente un 40-45 de la eslora el paraacutemetro
anteriormente obtenido se ha de reducir un 25 Luego el valor final de la reduccioacuten por
superestructura es de
119862119878 = 025 middot 57454 = 14363 119898119898 Eq 63
El resto de las correcciones asiacute como el francobordo definitivo se calcularaacuten maacutes adelante
puesto que en la presente etapa del proyecto no pueden aplicarse por falta de informacioacuten
Por lo tanto el francobordo total bajo estas consideraciones es de
119865119861 = 119865119861119879 + 1198621 minus 119862119878 = 40145 + 23257 minus 14363 = 49038 119898119898 Eq 64
Consecuentemente el puntal miacutenimo obtenido es de
119863119872119868119873 = 119879 + 119865119861 = 451 + 049 = 500 119898 Eq 65
Luego como era de esperar el buque cumple holgadamente con el Convenio Internacional de
Liacuteneas de Carga para el caacutelculo del francobordo al obtenerse un puntal miacutenimo inferior a los
55 metros de puntal calculados en el apartado 151
173 Evaluacioacuten de la estabilidad inicial
Para evaluar que el buque cumple con unos valores miacutenimos de seguridad en cuanto a la
estabilidad se refiere es necesario estudiar de manera preliminar la estabilidad inicial del
buque Este paraacutemetro queda representado por el valor de la altura metaceacutentrica o ldquoGMrdquo
119866119872 = 119870119861 + 119861119872 minus 119870119866 Eq 66
Seguacuten la referencia [16] el valor de GM obtenido ha de ser superior a 015 m para considerar
que el buque cumple con unos criterios miacutenimos de estabilidad
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
37
En primer lugar se calcula el teacutermino KB (posicioacuten vertical del centro de carena) que seguacuten [1]
equivale simplemente a
119870119861 = (0858 minus 037 middot119862119861
119862119865) middot 119879 = (0858 minus 037 middot
0662
0858 ) middot 451 = 243 119898 Eq 67
A continuacioacuten se calcula el radio metaceacutentrico o BM de la siguiente manera
119861119872 =119870 middot 1198612
119879 middot 119862119861 Eq 68
Donde el paraacutemetro K se calcula como
119870 = 0113 middot 119862119865 minus 00306 = 0113 middot 0858 minus 00306 = 0066 Eq 69
Y por tanto
119861119872 =119870 middot 1198612
119879 middot 119862119861=
0066 middot 13752
451 middot 0662= 420 119898 Eq 70
Por uacuteltimo se calcula la posicioacuten vertical del centro de gravedad o KG
Seguacuten la circular 279 ldquoEstabilidad de remolcadores de la Inspeccioacuten General de Buques y
Construccioacuten Navalrdquo se establece que como estimacioacuten miacutenima preliminar ha de tener un
valor igual al 76 del puntal del buque En este caso en vez de simplemente optar por tomar
dicho valor se calcula de acuerdo a la formulacioacuten mostrada en la referencia [1]
119870119866119882119878119879 = (48 + 015 middot (085 minus 119862119861119863) middot119871119875119875
2
1198632 ) middot119863119860
119863 Eq 71
Donde
119862119861119863 = 119862119861 + 035 middot119863 minus 119879
119879middot (1 minus 119862119861) = 0662 + 035 middot
550 minus 451
451middot (1 minus 0662)
= 0689
Eq 72
119863119860 = 119863 middot (1 minus 0004 minus 0016) = 55 middot (1 minus 0004 minus 0016) = 539 Eq 73
De modo que
119870119866119882119878119879 = (48 + 015 middot (085 minus 0689) middot46452
552 ) middot539
55= 49 Eq 74
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
38
Es decir la coordenada vertical del centro de gravedad del peso de la estructura de acero se
encuentra aproximadamente a la mitad del puntal concretamente a 27 metros
La coordenada vertical del centro de gravedad del equipo y habilitacioacuten se estima directamente
a partir del puntal como
119870119866119882119874119860 = 119863 + 125 = 55 + 125 = 675 119898 Eq 75
En cambio la coordenada vertical del centro de gravedad de la maquinaria se calcula en funcioacuten
del puntal y del calado como sigue
119870119866119882119876 = 017 middot 119879 + 036 middot 119863 = 017 middot 451 + 036 middot 55 = 275 119898 Eq 76
Conocidas todas las coordenadas verticales de las distintas partidas que conforman el peso en
rosca del buque simplemente resta conocer la coordenada vertical del peso muerto para hallar
el centro de gravedad del buque
El peso muerto estaacute compuesto principalmente por los consumibles del buque y por la carga
que el buque transporta Debido a las peculiares caracteriacutesticas de estos buques la carga suele
transportarse en cubierta al menos un 65 de la misma y el resto repartido en distintas
bodegas o tanques situados sobre el doble fondo Para estimar la coordenada vertical de este
conjunto de cargas nos limitaremos a suponer que la carga sobre cubierta este
aproximadamente a 15 metros sobre la misma y que la carga sobre el doble fondo (el 35
restante) a 18 metros de este
Por tanto
119870119866119875119872 =(065 middot 119875119872 middot (119863 + 15)) + (035 middot 119875119872 middot 18)
119875119872
=(065 middot 800 middot (55 + 15)) + (035 middot 800 middot 18)
800= 518 119898
Eq 77
Finalmente la coordenada vertical del centro de gravedad se obtiene como
119870119866 =(119870119866119882119878119879 middot 119882119878119879 + 119870119866119882119874119860 middot 119882119874119860 + 119870119866119882119876 middot 119882119876 + 119870119866119875119872 middot 119875119872)
119882119878119879 + 119882119874119860 + 119882119876 + 119875119872
=(065 middot 800 middot (55 + 15)) + (035 middot 800 middot 18)
800= 518 119898
Eq 78
Conocidos todos los valores de la ecuacioacuten inicial (ver Eq 66) ya podemos calcular la
estabilidad inicial
119866119872 = 119870119861 + 119861119872 minus 119870119866 = 244 + 420 minus 438 = 226 119898 Eq 79
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
39
Efectivamente el valor de GM obtenido supera con creces el liacutemite miacutenimo de 015 metros
18 Resumen de las principales caracteriacutesticas del buque
En uacuteltimo lugar y como punto final al capiacutetulo de dimensionamiento se recoge en una serie de
tablas todos los paraacutemetros que se han ido obteniendo en las distintas subsecciones del
susodicho capiacutetulo
Tabla 1-15 Dimensiones principales
Paraacutemetro Valor
L (m) 5024
Lpp (m) 465
B (m) 1375
D (m) 550
T (m) 451
Tabla 1-16 Relaciones adimensionales
Paraacutemetro Valor
LppmiddotBmiddotD 351375
LppB 338
LOAB 365
Fn 029
TD 082
LppD 845
BT 305
BD 250
Tabla 1-17 Coeficientes de la carena
Paraacutemetro Valor
Coeficiente de bloque 066
Coeficiente de la maestra 098
Coeficiente prismaacutetico longitudinal 068
Coeficiente de la flotacioacuten 086
Pos Longitudinal centro de carena (Lpp) -067
Long Cuerpo ciliacutendrico (Lpp) 535
Tabla 1-18Partidas de pesos
Paraacutemetro Valor
WST (t) 59031
WOA (t) 22555
WQ (t) 11035
Anaacutelisis funcional y conceptual Dimensionamiento
40
WR (t) 115556
PM (t) 80000
Desplazamiento (t) 195556
Tabla 1-19 Otros valores caracteriacutesticos
Paraacutemetro Valor
Aacuterea cubierta (m2) 22110
P (Kw) 276328
Fn 029
TPF (t) 40
Disentildeo de formas
41
Disentildeo de formas
1 Introduccioacuten
El buen desarrollo de este capiacutetulo es vital para obtener unos buenos resultados de cara al
proyecto del buque ya que condiciona directamente el resto de los paraacutemetros obtenidos
Tambieacuten definiraacute tanto las capacidades como la disposicioacuten general del mismo
El disentildeo de formas se llevaraacute a cabo tratando de encontrar una solucioacuten de compromiso entre
la que mejor comportamiento hidrodinaacutemico ofrezca (resistencia al avance comportamiento en
la mar etc) y la que mejor comportamiento de cara a la operatividad (estabilidad
maniobrabilidad etc) ofrezca
A pesar de las numerosas referencias que existen sobre tal aspecto se ha decidido utilizar dos
que son frecuentemente empleadas dadas su sencillez y claridad como son la ya conocida
referencia [1] y el libro de Antonio Baquero relativo al caacutelculo de la resistencia al avance del
buque [4]
En cuanto al disentildeo en siacute mismo de las formas existen diversos meacutetodos
minus Derivacioacuten de formas a partir del buque base (supuesto un buen comportamiento
hidrodinaacutemico)
minus Generacioacuten de formas en softwares del tipo CAD
minus Disentildeo a partir de series sistemaacuteticas
En el presente documento el meacutetodo a seguir seraacute el primero de los anteriormente mostrados
ya que se dispone de diversos planos de buques de similares caracteriacutesticas El objetivo es
ldquolevantarrdquo las formas de todos estos buques y combinarlas de modo tal que se mantenga de
cada uno de ellos su caracteriacutestica maacutes notable El objetivo final es por lo tanto modificar las
formas y coeficientes del modelo obtenido para conseguir que se adecuen de la mejor manera
posible a las del buque base y a los coeficientes del buque proyecto obtenidos en el capiacutetulo
anterior Las modificaciones consistiraacuten en transformaciones afines y modificaciones de los
coeficientes de carena
Sin embargo se han de tener en cuenta una serie de aspectos previos que marcaraacuten el disentildeo
de las formas antes de proceder al proceso de generacioacuten de las mismas
2 Aspectos Previos
Debido a las propias caracteriacutesticas de operatividad a las que se veraacute sometido el buque
principalmente bajo condiciones de mar moderadas o severas la optimizacioacuten de las formas de
cara a minimizar la peacuterdida de velocidad en olas es muy importante Por lo tanto el objetivo
principal es dotar a la embarcacioacuten de una buena estabilidad en olas dejando en segundo lugar
aunque no menospreciando su capacidad de respuesta en tales condiciones y su resistencia
al avance en aguas tranquilas
Disentildeo de formas
42
21 Aspectos relacionados con la flotacioacuten
Los aspectos que maacutes determinan el buen comportamiento hidrodinaacutemico desde el punto de
vista de la flotacioacuten son el aacutengulo de salida y el aacutengulo de entrada En lo que respecta al
primero el de popa ha de ser inferior o ligeramente superior a 20ordm y la liacutenea de agua
correspondiente ha de tener una ligera convexidad Estas dos caracteriacutesticas son propias de
los buques con formas finas y el buque proyecto del presente informe no estaacute caracterizado
por tal aspecto ya que ha de contar con formas relativamente ldquollenasrdquo para garantizar una
adecuada estabilidad La solucioacuten maacutes comuacutenmente tomada es la de disponer una popa en
espejo ya que permite conceder a la flotacioacuten el aacutengulo de salida adecuado respecto al veacutertice
entre popa y costado sin aumentar exageradamente la presioacuten de origen viscoso Mediante
esta solucioacuten se produce un brusco desprendimiento de flujo pero que queda concentrado en
la popa del buque Sin embargo esta solucioacuten no se puede adoptar en el caso del presente
informe y es que este tipo de buques presenta una popa caracteriacutestica de cara a poder realizar
las operaciones de remolque y fondeo
Ilustracioacuten 7 Disposicioacuten tiacutepica de la popa de un buque AHTS Fuente wwwsectormaritimoes
Por lo tanto la solucioacuten pasa por disponer de longitudinales rectos y con una pendiente
suficiente para evitar pantocazos en la zona de salida de flujo de popa y para evitar generar
formas con convexidades acusadas en dicha zona
Es praacutectica habitual disponer ademaacutes de un quillote central en popa para diferenciar claramente
los flujos que le llegan a cada uno de los propulsores y para conferir a la nave una mejor
estabilidad de ruta y de rumbo al amortiguar en gran medida el movimiento de balance
En lo referente al cuerpo de entrada el principal factor limitante es la resistencia por formacioacuten
de olas En buques lentos categoriacutea en la que podriacutea incluirse nuestro buque esta componente
no es tan importante como otras por lo que en principio seraacute suficiente dotarlo de una proa
sencilla con una liacutenea de flotacioacuten recta Si embargo el principal problema que puede aparecer
en buques lentos con proas rectas es el fenoacutemeno de la ola rompiente que incrementa en gran
medida la resistencia de presioacuten de origen viscoso Para paliar en la medida de lo posible tal
Disentildeo de formas
43
efecto se puede combinar la disposicioacuten de un bulbo no muy pronunciado y elevado con un
aacutengulo de entrada en la flotacioacuten inferior a 30ordm
Seguacuten [Larsson y Raven2010] (ver [11]) el aacutengulo de entrada en la flotacioacuten ha de reducirse
hasta conseguir un cuerpo de entrada fino y alargado para desplazar el centro de flotacioacuten
hacia popa y conseguir disminuir los coeficientes de bloque y prismaacutetico En la siguiente
ilustracioacuten se muestra un ejemplo del aacuterea en la flotacioacuten de un buque tiacutepico de bajas
velocidades
Ilustracioacuten 8 Aacuterea en la flotacioacuten a bajo nuacutemero de Froude Fuente [Larsson amp Raven 2010]
21 Influencia de la seccioacuten transversal Cuerpos de salida y entrada
Las cuadernas han de ser las maacutes adecuadas para una embarcacioacuten como eacutesta con un nuacutemero
de Froude menor de 06 y con un casco proyectado para navegar bajo reacutegimen de
desplazamiento ademaacutes la embarcacioacuten ha de ser estable y debe ofrecer una buena
navegabilidad en condiciones de mar desfavorables
Distinguiremos entre cuadernas de popa y cuadernas de proa siendo las primeras las
comprendidas entre la perpendicular de popa y la cuaderna maestra y las segundas las
comprendidas entre la cuaderna maestra y la perpendicular de proa
Actualmente los tipos de cuaderna en ldquoUrdquo y en ldquoVrdquo (nombrados asiacute por el cierto parecido de
estas letras a las formas de las cuadernas que llevan su nombre) son los de uso maacutes extendido
en el disentildeo de cualquier embarcacioacuten
En la zona de popa las cuadernas en U pueden provocar la aparicioacuten de torbellinos (llamados
ldquotorbellinos de pantoquerdquo) y por lo tanto una disminucioacuten de la presioacuten y un aumento de la
resistencia Este fenoacutemeno se puede evitar con la disposicioacuten de cuadernas en V las cuales
no forman tales torbellinos al generar una salida de flujo de costado mucho maacutes uniforme y que
no interfiere con la salida del flujo del fondo
Disentildeo de formas
44
Ilustracioacuten 9 Representacioacuten de cuadernas en ldquoVrdquo [Baquero 2014]
Sin embargo el disponer de cuadernas en V en popa tiene un grave inconveniente y es la
formacioacuten de una estela muy poco uniforme y por ende la llegada de un flujo irregular al disco
de la heacutelice El problema reside en que dicho flujo heterogeacuteneo generaraacute numerosas
vibraciones y tambieacuten problemas de cavitacioacuten
En definitiva en el cuerpo de popa optaremos por la solucioacuten de compromiso maacutes generalizada
actualmente que consiste en disponer cuadernas mixtas U-V formadas por cuadernas en U
en la parte baja de la misma y cuadernas en V en la parte alta evitando asiacute los problemas
anteriormente mencionados de cada tipo de cuaderna
En cuanto al cuerpo de proa la eleccioacuten de un tipo u otro de cuaderna estaacute directamente
relacionada con la velocidad de la embarcacioacuten Ante velocidades bajas (nuacutemeros de Froude
pequentildeos) la configuracioacuten maacutes extendida son las cuadernas en U ya que en esta situacioacuten
apenas se da el fenoacutemeno de ldquoslammingrdquo 1 principal problema de tales cuadernas en proa al
tener la parte baja plana
Nuestra embarcacioacuten estaacute proyectada para navegar a una velocidad medio-baja (en torno a los
10-11 nudos) y por lo tanto seraacute maacutes conveniente disponer de cuadernas en V que al ser maacutes
afiladas y menos ldquollenasrdquo en su parte baja permiten un paso mucho maacutes suave del barco sobre
las olas es decir al caer el buque sobre la superficie del agua debido a los movimientos de
eacuteste la proa cortaraacute a la ola evitando asiacute los temidos y tiacutepicos golpes de slamming Se les
dotaraacute tambieacuten a las cuadernas de proa de una ligera concavidad que haraacute que aumente la
manga mojada y por lo tanto que mejore la estabilidad transversal
22 Influencia de la seccioacuten longitudinal Cuerpos de salida y entrada
El disentildeo de la seccioacuten longitudinal ha de hacerse atendiendo fundamentalmente a dos criterios
el nuacutemero de Froude y la fuerza o empuje hidrodinaacutemico al que se veraacute sometido la
embarcacioacuten
Disentildeo de formas
45
Al navegar entre un nuacutemero de Froude cercano a 03 las fuerzas hidrodinaacutemicas actuacutean en
direccioacuten vertical descendente y no aparece el fenoacutemeno de planeo La embarcacioacuten desplaza
un volumen de agua constante durante su navegacioacuten
De este modo descartamos disentildear la embarcacioacuten o bien con un fondo convexo o bien con
un fondo coacutencavo El primero porque es el maacutes indicado para las embarcaciones de planeo
(nuacutemeros de Froude superiores a 1) ya que hace que el centro de presiones se desplace hacia
proa y que se levante la misma a medida que aumentamos la velocidad y el segundo el fondo
coacutencavo tampoco es indicado porque en este caso el centro de presiones se ve desplazado
hacia la popa haciendo que en este caso la proa trime de manera gradual a medida que
aumenta la velocidad
Ilustracioacuten 10 Distribucioacuten de Presiones en Fondos Planos [Campana 2010]
En ambos casos que el centro de presiones y por tanto la distribucioacuten de las mismas no quede
en torno a la seccioacuten media origina los siempre incoacutemodos movimientos de cabeceo o
ldquoporpoisingrdquo que pueden provocar mareos a la gente embarcada
Por lo tanto concluimos que el fondo maacutes indicado para esta embarcacioacuten es el fondo recto
que hace que el centro de presiones quede siempre en torno a la seccioacuten media para cualquier
velocidad Para mejorar la navegabilidad a la velocidad maacutexima (unos 11 nudos) se dotaraacute a la
parte maacutes a popa del fondo de una ligera concavidad y de formas llenas que doten de volumen
a esta zona y hagan que trime al barco por proa facilitando el corte de las olas por la misma
23 Disposicioacuten de los propulsores
La disposicioacuten de los propulsores independientemente del tipo seraacute a popa del buque y por
tanto se produciraacute una peacuterdida de volumen en tal zona necesaria para permitir su alojamiento
Las formas han de moldearse de tal manera que los propulsores (en este caso se estima que
sean azimutales con tobera) se encuentren lo maacutes sumergidos posible de cara a ubicarlos en
las zonas de flujo maacutes uniforme y evitar su posible emersioacuten
Dentro de la popa la posicioacuten final de los propulsores quedaraacute determinada por el perfil
operacional del buque que a grandes rasgos queda delimitado por dos operaciones
esenciales navegacioacuten y en operacioacuten (con DP)
La condicioacuten de navegacioacuten determinaraacute la potencia necesaria a instalar en los propulsores de
popa y permitiraacute por tanto su dimensionamiento La navegacioacuten estaacute directamente relacionada
con la resistencia al avance que ofrece el buque y que depende a su vez de las formas Por lo
Disentildeo de formas
46
tanto seraacute necesario estimar la resistencia al avance ofrecida por el buque a su velocidad
maacutexima de 12 nudos
Por otro lado la condicioacuten de posicionamiento dinaacutemico es maacutes determinante en cuanto a la
disposicioacuten como tal de propulsores La capacidad de posicionamiento dinaacutemico de una
embarcacioacuten no depende exclusivamente de la potencia y nuacutemero de sus propulsores sino que
depende en gran medida de su ubicacioacuten
El buen funcionamiento del posicionamiento dinaacutemico depende en gran medida de dos
aspectos El primero es que permitan direccionar o ldquovectorizarrdquo el empuje de los propulsores
mediante la rotacioacuten de los mismos (o el empleo de elementos auxiliares) para contrarrestar los
efectos medioambientales que intenten sacar al buque de su posicioacuten de equilibrio Por lo tanto
en ese sentido los propulsores azimutales adquieren gran protagonismo ya que son capaces
de rotar 360ordm sobre su eje vertical De cara a la optimizacioacuten del posicionamiento dinaacutemico
conviene situarlos lo maacutes lejos de crujiacutea posible para aumentar su brazo de par y el momento
(empuje) que generan
En segundo lugar seraacute necesario contar en proa con una potencia comparable a la de popa
para que se puedan compensar en los momentos de mayor demanda (mares de traveacutes
remolque etc) La potencia en proa se conseguiraacute mediante el empleo de propulsores
transversales
24 Comportamiento en la mar
A lo largo de este proyecto se ha repetido en varias ocasiones la importancia que cobra la
operatividad en este tipo de buques
Tanto es asiacute que muchos de los buques similares al de proyecto cuentan incluso con la
novedosa proa invertida o ldquoXbowrdquo desarrollada por la empresa noruega Ulstein
Ilustracioacuten 11 Concepto de proa invertida o Xbow Fuente Ulstein
Disentildeo de formas
47
Sin embargo el desarrollo y concepcioacuten de este disentildeo requiere de numerosos recursos y de
una complejidad teacutecnica que supera lo esperado en el presente informe
Para mejorar el comportamiento en la mar del buque se decide optar por meacutetodos maacutes
tradicionales pero igualmente efectivos como son las quillas de balance y el bulbo de proa
En cuanto a las primeras su funcioacuten principal es la de amortiguar o compensar los movimientos
de balance el buque los maacutes criacuteticos junto a los de cabeceo Las olas que el buque genera con
sus movimientos de balance no son de gran magnitud por lo tanto los efectos viscosos cobran
gran importancia La disposicioacuten de las quillas de balance seraacute en los pantoques (con los que
formaraacute un aacutengulo de 90ordm) siguiendo en la medida de lo posible las liacuteneas de corriente Su
ubicacioacuten seraacute a lo largo del cuerpo ciliacutendrico donde el flujo es maacutes uniforme y el efecto de las
quillas es maacuteximo
Aunque suponen un aumento considerable de superficie mojada su aumento de energiacutea
disipada por formacioacuten de torbellinos y por lo tanto su efecto en los movimientos de balance
justifica sobradamente su instalacioacuten
En lo referente al bulbo de proa la praacutectica habitual consiste en disponer de un bulbo
ldquosemisumergidordquo es decir que la parte alta del mismo sobresale por encima de la flotacioacuten
En la siguiente ilustracioacuten del buque base puede comprobarse como efectivamente la liacutenea de
flotacioacuten corta al bulbo a aproximadamente frac34 de su altura
Ilustracioacuten 12 Bulbo semisumergido Fuente Gelibolu Shipyard
Mediante el empleo de este tipo de bulbo se consiguen dos efectos positivos de cara al
comportamiento en la mar de la embarcacioacuten El primero de ellos es ldquocortarrdquo las olas rompientes
de proa y disminuir la resistencia al avance ya que como puede apreciarse en la ilustracioacuten
superior en aacutengulo de entrada en la flotacioacuten del bulbo es muy pequentildeo En definitiva se trata
de simular el efecto de ldquoWave Piercingrdquo que se consigue en los patines de los catamaranes
raacutepidos En segundo lugar y con la misma finalidad se consigue retrasar el seno de la ola
rompiente y tratar de ajustarlo con el valle generado por el buque con el objetivo final de
ldquoanularrdquo el efecto de la ola rompiente en proa
Disentildeo de formas
48
25 Estabilidad
Las formas finalmente seleccionadas son determinantes de cara a la estabilidad de la nave ya
que establecen el aacuterea en la flotacioacuten de la misma y consecuentemente los coeficientes de la
carena
Debido a la disposicioacuten de equipos muy pesados en cubierta como la gruacutea molinetes etc los
momentos escorantes que se producen en buques de este tipo son elevados al elevarse el
centro de gravedad notablemente
26 Resistencia al avance
Como en la mayoriacutea de los buques que se proyectan el objetivo primordial es que la resistencia
al avance que ofrece el buque sea miacutenima La resistencia al avance influye de manera directa
en la potencia a instalar de los propulsores y por ende en el consumo de combustible y en la
autonomiacutea del buque
Debido a la necesaria inclusioacuten de elementos auxiliares a la carena del buque como son el
quillote central las quillas de balance los tuacuteneles para los propulsores transversales etc la
resistencia al avance se ve incrementada Sin embargo su disposicioacuten puede ser optimizada
mediante numerosos meacutetodos para que tal incremento sea miacutenimo
Como la embarcacioacuten tiene un nuacutemero de Froude de 029 (muy proacuteximo a 03) navegaraacute bajo
reacutegimen de desplazamiento y por lo tanto para optimizar las formas y ofrecer la menor
resistencia al avance posible habraacute que tener en cuenta que la componente de la resistencia
predominante seraacute la viscosa
27 Astilla muerta
El aacutengulo de astilla muerta definido por la Real Academia de Ingenieriacutea (2012) como ldquoelevacioacuten
de la cuaderna sobre el plano de quilla medida a mitad de la mangardquo hemos de tenerlo en
cuenta a la hora de determinar un casco oacuteptimo en cuanto a la navegacioacuten tanto en aguas
tranquilas como con mal tiempo ya que es uno de los aspectos que maacutes influyen en el
comportamiento de una embarcacioacuten
Un aacutengulo miacutenimo de astilla muerta es decir una placa plana implicariacutea que la embarcacioacuten
fuera muy sensible a las aceleraciones verticales y tuviera una maniobrabilidad muy limitada en
mares agitados y en el otro extremo un aacutengulo demasiado grande implicariacutea que las fuerzas
de sustentacioacuten verticales no fueran suficientes y que se tuviera que aumentar o bien el trimado
o bien la superficie mojada conllevando ello un aumento considerable de la resistencia al
avance
Una de las ventajas que presenta esta disposicioacuten es la suavidad del impacto del casco con las
olas en comparacioacuten a otra embarcacioacuten que no disponga apenas de astilla muerta Ademaacutes
aumenta la maniobrabilidad de las embarcaciones tanto en aguas tranquilas como en
navegacioacuten con mal tiempo
La astilla muerta reduce la sustentacioacuten vertical debido a que el agua que golpea el fondo del
casco se desprende tambieacuten hacia los laterales formando el tiacutepico spray
Disentildeo de formas
49
Ilustracioacuten 13 Influencia de la Astilla Muerta en la Generacioacuten de Spray y Presiones Ejercidas [Larsson
amp Raven 2010]
Sin embargo el spray que se genera en el fondo y continuacutea por los costados aumenta
gradualmente la resistencia friccional
Por lo tanto teniendo en cuenta todo lo anterior consideramos que lo oacuteptimo para nuestra
embarcacioacuten es dotarla de una astilla muerta gradual la cual aumente a medida que nos
movemos de popa a proa (ldquowarpingrdquo)
De este modo combinando cuadernas mixtas tipo U-V en popa con un cierto aacutengulo
ascendente de astilla muerta conseguiremos que la salida del flujo sea lo maacutes homogeacutenea
posible y que las aceleraciones verticales sean miacutenimas mejorando asiacute el rendimiento
propulsivo la maniobrabilidad y capacidad de navegacioacuten en mal tiempo de la embarcacioacuten
3 Generacioacuten de formas
Como ya se mencionoacute en el primer apartado del presente capiacutetulo los procesos de generacioacuten
de formas son muy variados Por norma general se parte de buques ya construidos y de los
que se conoce su comportamiento hidrodinaacutemico y se modifican sus formas lo menor posible
hasta obtener las dimensiones y coeficientes de carena del buque que se desea obtener
Seguacuten [15] las transformaciones maacutes habituales son las siguientes
minus Transformacioacuten afiacuten este tipo de transformacioacuten modifica las dimensiones principales
de las formas de partida para ajustarlas al buque de proyecto manteniendo inalterados
los coeficientes de carena del buque
minus Modificacioacuten del coeficiente prismaacutetico se modifica el coeficiente prismaacutetico pero se
mantienen constantes las dimensiones principales
minus Modificacioacuten del coeficiente de bloque se realiza manteniendo constante el coeficiente
de la maestra
minus Modificacioacuten del centro de carena se cambia la curva de aacutereas manteniendo constante
el coeficiente de bloque
minus Modificacioacuten de la curva de aacutereas
Disentildeo de formas
50
El primer paso fue el de obtener el modelo en 3D de los buques base para poder proceder a su
posterior combinacioacuten y transformacioacuten
Para ello y con ayuda del programa de disentildeo asistido por ordenador Rhinoceros se parte de
la vista de perfil y transversal de los distintos planos de formas es decir los planos en los que
aparecen las longitudinales y las cuadernas respectivamente
Una vez obtenidos ambos planos se insertan como imagen de fondo en el programa para
despueacutes trazar curvas NURBS5 o curvas racionales sobre cada uno de los longitudinales y
cuadernas tratando de reproducirlos lo mejor posible y hacer que el modelo 3-D se asemeje lo
maacuteximo al original Una vez modeladas las curvas y habiendo comprobado que todas teniacutean
los mismos puntos de control (para evitar la aparicioacuten de ldquobollosrdquo o discontinuidades en el
casco) se desplazan a su posicioacuten longitudinal correspondiente para obtener asiacute el modelo en
3-D
Finalmente con la ayuda de diversos comandos del programa (ldquoSweep2rdquo ldquoSurface Networkrdquo
etc) se generan las distintas superficies que conformaraacuten el casco obteniendo finalmente el
modelo en 3-D En la siguiente ilustracioacuten se muestra un ejemplo del proceso anteriormente
descrito
Ilustracioacuten 14 Obtencioacuten del modelo 3D del buque base Elaboracioacuten propia
Obtenido el modelo 3D el siguiente paso consiste en realizar una transformacioacuten afiacuten para
ajustar las dimensiones del modelo a las del buque proyecto Para ello se recurrioacute a la opcioacuten
ldquoescalar en una dimensioacutenrdquo que tambieacuten ofreciacutea el programa Rhinoceros ya que permite
escalar el modelo en las tres direcciones principales de manera independiente
5 NURBS Non- Uniform Rational B-Splines
Disentildeo de formas
51
Sin embargo adecuar las dimensiones principales no garantiza una escala correcta de los
coeficientes de la carena Por lo tanto el siguiente paso consiste en modificar las formas
levemente hasta alcanzar unos valores que se pueden considerar razonablemente
aproximados a los esperados
Las transformaciones que se llevaron a cabo pueden resumirse del siguiente modo
minus Aumento de la altura vertical de la zona del codaste con el fin de garantizar que el
espacio en popa fuera maacutes que suficiente para alojar los propulsores principales
Ademaacutes el desplazamiento obtenido tras las primeras transformaciones era mayor de
lo esperado y por lo tanto era necesario que se rebajara en la medida de lo posible
minus Reduccioacuten de la envergadura de los ldquoshouldersrdquo de popa y de proa con el objetivo de
conseguir una segunda disminucioacuten del desplazamiento
El ajuste de las formas se realzoacute directamente en el programa Rhinoceros debido a que al
haberse realizado a traveacutes de curvas NURBS su modificacioacuten a traveacutes de los puntos de control
que las componen resulta muy intuitiva y raacutepida
4 Caracteriacutesticas de las formas
Tras los pasos del apartado anterior se obtuvo una carena que cumpliacutea en la medida de lo
posible con los paraacutemetros obtenidos tras la generacioacuten de alternativas Como se podraacute
comprobar a continuacioacuten la precisioacuten obtenida sin ser insuficiente o mala no es tan buena
como cabriacutea esperar pero se considera aceptable y dentro de los maacutergenes para la etapa en
la que se encuentra el proyecto
Una vez alcanzadas unas formas con coeficientes de carena adecuados al proyecto se
procedioacute al alisado de las mismas en Rhinoceros Este proceso es muy importante ya que no
sirve simplemente para mejorar el aspecto visual del modelo (corrigiendo los famosos ldquobollosrdquo
que se generan en las superficies que no comparten la curvatura) si no que presenta una mejora
importante en cuanto al comportamiento hidrodinaacutemico de la carena que define finalmente la
resistencia al avance y por tanto la potencia requerida
Los resultados obtenidos son los siguientes
Tabla 2-1 Comparativa de los coeficientes de carena estimados y obtenidos
Paraacutemetro Alternativa Modelado Aprox
Desplazamiento (t) 1956 207000 58
T (m) 451 451 003
Lpp (m) 4645 4804 345
B (m) 1375 1375 -001
Coeficiente de bloque 066 068 233
Coeficiente de la maestra 098 099 062
Coeficiente prismaacutetico longitudinal 068 069 192
Coeficiente de la flotacioacuten 086 086 -011
Disentildeo de formas
52
Paraacutemetro Alternativa Modelado Aprox
LppB 338 350 346
BT 305 304 -021
Como se puede comprobar el valor que maacutes se aleja de lo estimado es el correspondiente al
desplazamiento Este hecho se debe a diversos motivos
minus Inclusioacuten del quillote central en el modelo El hecho de antildeadir el quillote a la hora de
realizar las curvas hidrostaacuteticas aumenta el desplazamiento obtenido en unas 20
toneladas sin embargo y de cara a etapas futuras como el caacutelculo de la resistencia al
avance se decide no eliminar para mejorar la precisioacuten de los caacutelculos
minus No inclusioacuten de los propulsores transversales de proa En la etapa presente del
proyecto se desconoce el diaacutemetro con el que han de contar tales propulsores y por
tanto careciacutea de sentido modificar la carena ya que es un proceso lento y complicado
Grosso modo de cara al caacutelculo del desplazamiento pueden considerarse como
tanques ciliacutendricos vaciacuteos Suponiendo que el diaacutemetro de tales propulsores puede ser
de 15 metros el desplazamiento que restariacutean seriacutea de
119863119890119904119905 = 120588 middot 120587 middot 1198772 middot 1198611199011199031199001199011 +middot 120587 middot 1198772 middot 1198611199011199031199001199012
= 1025 middot 120587 middot 0752 middot 3 + 1025 middot 120587 + 0752 middot 5 = 55 119905 + 91 119905 = 146 119905
Eq 80
Teniendo en cuenta estas consideraciones el desplazamiento final seriacutea de unas 2020
toneladas y el margen bajariacutea hasta el 32
Ilustracioacuten 15 Volumen equivalente de los propulsores de proa
Finalmente las formas obtenidas se muestran a continuacioacuten
Disentildeo de formas
53
Ilustracioacuten 16 Modelo en 3D del buque proyecto Elaboracioacuten propia
Como se puede ver en las tablas superiores durante el proceso de generacioacuten de formas las
dimensiones principales se han mantenido y por lo tanto las relaciones adimensionales no se
han modificado En cuanto a los coeficientes de carena el caso es distinto ya que aparecen
ligeras variaciones respecto a lo estimado en la generacioacuten de alternativas En todo caso
dichas variaciones se consideran plenamente admisibles por tratarse bajos porcentajes y cuyos
efectos negativos no seraacuten cuantificables con las herramientas de las que se dispone para la
realizacioacuten del presente documento
41 Curva de aacutereas normalizada
La curva de aacutereas que se muestra a continuacioacuten se obtuvo a partir del programa Maxsurf
Posteriormente se editoacute en Excel para obtener una visioacuten maacutes clara de los distintos puntos que
la forman
Disentildeo de formas
54
Ilustracioacuten 17 Curva de aacutereas normalizada Elaboracioacuten propia
Como se puede observar las caracteriacutesticas globales de la curva son razonablemente
adecuadas y satisfactorias
Destaca la entrada del cuerpo de proa que es suave y progresiva debido al efecto de disponer
el bulbo ldquoadosadordquo a la proa y no como una protuberancia como suele ser lo general
El cuerpo ciliacutendrico presenta una longitud proporcionalmente adecuada y una ordenada vertical
constante entre los 15 y 25 metros en los que se presenta
Por uacuteltimo el cuerpo de popa o de salida presenta una curvatura constante y progresiva desde
la salida del cuerpo ciliacutendrico hasta la llegada a la popa en espejo Cabe destacar la ligera
discontinuidad que se produce en el entorno de los 5 metros debido a la aparicioacuten del quillote
central La popa en espejo tiene un aacuterea sumergida suficiente para evitar en gran medida los
efectos de slamming6 en popa
5 Plano de formas
El plano de formas es una imagen representativa de las formas del barco En el mismo aparecen
proyecciones de diversas secciones transversales (caja de cuadernas) longitudinales y
verticales o liacuteneas de agua En nuestro caso estaacute constituido por 20 cuadernas (maacutes una
adicional que queda a popa de la perpendicular de popa) 6 longitudinales y 15 liacuteneas de agua
donde las 6 primeras quedan por debajo de la flotacioacuten siendo la 6 la maacutes representativa por
ser la que determina el calado del buque
Las cuadernas estaacuten equiespaciadas con 120 de la eslora entre perpendiculares los
longitudinales con 16 de la semimanga y las liacuteneas de agua con 16 del calado
6 Slamming vocablo anglosajoacuten que hace referencia al teacutermino ldquopantocazordquo que seguacuten la RAE se define
como golpe dado por el casco del buque en el agua al cabecear
AP MS FP
000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
-500 000 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000
Aacutere
a (
m2)
Pos Long (m)
Disentildeo de formas
55
Ademaacutes de las secciones miacutenimas indicadas anteriormente se ha decidido incluir dos
secciones inclinadas o ldquovagrasrdquo que sirven para dar maacutes informacioacuten de la curvatura del casco
concretamente en los hombros o ldquoshouldersrdquo de popa y proa Estas secciones son la
interseccioacuten de un plano inclinado en el sentido longitudinal con el casco del buque y se
representan en el plano mediante un abatimiento y no una proyeccioacuten El nuacutemero de vagras
que se incluyen son dos la primera une el punto de interseccioacuten entre la liacutenea de agua 6 y
crujiacutea con el punto de interseccioacuten entre la liacutenea base y la semimanga maacutexima del buque la
segunda une el punto de interseccioacuten entre la liacutenea de agua 5 y la mitad de la semimanga
maacutexima del buque
En el plano de formas que se adjunta como anexo se pueden observar todas las caracteriacutesticas
comentadas en el anaacutelisis anterior Ademaacutes en el mismo aparecen las secciones
correspondientes al quillote de popa y al bulbo de proa
6 Anaacutelisis del comportamiento hidrodinaacutemico
Tras la obtencioacuten de las formas de la carena en el apartado anterior ya se estaacute en disposicioacuten
de realizar un anaacutelisis de su ldquobondadrdquo desde el punto de vista hidrodinaacutemico El principal factor
que determina si unas formas son adecuadas o no desde este punto de vista es la resistencia
al avance que ofrecen
En el apartado 2 de Aspectos Previos se analizaron los aspectos maacutes determinaban que
caracterizaban a la embarcacioacuten y que condicionariacutean el proceso de generacioacuten de formas
Como ya se comentoacute en dicho capiacutetulo con todas las caracteriacutesticas implementadas se
buscaba obtener un comportamiento en la mar oacuteptimo no un comportamiento hidrodinaacutemico
oacuteptimo Es decir la resistencia ofrecida al avance pasoacute a un segundo lugar de importancia en
pos de garantizar y asegurar un comportamiento idoacuteneo en operacioacuten Este hecho puede
comprobarse con la inclusioacuten de ciertos elementos que penalizan seriamente el
comportamiento hidrodinaacutemico y que aumentan considerablemente la resistencia al avance
como pueden ser
minus Quillote central de popa mejora notablemente la facilidad de gobierno del buque y
permite la instalacioacuten (opcional) de heacutelices transversales Sin embargo aumenta la
resistencia al avance al aumentar la superficie mojada en popa
minus Espejo de popa semisumergido aumenta el aacuterea sumergida de popa mejorando el
comportamiento en la mar pero penaliza seriamente la resistencia al avance al
aumentar la superficie mojada
minus Quillas de balance mejoran el comportamiento ante movimientos de balance del buque
al amortiguar sus oscilaciones Aumenta la superficie mojada a lo largo de todo el
costado
Puede comprobarse que el buque no seraacute oacuteptimo desde el punto de vista hidrodinaacutemico
Sin embargo el tiempo en navegacioacuten del buque (durante el cual la resistencia al avance cobra
una mayor importancia) es muy bajo en comparacioacuten al tiempo en operacioacuten que pasan estos
Disentildeo de formas
56
buques Seguacuten fuentes del sector como son Subse7 y Damen lo normal es que este tipo de
buques pasen el 70 o maacutes en operacioacuten frente a un 15 en traacutensito o navegacioacuten
En definitiva antes de proceder a la estimacioacuten de la resistencia al avance del buque es
necesario considerar que los valores esperados no son del todo ldquooptimistasrdquo si bien tampoco
se espera que sean valores necesariamente negativos ya que como se pudo ver en el apartado
referente a la curva de aacutereas y coeficientes de carena los valores obtenidos eran maacutes que
razonables
7 Estimacioacuten de la resistencia al avance
El presente apartado es uno de los maacutes importantes en el proyecto de una embarcacioacuten ya que
determina la potencia propulsora necesaria a instalar y con ello otros paraacutemetros como pueden
ser la autonomiacutea el tamantildeo de la caacutemara de maacutequinas etc
La estimacioacuten de la resistencia al avance puede llevarse a cabo de diversas maneras siendo
la maacutes precisas las predicciones numeacutericas y la realizacioacuten de ensayos en canales de
experiencias hidrodinaacutemicas sobre modelos a escala de la embarcacioacuten cuya resistencia al
avance desea conocerse Loacutegicamente tal proceso no puede llevarse a cabo en nuestro caso
y por lo tanto ha de recurrirse a meacutetodos alternativos como son las series sistemaacuteticas7 o a
meacutetodos estadiacutesticos
La primera de las opciones la de las series sistemaacuteticas se descarta debido a que la mayoriacutea
de ellas estaacuten desactualizadas Los rangos de aplicacioacuten que permiten su utilizacioacuten han
variado a lo largo de los antildeos y por lo tanto es difiacutecil encontrar alguna en la que se cumplan
todos los requisitos para su utilizacioacuten
Por lo tanto es necesario recurrir a los meacutetodos estadiacutesticos En primer lugar es necesario
determinar el tipo de reacutegimen de navegacioacuten en funcioacuten del nuacutemero de Froude Esta variacioacuten
normalmente se representa a traveacutes del coeficiente prismaacutetico longitudinal
Como se puede comprobar en la Ilustracioacuten 18 para el nuacutemero de Froude de nuestra
embarcacioacuten que es de 029 el graacutefico establece que el reacutegimen de navegacioacuten corresponde
a la frontera entre el semi- desplazamiento y el desplazamiento Este hecho implica que los
meacutetodos estadiacutesticos de prediccioacuten de potencia que pueden emplearse son
minus Holtrop y Mennen
minus Compton
minus Fung
minus van Oortmerssen
minus Series 60
7 En una serie sistemaacutetica se realizan variaciones en los paraacutemetros principales de una serie
caracteriacutestica de buques y los resultados se presentan en forma de diagramas y tablas en los que la
resistencia de un nuevo disentildeo se puede obtener por interpolacioacuten
Disentildeo de formas
57
Ilustracioacuten 18 Reacutegimen de navegacioacuten en funcioacuten del nuacutemero de Froude Fuente [Larssonamp Raven
2010]
De entre todos los meacutetodos el maacutes extendido y utilizado para buques de desplazamiento es el
de Holtrop y Mennen Sin embargo su principal inconveniente reside en su amplio margen de
utilizacioacuten el cual puede dar lugar a incertidumbres en los resultados Por ello se opta por
analizar la validez de los distintos meacutetodos y obtener la resistencia al avance estimada de
acuerdo a cada uno de ellos para una serie de velocidades y finalmente se decide tomar como
criterio la potencia propulsora instalada por el buque base ya que es un dato que se conoce y
en la etapa actual del proyecto supone sin lugar a dudas el valor maacutes fiable
71 Meacutetodos estadiacutesticos de resistencia al avance
En primer lugar se ha de verificar si los paraacutemetros y relaciones adimensionales del buque
proyecto son suficientemente vaacutelidos como para ser incluidos en los distintos caacutelculos del
software Maxsurf
Disentildeo de formas
58
Tabla 2-2 Comprobacioacuten de la aplicacioacuten de los meacutetodos estadiacutesticos de resistencia al avance
Paraacutemetro Valor obtenido Holtrop van Oortmerssen Series 60 Compton Fung
Cp 068 055 085 050 073 - - - - 053 077
LB 365 390 1500 300 620 550 850 400 520 252 1794
BT 305 210 400 190 400 250 350 - - 170 1020
L (m) 5024 - - 800 8000 - - - - - -
Cm 098 - - 070 097 - - - - - -
LcgL -004 - - -8 3 - - -013 -002 - -
Despl (m3) 195556 - - 500 300000 - - - - - -
Semiaacuteng entrada (ordm) 2700 - - 1000 4600 - - - - 1432 2367
Cb 068 - - - - 060 080 - - - -
Cflotacioacuten 086 - - - - - - - - 066 084
Despl L3 0020 - - - - - - 000 001 - -
Velocidad (kn) 12
Fn 0284
Resistencia (kN) 909 1266 785 323 60
Potencia (kW) 561139 781404 484635 1993678 370093
Como se puede comprobar no existe ninguacuten meacutetodo para el cual se cumplan todos los
requisitos Sin embargo en todos los casos se exceden o no se llega a los liacutemites por un margen
muy pequentildeo
Se puede observar tambieacuten que existe una gran disparidad en los resultados que ofrecen los
distintos meacutetodos lo cual se debe a la incertidumbre que se comentaba con anterioridad
Como ya se indicoacute en el apartado anterior se decide tener en cuenta el valor de la potencia
instalada en el buque base que se conoce y es de 2400 kW El meacutetodo que maacutes se aproxima
a este valor es el meacutetodo de Compton y seraacute por tanto el que se tenga en cuenta para el resto
de las operaciones
72 Correcciones a los meacutetodos estadiacutesticos
Los resultados no son en ninguacuten caso definitivos ya que el programa no tiene en cuenta todos
los efectos de los distintos componentes de la resistencia al avance como pueden ser la
resistencia de los apeacutendices (quillote central quillas de balance y propulsores azimutales) la
resistencia aerodinaacutemica de la superestructura etc
En el caso de la resistencia antildeadida por apeacutendices no es disparatado considerar que su efecto
supone un 5-10 de la eslora total lo que en el peor de los casos (meacutetodo de Compton)
equivaldriacutea a unos 16-32 kN adicionales respectivamente y que equivaldriacutean a unos 100-200
kW maacutes
En lo que respecta a la resistencia ofrecida por el aire ninguno de los meacutetodos anteriores la
incluye en sus estimaciones ya que son meacutetodos estadiacutesticos basados en la resistencia
ofrecida por la carena Sin embargo su influencia en la resistencia ofrecida por el buque es
Disentildeo de formas
59
considerable en comparacioacuten al resto de componentes como son resistencia de presioacuten en el
bulbo de proa resistencia por inmersioacuten del espejo resistencia adicional por correlacioacuten
modelo-buque etc Por ello se considera oportuno calcular de manera breve y aproximada su
aportacioacuten a la resistencia global del buque al avance
73 Resistencia aerodinaacutemica
Para el caacutelculo de la resistencia al aire ofrecida por la obra viva del buque se ha de estimar la
forma transversal que presentariacutea la misma
El primer paso es acudir a buques similares para determinar brevemente como variacutea la
superestructura en funcioacuten de la eslora Se obtuvieron imaacutegenes de distintos buques del rango
de 50 metros y se comproboacute que las modificaciones o variaciones entre los mismos eran
debidas sobre todo a temas esteacuteticos
Una vez obtenidas diversas estructuras se realizoacute un modelo en 3D de la misma para ajustarla
y escalarla a la carena previamente disentildeada El resultado obtenido fue el siguiente
Ilustracioacuten 19 Estimacioacuten de las medidas de la obra muerta Elaboracioacuten propia
Como se puede comprobar el modelo de la superestructura se simplificoacute a traveacutes de
rectaacutengulos ya que como se veraacute a continuacioacuten los meacutetodos de caacutelculo de resistencia
aerodinaacutemica tienen en cuenta el aacuterea proyectada de la misma
En cuanto a la obra muerta las medidas del rectaacutengulo que forman se pueden obtener
raacutepidamente tras restar al puntal maacuteximo (1120 metros) el calado (452 metros) y antildeadiendo
la manga total del buque (1375 metros)
En definitiva la suma de las aacutereas totales proyectadas es de
Disentildeo de formas
60
Tabla 2-3 Aacutereas proyectas de superestructura y obra muerta
Alto (m) Aacuterea (m2)
Exhaustacioacuten 1 465 119 553
Exhaustacioacuten 2 465 119 553
Caseta inferior 270 1160 3132
Caseta Superior 318 688 2188
Obra muerta 669 1378 9219
Total 15645
Seguacuten [4] existen diversos meacutetodos experimentales para el caacutelculo de la resistencia al avance
ofrecida por la obra muerta y la superestructura como Hughes Isherwood Blenderman etc
Para todos ellos el coeficiente de resistencia (dato que se emplearaacute maacutes adelante) se situacutea
para cualquier tipo de buque en torno a 12
Todos los meacutetodos se basan en la formulacioacuten claacutesica referente al caacutelculo de la resistencia
119877119886119890119903119900 =1
2middot 119862119863 middot 120588119886 middot 119881119886
2 middot 119860119879 Eq 81
Donde
- CD representa el coeficiente de resistencia ofrecido
- 120588119886 representa la resistencia del aire y toma un valor de 1225 kgm3
- Va representa (en nudos) la velocidad del aire Por simplicidad se tomaraacute la del buque
en su lugar por ser un dato de proyecto
- AT representa el aacuterea total ofrecida por la obra muerta y la superestructura
Por lo tanto la resistencia ofrecida por el aire toma un valor de
119877119886119890119903119900 =1
2middot 119862119863 middot 120588119886 middot 119881119886
2 middot 119860119879 =1
2middot 12 middot 1225 middot (12 middot 05144)2 = 4381 119873 cong 438 119896119873 Eq 82
74 Resultados obtenidos
Teniendo en cuenta los resultados obtenidos a traveacutes de los meacutetodos estadiacutesticos las
pertinentes correcciones a los mismos y la resistencia aerodinaacutemica la resistencia al avance
total puede estimarse en
119877119886119907119886119899119888119890 = 119877119888119900119898119901119905119900119899 + 119877119888119900119903119903119890119888119888 + 119877119886119894119903119890 = 323 + 32 + 438 cong 360 119896119873 Eq 83
Para obtener la potencia necesaria para vencer tal resistencia se obtiene la liacutenea de tendencia
del graacutefico relativo a la relacioacuten entre la resistencia y potencia para el meacutetodo de Compton
obtenido en el apartado 71
Disentildeo de formas
61
La ecuacioacuten de la liacutenea de tendencia que permite extrapolar el resultado obtenido es la
siguiente
119910 = minus4119864 minus 06 middot 1199093 + 00075 middot 1199092 + 434065 middot 119909 minus 97856 Eq 84
Sustituyendo los 360 kN equivalentes a la resistencia total se obtiene que la potencia necesaria
es de
119910 = minus4119864 minus 06 middot 3603 + 00075 middot 3602 + 434065 middot 360 minus 97856 = 227386 119896119882
cong 2300 119896119882 Eq 85
Con los datos que se acaban de obtener ya seriacutea posible realizar la seleccioacuten de los motores
y propulsores principales del buque
Disentildeo de formas
62
Disposicioacuten general
63
Disposicioacuten general
1 Introduccioacuten
Tras la realizacioacuten de los capiacutetulos anteriores ya se conocen tanto las dimensiones principales
del buque como sus formas y coeficientes de carena y por lo tanto ya se estaacute en disposicioacuten
de proceder al proyecto de la disposicioacuten general del buque El objetivo es por tanto determinar
y definir los espacios y elementos estructurales que lo compondraacuten en base a los resultados
obtenidos en los capiacutetulos anteriores
Como es loacutegico la disposicioacuten general o distribucioacuten de los elementos estaacute condicionada
directamente por la misioacuten y tipo de buque y por consiguiente por el tipo de trabajos que haya
de realizar En el presente caso queda ademaacutes condicionado por las especificaciones
concretas de proyecto
Teniendo en cuenta la especificacioacuten y caracteriacutesticas del buque este ha de contar con al
menos
- Cubierta principal de 225 m2
- Gruacutea de 20 t en la cubierta principal
- Habilitacioacuten para 36 personas
- Caacutemara de maacutequinas
- Local del generador de emergencia
- Tanques de combustible
- Tanques de agua dulce
- Tanques de lastre
- Cocina
- Comedor
- Zona de descanso
- Sala de reuniones
- Talleres
- Lavanderiacutea
- Vestuarios y aseos
Disposicioacuten general
64
Durante todo el proceso de definicioacuten de la disposicioacuten general se comprobaraacute el cumplimiento
de la normativa establecida por la sociedad de clase (Bureau Veritas) y por los convenios
MARPOL y SOLAS
El objetivo final del presente capiacutetulo es la realizacioacuten de un plano de disposicioacuten general en 2D
en el que queden plasmadas todas las caracteriacutesticas anteriores Ademaacutes se trataraacute (en la
medida de lo posible) de realizar un levantamiento de dicho plano en 3D que ayude a una
mejor comprensioacuten del mismo
A continuacioacuten se muestra una imagen explicativa con la disposicioacuten y los elementos maacutes
representativos de un buque AHTS tiacutepico
Ilustracioacuten 20 Disposicioacuten y elementos tiacutepicos de un buque AHTS Fuente [Casado J Martiacuten DA]
De manera general el buque dispondraacute de una zona de trabajo en cubierta lo maacutes amplia
posible (de babor a estribor) En base a lo anterior la superestructura se ubicaraacute lo maacutes a proa
posible aprovechando al maacuteximo la eslora del buque pero permitiendo la instalacioacuten de los
equipos de amarre y fondeo Es comuacuten disponer de las casetas de exhaustacioacuten a ambos
costados de la superestructura y situarlas a la mitad de su eslora aproximadamente Este
hecho se debe a la disposicioacuten de la caacutemara de maacutequinas que suele situarse praacutecticamente en
la seccioacuten media del buque ya que debido a la enorme potencia que han de generar estos
buques supone el espacio maacutes importante de los mismos Por norma general se extiende
desde el doble fondo (el cual suele ubicarse a unos 1300-1500 metros sobre la liacutenea base)
hasta la cubierta principal En la misma se alojaraacuten los motores y generadores principales para
el correcto funcionamiento del buque Ademaacutes la popa en espejo no sube recta hasta la
cubierta principal sino que termina en un rodillo que facilita las operaciones de remolque El
molinillo o ldquowinchrdquo se situacutea en la cubierta principal en crujiacutea y lo maacutes proacuteximo a la
superestructura que sea posible para no entorpecer las operaciones de la zona de trabajo Por
uacuteltimo estos buques cuentan con una gran gruacutea principal en cubierta que les permite realizar
las operaciones de recogida y largada de anclas Al ser gruacuteas muy pesadas y con gran
capacidad de carga su estructura principal o pilar atraviesa las cubiertas y se extiende lo maacutes
Disposicioacuten general
65
al fondo que sea posible para absorber al maacuteximo los esfuerzos a los que se puede ver
sometida
2 Anaacutelisis previo
La disposicioacuten general de este tipo de buques es particularmente compleja en ciertos aspectos
El hecho de contar con una superficie de trabajo muy amplia en la cubierta principal implica
distribuir los elementos en el resto de los espacios de la manera maacutes homogeacutenea y uniforme
posible
Pero antes de nada hay que tener en consideracioacuten todas las restricciones y caracteriacutesticas
que son determinantes a la hora de proyectar una disposicioacuten general teacutecnicamente viable
Las consideraciones fundamentales que se han tenido en cuenta antes de abordar la
proyeccioacuten de la disposicioacuten general de nuestro buque han sido las siguientes
- Tipo de buque y operaciones que realiza
- Tipo de propulsioacuten y gobierno
- Cubierta de trabajo y equipos
- Habilitacioacuten
- Autonomiacutea
- Medios de salvamento
- FIFI
21 Tipo de buque y operaciones que realiza
Como ya se indicoacute en el Capiacutetulo 1 la principal misioacuten que desempentildea un buque AHTS es la
de remolcar unidades offshore y posicionar manejar y retirar las anclas o sistemas de fondeo
de las mismas Ademaacutes como misioacuten complementaria puede realizar operaciones de
suministro de viacuteveres y cargas de lucha contra incendios traslado de personal etc
Todos estos aspectos implican que la disposicioacuten general de este tipo de buques siga un patroacuten
maacutes o menos determinado y caracteriacutestico Las caracteriacutesticas principales son
- Gran capacidad de carga y gran volumen de tanques bien sea en las bodegas o en la
cubierta principal
- Cubierta principal de trabajo amplia y despejada para la realizacioacuten de diversas
operaciones
- Cubierta especialmente reforzada para soportar holgadamente los posibles impactos de
los objetos retirados del fondo como cadenas anclas etc Suelen contar con una
sobrecubierta de madera
- Superestructura situada a proa elevada con respecto a la cubierta principal El objetivo
de tal disposicioacuten es maximizar el aacuterea de trabajo de la cubierta principal y posibilitar
Disposicioacuten general
66
una visioacuten de 360ordm en el puente para aumentar la seguridad en las operaciones de
cubierta y de remolque
- Entre la cubierta principal y la superestructura se disponen los sistemas auxiliares del
sistema de fondeo Se disponen los chigres y diversos equipos especializados como
son los ldquoshark jawsrdquo y ldquotow pinsrdquo que refuerzan y aseguran la estiba de las anclas
Ilustracioacuten 21 Sistemas de remolque Shark Jaw (abajo) y Tow spin (fondo) Fuente Wikipedia
22 Tipo de propulsioacuten y gobierno
A pesar de tratarse de una etapa muy temprana del proyecto ya es posible determinar el tipo
de propulsioacuten que se desea instalar Por las propias caracteriacutesticas de la embarcacioacuten y las
misiones que desempentildea se decide optar por una propulsioacuten dieacutesel-eleacutectrica compuesta por
motores dieacutesel acoplados a generadores eleacutectricos
La principal ventaja de este tipo de propulsioacuten de cara a la definicioacuten de la disposicioacuten general
es la flexibilidad que presenta de cara a su ubicacioacuten en el buque Al no necesitar liacuteneas de ejes
para la transmisioacuten de la potencia a las heacutelices como ocurre en la propulsioacuten convencional no
es necesario ubicar la caacutemara de maacutequinas lo maacutes a popa posible sino que su ubicacioacuten es
ldquolibrerdquo en cierto modo
Debido al tamantildeo y desplazamiento del buque los motores seraacuten semi-raacutepidos o de cuatro
tiempos que cuentan con la principal ventaja de ser mucho maacutes reducidos en altura que los de
dos tiempos y de permitir utilizar combustible ligero o MDO (Marine Diesel Oil)
Los propulsores iraacuten alojados en toberas cuyo efecto positivo en operaciones de tiro a punto
fijo como es el remolque estaacute maacutes que demostrado Su efecto negativo sobre la resistencia al
avance se desprecia ya que seguacuten el perfil operativo del buque la mayor parte de su vida la
pasaraacute operando y no navegando
Los timones no seraacuten necesarios ya que se decide instalar propulsores azimutales (si no no
tendriacutea sentido la propulsioacuten dieacutesel-eleacutectrica) Este tipo de propulsores son orientables y
permiten obtener el maacuteximo empuje en cualquier direccioacuten con giros de 360ordm Ademaacutes su gran
maniobrabilidad los hace idoacuteneos en buques que cuentan con posicionamiento dinaacutemico al
aportar un enorme grado de flexibilidad y velocidad de respuesta
Disposicioacuten general
67
Se dispondraacuten dos propulsores azimutales en popa y dos propulsores transversales en proa
Si los requerimientos del posicionamiento dinaacutemico lo exigieran seriacutea posible instalar un
propulsor transversal en popa concretamente en el quillote central
El local de los propulsores azimutales se dispondraacute en popa delimitado por el espejo y un
mamparo estanco transversal En cuanto a los de proa se dispondraacute de un local delimitado por
el mamparo de colisioacuten y un mamparo a popa
23 Habilitacioacuten
Otra caracteriacutestica particular de este tipo de buques es la distribucioacuten de su habilitacioacuten A pesar
del ldquopequentildeordquo tamantildeo del buque a proyectar unos 50 metros ha de contar con espacio
suficiente para albergar todos los equipos espacios y locales necesarios para garantizar su
correcta operacioacuten y ademaacutes ha de contar con espacio suficiente para alojar de la manera
maacutes coacutemoda posible a 36 tripulantes
Para lograr tal objetivo es necesario aprovechar al maacuteximo las alturas libres de los espacios
como por ejemplo disponiendo literas en los camarotes dobles Sin embargo en los
alojamientos de los oficiales esta solucioacuten no es posible y ademaacutes han de contar con una
reducida oficina propia En definitiva la solucioacuten pasa por hallar (como en la mayoriacutea de los
casos) una solucioacuten de compromiso
Para poder distribuir y organizar los espacios es necesario conocer brevemente de cuaacuteles
dispondraacute el buque En base a buques similares se ha podido determinar que buques ya
construidos de la misma eslora y propoacutesito que el buque proyecto cuentan por norma general
con
- Tanques distribuidos bajo el doble fondo
- Sobre el doble fondo tanques distribuidos por los costados (lastre y servicios de los
equipos de caacutemara de maacutequinas) y caacutemara de maacutequinas Tambieacuten se suelen disponer
los locales de los propulsores el taller y la lavanderiacutea
- En la cubierta principal todos cuentan con el aacuterea de trabajo desde popa hasta la mitad
de la eslora Tambieacuten disponen de un local de C02 un pantildeol de pinturas vestuarios un
almaceacuten etc Es norma general ubicar en dicha cubierta los comedores la cocina y las
caacutemaras frigoriacuteficas En algunos casos el espacio restante es suficiente para disponer
de uno o dos camarotes
- Ya en la superestructura suelen disponerse dos cubiertas para alojar la acomodacioacuten
(la inferior para la tripulacioacuten y la superior para la acomodacioacuten de los oficiales) Ademaacutes
se aprovecha su elevacioacuten sobre la flotacioacuten para ubicar el local de generadores de
emergencia
- Por uacuteltimo se encuentra el puente que cuenta con un puesto de mando en proa y uno
en popa maacutes pequentildeo En la parte alta del puente en su zona expuesta se encuentran
el maacutestil o palo de luces y los equipos del sistema FiFi y de gobierno y control
Disposicioacuten general
68
24 Autonomiacutea
El caacutelculo o estimacioacuten de la autonomiacutea decide incluirse para poder dimensionar los tanques
de combustible y determinar si el buque tendraacute capacidad y espacio suficientes
Seguacuten lo recogido en la especificacioacuten del buque eacuteste ha de contar con una autonomiacutea miacutenima
de 2000 millas naacuteuticas Dicha autonomiacutea ha de repartirse en todo el perfil operativo del buque
es decir que incluye el traslado hasta las plataformas en operacioacuten o DP y en operacioacuten de
lucha contra incendios
Para determinar el consumo en navegacioacuten se ha de conocer la potencia instalada y la
autonomiacutea necesaria Suponiendo que el buque va a trabajar en plataformas lo maacutes alejadas
posible de la costa distancia que hoy en diacutea se encuentra en torno a las 300 millas naacuteuticas
aproximadamente se obtiene que a una velocidad de 12 nudos el buque podriacutea navegar 1152
millas naacuteuticas en 4 diacuteas de margen
Debido a la temprana etapa del proyecto se ha de recurrir a los consumos de los motores del
buque base para poder estimar los del buque proyecto cuyo motor todaviacutea no se ha
seleccionado
Tabla 3-1 Consumos del buque base en navegacioacuten
Situacioacuten Velocidad (kn) Consumo Tdiacutea Consumo m3diacutea
V maacutex 124 126 1482
V servicio 115 85 1000
Plena carga 10 68 800
Despueacutes de analizar la tabla superior se decide tomar que el consumo aproximado del buque
proyecto seraacute ligeramente superior al del buque base y tomar que a una velocidad de 12 nudos
el consumo seraacute de 13 toneladas al diacutea de marine diesel oil Como es loacutegico el buque no
navegaraacute siempre a maacutexima velocidad se trata de un criterio conservador para asegurar que
la autonomiacutea se cumple holgadamente
De este modo
119862119886119901119886119888119894119889119886119889119899119886119907 = 119873deg 119889iacute119886119904 middot 119862119900119899119904119906119898119900 = 4 middot 13 = 52 119905 Eq 86
En cuanto a la autonomiacutea necesaria para el funcionamiento del buque en operacioacuten el proceso
es ideacutentico Sin embargo en este caso el consumo es mucho mayor debido a ciertos aspectos
de los cuales el factor meteoroloacutegico es el maacutes importante
En operacioacuten se necesita el uso del sistema de posicionamiento dinaacutemico para vencer los
movimientos generados en el buque por factores externos Para ello a veces es necesario
emplear toda la potencia propulsiva instalada en el buque con las enormes cantidades de
consumo que pueda conllevar
Para estimar el consumo en condicioacuten de posicionamiento dinaacutemico se extrapola el consumo
de la condicioacuten de navegacioacuten La diferencia entre ambas condiciones reside en el empleo de
Disposicioacuten general
69
los propulsores transversales de proa maacutes pequentildeos que los de popa y por lo tanto con un
menor consumo Por lo tanto se antildeade un consumo de 2 toneladas a los propulsores de popa
porque pasariacutean a trabajar a maacuteximo rendimiento y se antildeade un consumo de 7 toneladas a los
propulsores de proa
Finalmente si se tiene en cuenta que el buque pueda estar 10 diacuteas seguidos trabajando se
obtiene lo siguiente
119862119886119901119886119888119894119889119886119889119900119901 = 119873deg 119889iacute119886119904 middot 119862119900119899119904119906119898119900 = 10 middot 20 = 200 119905 Eq 87
Conocidas las capacidades necesarias en toneladas se obtiene a continuacioacuten su equivalencia
en teacuterminos de volumen o m3
Para ello se ha de tener en cuenta que la densidad media del combustible MDO o MGO se
encuentra en torno a los 085-089 tm3 seguacuten lo establecido en la normativa ISO 8217 2010
En definitiva si se antildeade un margen del 10 para ldquoabsorberrdquo los errores de la estimacioacuten los
tanques deberaacuten tener una capacidad total de
119862119886119901119886119888119894119889119886119889119905119900119905119886119897 =(119862119886119901119886119888119894119889119886119889119899119886119907 + 119862119886119901119886119888119894119889119886119889119900119901)
120588119872119863119874
middot 119872119886119903119892119890119899 =(52 + 200)
085middot 11
= 32612 1198983 = 330 1198983
Eq 88
25 Lastre
De cara al buen comportamiento en la mar del buque el empleo de lastre se hace necesario
para mantener en todo momento y en la medida de lo posible el calado en un nivel constante
durante la duracioacuten de la condicioacuten de operacioacuten Tanto es asiacute que la capacidad de agua de
lastre es muy cercana a la de combustible
El hecho de tener que disponer de tanto lastre a bordo condiciona en gran medida la disposicioacuten
general ya que casi la totalidad del volumen de tanques situado entre la cubierta principal y el
doble fondo ha de destinarse a alojar los tanques de lastre La praacutectica general es disponerlos
a ambos costados a lo largo de la caacutemara de maacutequinas y en los piques de proa y popa
consiguiendo asiacute adrizar el buque en el sentido longitudinal y transversal
Para maximizar su efecto es decir corregir los movimientos del buque con el miacutenimo uso de
los tanques de lastre se han de disponer en las proximidades de las concentraciones de carga
o de peso del buque que en este caso corresponde a la cubierta de trabajo
Disposicioacuten general
70
26 Posicionamiento dinaacutemico (DYNAPOS-AMAT)
Para el correcto desarrollo de las operaciones del buque eacuteste ha de contar (seguacuten la
especificacioacuten) con un sistema de posicionamiento dinaacutemico de la clase DYNAPOS-AMAT
una de las clases maacutes exigentes Concretamente el buque contaraacute con un sistema DP-28
Los requisitos que se han de cumplir para que se otorgue tal condicioacuten son los siguientes
- Los distintos elementos que conformen el sistema de posicionamiento dinaacutemico han de
ser instalados con redundancia
- Se ha de disponer un sistema de ldquoback-uprdquo del control de posicionamiento dinaacutemico en
una cubierta de acomodacioacuten distinta a la cubierta del puente
- El sistema ha de contar (por redundancia y seguridad) con dos cuadros eleacutectricos
separados
- Para garantizar la seguridad en la redundancia los equipos principales del sistema se
alojaraacuten en locales separados o se aislaraacuten adecuadamente a traveacutes de mamparos
estancos de la clase A-60 Por este motivo los locales de los propulsores y de los
cuadros eleacutectricos estaraacuten separados
- En cuanto a los elementos maacutes pequentildeos tambieacuten ha de garantizarse su redundancia
Los maacutes tiacutepicos son los sensores de viento girocompases y sistemas de referencia de
movimiento vertical (VRS)
3 Elementos estructurales
Como puede parecer loacutegico la estructura del propio buque es la base y por tanto el principal
condicionante de la disposicioacuten general del mismo En lo referente al tema estructural es
imprescindible tener en cuenta a la hora de la definicioacuten de espacios que los mamparos que
generan tales compartimentos se integren totalmente con el resto de los elementos
estructurales El objetivo es que la transmisioacuten de cargas sea la correcta y no se generen puntos
de concentracioacuten de tensiones
El sistema estructural del buque seraacute mixto En la zona central o ciliacutendrica la estructura seraacute
longitudinal y en los cuerpos de popa y de proa seraacute transversal Por lo tanto estaraacute compuesta
tanto por elementos primarios transversales o bulaacutercamas como por elementos secundarios
longitudinales
31 Elementos transversales
Los elementos transversales que conforman la estructura del buque son principalmente las
cuadernas y las bulaacutercamas
8 En funcioacuten del equipamiento de clase y de la redundancia de equipos los sistemas de posicionamiento
dinaacutemico se clasifican de menor a mayor redundancia como DP1 DP2 y DP3
Disposicioacuten general
71
Las cuadernas son los elementos estructurales secundarios transversales cuya funcioacuten
principal es la de reforzar las planchas de forro a modo de ldquocostillasrdquo y que evitan que tales
planchas colapsen cuando se ven afectadas por las presiones de disentildeo Para evitar que estos
elementos fallen localmente cuentan con una separacioacuten determinada ente uno y otro Esta
separacioacuten es fundamental de cara a definir la disposicioacuten general ya que para evitar fallos
ante esfuerzos todos los elementos estructurales han de ser coincidentes con alguna
cuaderna Como es un criterio de disentildeo tal separacioacuten no ha de mantenerse a lo largo de la
eslora del buque si no que generalmente el espaciado en los piques de proa popa y cuerpo
ciliacutendrico es distinto siendo mayor en el uacuteltimo En el pique de popa la separacioacuten es menor ya
que han de soportarse los esfuerzos generados por el peso de los propulsores azimutales
principales y el peso de los propulsores transversales caja de cadenas o posibles impactos
(slamming obras civiles etc) respectivamente En cuanto al cuerpo central los esfuerzos son
maacutes homogeacuteneos y por ello es habitual disponer de un mayor espaciado entre cuadernas
Por otro lado las bulaacutercamas son en siacute mimas cuadernas la uacutenica diferencia es que a nivel
estructural estaacuten maacutes reforzadas que las anteriores y por tanto su separacioacuten es mucho mayor
que la de las cuadernas Esta separacioacuten ha de ser muacuteltiplo directo de la separacioacuten entre
cuadernas
Para determinar dichas separaciones se recurre tanto a lo establecido por la sociedad de clase
como a lo implementado en el resto de los buques de la base de datos
Seguacuten el Bureau Veritas las bulaacutercamas no tendraacuten un espaciado superior a 005L o 38m el
que sea menor de los dos En el caso del buque proyecto el primero de los dos criterios es
maacutes restrictivo y arroja un valor de espaciado entre bulaacutercamas de
119864119904119901119886119888119894119886119889119900119887119906119897 = 005 middot 119871 = 2512 119898119898 cong 2400 119898119898 Eq 89
Como se puede comprobar el espaciado entre cuadernas no ha de ser mayor de 2512 mm y
por lo tanto se decide aproximar tal separacioacuten a 2400 mm nuacutemero entero que permite estimar
la separacioacuten entre cuadernas en 600 mm y disponer asiacute una bulaacutercama por cada cuatro
cuadernas o lo que es lo mismo cada 4 claras de cuadernas En los refuerzos primarios
transversales de cubierta se dispondraacute del mismo espaciado para cumplir con lo establecido
en la sociedad de clasificacioacuten concretamente a lo especificado en Pt B Ch4 Sec 6 212
En el resto de los buques de la base de datos se ha podido comprobar que el espaciado de
cuadernas oscilaba en todo momento entre los 600 y 800 mm y que las bulaacutercamas se repetiacutean
por norma general cada 3 o 5 cuadernas Por lo tanto los espaciados estimados se creen maacutes
que convenientes
La cuaderna 0 se situacutea coincidiendo con la perpendicular de popa mientras que la cuaderna -
3 corresponde con el espejo de popa y la 81 es la que estaacute situada maacutes a proa En total el
buque dispone de 84 cuadernas y 21 bulaacutercamas
Disposicioacuten general
72
32 Elementos longitudinales
La disposicioacuten de los elementos longitudinales tambieacuten marcaraacute notablemente la resistencia
estructural del buque y la distribucioacuten de tanques y locales
En base a lo comentado en apartados anteriores se decide disponer los elementos
longitudinales que forman la estructura secundaria con un espaciado de 600 mm La clara
entre longitudinales definiraacute el posicionamiento de las vagras las cuales se colocaraacuten a un valor
muacuteltiplo del anterior El objetivo es lograr una distribucioacuten uniforme a lo largo de toda la eslora
para aumentar la continuidad estructural
En cuanto al espaciado de vagras se ha decidido posicionarlas cada 23 oacute 4 metros es decir
cada 3 oacute 4 longitudinales Sin embargo esta distribucioacuten no podraacute ser uniforme a lo largo de
toda la eslora debido a los distintos esfuerzos a los que se veraacute sometido el buque Por ejemplo
en la caacutemara de maacutequinas el espaciado entre vagras seraacute menor
En lo referente a las esloras y puntales se estima que las primeras se distribuiraacuten a 1700 mm
de crujiacutea y los segundos serviraacuten de apoyo a las mismas
4 Mamparos estancos
De aquiacute en adelante se utilizaraacute el teacutermino de ldquoeslora de escantillonadordquo Este teacutermino es
equivalente a la eslora entre perpendiculares siempre que su valor quede comprendido entre
el 96 y el 97 de la eslora entre perpendiculares En el caso del buque proyecto ambos
paraacutemetros tienen el mismo valor de 4804 m
Tambieacuten se utilizaraacute el teacutermino de ldquoeslora de francobordordquo Este valor de la eslora ha de medirse
en la flotacioacuten que se obtiene al 85 del puntal del buque es decir al 85 de 112 m que
equivale a 952 m En tal punto la eslora en la flotacioacuten es notablemente inferior al 96 de la
eslora total y por tanto se toma como valor este uacuteltimo que equivale a 482m
Seguacuten lo especificado en la normativa el buque ha de contar al menos con 4 mamparos
estancos
Disposicioacuten general
73
Tabla 3-2 Nuacutemero de mamparos transversales estancos miacutenimo Fuente Bureau Veritas
Length (m) Aft machinery (1) Other ships
L lt 65 3 4
65 le L lt 85 4 5
85 le L lt 105 4 5
105 le L lt 120 5 6
120 le L lt 145 6 7
145 le L lt 165 7 8
165 le L lt 190 8 9
L ge 190 to be defined on a case by case basis
(1) After peak bulkhead and aft machinery bulkhead are the same
Como el buque proyecto cuenta con una eslora inferior a 65 m y la caacutemara de maacutequinas no se
encuentra a popa del mismo ha de contar con al menos cuatro mamparos transversales
estancos
Por seguridad el buque contaraacute con al menos un mamparo de colisioacuten en el pique de proa otro
a popa del mismo que delimite el local de los propulsores de proa tras el pique de popa uno a
proa del local de los propulsores azimutales y otros dos que delimiten por proa y por popa la
caacutemara de maacutequinas
La altura de los mismos se extenderaacute por norma general hasta la cubierta de francobordo
Por lo tanto el buque contaraacute en total con 6 mamparos estancos superando asiacute el miacutenimo
establecido por la sociedad de clasificacioacuten
La disposicioacuten de los mamparos en el modelo 3D es la siguiente
Ilustracioacuten 22 Disposicioacuten de los mamparos transversales estancos Elaboracioacuten propia
Disposicioacuten general
74
A continuacioacuten en los siguientes apartados se explicaraacute por queacute los distintos mamparos se
situacutean en unas cuadernas y no en otras
41 Mamparo de colisioacuten
Para determinar su ubicacioacuten es necesario recurrir a lo establecido en la OMI asiacute como en la
documentacioacuten referente de la sociedad de clasificacioacuten Ambos organismos exigen una
distancia miacutenima de tal mamparo a la proa del buque Esta distancia no seraacute inferior al 5 de
la eslora de francobordo o a 10m el menor de ambos Tampoco seraacute superior al 8 de la eslora
de francobordo o a 3m sumados al 5 de la eslora de francobordo el que sea mayor Sin
embargo el punto de referencia no tiene por queacute coincidir con la perpendicular de proa si no
que coincidiraacute con el punto que situado bajo la flotacioacuten se extienda maacutes a proa de la misma
Por ejemplo seguacuten SOLAS los valores son
119883119888119898119894119899 = 005 lowast 119871119865 minus 147 = 005 lowast 4804 minus 147 = 2402 minus 147 = 0932 119898 Eq 90
119883119888119898aacute119909 = 008 lowast 119871119865 minus 147 = 008 lowast 4804 minus 147 = 3843 minus 147 = 2733 119898 Eq 91
Por lo tanto el mamparo de colisioacuten ha de estar situado a una distancia de entre 0932 y 2733
metros a popa desde la perpendicular de proa
Se decide disponer tal mamparo en la cuaderna 73 a una distancia de 2600 mm a popa de la
perpendicular de proa
42 Mamparo delimitador por popa del local de propulsores de proa
Conocida la posicioacuten del mamparo de colisioacuten en base a las disposiciones generales de los
buques de la base de datos y del buque base se puede estimar que la eslora del local de
control de los propulsores transversales de proa es de aproximadamente unos 5 metros En
nuestro caso se decide optar por situar tal mamparo 8 cuadernas a popa del mamparo de
colisioacuten o lo que es lo mismo a una distancia de 4800 mm Su ubicacioacuten corresponde a la
cuaderna 65
43 Mamparo del pique de popa
La posicioacuten longitudinal de este mamparo no estaacute restringida o indicada por la sociedad de
clasificacioacuten Como ya se mencionoacute el objetivo de dicho mamparo es aislar y asegurar la
estanqueidad en el local de los propulsores principales de popa Ha de situarse ligeramente a
proa del espejo de popa permitiendo asiacute disponer tanto de espacio suficiente para alojar
tanques de lastre y alejar lo maacuteximo posible los propulsores principales del centro de empuje
de barco para maximizar su rendimiento
Como punto de partida en base a lo dispuesto en [1] se puede tomar que para buques
pequentildeos (esloras inferiores a 100 m) el mamparo se puede situar a una distancia igual al
55 de la eslora entre perpendiculares Sin embargo este criterio estaacute destinado a buques
con propulsioacuten convencional y con caacutemara de maacutequinas a popa Por lo tanto se decide recurrir
Disposicioacuten general
75
a la disposicioacuten general de los buques de la base de datos y tras observar el tamantildeo de los
tanques de lastre situados entre el espejo y el mamparo estanco de popa extrapolar la
dimensioacuten a las medidas del buque proyecto Tras esto se concluye que el mamparo de popa
se situaraacute a 1200 mm de la perpendicular de popa concretamente en la cuaderna -2
44 Mamparo delimitador por proa del local de propulsores de popa
Del mismo modo que en el caso del local de los propulsores transversales de proa se decide
disponer de una clara de 8 cuadernas entre el mamparo del pique de popa y el mamparo que
delimita el local de los propulsores azimutales por proa Por lo tanto la distancia entre ambos
seraacute de 4800 mm y este uacuteltimo se ubicaraacute en la cuaderna 7
45 Mamparos delimitadores de la caacutemara de maacutequinas
Por norma general la longitud de la caacutemara de maacutequinas suele estimarse como 3 veces la
longitud de los motores principales En este caso al no disponer de motores principales
convencionales se decide tomar como referencia la longitud de los generadores principales
Debido a que todaviacutea no se conocen las necesidades eleacutectricas del buque no se pueden
conocer el nuacutemero y modelo de generadores a instalar y por lo tanto tampoco la longitud de
los mismos En este caso se decide recurrir de nuevo al buque base y tomar la longitud de su
caacutemara de maacutequinas como referencia
Por lo tanto siendo la longitud de la caacutemara de maacutequinas del buque base de 18 metros se opta
por tomar dicho valor como vaacutelido y dotar al buque proyecto de una caacutemara de maacutequinas que
se extiende desde la cuaderna 17 hasta la cuaderna 47
5 Cubiertas y doble fondo
En funcioacuten de los distintos espacios que se han de crear se definen las cubiertas para el
alojamiento de los mismos Por lo tanto la altura entre cubiertas seraacute variable
Lo habitual es fijar en primer lugar la altura del doble fondo y tomarla como primer punto de
partida
En la siguiente ilustracioacuten se muestran las cuadernas y los mamparos del apartado anterior
sobre el modelo 3D
Disposicioacuten general
76
En los siguientes apartados se explica con detalle la altura de las cubiertas asiacute como los
elementos y espacios que albergan
51 Doble fondo
Para determinar la altura recomendada del doble fondo se recurre a lo indicado por el convenio
SOLAS y a lo establecido por la sociedad de clasificacioacuten pues indican lo mismo Seguacuten ambas
normativas la altura miacutenima recomendada para el doble fondo es de
ℎ119889119891 = 1000 middot119861
20= 1000 middot
1378
20= 689 119898119898 Eq 92
Mientras que la altura maacutexima se establece en 2000 mm
Debido a la necesidad de disponer gran cantidad de tanques de lastre y de combustible y a que
la zona de popa del buque queda ldquoimpedidardquo por el local de los propulsores de popa se decide
fijar tal altura en 1500 mm
ℎ119889119891 = 1500 119898119898
Esta cubierta se extenderaacute desde el mamparo de popa del local de propulsores transversales
de proa hasta el mamparo de proa del local de propulsores azimutales de popa Es decir desde
la cuaderna 18 hasta la cuaderna 65
Por debajo del doble fondo uacutenicamente se alojaraacuten tanques de agua dulce agua dulce teacutecnica
lastre combustible etc
Disposicioacuten general
77
Ilustracioacuten 23 Seccioacuten bajo doble fondo
Por encima del doble fondo se situacutean de popa a proa el local de propulsores principales
escotilla de bajada de cubierta principal caacutemara de maacutequinas taller lavanderiacutea y local de
propulsores de tuacutenel de proa
Local de propulsores de popa
Es un local destinado a albergar los propulsores principales del buque y los sistemas auxiliares
para su correcto funcionamiento
Como ya se analizoacute en apartados previos queda delimitado por varios mamparos estancos
transversales concretamente el mamparo de popa y de proa del local de propulsores
azimutales Ha de contar por lo tanto con un acceso estanco a traveacutes de valga la redundancia
una puerta estanca
El espacio restante entre los mamparos que lo delimitan y el casco seraacute empleado como
tanques de lastre tanto por popa como los costados
Se extiende desde la cuaderna -2 hasta la cuaderna 7
Caacutemara de maacutequinas
La caacutemara de maacutequinas ha de alojar los grupos generadores principales y a todos los sistemas
auxiliares que necesiten para su correcto funcionamiento Los grupos generadores son
elementos indispensables en el buque pues son los encargados de suministrar energiacutea
eleacutectrica a todos los sistemas y equipos a bordo Su distribucioacuten se explicaraacute en detalle en
capiacutetulos posteriores
Se extiende desde el mamparo de popa de caacutemara de maacutequinas situado en la cuaderna 17
hasta el mamparo de proa de caacutemara de maacutequinas situado en la cuaderna 47 Por lo tanto
una eslora de 18 metros de caacutemara de maacutequinas (correspondiente a 30 cuadernas) se
considera de momento suficiente Debido a que se encuentra situada en torno a la seccioacuten
media del buque no hay problema de restriccioacuten de manga debido al estrechamiento generado
por las formas como si ocurre en popa y proa
Las salidas de las exhaustaciones se disponen en ambos costados y lo maacutes a proa de la caacutemara
de maacutequinas posible para tratar de que su salida coincida con el mamparo de popa de la
superestructura y quede a ambos costados de la misma
Disposicioacuten general
78
El espacio que se genera entre la caacutemara de maacutequinas y el casco se destina a albergar diversos
tanques de almacenamiento como pueden ser agua dulce lastre diesel oil lubricacioacuten etc
Local de propulsores de proa
Del mismo modo que ocurriacutea con el local de propulsores de proa este local estaacute destinado al
alojamiento de los propulsores transversales de proa y al resto de equipos auxiliares que
necesiten
Quedan delimitados por los mamparos de popa del local de propulsores de proa y por el
mamparo de colisioacuten situados en las cuadernas 65 y 73 respectivamente
52 Cubierta principal
La cubierta principal se encuentra a 5900 mm de la liacutenea base y por lo tanto a 4400 mm del
doble fondo
ℎ119888119901 = 5900 119898119898
En ella se encuentran baacutesicamente la zona de carga o trabajo a popa y la acomodacioacuten a proa
En ambos costados se disponen los sistemas de amarre y en el de babor se dispone la gruacutea
principal de cubierta Ligeramente a popa de la entrada a la habilitacioacuten y en crujiacutea se situacutean
los elementos de remolque y de tiro
Los primeros locales que se encuentran en la habilitacioacuten son los talleres y almacenes de
cubierta Continuando hacia proa se disponen los vestuarios las gambuzas la cocina el
comedor la zona de descanso y cuatro camarotes
Zona de carga
La zona de carga de la cubierta principal es quizaacute el elemento maacutes caracteriacutestico de este tipo
de buques
Cuenta con una longitud uacutetil que se extiende desde la cuaderna -1 hasta la cuaderna 32 y se
extiende 6 metros a cada costado con respecto a crujiacutea Por lo tanto teniendo en cuenta que
habraacute un porcentaje de la misma ocupado por los elementos de amarre gruacutea principal etc se
puede estimar que la superficie de carga total es de aproximadamente 225 m2 valor muy
proacuteximo a los 222 m2 estimados en el apartado 171
Toda la cubierta de trabajo se recubre de una proteccioacuten de madera para aumentar la seguridad
durante las operaciones para minimizar la corrosioacuten de la chapa de acero de cubierta y para
minimizar los dantildeos sobre la carga a transportar
En un costado de la misma (concretamente a babor) se dispone la gruacutea principal que cuenta
con una capacidad de izado de 12 toneladas y un peso de 20 toneladas Su brazo extensible
garantiza que pueda llegar a cualquier punto de la cubierta pues cuenta con un radio de
operacioacuten elevado Sus caracteriacutesticas teacutecnicas se detallaraacuten en capiacutetulos posteriores
Zona de habilitacioacuten
Disposicioacuten general
79
Corresponde a la zona cubierta por la superestructura donde se encuentran los servicios
destinados a la habilitacioacuten del buque Se extiende desde la cuaderna 38 hasta el mamparo de
colisioacuten
En concreto de popa a proa cuenta con los siguientes espacios
- Talleralmaceacuten de cubierta se extiende desde la cuaderna 38 hasta la cuaderna 42 y
estaacute situado a 4300 mm de crujiacutea En eacutel se almacenan todos los equipos y elementos
necesarios para realizar las labores de la zona de trabajo
- Pantildeol de pintura se extiende desde la cuaderna 38 hasta la cuaderna 42 Es un espacio
contiguo a las gambuzas frigoriacuteficas y queda a 4460 mm de crujiacutea Es un espacio
destinado al almacenamiento de las pinturas dispuestas a bordo
- Caseta de ventilacioacuten se extiende desde la cuaderna 38 hasta la cuaderna 40 Es
contigua a las gambuzas y termina en crujiacutea
- Local de CO2 destinado a albergar las botellas de CO2 comprimido para la extincioacuten
de incendios se extiende desde la cuaderna 38 a la 42 Estaacute situado a 2000 mm de
crujiacutea y se extiende en manga hasta el talleralmaceacuten de cubierta
- Vestuarios se situacutean lo maacutes a popa posible para que se encuentren proacuteximos a la zona
de carga y optimizar asiacute al maacuteximo las operaciones de cubierta
- Gambuzas y despensa estos espacios se situacutean lo maacutes cerca posible a la cocina
siendo por norma general espacios contiguos Su funcioacuten es la de albergar viacuteveres en
distintos estados y temperaturas Las primeras se componen de una gambuza
frigoriacutefica a 4ordmC y de una gambuza congeladora a -25ordmC
- Cuatro (4) camarotes dobles debido a la elevada tripulacioacuten que se ha de embarcar se
hace necesario disponer de dos camarotes dobles en la cubierta principal Ambos
cuentan con una litera dos mesas de estudio y un bantildeo comuacuten
- Cocina cuenta con los equipos necesarios para abastecer de manera suficiente a los
36 tripulantes Tiene acceso directo al comedor y al pasillo central de crujiacutea
- Zona de lavado o lavanderiacutea situada de manera contigua a la cocina y con conexioacuten
directa al comedor
- Comedor de tripulacioacuten espacio muy diaacutefano con capacidad suficiente para la
tripulacioacuten Estaacute conectado directamente al pasillo principal y a la cocina y a la
lavanderiacutea Cuenta con elementos de ocio como televisores radio etc
- Comedor de oficiales comedor separado no fiacutesicamente del comedor de la tripulacioacuten
sirve para alojar a los capitanes y oficiales a bordo
53 Cubierta de acomodacioacuten 1
La primera cubierta de acomodacioacuten se encuentra a 8300 mm de la liacutenea base y a 2400 mm de
la cubierta principal
ℎ1198861198881 = 8300 119898119898
Disposicioacuten general
80
Los elementos y locales que aparecen en ella son de popa a proa lancha salvavidas con
pescante un camarote con capacidad para 4 tripulantes local de generador de emergencia
dos camarotes de 4 tripulantes dos camarotes dobles y cuatro camarotes dobles Por uacuteltimo
se encuentran las cajas de cadenas
Puede comprobarse que dicha cubierta estaacute destinada praacutecticamente a la habilitacioacuten La
capacidad es de 24 tripulantes
54 Cubierta de acomodacioacuten 2
La segunda cubierta de acomodacioacuten se encuentra a 11100 mm de la liacutenea base y a 2800 mm
de la primera cubierta de acomodacioacuten
ℎ1198861198882 = 11100 119898119898
En este caso se disponen 2 lanchas auto inflables a cada costado con capacidad para alojar
a todo el personal a bordo del buque (tanto a babor como a estribor) La misioacuten de esta cubierta
es la de acomodar a la tripulacioacuten de mayor nivel Hay 4 camarotes individuales de oficiales
cada uno equipado con una oficina propia un local para almacenar la ropa de cama y una sala
de reuniones
Tambieacuten en la zona expuesta al exterior se disponen distintos elementos de amarre y los
molinillos de las anclas
Por lo tanto la capacidad de esta cubierta es de 4 tripulantes
55 Cubierta de gobierno
La cubierta del puente de gobierno estaacute situada a 13700 mm sobre la liacutenea base y a 2600 mm
de la segunda cubierta de acomodacioacuten
ℎ119892 = 13700 119898119898
Estaacute situada a la mayor altura posible para contar con una visibilidad suficiente Permite la visioacuten
360ordm para poder controlar en todo momento tanto el rumbo y la navegacioacuten como las posibles
operaciones de la cubierta de trabajo de popa Tambieacuten es necesario calcular la miacutenima
distancia entre la proa y el puente para garantizar una correcta liacutenea de visioacuten
Para calcular la distancia es necesario tener en cuenta lo siguiente
Disposicioacuten general
81
Ilustracioacuten 24 Caacutelculo de la liacutenea de visioacuten Elaboracioacuten propia
Como se puede observar la distancia horizontal entre el puente y el extremo maacutes a proa es de
1076 metros el aacutengulo formado por la horizontal y la liacutenea de visioacuten es de 2048 grados y la
altura desde la que se toma la altura de visioacuten es de 1530 metros resultado de antildeadir a la
altura de la cubierta de puente un falso suelo de 01 metros y 15 metros adicionales (media
aproximada de la altura de la liacutenea de visioacuten de un tripulante medio)
Por lo tanto la distancia horizontal buscada se calcula como sigue
119909 =153
tan(2048)minus 1076 = 3020 119898 Eq 93
El resultado cumple de sobra con los criterios miacutenimos para tal distancia ya que el valor obtenido
no llega incluso a superar una eslora del buque
Como es loacutegico en la misma se disponen todos los elementos y sistemas necesarios para la
correcta navegacioacuten del buque Estos sistemas son por ejemplo el puesto central de mando
el puesto auxiliar de popa el centro de mando para el posicionamiento dinaacutemico mesa de
trabajo etc
56 Tope de puente de gobierno
El tope del puente de gobierno se situacutea a una altura de 16700 mm sobre la liacutenea base y a 3000
mm de la cubierta del puente de gobierno
ℎ119905119901 = 16700 119898119898
Sobre el puente de gobierno se encuentran los monitores para la lucha contra incendios el
maacutestil o palo de luces (con las distintas antenas y sentildeales luminosas y acuacutesticas
correspondientes) los distintos elementos que conforman el sistema de telecomunicaciones y
elementos para la navegacioacuten y sensores
Disposicioacuten general
82
6 Disposicioacuten de tanques
La funcioacuten que desempentildearaacute el buque obliga al mismo a disponer de una serie de tanques
determinados
- Tanques de combustible
- Tanques de aceite de lubricacioacuten
- Tanque de aguas aceitosas
- Tanques de agua dulce
- Tanques de lastre
- Tanques de agua dulce teacutecnica
- Tanques de aguas grises
- Tanques de aguas negras
- Tanque de reboses
La disposicioacuten y volumen de los tanques se llevaron a cabo mediante el software ldquoMaxsurf
Stabilityrdquo que permite adecuar los mismos a la forma del casco del buque
Los aspectos generales que caracterizan su disposicioacuten son los siguientes
- El llenado maacuteximo de los tanques se establece en un 98 de su capacidad para tener
asiacute en consideracioacuten la presencia de refuerzos estructurales que en la praacutectica real
impiden su llenado al maacuteximo En determinados tanques como los de combustible
tambieacuten se aplica un factor de expansioacuten teacutermica del 2 adicional
- La disposicioacuten de unos tanques respecto a otros se ha llevado a cabo seguacuten las
recomendaciones de organismos como SOLAS y MARPOL
- Para evitar fugas y trasvases de unos tanques a otros se disponen cofferdams entre
aquellos especialmente sensibles a la contaminacioacuten como por ejemplo entre un tanque
de combustible y de agua dulce o un tanque de aguas aceitosas y uno de agua dulce
teacutecnica
- Se ha tratado en la medida de lo posible de disponer tanques simeacutetricos con respecto
a crujiacutea y disponer en popa los tanques maacutes grandes en cuanto a capacidad se refiere
- Para asegurar una correcta disposicioacuten se han tomado como referencia los mamparos
transversales estancos mamparos longitudinales y cubiertas definidos en apartados
anteriores
A continuacioacuten se realizaraacute una breve descripcioacuten de los distintos tipos de tanque que dispone
el buque
Disposicioacuten general
83
61 Tanques de combustible
Suponen loacutegicamente una partida de tanques indispensable para garantizar el correcto
funcionamiento de la nave y su seguridad
Seguacuten lo establecido en el apartado 24 del presente capiacutetulo el buque debe contar con una
capacidad de combustible de aproximadamente 330 m3
Para conseguir tal capacidad se ha optado por disponer de dos tanques grandes a popa
concretamente en torno a la cuaderna 8 (muy proacuteximos a los propulsores principales) y
dispuestos simeacutetricamente con respecto a crujiacutea para permitir el alojamiento de unas escaleras
que comuniquen la cubierta del doble fondo con la cubierta principal
Adicionalmente se disponen dos tanques simeacutetricos y de menor capacidad en torno a la
cuaderna 33 situados maacutes cerca de la caacutemara de maacutequinas y de los tanques de sedimentacioacuten
y servicio diario Son los tanques DO2PS y DO2SB
De acuerdo con lo establecido en el convenio MARPOL (concretamente en la regla 12A) si la
capacidad total de combustible del buque es superior a 600 m3 los tanques deberaacuten situarse a
una determinada altura del fondo del buque Como en nuestro caso la capacidad total es de
aproximadamente 330 m3 la regla no se aplica
El volumen miacutenimo de los tanques de sedimentacioacuten se calcula de una manera muy sencilla
pues ya es conocido el consumo al diacutea (de la condicioacuten maacutes exigente) que es de 148 m3 Por
lo tanto se dispone de dos tanques simeacutetricos de tal capacidad Como su alimentacioacuten a los
motores principales es por gravedad se disponen a una cierta altura del doble fondo
Del mismo modo los tanques de servicio diario tambieacuten tendraacuten capacidad para 1482 m3 y
seraacuten simeacutetricos
Tabla 3-3 Caracteriacutesticas de los tanques de combustible
Elemento Cuaderna popa Cuaderna proa ρ (tm3) Peso (t) Volumen (m3)
DO1SB 7 17 085 7748 9089
DO1PS 7 17 085 7748 9089
DO 2 PS 28 38 085 3316 3890
DO 2 SB 28 38 085 3316 3890
Total 2401 25958
DO D PS 28 32 085 148 1758
DO D SB 28 32 085 148 1758
Total 296 3516
DO S PS 32 36 085 148 1758
DO S SB 32 36 085 148 1758
Total 296 3516
En la siguiente imagen se muestra la disposicioacuten de estos tanques en el buque
Disposicioacuten general
84
Ilustracioacuten 25 Disposicioacuten de tanques de combustible
Los tanques que aparecen en color azul corresponden a los tanques de almaceacuten los que
aparecen en color amarillo corresponden a los tanques de servicio diario y por uacuteltimo los que
aparecen en rojo a los tanques de sedimentacioacuten
62 Tanques de aceite de lubricacioacuten y aceite sucio
El aceite de lubricacioacuten es necesario para abastecer a determinados equipos y garantizar su
correcto funcionamiento principalmente a los motores principales
Su misioacuten es la de asegurar que los niveles de aceite se mantienen siempre en el nivel
adecuado ya que debido al propio funcionamiento de los equipos y a posibles fugas los niveles
se ven reducidos constantemente
Se disponen a proa de los tanques de sedimentacioacuten y en caacutemara de maacutequinas buscando que
esteacuten lo maacutes proacuteximos posible a los motores principales
Como es loacutegico el aceite usado ha de recogerse en otro tanque denominado ldquotanque de aceite
suciordquo El objetivo es que el aceite que ha recorrido el circuito no contamine el mismo con los
posibles residuos que haya recogido
Este nuevo tanque se dispone bajo el doble fondo y en cuadernas similares a los tanques de
aceite de lubricacioacuten Su capacidad puede calcularse en funcioacuten de la potencia de los motores
o en funcioacuten de su consumo medio dato que emplearemos Seguacuten [Arias C 2012-2013] ldquoel
consumo de aceite se encuentra entre el 1 y el 15 del consumo de combustible de un motor
dieacuteselrdquo luego se tomaraacute que la capacidad necesaria de aceite de lubricacioacuten ha de ser como
miacutenimo
119881119886119897119906119887 = 13 middot 119862119888119900119898119887 = 0013 middot 330 1198983 = 43 1198983 Eq 94
Disposicioacuten general
85
Por seguridad y debido a que existen otros elementos que pueden necesitar de lubricacioacuten se
dispone de dos tanques simeacutetricos con tal capacidad
Tabla 3-4 Caracteriacutesticas de los tanques de aceite
Elemento Cuaderna popa Cuaderna proa ρ (tm3) Peso (t) Volumen (m3)
LO 1 BR 36 37 090 404 449
LO 1 SB 36 37 090 404 449
AC S 1 BR 32 35 090 546 607
Total 1300 1444
En la siguiente ilustracioacuten se muestran la disposicioacuten de estos tres nuevos tanques junto a los
anteriores ya definidos
Ilustracioacuten 26 Disposicioacuten de los tanques de aceite
Los tanques que presentan simetriacutea corresponden a los tanques de aceite de lubricacioacuten y el
tanque que aparece aproximadamente en crujiacutea corresponde al tanque de aceite sucio
Como los tanques se disponen entre cuadernas la capacidad final es ligeramente superior a la
calculada en principio
63 Tanque de lodos y sentinas
La capacidad del tanque de lodos y de sentinas depende loacutegicamente del consumo de
combustible y de la duracioacuten maacutexima del viaje entre puertos
De acuerdo con lo establecido en el anexo 1 de MARPOL el volumen de lodos puede calcularse
del siguiente modo
119881119897119900119889119900119904 = 119870 middot 119862 middot 119863 Eq 95
Disposicioacuten general
86
Donde
- K es igual a 0005 en buques que utilizan MDO como combustible
- C es el consumo diario de combustible
- D es la duracioacuten maacutexima del viaje entre puertos en diacuteas
Como la misioacuten del buque no es regular si no que su modo de operacioacuten variacutea constantemente
la foacutermula anterior no es del todo precisa pues no se conoce la duracioacuten maacutexima del viaje entre
puertos en diacuteas y de conocerse no seriacutea un nuacutemero constante
Por lo tanto se decide calcular la capacidad del tanque de lodos como una proporcioacuten del
volumen total de combustible concretamente como un 5 Ademaacutes por motivos de seguridad
el buque ha de llegar a puerto con una determinada capacidad de combustible de reserva por
lo que el total de la capacidad de combustible se tomaraacute como un porcentaje de la misma
En definitiva la capacidad del tanque de lodos ha de ser como miacutenimo de
119881119897119900119889119900119904 = 005 middot 09 middot 330 = 1485 1198983 Eq 96
El tanque se dispone en el espaciado libre que queda entre los dos tanques de almaceacuten de
combustible pequentildeos y el tanque de aceite sucio
Ilustracioacuten 27 Disposicioacuten del tanque de sentinas
Concretamente se ubica entre las cuadernas 27 y 32 y tiene una capacidad total de
119881119897119900119889119900119904 = 189 1198983
64 Tanques de agua dulce
Como es loacutegico los tanques de agua dulce se disponen a bordo para abastecer de agua dulce
a la tripulacioacuten Por ello su dimensionamiento es funcioacuten directa del nuacutemero de tripulantes y de
su consumo medio diario
Tal consumo puede estimarse en 160 l diarios (incluyendo alimentacioacuten higiene etc)
Disposicioacuten general
87
Ademaacutes debido a la caracteriacutestica misioacuten del buque es difiacutecil estimar el tiempo que
permaneceraacute en alta mar y por lo tanto se decide antildeadir un margen de seguridad al valor
habitual de 2 meses que se suele tomar
En definitiva
119881119886119889119906119897119888119890 =119871119894119905119903119900119904
119889iacute119886 middot 119905119903119894119901119906119897119886119899119905119890middot 119873ordm 119905119903119894119901 middot 119863iacute119886119904 middot 119872119886119903119892119890119899 = 160 middot 36 middot 60 middot 13 = 449 m3 Eq 97
Para conseguir tal capacidad se han dispuesto 6 tanques aproximadamente similares del
siguiente modo
Ilustracioacuten 28 Disposicioacuten de tanques de agua dulce
Las caracteriacutesticas de los mismos se resumen en la siguiente tabla
Tabla 3-5 Caracteriacutesticas de los tanques de agua dulce
Elemento Cuaderna popa Cuaderna proa ρ (tm3) Peso (t) Volumen (m3)
FW1PS 17 27 1 789 8588
FW 1 SB 17 27 1 7889 8588
FW2PS 40 47 1 8212 8212
FW2SB 41 47 1 7493 7493
FW3PS 47 60 1 8878 8878
FW3SB 47 60 1 6102 6102
Total 44605 45945
Como se puede comprobar la capacidad total obtenida es ligeramente superior a la estimada
luego se entiende que la disposicioacuten es correcta Ademaacutes debido a que en determinadas
ocasiones este tipo de buques abastece a las plataformas de agua dulce es habitual que la
capacidad de este tipo de carga sea ligeramente excesiva a lo esperado
Disposicioacuten general
88
65 Tanques de lastre
Debido a que el buque ha de mantener una posicioacuten en operacioacuten lo maacutes estable posible los
tanques de lastre tienen una importancia capital en el desarrollo de las distintas operaciones
que ha de realizar Por ejemplo cuando se descarguen los elementos que pueda transportar
en cubierta o los consumibles vayan disminuyendo el buque ha de ser capaz de recuperar la
escora de disentildeo (nula por lo general) de la manera maacutes raacutepida y suave posible
Del mismo modo han de ser capaces de corregir el trimado y mantener una altura del centro
de gravedad adecuada en cualquier momento
Debido a que el peso muerto del buque no es muy elevado no se puede disponer de una gran
capacidad de lastre y por lo tanto se ha de maximizar su efecto disponieacutendolos en una
posicioacuten oacuteptima
Para conocer de una manera aproximada la capacidad de lastre necesaria se recurre de nuevo
a buques similares en concreto al buque base por tener un peso muerto muy similar al buque
proyecto El buque base cuenta con una capacidad de lastre de aproximadamente 250 m3
divididos en 4 tanques simeacutetricos a popa y un pique de proa
De este modo se intenta aproximar tal disposicioacuten al buque proyecto
Ilustracioacuten 29 Disposicioacuten de los tanques de lastre
Las caracteriacutesticas de los mismos se resumen en la siguiente tabla
Tabla 3-6 Caracteriacutesticas de los tanques de lastre
Elemento Cuaderna popa Cuaderna proa ρ (tm3) Peso (t) Volumen (m3)
WB1SB -3 7 103 3815 3722
WB1BR -3 7 103 3815 3722
WBSB2 7 18 103 5353 5222
WBBR2 7 18 103 5353 5222
PIQUE PR 65 Proa 103 5084 4960
Total 22483 21935
Disposicioacuten general
89
Como se puede comprobar la capacidad total de agua de lastre es de praacutecticamente 225 m3
la cual a pesar de ser ligeramente inferior a la del buque base se considera suficiente
66 Tanques de servicio
Dentro de este grupo se incluyen tanques como aguas grises aguas negras aguas aceitosas
reboses etc
Como es loacutegico el primero se situacutea bajo el doble fondo y en la vertical de la superestructura y
los otros dos siguientes tambieacuten bajo el doble fondo pero en este caso bajo la caacutemara de
maacutequinas
En este caso la capacidad no es limitante y se decide disponer los tanques en los espacios
libres que no han sido ocupados por el resto de los tanques
La disposicioacuten de estos tanques es la siguiente
Ilustracioacuten 30 Disposicioacuten de otros tanques de servicio
Las capacidades de los mismos son
Tabla 3-7 Caracteriacutesticas de los tanques de servicio
Elemento Cuaderna popa Cuaderna proa ρ (tm3) Peso (t) Volumen (m3)
A AC 1 BR 32 35 092 546 594
REB 1 SB 32 38 1 1188 1188
AG 1 C 63 65 1 883 883
AN 1 C 62 63 1 512 512
Total 3005 3050
67 Tomas de mar
Las tomas de mar no son en realidad tanques pues no aportan volumen sino que se comportan
como ldquoespacios inundadosrdquo
Disposicioacuten general
90
Su misioacuten es la de conseguir una toma de agua constante para abastecer en todo momento al
colector de toma de mar a los sistemas de lucha contra incendios etc
Se disponen bajo la caacutemara de maacutequinas bajo el doble fondo y lo maacutes a proa posible
(representadas en color verde)
Ilustracioacuten 31 Disposicioacuten de tomas de mar
68 Cofferdams
En base a lo establecido por la normativa ciertas sustancias no pueden estar alojadas en
espacios o tanques contiguos Por ello se han de separar mediante espacios vaciacuteos
denominados cofferdams
Por ejemplo en el buque proyecto se dispone un cofferdam entre los tanques de agua dulce y
de combustible entre los tanques de aceite de lubricacioacuten y agua dulce aceite sucio y agua
dulce etc
La disposicioacuten de los cofferdams (representados en color azul oscuro) es la siguiente
Ilustracioacuten 32 Disposicioacuten de cofferdams
Equipos y servicios
91
Equipos y servicios
1 Introduccioacuten
El objetivo del presente es capiacutetulo es enumerar y definir los distintos equipos y servicios que
necesita disponer el buque para llevar a cabo de la mejor manera posible las distintas misiones
que ha de desempentildear
Los equipos y sistemas relativos a la propulsioacuten y generacioacuten de energiacutea a bordo se definiraacuten
en capiacutetulos posteriores en base a los consumos y requerimientos de potencia obtenidos en
este capiacutetulo 4
Como es loacutegico los equipos y servicios han sido obtenidos en base a lo establecido por la
reglamentacioacuten y las sociedades de clase Tambieacuten se han tenido en cuenta las notaciones de
clase con las que cuenta el buque pues definen alguno de los equipos especiacuteficos necesarios
para la misioacuten del buque
2 Equipos de fondeo y amarre
Como la mayoriacutea de los buques actuales el de este proyecto necesitaraacute equipos para las
operaciones de fondeo y de amarre Ademaacutes si las condiciones meteoroloacutegicas y
caracteriacutesticas del emplazamiento (profundidad sobre todo) lo permiten se puede combinar
este sistema con el de posicionamiento dinaacutemico para aumentar la seguridad de la operacioacuten
y reducir los consumos de combustible
De acuerdo con la expresioacuten establecida por la sociedad de clasificacioacuten Bureau Veritas el
numeral de equipo es igual a
119864119873 = ∆23 + 2 middot 119861 middot 119867 + 01 middot 119860 Eq 98
Donde
- Δ = desplazamiento para el calado de verano (en toneladas) 195556 t
- B = manga maacutexima (en metros) 1375 m
- H= altura efectiva (en metros) desde la liacutenea de calado de verano a la parte maacutes alta de
la caseta maacutes alta Se calcula de la siguiente manera
119867 = 119886 + sum ℎ119894
Siendo a la distancia entre la flotacioacuten y la cubierta maacutes alta que llega hasta el costado
del buque 1218 m
sum ℎ119894 es la suma de las alturas de las casetas que tienen una manga mayor de B4 0m
- A = es el aacuterea (en metros cuadrados) del perfil del buque o el aacuterea proyectada por
encima de la flotacioacuten para el calado de verano Se incluyen la superestructura y
aquellas casetas con un valor de manga mayor a B4 Toma un valor de 38861 m2
Equipos y servicios
92
Ilustracioacuten 33 Aacuterea del perfil del buque
Incluyendo estos valores en Eq 98
119864119873 = ∆23 + 2 middot 119861 middot 119867 + 01 middot 119860 = 19555623 + 2 middot 1375 middot 1218 + 01 middot 38861 = 533
Tabla 4-1 Caracteriacutesticas del fondeo a disponer en funcioacuten del numeral de equipo
Como se puede apreciar el valor obtenido se situacutea entre 500 y 550 Esto supone que sea
necesario instalar un tipo y nuacutemero determinado de anclas y cadenas que se detallaraacuten a
continuacioacuten
21 Anclas
Si se entra en la tabla anterior con el valor obtenido del numeral de equipo se observa que al
buque proyecto le corresponde instalar 3 anclas de 1590 kg cada una De estas 3 anclas 2
han de estar siempre dispuestas a bordo para ser utilizadas y la tercera permaneceraacute
correctamente almacenada de respeto
Equipos y servicios
93
El tipo de anclas que hay de disponer son las de patente o ldquostocklessrdquo (ver Ilustracioacuten 34)
Ilustracioacuten 34 Anclas de tipo patente o stockless Fuente Natureduca
A pesar de que seguacuten la normativa el peso de las anclas puede variar un 7 el 60 de la
masa del ancla ha de estar en la cabeza de la misma para asegurar que se apoye en el fondo
marino de la manera adecuada y su funcionamiento sea oacuteptimo
22 Cadenas
Seguacuten la Tabla 4-1 las cadenas han de contar con una longitud de 4125 metros en total Estas
liacuteneas de fondeo estaraacuten compuestas por tramos o ldquolargosrdquo de cadena con contrete de 275
metros unidos mediante eslabones de tipo Kenter
Como la longitud total ha de repartirse en las liacuteneas de ambos costados se opta por disponer
8 largos de cadena o lo que es lo mismo 220 metros por liacutenea
En cuanto al espesor se ha optado por disponer el tamantildeo intermedio o tipo Q2 que establece
el diaacutemetro en 34 mm Las dimensiones de los eslabones se pueden obtener a partir del
diaacutemetro de acuerdo a lo establecido en la siguiente ilustracioacuten
Equipos y servicios
94
Ilustracioacuten 35 Dimensionamiento de eslabones y grilletes tipo Kenter Fuente
wwwanchorchains4ucom
De este modo con un diaacutemetro de cadena de 34 mm los eslabones contariacutean con una longitud
de 204 mm y una altura de 1224 mm En cuanto a los grilletes las medidas seriacutean 204 mm y
1428 mm respectivamente
Las cadenas de estas caracteriacutesticas tienen un peso aproximado de 251 kgm y una carga de
rotura aproximada de 655 kN
En definitiva las caracteriacutesticas de las cadenas son las siguientes
Tabla 4-2 Caracteriacutesticas de las liacuteneas de fondeo
Paraacutemetro Valor
Largos estribor 8
Largos babor 8
Diaacutemetro cadena (mm) 34
Pesolargo (kglargo) 1295
Carga rotura (kN) 655
Peso por m (kgm) 251
Peso (kg) 1035375
23 Caja de Cadenas
Determinados el diaacutemetro y la longitud de las cadenas a disponer ha de dimensionarse el
espacio a bordo en el cual se estibaraacuten esto es la caja de cadenas La expresioacuten que se
recomienda seguacuten Jesuacutes Panadero es la siguiente
119881119898119894119899 = 0082 middot 10minus4 middot 119871119888 middot 119889119888 2 = 0082 middot 10minus4 middot 4125 middot 342 = 391 1198983 asymp 4 1198983 Eq 99
Es decir cada una de las 2 cajas de cadenas ha de contar con un volumen de al menos 4 m3
Sin embargo en tal foacutermula no se tiene en cuenta el espacio de los sistemas y huelgos
auxiliares de las cajas de cadenas como son una determinada altura libre superior que permita
el correcto estibado de la cadena y un enjaretado en la parte inferior por el que se pueda
evacuar el agua embarcada por las cadenas
Equipos y servicios
95
Con todo lo anterior el espacio obtenido en la disposicioacuten general es de 8 m3 por caja de
cadenas valor que tomamos como suficiente Como se muestra en la siguiente figura las cajas
de cadenas se elevan desde la cubierta de acomodacioacuten 1 hasta la cubierta de acomodacioacuten
2 o lo que es lo mismo 280 metros y tienen una manga o distancia horizontal de 175 metros
El hecho de que se eleven hasta la cubierta 2 de acomodacioacuten se debe a que de este modo la
proximidad a los equipos de fondeo es miacutenima y por lo tanto las operaciones de fondeo se
simplifican enormemente
Ilustracioacuten 36 Ubicacioacuten de las cajas de cadenas (en amarillo)
24 Escobeacuten
Por escobeacuten se entiende el tubo o conducto por el cual pasa la cadena del ancla durante su
largada e izado Su funcioacuten es la de guiar la cadena y evitar que el ancla se desviacutee Ademaacutes
aloja una serie de sistemas que permiten limpiar en la medida de lo posible las cadenas para
evitar que la suciedad y el fango se acumulen en las cajas de cadenas
La longitud del escobeacuten ha de ser suficiente para que se extienda desde la cubierta expuesta
donde se ubiquen los equipos de amarre hasta el nicho del ancla Su diaacutemetro se determina
mediante la siguiente expresioacuten
119863119890119904119888 = [(100 minus 119889) middot 003867 + 75] middot 119889 = [(100 minus 34) middot 003867 + 75] middot 34
= 34178 119898119898 asymp 350 119898119898
Eq 100
Por lo tanto el diaacutemetro miacutenimo del escobeacuten seraacute de 350 mm
25 Molinetes
Los molinetes son los equipos que se encargan de hacer la fuerza necesaria para poder largar
e izar las cadenas y anclas
Seguacuten la normativa aplicable los molinetes han de ser capaces de desarrollar una fuerza de
manera continua durante 30 minutos de
Equipos y servicios
96
119885119888119900119899119905(119873) = 35 middot 1198892 + 134 middot 119898119860 = 35 middot 342 + 134 middot 1590 = 60610 119873 = 6061119896119873 Eq 101
Si se establece una velocidad media de izado de 9 mmin la potencia uacutetil de cada molinete ha
de ser
119875119898 = 119865 middot 119907 = 6061 middot9
60= 91 119896119882 Eq 102
26 Estopor
El siguiente elemento del sistema de fondeo es el estopor cuya funcioacuten es la de fijar o trincar
la cadena en una determinada posicioacuten Supone el nexo entre la cadena y la estructura del
buque pues se encarga de transmitir las cargas que la primera pueda originar
Es por tanto un elemento criacutetico del conjunto y ha de estar dimensionado de manera adecuada
para evitar posibles fallos Ademaacutes la cubierta en la que se encuentre ha de estar reforzada
Su dimensionamiento estaacute basado en funcioacuten de la carga de rotura de la cadena que depende
a su vez del numeral de equipo como se vio en el apartado anterior correspondiente En
concreto la sociedad de clase establece que el estopor ha de ser capaz de soportar una carga
igual al 80 de la carga de rotura de la cadena
119865 = 08 middot 119861119871 = 08 middot 655 = 524 119896119873 Eq 103
27 Liacuteneas de amarre y de remolque
Del mismo modo que se hizo para la definicioacuten de las cadenas se seguiraacuten las indicaciones de
la sociedad de clasificacioacuten para determinar las caracteriacutesticas de las liacuteneas de amarre y de
remolque
En base al numeral de equipo obtenido se recoge en una tabla la longitud miacutenima de la liacutenea
de remolque y su carga de rotura asiacute como de las liacuteneas de amarre En este caso el numeral
de equipo obtenido fue de 533 al que corresponde una longitud de liacutenea de remolque de 190
metros y una carga de rotura de 306 kN en cuanto a las liacuteneas de amarre se han de disponer
cuatro (4) cada una con una longitud de 160 metros y con una carga de rotura de 123 kN
En este caso todas estas liacuteneas pueden ser de cable fibra sinteacutetica o una combinacioacuten de
ambas
28 Elementos auxiliares de amarre
Aparte de los propios cabos y liacuteneas es necesario disponer de una serie de elementos que los
guiacuteen a bordo del buque para evitar enredos y accidentes Estos elementos son los siguientes
- 4 gateras en los costados (2 por costado) en la cubierta de trabajo y 2 gateras elevadas
en la cubierta de acomodacioacuten 1 (una por costado)
- 9 bitas de amarre 8 dispuestas de manera simeacutetrica a lo largo de los dos costados del
buque y una central a proa del mismo
Equipos y servicios
97
- 4 guiacutea cabos con rodillos verticales situados en las proximidades de los molinetes de
anclas
El peso de estos elementos se considera simeacutetrico respecto a crujiacutea y cercano a los 400 kg
29 Resumen elementos de amarre y fondeo
Debido a la variedad de elementos que conforman el sistema de amarre y fondeo se considera
oportuno antildeadir una tabla a modo de resumen que recoja toda la informacioacuten relativa a tales
equipos
Tabla 4-3 Resumen de los elementos del sistema de amarre y fondeo
Elemento Caracteriacutesticas
Ancla
Cantidad 3
Tipo Patente
Peso (kg) 4770
Liacutenea de fondeo
Cantidad 2
Longitud total (m) 4125
Diaacutemetro (mm) 34
Peso total (t) 1035
Carga de rotura (kN) 655
Caja de cadenas Cantidad 2
Volumen (m3) 88
Escobeacuten Cantidad 2
Diaacutemetro (mm) 350
Molinete
Cantidad 2
Potencia (kW) 91
Velocidad (mmin) 9
Estopor Cantidad 2
Carga maacutexima (kN) 524
Liacuteneas de amarre
Cantidad 4
Longitud (m) 160
Carga de rotura (kN) 123
Liacuteneas de remolque
Cantidad 1
Longitud (m) 190
Carga de rotura (kN) 306
Gateras Cantidad 6
Bitas de amarre Cantidad 9
Guiacutea cabos Cantidad 4
3 Sistema de propulsioacuten y gobierno
Los sistemas de propulsioacuten y gobierno se definiraacuten en detalle en el Capiacutetulo 5 puesto que en
este punto todaviacutea no se conocen los equipos instalados
Equipos y servicios
98
4 Equipos de salvamento
Para poder determinar los miacutenimos medios de salvamento que son necesarios disponer a
bordo se recurre a lo establecido en el coacutedigo SOLAS Concretamente se seguiraacute lo descrito
en el capiacutetulo III (ldquoLifesaving appliances and arrangementrdquo)
Al tratarse de un buque de carga con acomodacioacuten inferior a 50 personas se consideraraacute (a
efectos de salvamento) como buque de carga
41 Comunicaciones
De acuerdo a lo establecido en la regla 6 del citado documento el buque ha de disponer de
- Al menos 3 aparatos radiotelefoacutenicos bidireccionales de ondas meacutetricas
- Al menos un transpondedor radar a cada banda
- No menos de 12 cohetes lanza bengalas equipados con paracaiacutedas
- Sistema de alarma y comunicaciones a bordo
- Sistema de megafoniacutea audible en todos los espacios
42 Dispositivos individuales
La siguiente regla que aplicar es loacutegicamente la regla 7 del mismo capiacutetulo III En la misma se
establece que para buques de eslora inferior a 100 metros se ha de disponer de al menos el
siguiente nuacutemero de elementos individuales de salvamento
- 8 aros salvavidas repartidos de manera adecuada a lo largo de la eslora y de ambos
costados Dos de ellos han de contar con rabiza flotante (uno por banda) otros dos con
artefacto luminoso (tambieacuten uno por banda) y otros dos con artefacto luminoso y sentildeal
fumiacutegena
- 1 chaleco salvavidas por persona embarcada maacutes uno para cada tripulante de guardia
y un 5 adicional de respeto En definitiva se dispondraacute de 46 chalecos salvavidas
- 3 trajes de inmersioacuten (para los tripulantes del bote de rescate) y 3 trajes de proteccioacuten
contra la intemperie
43 Embarcaciones de supervivencia y botes de rescate
De acuerdo con lo establecido en la Opcioacuten A se deberaacute contar con los siguientes elementos
- Bote de rescate Se decide disponer el modelo Merlin 615 FRC 530 MKII del fabricante
Norsafe el cual tiene capacidad para 15 personas Se ubicaraacute en el costado de estribor
- Balsas salvavidas inflables para el 100 de las personas embarcadas Se dispondraacuten
dos balsas con capacidad de 20 personas ambas cada banda Su peso aproximado es
de 150 kg aproximadamente Cada una de ellas contaraacute con un dispositivo adecuado
de puesta a flote (caiacuteda por rampa) Se elige el fabricante ldquoVikingrdquo
Equipos y servicios
99
Estos equipos han de ubicarse en una zona de intemperie no demasiado elevada (para facilitar
su puesta a flote y operaciones un lugar de faacutecil acceso (desde el interior y exterior del buque)
y en la medida de lo posible que proteja en cierta medida a los equipos
Los medios necesarios para su puesta a flote y recogida son pescantes de distintas
capacidades especificadas por el fabricante Por lo general las potencias requeridas se situacutean
entre los 8-15 kW
44 Elementos auxiliares
A continuacioacuten se enumeran una serie de equipos que a pesar de no ser medios de
salvamento per se han de estar dispuestos en el buque para garantizar la seguridad de las
personas embarcadas Estos elementos tambieacuten son exigidos por el convenio SOLAS
- Respondedor de radar uno por banda
- Aparato lanza cabo
- Laacutempara de sentildeales independiente energeacuteticamente del buque
- Medios de embarco y desembarco escalas retraacutectiles y rampa de rescate o evacuacioacuten
en los puestos de puesta a flote
5 Equipos de navegacioacuten y comunicaciones
En base a lo establecido por el convenio SOLAS y la Direccioacuten General de la Marina Mercante
(DGMM) el buque ha de contar con una serie determinada de equipos y sistemas de ayuda a
la navegacioacuten alumbrado y comunicaciones
51 Material naacuteutico de ayuda a la navegacioacuten
Para garantizar que la navegacioacuten en mar abierto se realiza de una manera segura y eficiente
la tripulacioacuten ha de contar con una serie de equipos y servicios a bordo del buque Estos
elementos son como miacutenimo los siguientes
- 1 compaacutes magistral instalado en el techo del puente dotado de un sistema oacuteptico con
una rosa de diaacutemetro igual o mayor de 160 mm
- 1 compaacutes de respeto
- 1 girocompaacutes
- 1 corredera Doppler
- 1 ecosonda
- 1 sextante
- 1 cronoacutemetro
- 1 cronoacutegrafo contador de bolsillo
- 1 reloj de bitaacutecora
Equipos y servicios
100
- 2 transportadores de aacutengulos
- 2 compases de puntas
- 1 regla de 40 cm o reglas paralelas
- 1 megaacutefono
- 2 prismaacuteticos nocturnos y 2 prismaacuteticos diurnos (7x50)
- Cartas naacuteuticas derroteros y libros de faros de la zona de navegacioacuten
- 1 bocina de niebla
- 1 campana
- 1 laacutempara 1 coacutedigo y 1 espejo de sentildeales
- 2 linternas estancas
- 1 registrador de datos de la travesiacutea
- 1 baroacutemetro y 1 baroacutegrafo
- 1 termoacutemetro y 1 psicoacutemetro
- Sistema de limpiaparabrisas anticongelante y limpieza para los ventanales del puente
de mando
52 Sistemas de comunicacioacuten externa e interna
El buque ha de ser capaz no solo de comunicarse con otros buques o con alguna base en tierra
sino que ha de contar ademaacutes con una serie de equipos y sistemas que permitan una correcta
comunicacioacuten entre los distintos espacios que lo conforman especialmente la caacutemara de
maacutequinas y el puente de mando
En el caso de las comunicaciones con el exterior ha de disponer al menos de una instalacioacuten
de equipos de radio (que emita y reciba en las principales frecuencias) un receptor NAVTEX
sistema de comunicaciones viacutea sateacutelite (INMARSAT) radiobaliza etc
Por otro lado para permitir las comunicaciones interiores el buque ha de contar con una central
telefoacutenica sistemas de megafoniacutea y altavoces walkie-talkies etc
Ademaacutes el buque contaraacute con un sistema ECDIS de cartografiacutea radares de banda S y X y un
sistema AIS de recepcioacuten y transmisioacuten
53 Luces y sentildeales de navegacioacuten
El reglamento que se ha de seguir para determinar las luces marcas y sentildeales de navegacioacuten
que como miacutenimo han de ser dispuestas en un buque es el COLREG de 1972 concretamente
la parte C denominada Luces y Marcas
Como el buque proyecto tiene una eslora igual o superior a 50 metros ha de contar con al
menos
- Luz de tope blanca visible desde 6 millas
Equipos y servicios
101
- Luz de costado visible desde 3 millas Roja para el costado de babor y verde para el
costado de estribor
- Luz de alcance blanca visible desde 3 millas
- Luz de remolque amarilla visible desde 3 millas
- Luz todo horizonte blanca roja verde o amarilla visible desde 3 millas
Ilustracioacuten 37 Tipos de luces de navegacioacuten Fuente wwwnaval582com
Como es loacutegico las exigencias variacutean en funcioacuten de la operacioacuten del buque las cuales se
enumeran brevemente a continuacioacuten
- Navegacioacuten
o Luz de tope a proa
o Segunda luz de tope a popa y maacutes alta que la de pro
o Luces de banda
o Luz de alcance
- Buque en operaciones de remolque (longitud de remolque mayor de 200 metros)
o 3 luces de tope en liacutenea vertical
o Luces de banda
o 1 Luz de alcance
o 1 Luz de remolque en liacutenea vertical y por encima de la luz de alcance
o Una marca bicoacutenica en el lugar maacutes visible cuando la longitud
- Embarcaciones sin gobierno deberaacuten llevar
o 2 luces rojas todo horizonte en liacutenea vertical en el lugar maacutes visible
Equipos y servicios
102
- Las embarcaciones que tengan maniobra restringida
o 3 luces de todo horizonte en liacutenea vertical en el lugar maacutes visible de la
embarcacioacuten La maacutes elevada y la maacutes baja de estas luces seraacuten rojas y la luz
central seraacute blanca
- Embarcaciones fondeadas y varadas
Todos los buques fondeados exhibiraacuten en el lugar maacutes visible 1 luz blanca todo horizonte o
una bola en la parte de proa y los buques con eslora mayor de 50 metros 1 luz blanca todo
horizonte o bola en la proa y en la popa (si es mayor de 100 metros deberaacute tambieacuten iluminar
su cubierta)
54 Sentildeales acuacutesticas y luminosas
Lo relativo a las sentildeales acuacutesticas y luminosas se describen en la regla 33 de la parte D del
anterior documento Seguacuten esta regla el buque ha de contar con un pito9 y con una campana
55 Peso del sistema de comunicacioacuten y navegacioacuten
Si bien es difiacutecil establecer un valor determinado el elevado nuacutemero de elementos que
conforman este sistema y su tamantildeo hacen que el peso total pueda llegar faacutecilmente a las 5-8
toneladas
6 Achique y sentinas
El sistema de achique y sentinas es uno de los principales de los que dispone el buque Su
funcioacuten es por la parte de sentinas recoger aquellos residuos y derrames de liacutequidos o fluidos
de los distintos espacios del buque y si su concentracioacuten en partiacuteculas por milloacuten es adecuada
devolverlos al mar Si la concentracioacuten es demasiado alta estos fluidos se almacenaraacuten en el
tanque de lodos dispuesto para tal efecto Para determinar queacute fluidos se almacenan y cuaacuteles
se devuelven se bombean todos para hacerlos pasar por el separador de sentinas el cual
discierne ente unos y otros
En los espacios susceptibles de generar ldquoresiduosrdquo liacutequidosrdquo que vayan a las sentinas (caacutemara
de maacutequinas locales de propulsores etc) se disponen aspiraciones (en estos espacios se
dispondraacuten concretamente dos)
Por la parte del sistema de achique su funcioacuten es loacutegicamente la de evacuar los liacutequidos que
esteacuten inundando alguacuten espacio o compartimento determinado del buque Se considera por lo
tanto un sistema de emergencia
9 Seguacuten el Reglamento Internacional para la Prevencioacuten de Abordajes (RIPA) pito significa todo
dispositivo que es capaz de producir las pitadas reglamentarias y que cumple con las especificaciones
del Anexo III de tal Reglamento
Equipos y servicios
103
Los elementos que conforman este sistema son colector de sentinas ramales bombas y
separador de sentinas
61 Colector de sentinas
Para recoger todos los vertidos de los posibles compartimentos y tanques se dispone un
colector principal que recorre el buque de proa a popa y en el que ldquomuerenrdquo o vierten los
distintos ramales de tales espacios Cada uno de estos ramales contaraacute con rejillas o ldquocajas de
fangosrdquo para permitir su limpieza inspeccioacuten y revisioacuten
Para dimensionar dicho colector concretamente su diaacutemetro interior se recurre a la foacutermula
que se indica en la parte C seccioacuten 10 artiacuteculo 6 de la normativa del Bureau Veritas
119889 = 25 (119898119898) + 168 middot radic119871 middot (119861 + 119863) Eq 104
Siendo
- L la eslora de francobordo (en metros) Toma un valor de 4645 m
- B manga del buque (en metros) Toma un valor de 1375 m
- D el puntal del buque (en metros) Toma un valor de 550 m
De este modo
119889 = 25 (119898119898) + 168 middot radic4645 middot (1375 + 550) = 7523 119898119898 cong 80 119898119898 Eq 105
62 Ramales del colector de sentinas
Para determinar el diaacutemetro interno de los ramales del colector de sentinas se recurre a la
misma expresioacuten empleada para dimensionar el colector (Eq 104) La uacutenica diferencia es que
en este caso el valor de la eslora en la foacutermula no coincide con la eslora de francobordo si no
que toma el valor de la eslora del tanque en cuestioacuten del cual se esteacute dimensionando el ramal
En la siguiente tabla se resumen los distintos diaacutemetros de los ramales que llegan a los
principales espacios que han de contar con achique de sentinas
Tabla 4-4 Ramales del colector de sentinas Diaacutemetros interiores
Espacio Eslora (m) Dint (mm)
CCMM 18 60
LPProa 480 4000
LPPopa 540 4000
63 Ramales del colector de sentinas
De acuerdo con lo establecido por la Sociedad de Clasificacioacuten es necesario disponer dos (2)
bombas conectadas al sistema de sentinas principal El tipo de las mismas ha de ser auto
cebante
Equipos y servicios
104
Cada una de las bombas tiene que ser capaz de bombear agua a traveacutes del colector principal
de sentinas a una velocidad miacutenima de 2 ms
La capacidad de cada una de las bombas tiene que ser como miacutenimo de
119876 = 000565 middot 1198892 Eq 106
Donde
- Q= capacidad miacutenima de cada una de las bombas de sentinas (1198983 ℎ)
- d= diaacutemetro interno del colector de sentinas (en mm)
119876 = 000565 middot 802 = 3616 1198983ℎ cong 36 1198983ℎ Eq 107
7 Sistema de lastre
Este sistema es uno de los fundamentales (por no decir imprescindible) a bordo de un buque
de las caracteriacutesticas del de este proyecto Su misioacuten es la de mantener al buque en las
condiciones oacuteptimas de calado trimado y escora en todo momento Debido a una serie de
aspectos tales como consumo de viacuteveres y combustible operaciones en cubierta etc el buque
tiende a alejarse de su calado trimado y escora de disentildeo Mediante el sistema de lastre se
consigue compensar tales acciones y mantener al buque en la posicioacuten deseada
Este sistema estaacute formado por una serie de tanques repartidos de manera estrateacutegica a lo largo
del buque Por norma general se disponen en los ldquoextremosrdquo del buque es decir tanto en el
pique de proa y de popa como en los costados Tambieacuten es deseable que el nuacutemero de tanques
sea elevado para dotar al sistema de mayor flexibilidad Para generar momento y compensar
los movimientos que lo desviacutean de sus condiciones de disentildeo estos tanques se llenan o vaciacutean
de agua salada (que se toma directamente del mar) La capacidad total de estos tanques ha de
ser similar (en la medida de lo posible) al peso muerto del buque para asegurar que sea cual
sea la operacioacuten el sistema responderaacute efectivamente
Por lo tanto estaraacute formado por bombas de lastre vaacutelvulas colectores de agua de mar y
tanques
71 Bombas de lastre
La Sociedad de Clasificacioacuten establece que el nuacutemero de bombas de lastre a disponer es de al
menos dos (2) Han de ser centriacutefugas y una de ellas ha de contar con un sistema de
alimentacioacuten eleacutectrica independiente
Como ya se vio en el apartado 65 la capacidad total de lastre es de 225 m3 En este caso la
Sociedad no establece ninguacuten criterio para determinar el caudal de las bombas de lastre y por
lo tanto se determina que las bombas sean capaces de lastrar deslastrar completamente el
buque en aproximadamente 3 horas Por lo tanto la capacidad de cada una de las bombas
seraacute de
Equipos y servicios
105
119876 =225 1198983
2 middot 3 ℎ= 375
1198983
ℎcong 40
1198983
ℎ Eq 108
Para determinar la presioacuten de trabajo se ha de estimar de manera aproximada la columna de
agua maacutexima que las bombas deberiacutean ser capaces de vencer Para ello se tienen en
consideracioacuten los siguientes aspectos
Tabla 4-5 Presioacuten miacutenima de trabajo de las bombas de lastre
Paraacutemetro Valor (mca)
Altura maacutex tanque lastre - Calado 139
Peacuterdidas 300
Presioacuten descarga 400
Total 839
Por lo tanto las bombas han de tener como miacutenimo una presioacuten de 1 bar aunque por seguridad
y para permitir su uso en otros sistemas que puedan requerir mayor capacidad se estableceraacute
en 2 bares
Aparte de las bombas el sistema contaraacute con vaacutelvulas de cierre automaacutetico en cada tanque y
este estaraacute automatizado para evitar que las bombas no actuacuteen de manera imprevista y
provoquen dantildeos
En los casos en los que sea posible se procederaacute al llenado de los tanques por gravedad
72 Sistema de tratamiento de lastre
El hecho de que el buque necesite tanques de lastre para realizar las distintas operaciones y
llevar a cabo las misiones necesarias obliga a que se disponga un sistema de tratamiento
especial para tratar el agua empleada por tal sistema
El organismo que regula estos sistemas y tratamientos es la OMI concretamente de acuerdo
con lo establecido en el Convenio Internacional de Control y Gestioacuten de Agua de Lastre y
Sedimentos
La normativa aplicable variacutea en funcioacuten del volumen de lastre dispuesto a bordo del buque En
este caso el buque proyecto cuenta con una capacidad total de volumen de agua de lastre de
225 m3 y por lo tanto la normativa a aplicar es la referente a buques con una capacidad inferior
a 1500 m3
Sin embargo al tratarse de un buque construido en un antildeo posterior al 2016 el sistema ha de
cumplir con norma de eficacia de la gestioacuten del agua de lastre o regla D-2
Seguacuten la OMI esta norma establece que ldquolos buques que efectuacuteen la gestioacuten del agua de lastre
descargaraacuten menos de 10 organismos viables por metro cuacutebico cuyo tamantildeo miacutenimo sea igual
o superior a 50 micras y menos de 10 organismos viables por mililitro cuyo tamantildeo miacutenimo sea
inferior a 50 micras y superior a 10 micras y la descarga de los microbios indicadores no
excederaacute de las concentraciones especificadasrdquo
Equipos y servicios
106
Los microbios anteriormente mencionados son los siguientes
- Vibrio cholerae toxicoacutegeno (O1 y O139) menos de 1 unidad formadora de colonias (ufc)
por 100 mililitros o menos de 1 ufc por gramo (peso huacutemedo) de muestras de
zooplancton
- Escherichia coli menos de 250 ufc por 100 mililitros
- Enterococos intestinales menos de 100 ufc por 100 mililitros
Por lo tanto conocidas las necesidades del sistema es necesario escoger alguna de las
tecnologiacuteas disponibles para tratar el agua de lastre En este caso se decide disponer de un
sistema combinado pues ademaacutes de poseer un filtro incluye un esterilizador de rayos
ultravioleta Este modelo es concretamente el BallastMaster ultraV ya que se trata de una
tecnologiacutea simple eficaz y altamente probada Ademaacutes de acuerdo con lo establecido por el
propio fabricante GEA este sistema cumple con las directrices de la OMI y ha sido catalogado
como sistema AMS10 Ademaacutes y de nuevo de acuerdo con las palabras del propio fabricante
presenta las siguientes ventajas
- Funcionamiento sin sustancias quiacutemicas sin subproductos ni eliminacioacuten de residuos
- Radiacioacuten UV de baja presioacuten y alta eficiencia energeacutetica
- La luz UV-C afecta al ADN de los organismos
- Alto poder de desinfeccioacuten permanente
- Supervisioacuten de la intensidad de la radiacioacuten UV mediante un sensor
- Inactivacioacuten segura de siete patoacutegenos resistentes al cloro como Cryptosporidium
- Poco mantenimiento y control por menuacutes increiacuteblemente faacutecil
- Tamantildeo reducido e instalacioacuten sencilla
- Para instalaciones nuevas y aplicaciones de reacondicionamiento
Las caracteriacutesticas del dispositivo son las siguientes
10 Notacioacuten que expide la Guardia Costera de EE UU(USCG) y que permite pasar los controles reglamentarios en puerto en lo relativo a la gestioacuten y tratamiento de las aguas de lastre
Equipos y servicios
107
Ilustracioacuten 38 Caracteriacutesticas del dispositivo para el tratamiento de aguas de lastre Fuente
wwwgeacom
Como se puede comprobar se ha seleccionado el modelo de 250 m3h que presenta un
consumo eleacutectrico de 34 kW
8 Aireaciones reboses y sondas de tanques
Estos elementos se disponen en los tanques del buque y son imprescindibles para que el
sistema al cual prestan servicio funcione con normalidad
81 Aireaciones
De cara a reducir cargas inesperadas en los tanques (y por ende en la estructura del buque)
debidas a sobre presiones o gradientes de presioacuten causados por cambios bruscos de
temperatura y disminuciones repentinas del nivel de estos es necesario disponer de
aireaciones en aquellos tanques que no cuenten con sistemas o medios de ventilacioacuten
especiacuteficos
Como es loacutegico estas aireaciones se dispondraacuten en la parte alta de los tanques concretamente
en la zona de proa de los mismos (para evitar que los refuerzos o elementos estructurales
entorpezcan la evacuacioacuten de los gases y se generen bolsas peligrosas) De todos modos es
norma general disponer groeras o imbornales 11 en tales refuerzos para evitar problemas Todas
las aireaciones descargan en un colector (uno a cada banda) que termina a su vez en una
vaacutelvula situada a una determinada altura por encima de la cubierta de trabajo En el caso de
disponer de tanques que contengan liacutequidos inflamables se dispondraacute un tercer colector que
agrupe sus aireaciones correspondientes y que cuente con medios cortafuegos para evitar que
una chispa genere un incendio
11 Seguacuten la Real Academia de Ingenieriacutea se entiende por groera o imbornal el agujero o canal practicado a trechos en los trancaniles y costados de un buque para dar salida a las aguas de las respectivas cubiertas
Equipos y servicios
108
82 Reboses
En el caso de aquellos tanques que contengan liacutequido en su interior no se puede permitir la
evacuacioacuten libre por las aireaciones de cubierta pues los liacutequidos derramados en la misma
supondriacutean una fuente potencial de accidentes
En este caso se ha de disponer de una especie de contenedor o recipiente que recoja los
posibles vertidos de las aireaciones y que descargue en un colector que los lleve al tanque de
reboses correspondiente
83 Sondas
Las sondas son un elemento muy sencillo pero fundamental en los tanques Su misioacuten es la de
indicar el nivel o porcentaje de llenado de todos los tanques del buque y permitir asiacute a la
tripulacioacuten controlar en todo momento los recursos disponibles para llevar a cabo las distintas
misiones en las que pueda verse involucrado el buque
Son elementos imprescindibles para determinar por ejemplo el nivel de los tanques de
combustible (y determinar la autonomiacutea restante del buque) para determinar el nivel de los
tanques de lastre de agua dulce etc
Existen de diversos tipos y por norma general se suelen disponer de tipo visual o manual
consistentes en un tubo adosado a los tanques que incorpora un nivel En aquellos tanques
denominados principales se antildeadiraacute una sonda automaacutetica o remota que enviaraacute a la sala de
control informacioacuten cuando se desee o en todo momento acerca del porcentaje de llenado del
tanque correspondiente
9 Sistema contraincendios
En un buque uno de los principales peligros es la aparicioacuten de un incendio pues obviamente
no se dispone de medios terrestres de extincioacuten y soacutelo se puede contar con aquellos dispuestos
a bordo Ademaacutes debido a la gran cantidad de elementos inflamables que hay en el mismo
(combustible aceites equipos eleacutectricos etc) el riesgo es elevado
Para minimizar tal riesgo al maacuteximo posible se equiparaacute al buque con los medios y equipos
necesarios de acuerdo con lo establecido en el Capiacutetulo II-2 del SOLAS relativo al sistema
contraincendios
Como su propio nombre indica este sistema seraacute el encargado de proporcionar los medios
necesarios para prevenir detectar y en uacuteltimo lugar extinguir un incendio a bordo del buque
proyecto
A pesar de que son muchas son las indicaciones existentes para prevenir la aparicioacuten de
incendios en este proyecto se seguiraacuten las directrices del coacutedigo SOLAS
Equipos y servicios
109
91 Sistema de deteccioacuten
Como su nombre bien indica el objetivo de este sistema es valga la redundancia detectar el
local o espacio de origen del incendio y activar una alarma para iniciar la actividad contra
incendios
Se deberaacuten disponer sistemas de deteccioacuten y de alarma fijos puntos de socorro manuales y
patrullas de incendio
Al tratarse de un buque de 36 tripulantes los sistemas se han de instalar en los siguientes
espacios del siguiente modo
- Espacios de maacutequinas
- Espacios de acomodacioacuten (en todos los pasillos escaleras y rutas de escape)
- Puesto de control
92 Sistema de contencioacuten
En el caso de producirse un incendio el paso inmediato a su deteccioacuten es su contencioacuten para
evitar que se propague por todos los espacios del buque
Seguacuten lo establecido en la novena (9) regulacioacuten del SOLAS para buques con una tripulacioacuten
igual o superior a 36 integrantes se ha de disponer la siguiente configuracioacuten de mamparos en
funcioacuten de los espacios que se separen
Ilustracioacuten 39 Clasificacioacuten de mamparos que separan espacios adyacentes Fuente SOLAS
En el caso de las cubiertas la clasificacioacuten es la siguiente
Equipos y servicios
110
Ilustracioacuten 40 Clasificacioacuten de cubiertas que separan espacios adyacentes Fuente SOLAS
93 Sistemas de lucha contraincendios
Como su propio nombre indica estos sistemas seraacuten los encargados de extinguir el incendio
en el espacio en el que se genere Se instalaraacuten sistemas fijos de extincioacuten y las medidas anti-
incendio seraacuten legibles de manera sencilla
Los sistemas que se disponen a bordo del buque son sistema de CO2 sistema de agua salada
sistema de rociadores y aspersores y equipos de uso individual
931 Sistema de agua salada
Como es loacutegico la primera medida para combatir los incendios para por el empleo del agua de
mar recurso praacutecticamente ilimitado en el caso de los barcos Es un sistema sencillo que
baacutesicamente consiste en una red de tuberiacuteas que se extiende a lo largo del buque y que cuenta
con capacidad de descarga en todos los espacios que se desean proteger Ademaacutes es el
sistema encargado de dar servicio a las bocas contraincendios
Se compone de los siguientes elementos toma de mar colector ramales vaacutelvulas de
aislamiento y bocas y mangueras contra incendio
Al tener un arqueo bruto superior a 600 GT la presioacuten en todas las bocas contra incendios ha
de ser de 027 Nmm2
Las mangueras de las bocas contra incendios tendraacuten una longitud miacutenima de 10 metros y no
maacutes de 20 metros (salvo en caacutemara de maacutequinas donde como maacuteximo pueden ser de 15
metros) En buques de maacutes de 1000 GT se dispondraacute una por cada 30 metros de eslora (con
una de respeto y en total nunca menos de 5)
Para conseguir que el agua llegue del colector a los distintos espacios del buque es necesario
bombearla Seguacuten lo establecido en el SOLAS el buque ha de contar con al menos 3 bombas
contraincendios con una de ellas aislada del resto La capacidad de estas bombas seraacute de 25
m3h
932 Sistema de CO2
En determinados espacios como aquellos que alojan maacutequinas en su interior es necesario
disponer de un sistema de contraincendios adicional al de agua salada
Equipos y servicios
111
En este caso el agente extintor es el dioacutexido de carbono o CO2 el cual ldquoeliminardquo el oxiacutegeno del
espacio en cuestioacuten para que se extinga el incendio A diferencia de otros sistemas esta medida
obliga a que en el momento de su activacioacuten no quede ninguacuten tripulante en el espacio pues el
riesgo es elevado
Por lo tanto el sistema ha de contar ademaacutes de con los medios inherentes al mismo como son
las bombonas gas etc de medios acuacutesticos y visuales que alerten de su activacioacuten Se
dispondraacute de una cabina de control en el exterior de los espacios para activar el sistema
Para determinar el volumen de gas que es necesario llevar a bordo se determina el tamantildeo o
volumen del espacio mayor a proteger En este caso el mayor espacio es la caacutemara de
maacutequinas Ademaacutes se ha de tener en cuenta el volumen del guardacalor pero como en esta
etapa del proyecto no estaacute definido todaviacutea se aplicaraacute un factor del 10 que tenga en cuenta
dicho volumen
De este modo
1198811198621198742 = 04 middot (119881119862119862119872119872 + 119881119866119862) = 04 middot (119881119862119862119872119872 + 01 middot 119881119862119862119872119872) = 04 middot (825 + 01 middot 825)
= 363 1198983 Eq 109
Este volumen de CO2 se lleva a bordo dispuesto en botellas o bombonas de alta presioacuten que
se alojan en el local especialmente habilitado para ello en la cubierta expuesta o de trabajo
933 Sistema de rociadores
Es un sistema capaz de proyectar agua de forma uniforme y en cantidad suficiente sobre el
piso del espacio a proteger
Se puede utilizar agua dulce o salada del mar como agente extintor Es obligatorio que todos
los sistemas de rociadores que utilizan agua dulce como agente inicial una vez agotada esta
sean capaces de utilizar agua salada para continuar la extincioacuten El uso de agua salada
garantiza que es sistema sea inagotable ya que se toma directamente del mar El agua dulce
debe llevarse a bordo almacenada y tiene una capacidad limitada tambieacuten dantildea menos los
equipos y el mobiliario
La descarga del agua es remota lo implica que no es necesario que ninguna persona se
encuentre en el interior del espacio durante la extincioacuten del incendio Ademaacutes el sistema puede
ser automaacutetico lo que garantiza una pronta extincioacuten antes de que el fuego tenga tiempo de
extenderse
El circuito se disentildearaacute de modo que el circuito y por tanto los rociadores se puedan alimentar
con agua salada desde la bomba de rociadores y desde el colector de contra incendios (bombas
principales de CI) La activacioacuten del sistema seraacute siempre manual y de forma local o remota
desde fuera de los locales a proteger Seguiraacute la siguiente secuencia de activacioacuten
El sistema estaraacute compuesto por
- Bomba de rociadores bombea el agua salada al circuito del sistema Toma agua del
mar a traveacutes de una toma de mar que dispondraacute de rejilla filtro y vaacutelvula de aislamiento
Equipos y servicios
112
Se arranca de forma manual cuando se detecta el incendio de forma remota desde el
puente o local de control de contra incendios o local
- Circuito de rociadores red de tuberiacuteas que distribuye el agua desde el sistema de
impulsioacuten hasta los rociadores Estaraacute compuesto por un colector de rociadores
secciones de rociadores y vaacutelvulas de control (situada en cada uno de los ramales de
suministro de agua a los espacios a proteger que permite controlar la descarga de agua
independiente en cada uno de los espacios)
- Rociador o aspersor elemento situado en las salidas de agua del circuito que garantiza
una distribucioacuten uniforme y en cantidad adecuada Su nuacutemero y disposicioacuten seraacute la
adecuada para cubrir todo el espacio a proteger Estaraacuten abiertos permanentemente de
modo que cuando se active el sistema descargara sobre todo el piso de la zona
protegida
En los espacios de acomodacioacuten de acuerdo con lo establecido en SOLAS el sistema ha de
ser capaz de suministrar 5 litrosminuto sobre un aacuterea miacutenima de 280 m2 de superficie a
proteger
Por lo tanto
119876119903119900119888 = 5119897
119898119894119899 middot 1198982middot Aacute119903119890119886 (1198982) = 5 middot 280 = 1400
119897
119898119894119899= 84
1198983
ℎ Eq 110
La bomba de agua salada tendraacute una capacidad suficiente para mantener el flujo continuo de
agua necesario en los rociadores
La potencia de dicha bomba seraacute de
119875 =119876119903119900119888 middot 600
3600 middot 06=
84 middot 600
3600 middot 06= 23 119896119882 Eq 111
En los espacios de maquinaria el sistema ha de ser capaz de suministrar 5 litrosminuto por
metro cuadrado de la superficie a proteger
119876119903119900119888 = 5119897
119898119894119899 middot 1198982middot Aacute119903119890119886 (1198982) = 5 middot 1875 = 9375
119897
119898119894119899= 5624
1198983
ℎ Eq 112
La potencia de dicha bomba seraacute de
119875 =119876119903119900119888 middot 600
3600 middot 06=
5624 middot 600
3600 middot 06= 15 119896119882 Eq 113
934 Elementos contraincendios individuales
Por elementos individuales se entiende aquellos dispositivos que han de ser utilizados por un
uacutenico tripulante Es decir se trata de los extintores y de los equipos de bombero
Equipos y servicios
113
En cuanto a los primeros han de cumplir con lo establecido en el Coacutedigo Internacional de
Sistemas de Seguridad Contraincendios
- Caacutemara de maacutequinas 4 extintores de espuma de 45 litros garantizando que alcancen
cualquiera de los sistemas de lubricacioacuten y combustible y que no sea necesario recorrer
maacutes de 10 metros para alcanzarlos
- En espacios de acomodacioacuten se utilizaraacuten extintores de polvo seco (no estaacuten permitidos
los extintores de anhiacutedrido carboacutenico) Se dispondraacute un nuacutemero suficiente de este tipo
de extintores
- Local de pinturas contaraacute con un extintor de polvo seco
A bordo se debe contar con carga de respeto para el 100 de los 10 primeros extintores y del
50 para el resto
Con respecto a los equipos de bombero al tratarse de un buque con capacidad FIFI I la
normativa obliga a disponer de 4 Se dispondraacuten en dos espacios de contra incendios
independientes contando una de ellas con acceso directo a la cubierta de trabajo
94 Sistema contra incendios exterior FIFI I
El buque proyecto tiene notacioacuten de clase FIFI I lo que implica que no solo ha de ser capaz de
sofocar los posibles incendios que se den a bordo del mismo sino que ha de contar con los
medios y equipos necesarios para extinguir incendios en otros buques o en alguna plataforma
oceaacutenica
Para contar con tal clasificacioacuten ha de disponer de los elementos que se describen a
continuacioacuten
- Monitores Han de ser operados y controlados remotamente pero se dispone de un
control manual de emergencia por cada monitor Las caracteriacutesticas y nuacutemero de los
mismos se muestran en la Tabla 4-6 Han de disponerse de tal modo que se consiga un
movimiento en el plano horizontal de al menos 90ordm con respecto a crujiacutea y en un lugar
que se encuentre libre de obstaacuteculos Por tal motivo se decide disponerlos a ambos
costados de la superestructura En definitiva se dispondraacuten 2 monitores de 1200 m3h
con una distancia de lanzamiento horizontal de 120 metros y una altura de 45 metros
Como es loacutegico debido a la gran potencia de disparo de estos monitores es necesario
estudiar la fuerza de retroceso que generan en operacioacuten ya que pueden afectar a la
estabilidad del buque durante las operaciones de lucha contra incendios y DP
Tabla 4-6 Caracteriacutesticas de los monitores para la notacioacuten FIFI II Fuente Bureau Veritas
Equipos y servicios
114
A pesar de que el fabricante no especifica tal fuerza es faacutecil estimarla a partir de otros
monitores y establecer que los del buque proyecto tendraacuten una fuerza de retroceso de
25 kN aproximadamente El efecto de los monitores en la estabilidad se determinaraacute a
traveacutes de la expresioacuten del momento escorante
120579 =119865119898119900119899119894119905119900119903 middot 119860119897119905119906119903119886119898119900119899119894119905119900119903
120549 middot 119866119872=
25119896119873 middot1119905
981 119896119873middot 14119898
195556 119905 middot 226119898= 001119900 Eq 114
Como era de esperar el efecto de los monitores en operacioacuten sobre la estabilidad del
buque es miacutenimo
- Tuberiacuteas La velocidad maacutexima de disentildeo no ha de exceder 4 ms entre las bombas y
los monitores
- Bombas contra incendios exteriores Se instalaraacuten dos bombas centriacutefugas situadas en
caacutemara de maacutequinas y que tomaraacuten al agua salada directamente de las tomas de mar
destinadas para el sistema de contraincendios Su capacidad seraacute de como miacutenimo
119876119862119868 =
119876119898119900119899119894119905119900119903119890119904
1198983
ℎ
119873ordm 119887119900119898119887119886119904=
2 middot 12001198983
ℎ2
= 1200 1198983
ℎ
Eq 115
En este caso la bomba va acompantildeada de un motor eleacutectrico para garantizar su correcto
funcionamiento
Ademaacutes y debido a que la normativa lo permite se instalaraacuten dos bombas de 185 kW para
abastecer a los sistemas de sentinas lastre y contra incendios
941 Sistema de auto proteccioacuten mediante cortina de agua
De acuerdo con lo establecido por la sociedad de clasificacioacuten en los buques con notacioacuten de
clase FIFI I todos los espacios exteriores por encima de la flotacioacuten (para la condicioacuten de menor
calado) incluyendo superestructuras y cubiertas expuestas han de ser de acero y estar
internamente aislados para formar divisiones del tipo A-60
Sin embargo la normativa tambieacuten establece que si se decide disponer de un sistema de auto
proteccioacuten mediante cortina de agua las consideraciones anteriores no son de obligado
cumplimiento y que los elementos a proteger pueden ser de aluminio si se desea y sin ninguacuten
tipo de aislamiento
Por lo tanto teniendo en consideracioacuten todo lo anterior se decide disponer de elementos de
acero sin aislamiento y protegidos por un sistema de auto proteccioacuten mediante cortina de agua
La capacidad de este sistema ha de ser como miacutenimo de 10 lmin por cada metro cuadrado del
aacuterea total a proteger
El aacuterea total que proteger estaacute formada por
- Aacutereas verticales del casco
Equipos y servicios
115
- Aacutereas verticales de la superestructura
- Bases o soportes de los monitores de contra incendios
El sistema ha de ser dispuesto de tal modo que no perturbe la visibilidad desde el puente de
gobierno o desde los lugares de operacioacuten de los monitores
El nuacutemero y disposicioacuten de los rociadores ha de ser suficiente como para que el agua cubra
todos los espacios expuestos a la radiacioacuten
En este caso para este sistema pueden emplearse las bombas reservadas para los monitores
siempre y cuando su capacidad se aumente de acuerdo con las nuevas necesidades del
sistema Si se opta por emplear dichas bombas una vaacutelvula de cierre seraacute necesaria
Por lo tanto el siguiente paso seraacute determinar el aacuterea total a proteger Los valores
correspondientes al aacuterea frontal expuesta y al aacuterea lateral expuesta ya se obtuvieron en los
Capiacutetulo 2 (ver Ilustracioacuten 19) y Capiacutetulo 4 (ver Ilustracioacuten 33) respectivamente
El valor total obtenido asciende hasta
119860119879119900119905119886119897 = (Aacute119903119890119886119897119886119905119890119903119886119897 middot 2 + Aacute119903119890119886119891119903119900119899119905119886119897 middot 2) middot 105 = ( 38861 middot 2 + 15645 middot 2) middot
105 = 114463 1198982 Eq 116
Como se puede comprobar se ha estimado que el aacuterea frontal de popa es equivalente al aacuterea
frontal de proa y ademaacutes se ha antildeadido un factor de seguridad del 5
Con todo lo anterior el caudal necesario se determina del siguiente modo
119876119882119878 = 10119897
119898119894119899 middot 1198982middot 119860119905119900119905119886119897(1198982) = 10 middot 114463 = 1144627
119897
119898119894119899cong 650
1198983
ℎ Eq 117
Si antildeadimos este caudal a las bombas de los monitores FIFI se obtiene que el caudal total de
este sistema asciende hasta los 1750 m3 aproximadamente
Tomando que para que el agua ascienda hasta la parte maacutes elevada de las aacutereas verticales
de la superestructura es necesario que las bombas trabajen a 13 bares la potencia de las
bombas asciende a
119875119865119868119865119868 =119876119882119878 middot 119901
3600 middot 06=
1750 middot 15 middot 100
3600 middot 06= 105805 119896119882 cong 1100 119896119882 Eq 118
10 Sistema de agua sanitaria
Como su propio nombre indica el sistema de agua sanitaria es el encargado de que se
disponga a bordo en todo momento de agua dulce potable tanto friacutea como caliente para la
tripulacioacuten embarcada Abastece a espacios y elementos como pueden ser los lavabos las
duchas la cocina etc
Equipos y servicios
116
El sistema se compone de los tanques de agua dulce bombas de agua dulce sanitaria y un
tanque hidroacuteforo (que mantenga la presioacuten del circuito a niveles adecuados) Ademaacutes como el
agua estaacute destinada al consumo humano se ha de disponer un sistema de esterilizacioacuten y
mineralizacioacuten compuesto por un equipo UV Por uacuteltimo para calentar el agua es necesario
disponer de calentadores de agua a bordo
Como se vio en el apartado 64 del capiacutetulo 3 el volumen total de los tanques de agua dulce
ascendiacutea a 45945 m3 que se preveacuten suficientes para suplir las necesidades diarias de la
tripulacioacuten que seguacuten [1] se estima en 150 litros por persona y diacutea
101 Tanque hidroacuteforo
El proceso para dimensionar el tanque hidroacuteforo es sencillo Basta con estimar un pico de
consumo de agua dulce durante un intervalo de tiempo de 10 minutos El criterio tomado es el
siguiente
- 13 tercio de la tripulacioacuten (12 tripulantes) consumiendo 50 litros durante los 10 minutos
en duchas y aseos
- 23 restantes de la tripulacioacuten (24 tripulantes) consumiendo 10 litros entre aseos y
cocina
- Adicionalmente se antildeadiraacute un margen del 10
De este modo el caudal del equipo se estima como miacutenimo en
119876119864119867 = (1
3middot 50 119897 +
2
3middot 10119897) middot
119879119903119894119901
10 119898119894119899middot 119898119886119903119892119890119899 = (
1
3middot 50119897 +
2
3middot 10119897) middot
36
10 119898119894119899middot 11
= 504 1198983ℎ
Eq 119
Caudal que corresponde al siguiente volumen de tanque
119881119879119867 = 119876119864119867 middot10
60ℎ middot
1000 119897
1 1198983= 840 119897 cong 850 119897 Eq 120
Finalmente para determinar la presioacuten del tanque se determina el espacio maacutes elevado al cual
daraacute servicio pues su altura marcaraacute la altura a vencer por las bombas
En este caso el espacio maacutes elevado es loacutegicamente el puesto de gobierno el cual estaacute
situado (en su punto maacutes alto) a aproximadamente 16 metros Teniendo en cuenta un margen
de peacuterdidas del 15 el resultado es el siguiente
119875119879119867 = 119867 + 119867119901119890119903119889 = 16 + 16 middot 115 = 184 119898 119888 119886 cong 2 119887119886119903 Eq 121
En definitiva se instalaraacute un tanque de 850 l de capacidad y a una presioacuten de 2 bares
Equipos y servicios
117
102 Bombas de agua sanitaria
Como se pudo comprobar en el apartado anterior las caracteriacutesticas de la bomba de agua
sanitaria ya quedaron determinadas
Por lo tanto seraacute necesario disponer de bombas que soporte un caudal ligeramente superior a
5 1198983ℎ y que trabaje a una presioacuten de 2 bares
Se instalaraacuten dos bombas de una potencia de 45 kW con las caracteriacutesticas anteriormente
mencionadas
103 Calentador de agua dulce
Para determinados servicios es necesario disponer de agua caliente a bordo Para ello se
dispone de calentadores de agua dulce que calienten parte del agua de la que se dispone a
bordo
El funcionamiento del mismo es muy sencillo pues simplemente toma agua de los tanques
dispuestos en el doble fondo y la hace pasar por unos serpentines que se calientan mediante
vapor de agua y por ende calientan el agua dulce
El tamantildeo del calentador se determinaraacute en base al nuacutemero de tripulantes y a las situaciones
en las que se requiera disponer de agua caliente En definitiva los criterios para su
dimensionamiento pueden resumirse del siguiente modo
- Se estima que el pico de consumo de agua caliente puede suponer un 40-45 de la
capacidad total de agua dulce
- La temperatura de entrada del agua dentro del calentador no seraacute superior a 8ordm Se
estima que entre a una temperatura media de 5ordm
- La temperatura media de salida del termo seraacute de 50ordm (regulables por medios
individuales) y la temperatura maacutexima de salida seraacute de 60ordm
Con estas consideraciones se establece que el volumen energiacutea necesaria para calentar el
agua y potencia del calentador necesaria para calentar toda el agua en una hora toman los
siguientes valores
119881119862 = 045 middot 119881119879119867 = 045 middot 850119897 = 3825 119897 = 039 1198983 Eq 122
119864119862 = 119898 middot 119862119890 middot ∆119879 = 039 1198983 middot1000 119896119892
1198983middot
418 119896119869
119896119892 middot middot (50 minus 10) = 671517119896119869 Eq 123
119875119862 =119864
1ℎ middot 120578119888=
671517
3600119904 middot 085= 2195 119896119882 cong 22 119896119882 Eq 124
El sistema debe contar ademaacutes con una bomba que pueda hacer frente a la demanda del
sistema Como la demanda del calentador es aproximadamente la mitad de todo el sistema de
agua dulce se decide disponer una bomba de las mismas caracteriacutesticas a la calculada en el
Equipos y servicios
118
apartado anterior La uacutenica diferencia seraacute el caudal de esta pues en este caso seriacutea suficiente
contar con un caudal de 2 5 1198983ℎ
11 Sistema de aguas residuales
Este sistema se encarga de recoger y tratar las aguas residuales del buque para poder asiacute
descargarlas en alta mar sin ninguacuten tipo de peligro para el medio ambiente
Se trata de un sistema regulado por el convenio MARPOL concretamente por el anexo IV Para
el disentildeo y dimensionamiento del sistema se seguiraacuten las directrices indicadas en el mismo
teniendo en cuenta que en el capiacutetulo de disposicioacuten general concretamente en el apartado
66 se establecioacute que el volumen del tanque de aguas grises era de 883 m3 y el de aguas
negras de 512 m3
A pesar de que se dispondraacute de un sistema de tratamiento de aguas residuales es necesario
dimensionar los tanques de un modo preliminar y en base a las expectativas de generacioacuten de
tales aguas residuales Los posibles espacios de generacioacuten y su volumen de produccioacuten son
los siguientes
- Aguas negras 20 119897
119901119890119903119904119900119899119886middot119889iacute119886
- Aguas grises 30 119897
119901119890119903119904119900119899119886middot119889iacute119886
- Lavanderiacutea 10 119897
119901119890119903119904119900119899119886middot119889iacute119886
- Cocina 15 119897
119901119890119903119904119900119899119886middot119889iacute119886
Los tanques de aguas residuales han de tener una capacidad para almacenar el total de la
generacioacuten durante el nuacutemero de diacuteas que el buque se encuentre en zonas restringidas y que
por tanto no pueda descargar el agua tratada Con el volumen disponible para el tanque de
aguas grises se obtiene que el nuacutemero de diacuteas que el buque puede permanecer sin descargar
las aguas residuales es de 8 Se trata de un valor correcto pues podriacutea equivaler perfectamente
a los diacuteas que el buque puede permanecer en una determinada operacioacuten
Para la descarga a tierra de los tanques se dispondraacute de una conexioacuten universal y una bomba
de descarga con capacidad suficiente para realizar la operacioacuten en un periacuteodo inferior a 2 horas
119876119860119877 =119881119905119900119905
119905=
883 1198983 + 512 1198983
2= 6975
1198983
ℎcong
71198983
ℎ
Eq 125
La potencia de la bomba ha de ser lo suficiente como para vencer la diferencia de alturas entre
el doble fondo y el costado por lo que
Equipos y servicios
119
119875119860119877 =119876119860119877 middot ℎ middot 100
3600 middot 06=
7 lowast (682 minus 15) lowast 100
3600 lowast 06= 172 119896119882
Eq 126
12 Gruacutea principal
El buque proyecto cuenta con una gruacutea principal en la cubierta de trabajo para dar servicio a
las operaciones que en ella puedan llevarse a cabo
La gruacutea instalada cuenta con unas especificaciones recogidas en el cataacutelogo del fabricante (ver
0) Se trata de una gruacutea telescoacutepica especiacuteficamente disentildeada para asistir y facilitar las labores
de la industria offshore
121 Caracteriacutesticas principales de la gruacutea
A pesar de que todas las caracteriacutesticas y paraacutemetros de la gruacutea se encuentran recogidos en
el anexo anteriormente citado a continuacioacuten se describen brevemente aquellas que se
consideran de especial relevancia
De acuerdo a lo especificado por el propio vendedor este tipo de gruacuteas destaca por
- Elevada maniobrabilidad y elevado grado de resistencia
- Flexibilidad para realizar labores de izado a larga y corta distancia
- Mientras no esteacute en operacioacuten el espacio que ocupa en cubierta es reducido Las cortas
longitudes de cable que emplean garantizan una manipulacioacuten segura de la carga a
corta distancia
Cuenta con una plataforma adosada en la cual se disponen los mandos de control que son
controlados por un operario cualificado Su capacidad de giro con respecto al eje vertical es
elevada y es accionada por bombas hidraacuteulicas movidas por motores eleacutectricos
Equipos y servicios
120
Ilustracioacuten 41 Gruacutea telescoacutepica instalada en la cubierta de trabajo Fuente Palfinger
Brevemente mencionar que su capacidad de izado variacutea (loacutegicamente) con la extensioacuten del
brazo telescoacutepico de la manera que se muestra a continuacioacuten
Ilustracioacuten 42 Capacidad de izado de la gruacutea principal
Seguacuten el fabricante el consumo eleacutectrico se situacutea en 66 kW
122 Disposicioacuten de la gruacutea en el buque
La gruacutea estaraacute situada en el costado de estribor y aproximadamente en el punto medio de la
eslora total de la cubierta de carga con el objetivo de alcanzar cualquier punto de la misma
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Carg
a (
t)
Distancia (m)
Capacidad de izado
Equipos y servicios
121
13 Sistema de posicionamiento dinaacutemico
Como bien apareciacutea reflejado en la definicioacuten de clase y especificacioacuten del buque proyecto
este estaraacute equipado con un sistema de posicionamiento dinaacutemico de clase 2 clasificado por
el Bureau Veritas como DYNAPOS -AMAT Las siglas AMAT se otorgan a sistemas que son
capaces de mantener la posicioacuten automaacuteticamente y que pueden mantener una trayectoria
predeterminada a una velocidad preestablecida y con un rumbo preestablecido
respectivamente Los buques con tal clasificacioacuten han de disponer de una unidad de caacutelculo
que incluya ademaacutes del ordenador un reloj de referencia y un equipo perifeacuterico para la
visualizacioacuten y la impresioacuten
En este caso la notacioacuten AMAT para ser clasificada como sistema de posicionamiento
dinaacutemico de clase 2 ha de llevar asociada la letra R que implica que el sistema ha de ser
redundante En este caso la sociedad de clase establece que por redundancia se entiende ldquola
capacidad de un componente o sistema para mantener o restaurar su funcioacuten cuando se ha
producido un uacutenico fallo La redundancia puede lograrse por ejemplo mediante la instalacioacuten
de muacuteltiples componentes sistemas o medios alternativos para realizar una funcioacutenrdquo
Los requisitos indispensables para que un buque cuente con un sistema de tales caracteriacutesticas
son los siguientes
- No se produciraacute una peacuterdida de posicioacuten yo de rumbo en caso de que se produzca un
solo fallo en cualquier componente o sistema activo
- Los componentes estaacuteticos comunes pueden aceptarse en sistemas que no afecten
inmediatamente a las capacidades de mantenimiento de la posicioacuten en caso de averiacutea
- Los criterios de fallo incluyen pero no se limitan a cualquier componente o sistema
activo (generadores propulsores cuadros de distribucioacuten redes de comunicacioacuten
vaacutelvulas teledirigidas etc) y cualquier componente normalmente estaacutetico (cables
tuberiacuteas manuales vaacutelvulas etc) que pueden afectar inmediatamente a las
capacidades de mantenimiento de la posicioacuten en caso de fallo
El sistema finalmente seleccionado es (por su uso extendido en buques similares) el
Kongsberg K-Pos DP-21 Se trata de un sistema de posicionamiento dinaacutemico redundante dual
disentildeado con un rango de funcionalidades completo Ademaacutes se trata de un sistema que
satisface las exigencias de la normativa que le es aplicable
Estaacute formado por un controlador dual redundante y dos estaciones de operador
El esquema del sistema es el siguiente
Equipos y servicios
122
Ilustracioacuten 43 Esquema de los elementos del sistema de posicionamiento dinaacutemico Fuente dynamic-
positioningcom
Como se puede comprobar el sistema estaacute formado por
- Dos fuentes de energiacutea o UPS12
- 3 giro compases
- 2 sensores de viento
12 UPS Unit Power of Supply o Unidad de Suministro de Potencia
Equipos y servicios
123
- 2 MRU
- 2 DGPS
- 1 CyScan
El consumo combinado de todos estos equipos se establece en 15 kW
14 Maquinaria de cubierta Equipos de remolque y manejo de
anclas
Como es loacutegico debido al tipo de buque y a la misioacuten que desempentildea los equipos de remolque
y de manejo de anclas cobran en este caso un papel mucho maacutes importante que en otro tipo
de buques
Se trata de elementos muy voluminosos y pesados por lo que es necesario realizar una buena
aproximacioacuten en cuanto a tales paraacutemetros pues pueden condicionar en gran medida la
estimacioacuten de pesos del presente informe
141 Anchor Handling Towing
Este elemento puede tratarse quizaacute de la unidad maacutes representativa del buque proyecto pues
da nombre a las embarcaciones a cuya clase pertenece Se utiliza tanto en las operaciones de
remolque como de manejo de anclas
En este caso se decide disponer del modelo DTW 45x130 H de la empresa Aksoy Este
modelo cuenta con una capacidad de tiro maacuteximo de 45 toneladas y con una carga de rotura
de 130 toneladas En cuanto a las caracteriacutesticas del cable mencionar que cuenta con un
diaacutemetro de 42 miliacutemetros y una longitud de 1200 metros
El accionamiento de esta unidad es electrohidraacuteulico y el consumo de la unidad puede
estimarse teniendo en cuenta los datos de tiro anteriormente reflejados y que la velocidad de
recogida de anclas es una operacioacuten lenta (debido al peso de las mismas) con valores de
recogida en torno a los 4 metros por minuto De este modo se dispondraacuten 2 motores de una
capacidad miacutenima de
119875 =119865 middot 119881
120578119879=
45 119905 middot 981 1198981199042 middot 4 119898119898119894119899
09 middot 60 119904119898119894119899= 327 119896119882 cong 35 119896119882 Eq 127
Es un elemento que cuenta con un peso de 13 toneladas y que como es loacutegico su ubicacioacuten
maacutes habitual es en crujiacutea
Dispone de un sistema adicional de refrigeracioacuten que se activa automaacuteticamente cuando el
sistema trabaja
Ademaacutes del ldquotowing winchrdquo principal el sistema se complementa de un par de ldquowinchesrdquo
secundarios empleados con cables sinteacuteticos empleados sobre todo en operaciones de agua
ultra profundas
Equipos y servicios
124
142 Rodillo de popa
El rodillo de popa es un elemento indispensable de cara a facilitar las operaciones en cubierta
Estaacute disentildeado para permitir que determinados objetos como pilotes cadenas anclajes o
mangueras sean subidos a bordo causando el menor dantildeo posible a la cubierta del buque
concretamente en la zona de popa
Se trata de un elemento que a simple vista parece fusionado con la estructura y casco del
buque pero que rota sobre su eje horizontal
Cuenta con un eje interno y pasante que se conecta a la estructura del buque Se dispondraacute
ademaacutes de un sistema de medida calibrado que muestre informacioacuten acerca de la longitud de
liacutenea largada en cada momento
Sus dimensiones son las siguientes
- Diaacutemetro 100 mm
- Longitud 6 metros (aproximadamente)
- Carga maacutexima admisible (SWL13) 130 t
143 Shark Jaws y Tow Pins
Como ya se mencionoacute en el Capiacutetulo 3 dentro de la maquinaria de cubierta se incluyen estos
elementos que facilitan las labores relacionadas con el manejo de anclas
Los Tow Pins son simplemente rodillos verticales que sirven como guiacutea para que las cadenas
sigan un camino preestablecido y adecuado Se instalaraacuten un conjunto formado por 2 de estos
elementos con un peso de 19 toneladas y una capacidad maacutexima de trabajo de 268 toneladas
(la capacidad variacutea de manera inversamente proporcional al del aacutengulo de tiro)
13 Safe Working Load o Carga Segura de Trabajo es la fuerza maacutexima de seguridad que sistema de
elevacioacuten puede ejercer para levantar suspender o bajar una determinada masa sin temor a que se
rompa
Equipos y servicios
125
Ilustracioacuten 44 Modelo del conjunto de Tow Pins instalado Fuente kappis-nauticde
En cuanto a los Shark Jaws son dispositivos que fijan la posicioacuten de la cadena en el momento
deseado Cuentan con una carga de trabajo muy elevada
Se trata de elementos retraacutectiles pues una vez terminada la misioacuten se ocultan bajo la cubierta
de trabajo Por lo tanto se destinaraacute un espacio bajo cubierta para alojarlos junto a las bombas
y equipos hidraacuteulicos auxiliares que necesitan La potencia eleacutectrica necesaria para estos
sistemas se estima en 4kW
144 Tugger winches
A ambos lados del Towing Winch se disponen dos Tugger Winches que baacutesicamente
consisten en dos chigres auxiliares de maniobras y que prestan ayuda en las operaciones en
cubierta relacionadas con el manejo de anclas
Se dispone el modelo DRC 10x30H de la firma ldquodatardquo y son dispositivos que cuentan con una
capacidad de 10 toneladas a 15 metros por minuto
La potencia del motor que necesita se estima del siguiente modo
119875119860119877 =119865 middot 119881
120578119879=
10 119905 middot 981 1198981199042 middot 15 119898119898119894119899
09 middot 60 119904119898119894119899= 2725 119896119882 cong 28 119896119882 Eq 128
El peso de cada unidad se estima en 3 toneladas
15 Sistema de alumbrado
Este sistema engloba todos los elementos del buque relacionados con la iluminacioacuten a bordo
del mismo tanto exterior interior como de emergencia
En los tres casos al tratarse de consumidores secundarios se alimentaraacuten a traveacutes de la red
de 230V
Equipos y servicios
126
El objetivo de este apartado es por tanto determinar la disposicioacuten y nuacutemero de elementos
asiacute como la potencia requerida por cada uno de estos tres subsistemas
151 Sistema de alumbrado exterior
El subsistema de alumbrado exterior incluye todos los elementos dispuestos en las zonas
expuestas del buque y los elementos relativos a la ayuda a la navegacioacuten del mismo
Al estar directamente expuestos a condiciones agresivas como son las mariacutetimas han de estar
adecuadamente aislados y protegidos ante agentes como el agua la humedad la corrosioacuten
etc Normalmente se disponen cubiertas de plaacutestico transparentes o transluacutecidas alrededor y
una rejilla alaacutembrica que los proteja de posibles impactos
Por zonas expuestas del buque se entiende cubierta de trabajo exterior y pasillos laterales de
la superestructura y cubierta de proa destinada a los elementos de amarre En cada una de
estas zonas se dispondraacuten los siguientes elementos
- Cubierta de trabajo se dispondraacuten 6 proyectores pivotantes 4 de ellos se ubicaraacuten en
las ldquoesquinasrdquo de la cubierta para alumbrar la zona de trabajo por completo 1 estaraacute
destinado especiacuteficamente a favorecer las operaciones llevadas a cabo por la gruacutea y el
uacuteltimo a favorecer las operaciones relacionadas con las operaciones y equipos de
remolque En total 6
- Exterior y pasillos laterales de la superestructura Se dispondraacuten fluorescentes en la
pared de popa y en los pasillos laterales Se dispondraacuten ademaacutes 2 proyectores ubicados
cerca de los monitores FIFI para permitir la lucha contra incendios en ambientes
nocturnos Por uacuteltimo se antildeadiraacuten 2 proyectores cerca de los elementos de rescate para
facilitar las operaciones en situaciones de baja visibilidad En total 4
- Zona de proa Se dispondraacute un proyector que ilumine los elementos de amarre
principales
Estos proyectores de alta intensidad tienen un consumo de 700 W cada uno y como en total se
dispone de 11 proyectores y 2 fluorescentes (100 Watios cada uno aproximadamente) se
obtiene que la potencia requerida es de 78 kW
En cuanto a las luces de navegacioacuten los consumos son los siguientes
Tabla 4-7 Potencia de las luces de navegacioacuten
Elemento Nordm Potencia individual (W) Total (W)
Luz de tope 1 100 100
Luz de costado 2 100 200
Luz de alcance 1 100 100
Luz de remolque 1 100 100
Luz todo horizonte 1 100 100
Total 600
Como se puede comprobar el consumo total de la iluminacioacuten exterior del buque es de 84 kW
Equipos y servicios
127
152 Sistema de alumbrado interior
Como su propio nombre indica este sistema incluye todos los medios necesarios para iluminar
de un modo adecuado los espacios interiores del buque Estos espacios son los destinados a
la habilitacioacuten a las maacutequinas y a otros servicios
En este caso no se tienen todos los datos necesarios para estimar el consumo de este
subsistema y por lo tanto es necesario recurrir a un meacutetodo distinto El meacutetodo empleado
consiste en estimar los niveles medios requeridos de cada uno de los espacios a iluminar y en
base a los valores obtenidos y en funcioacuten del aacuterea del espacio calcular la potencia necesaria
a disponer de acuerdo a la siguiente expresioacuten
119875 =25 middot 119864119898 middot 119878
120578119871 Eq 129
Donde
- P = potencia consumida (W)
- Em = iluminancia (lux)
- S = superficie del espacio a iluminar (m2)
- 120578119871= rendimiento lumiacutenico (lmW) Depende del tipo de laacutempara o elemento utilizado Se
tomaraacute un valor medio estaacutendar de 75 lmW
Por lo tanto el primer paso es determinar de manera aproximada el aacuterea de los distintos
espacios que conforman el buque Conocido este valor es necesario determinar la iluminancia
media de tales espacios Para ello se recurre a los valores de iluminancia media recomendados
por la sociedad de clasificacioacuten ABS
Tabla 4-8 Iluminancia media en funcioacuten del espacio Fuente ABS
Tipo de local Iluminancia media (lx)
Pasillo interior 110
Escaleras y accesos 110
Camarotes 150
Aseos y servicios 325
Comedor 300
Enfermeriacutea 540
Cocina 540
Maquinaria 200
Oficinas 540
Locales de control 540
Conocidos todos los valores se aplica la foacutermula mostrada en la Eq 129 en cada uno de los
espacios y se obtiene la potencia total como suma de todos ellos
Equipos y servicios
128
Tabla 4-9 Iluminacioacuten interior de los distintos espacios
Cubierta Local Superficie (m2) Iluminancia (lx) Potencia eleacutectrica (W)
Doble fondo
Local Propulsores 567 200 40489
Pasillo 1446 110 5681
Caacutemara de Maacutequinas 16193 200 115664
Sala de Motores 1347 200 9621
Lavanderiacutea 1309 150 7013
Zona de talleres 5985 150 32063
Cubierta principal
Local CO2 938 150 5025
Taller cubierta 427 200 3050
Almaceacuten de cubierta 788 150 4221
Pantildeol de pinturas 398 150 2132
Vestuarios 1258 325 14602
Caacutemara frigoriacutefica 1 957 150 5127
Caacutemara frigoriacutefica 2 725 150 3884
Almaceacutendespensa 927 150 4966
Camarote 1 2263 150 12123
Comedor 7255 300 77732
Cocina 3328 540 64183
Pasillo 1 632 110 2483
Pasillo 2 538 110 2114
Hueco escalera 79 110 3104
Cubierta Acc 1
Sala gen emergencia 988 150 5293
Almaceacuten 623 150 3338
Camarote 1 175 150 9375
Camarote 2 2012 150 10779
Camarote 3 1352 150 7243
Camarote 4 1352 150 7243
Camarote 5 2138 150 11454
Camarote 6 1721 150 9220
Camarote 7 1865 150 9991
Camarote 8 1256 150 6729
Camarote 9 1865 150 9991
Camarote 10 1256 150 6729
Pasillo 1 1113 110 4373
Pasillo 2 359 110 1410
Cubierta Acc 2
Camarote 1 1027 150 5502
Camarote 2 1288 150 6900
Camarote 3 2091 150 11202
Camarote 4 2091 150 11202
Equipos y servicios
129
Cubierta Local Superficie (m2) Iluminancia (lx) Potencia eleacutectrica (W)
Camarote 5 1026 150 5496
Camarote 6 1026 150 5496
Camarote 7 191 150 10232
Oficina 838 300 8979
Pasillo 1205 110 4734
Puente Sala del Puente 14339 540 276538
En total el consumo eleacutectrico del alumbrado interior asciende hasta los 865 kW
153 Sistema de alumbrado de emergencia
Como su propio nombre indica este sistema entraraacute uacutenicamente en funcionamiento en casos
de emergencia Tambieacuten puede darse el caso en el que el buque pierda por unos instantes el
suministro de potencia eleacutectrica conocido como ldquoblack-outrdquo caso en el que el sistema tambieacuten
entrariacutea en funcionamiento
A diferencia de los otros dos sistemas la demanda en este caso es muy inferior pues ha de
dar servicio simplemente a aquellos espacios que garanticen una correcta evacuacioacuten de la
tripulacioacuten embarcada y que permitan al buque mantener unos determinados servicios miacutenimos
como pueden ser el puesto de mando la caacutemara de maacutequinas o las zonas cercanas a los
medios de salvamento
Es habitual determinar el consumo de este sistema como funcioacuten del consumo combinado de
los sistemas de alumbrado exterior e interior anteriormente calculados En este caso se estima
que el consumo de este sistema supondraacute un 15 del consumo del sistema de iluminacioacuten del
buque y que por tanto tomaraacute un valor de
119860119897119906119898119887119903119886119889119900119890119898119890119903119892119890119899119888119894119886 = (119860119890119909119905 + 119860119894119899119905) middot 015 = (84 + 865) middot 015 = 256 119896119882 Eq 130
16 Sistema de ventilacioacuten calefaccioacuten y aire acondicionado
En el presente apartado se realizaraacute una estimacioacuten preliminar de las necesidades energeacuteticas
de estos equipos
Este sistema estaacute compuesto por una unidad de ventilacioacuten y de aire acondicionado
denominado HVAC y su misioacuten es conseguir en todo momento una atmoacutesfera respirable
adecuada para cada uno de los espacios del buque independientemente de las condiciones
atmosfeacutericas exteriores
Para conseguir tal atmoacutesfera es necesario renovar el aire del interior de los locales concepto
conocido como renovaciones por hora Estas renovaciones dependeraacuten del local a ventilar y
loacutegicamente de su volumen El valor maacutes comuacuten de estas renovaciones por hora se establece
en 15
Equipos y servicios
130
Por lo tanto en primer lugar se determinaraacuten tanto las renovaciones por hora de los locales
como su volumen
A continuacioacuten es necesario tener en cuenta las temperaturas y humedades medias del
exterior tanto en verano como en invierno Dado que el buque puede operar en cualquier parte
del mundo se toman valores extremos por seguridad
Tabla 4-10 Temperatura y humedad en funcioacuten de la estacioacuten
Estacioacuten T Exterior (ordm) T Interior (ordm) Humedad relativa exterior () Humedad relativa interior ()
Verano 35 22 75 40
Invierno 0 25 55 40
Por uacuteltimo se resumen a continuacioacuten los voluacutemenes de los distintos locales a ventilar desde
el doble fondo hasta la cubierta principal y asiacute sucesivamente
Tabla 4-11 Volumen de los distintos locales a ventilar
Local Volumen (m3) Caudal (m3h)
Cubierta principal 172759 25913
Cubierta de acomodacioacuten 1 75412 11311
Cubierta de acomodacioacuten 2 94821 14223
Cubierta de gobierno 46485 6972
Tope de la cubierta de gobierno 38638 5795
Total 428115 64217
Para calcular la potencia necesaria por el sistema aplicamos la siguiente expresioacuten
119875119907119890119899119905 =119876119907119890119899119905 lowast 100 lowast ∆119875
3600 lowast 120578=
6421720 lowast 100 lowast 002
3600 lowast 07= 5096 119896119882 Eq 131
Donde
- 119860119875 es el incremento de presioacuten generado por la ventilacioacuten entre el interior y el exterior
del buque Se ha tomado un valor del 2
- 120578= rendimiento de los ventiladores
En cuanto al sistema de calefaccioacuten y aire acondicionado el proceso es ligeramente diferente
En primer lugar hay que tener en cuenta que no todo el aire utilizado procede directamente del
exterior sino que una gran parte del mismo se recircula por el interior del buque Este porcentaje
se situacutea por lo general en torno al 60-70 por lo que para el buque proyecto se tomaraacute un 65
Este hecho implica que de todo el caudal que se calculoacute para determinar la potencia del sistema
de ventilacioacuten en el caso de la calefaccioacuten y el aire acondicionado se reduce a
Equipos y servicios
131
119876119890119909119905 = 119876119905119900119905 minus 119876119903119890119888 = 6421720 minus (6421720 lowast 065) = 2247602 1198983ℎ Eq 132
Por lo tanto
119875119860119862 =119876119890119909119905 lowast 120588 lowast 119862119890 lowast ∆119879
3600 lowast 120578=
2247602 lowast 1125 lowast 101 lowast (25 minus (0))
3600 lowast 08= 22169 119896119882 Eq 133
Donde
- 120588 es la densidad del aire
- 119862119890 es el calor especiacutefico tenido en consideracioacuten
- ∆119879 es el incremento de temperatura que el sistema tiene que vencer Se toma la
maacutexima diferencia entre la temperatura interior y la exterior En este caso la primera
corresponde a la temperatura interior en invierno y la temperatura exterior en invierno
- 120578= rendimiento global del sistema
En resumen el sistema conjunto de ventilacioacuten aire acondicionado y calefaccioacuten HVAC tiene
una potencia total de
119875119867119881119860119862 = 119875119881119864119873119879 + 119875119860119862 = 5096 + 22169 = 27265 119896119882 Eq 134
Equipos y servicios
132
Dimensionamiento de la planta propulsora
133
Dimensionamiento de la planta
propulsora
1 Introduccioacuten
En este quinto capiacutetulo se justificaraacute la decisioacuten final del sistema propulsivo y se definiraacuten en
profundidad los equipos y sistemas que conforman la planta propulsora del buque proyecto
En la especificacioacuten de proyecto no se muestra ninguna exigencia relativa al tipo de sistema
propulsivo y por lo tanto seraacute necesario estudiar y comparar entre los distintos medios posibles
para determinar finalmente aquel que se adecuacutee de una mejor manera a las caracteriacutesticas y
peculiaridades del buque
Por lo tanto en primer lugar se llevaraacute a cabo la seleccioacuten de los propulsores principales y
secundarios pues seraacuten los equipos que definan principalmente los requisitos y caracteriacutesticas
de la planta propulsora a instalar
2 Propulsores
Debido a que las misiones de los buques son cada vez maacutes especiacuteficas los sistemas de
propulsioacuten de los mismos han ido evolucionando y hacieacutendose cada vez maacutes sofisticados
En el caso del buque proyecto y debido a que las misiones que realiza son muy concretas la
propulsioacuten principal instalada cobra un caraacutecter fundamental pues ha de permitir al mismo
reaccionar de una manera raacutepida y eficiente ante las inclemencias meteoroloacutegicas a las que
pueda verse sometido en operacioacuten
Ademaacutes debido al tamantildeo y a las formas hidrodinaacutemicas de su carena ciertos sistemas
propulsivos quedan praacutecticamente descartados pues las ventajas que plantean se veriacutean
seriamente mermadas Este es el caso de los propulsores a chorro o waterjets que estaacuten
destinados a embarcaciones mucho maacutes ligeras y de menor tamantildeo y desplazamiento En esta
liacutenea se decide descartar las turbinas pues el reacutegimen de operacioacuten del buque proyecto seraacute
muy constante y la velocidad de crucero reducida
En definitiva tras estos descartes las opciones en cuanto a la propulsioacuten principal se reducen
a 3 baacutesicamente propulsioacuten mediante ejes verticales (Voith Schneider) mediante propulsioacuten
convencional o mediante propulsores azimutales
En cuanto a la propulsioacuten auxiliar o de maniobra las opciones son mucho menores pues
baacutesicamente se dispone de propulsores transversales o en tuacutenel y pequentildeos propulsores de
tipo azimutal
Dimensionamiento de la planta propulsora
134
21 Seleccioacuten de propulsores principales
En base a lo anteriormente establecido se decide recoger de una manera breve las principales
caracteriacutesticas de los sistemas anteriormente citados para despueacutes analizar las ventajas e
inconvenientes de cada uno de ellos de cara a su instalacioacuten en el buque proyecto
Propulsores de ejes verticales
Este tipo de propulsores comuacutenmente conocidos como propulsores Voith-Schneider (por ser
el modelo maacutes extendido) estaacuten formados por un disco o plato giratorio adosado al fondo del
barco y en el cual se instalan una serie de aacutelabes equiespaciados radialmente a lo largo de su
periacutemetro
Ilustracioacuten 45 Propulsor de eje vertical modelo Voith Schneider Fuente wwwvoithcom
Seguacuten De la Calle MJ ldquolos aacutelabes dispuestos verticalmente permiten ademaacutes girar alrededor
de su propio eje de forma que una liacutenea perpendicular a la cuerda de los aacutelabes pasa por un
punto comuacuten de control [hellip] Cada posicioacuten determinada del mencionado punto de control indica
una direccioacuten del empuje merecidordquo
La principal ventaja de estos sistemas es su enorme maniobrabilidad su velocidad de respuesta
y actuacioacuten y su capacidad para variar el empuje raacutepidamente Ademaacutes con dos de estos
propulsores instalados puede crearse una rotacioacuten sin generar una traslacioacuten del buque lo que
en operaciones de aproximamientos a plataformas offshore resulta muy interesante
Sin embargo su eficiencia es reducida y su precio es muy elevado
Dimensionamiento de la planta propulsora
135
Propulsioacuten convencional
Por propulsioacuten convencional se entiende aquella configuracioacuten que combina la heacutelice como
elemento propulsivo y el timoacuten como elemento de gobierno
En este caso la descripcioacuten del sistema se omite pues no se aporta ninguacuten dato nuevo a los
ya comuacutenmente conocidos
En este caso se indicaraacuten brevemente las ventajas e inconvenientes del sistema Sobre el resto
destaca por su configuracioacuten sencilla y su precio reducido ademaacutes permiten al buque alcanzar
grandes velocidades con buenos rendimientos Sin embargo obligan a disponer un eje desde
la heacutelice hasta el motor principal situado en la caacutemara de maacutequinas Este hecho obliga a
modificar la disposicioacuten general enormemente y limita el espacio en popa Por uacuteltimo al estar
formado por numerosos elementos las probabilidades de fallo aumentan y por tanto el
mantenimiento previsto
Ilustracioacuten 46 Esquema tiacutepico de una liacutenea de ejes Fuente wwwricepropulsioncom
Es un tipo de propulsioacuten muy extendido en buques sencillos pero habitualmente descartado en
buques que requieren gran maniobrabilidad y capacidad de posicionamiento dinaacutemico
Propulsioacuten azimutal
Por sistema azimutal se entiende aquel cuya configuracioacuten estaacute basada en la propulsioacuten
convencional es decir consta de una heacutelice como elemento propulsor pero que no dispone de
timoacuten En este caso las heacutelices estaacuten situadas en pods o goacutendolas que las permiten rotar 360
grados con respecto al eje vertical consiguiendo asiacute lograr un empuje en cualquier direccioacuten
haciendo innecesario el uso de timoacuten
Dimensionamiento de la planta propulsora
136
Ilustracioacuten 47 Propulsor azimutal tiacutepico Fuente wwwcomarsecom
Para determinar las principales ventajas e inconvenientes del sistema recurrimos a lo indicado
por Echave D P ldquoComo todo sistema de propulsioacuten el sistema de propulsioacuten azimutal tiene
sus ventajas e inconvenientes entre los que cabe destacar lo siguienterdquo
- El barco puede posicionarse o mantenerse dinaacutemicamente en aguas abiertas
(posicionamiento dinaacutemico (DP)
- Incremento espectacular de la maniobrabilidad del barco
- Posibilidad de girar 360deg sobre su propia longitud
- Incremento de la eficacia respecto a los sistemas tradicionales
- Supone ahorro de espacio trabajo y dinero
- Instalacioacuten flexible en un espacio reducido Construccioacuten modular
- El costo inicial del equipo se ve recompensado por la disminucioacuten de los costes de
construccioacuten y horas de mano de obra de instalacioacuten
Los principales inconvenientes que presenta este sistema vienen reflejados por las goacutendolas
a saber
- La eficiencia del disentildeo es generalmente peor que para los sistemas convencionales
- La masa de los elementos sumergidos es mucho mayor que con los sistemas
convencionales
- El coste tambieacuten es mucho mayor que para un sistema convencional
Dimensionamiento de la planta propulsora
137
- El diaacutemetro maacuteximo de la heacutelice disponible es menor que para los accionamientos
convencionales
Como se puede comprobar este sistema es una evolucioacuten del sistema convencional muy
adecuada para buques de este tipo Su gran maniobrabilidad y la ausencia de liacutenea de ejes
resultan aspectos clave
En definitiva una vez descritas las principales caracteriacutesticas asiacute como las principales ventajas
e inconvenientes de los distintos sistemas se realiza una comparacioacuten entre los mismos para
determinar su idoneidad en cuanto a su instalacioacuten en el buque proyecto
Los criterios tomados son los siguientes
- Maniobrabilidad debido a las operaciones que realiza el buque dotarlo de una buena
maniobrabilidad es fundamental Los distintos sistemas que se analizan dotan al buque
de una mejor o peor maniobrabilidad en funcioacuten de sus caracteriacutesticas y elementos
asociados
- Popularidad este criterio refleja el porcentaje de elementos similares que estaacute instalado
en buques de tamantildeo y funciones similares al buque proyecto Es un criterio muy
relevante pues aporta datos basados en la experiencia
- Velocidad de navegacioacuten en este caso su importancia es mucho menor que otros
criterios pero no puede descuidarse pues reduciraacute los tiempos de duracioacuten de ciertas
operaciones
- Sencillez sistemas con menores elementos tienden a fallar menos Por lo tanto se
buscaraacute dotar al buque de sistemas lo maacutes robustos posibles para reducir lo maacuteximo
posible las labores de mantenimiento asiacute como los elementos de recambio disponibles
a bordo
- Adecuacioacuten al posicionamiento dinaacutemico el sistema finalmente instalado ha de ser
compatible con el sistema de posicionamiento dinaacutemico del buque Ciertos sistemas
permiten una mayor reaccioacuten al variar el empuje raacutepidamente y en cualquier direccioacuten
mientras que otros mezclan elementos fijos con elementos moacuteviles y su capacidad de
reaccioacuten es maacutes limitada (por ejemplo la propulsioacuten convencional)
- Costes de adquisicioacuten y reparaciones en funcioacuten del grado de sofisticacioacuten e innovacioacuten
del sistema los costes variacutean sustancialmente Este aspecto es en ciertos casos
determinante pues afecta notablemente a la especificacioacuten del buque al limitar otras
partidas del mismo
- Capacidad de reducir movimientos de roll este criterio a pesar de ser muy concreto es
muy importante en buques de apoyo a plataformas como es el caso del buque proyecto
En determinadas operaciones el buque ha de ser capaz de mantenerse en unos niveles
de escora reducidos para evitar el movimiento indeseado de elementos y cargas en
cubierta asiacute como en operaciones de aproximacioacuten a plataformas
Dimensionamiento de la planta propulsora
138
- Consumo de combustible como es loacutegico sistemas que conlleven consumos de
combustible muy elevados seraacuten descartados pues la autonomiacutea es un factor
determinante Algunos sistemas presentan niveles de consumo muy reducidos gracias
a procesos de optimizacioacuten de sus elementos
- Interferencias con otros sistemas el sistema ha de ser adecuado para no impedir el
correcto desarrollo de otras operaciones del buque como puede ser el manejo o
remocioacuten de anclas remolque de plataformas etc Es decir el sistema ha de ser flexible
Para comparar de una manera sencilla todos estos criterios se decide plasmarlos en una matriz
de Pugh14 para determinar asiacute cuaacutel de los sistemas analizados es el maacutes adecuado Los criterios
se ordenan en funcioacuten de su importancia y se asigna un valor positivo si el buque cumple el
criterio de manera holgada un valor de ldquosrdquo si se cumple el criterio de manera ajustada y un
valor negativo si el sistema presenta alguna deficiencia a la hora de cumplir con un determinado
criterio El sistema que cuente con una suma de valores positivos ponderada maacutes alta seraacute el
escogido finalmente
Tabla 5-1 Matriz de PUGH realizada para la seleccioacuten del sistema de propulsioacuten
Criterios Peso (1-10) Eje vertical Convencional Azimutal
Maniobrabilidad 10 + s +
Adecuacioacuten al DP 9 + - +
Popularidad 8 - s s
Interferencia con otros sistemas 7 + - +
Consumo de combustible 6 s + s
Coste de adquisicioacuten 5 - + s
Sencillez 4 - + -
Velocidad 3 s + +
Capacidad reducir roll 2 + - -
Positivos 4 4 4
Negativos 3 3 2
Iguales 2 2 3
Peso ponderado de negativos 17 18 6
Peso ponderado de positivos 28 18 29
En este caso se observa que las alternativas de eje vertical y azimutal destacan notablemente
sobre la propulsioacuten convencional Dentro de estas dos la diferencia es miacutenima y en la realidad
14 Matriz de PUGH meacutetodo de toma de decisiones a traveacutes de una matriz inventado por Stuart Pugh Es
una teacutecnica cualitativa utilizada para clasificar las opciones multidimensionales de un conjunto de
opciones (Fuente Wikipediacom) En este caso la matriz empleada se ha ponderado dando mayor
importancia a los criterios que se han considerado maacutes relevantes para este proyecto
Dimensionamiento de la planta propulsora
139
la eleccioacuten depende sobre todo del coste de los equipos y de las preferencias del cliente o
armador
En definitiva se decide dotar al buque proyecto de un sistema de propulsioacuten principal azimutal
22 Propulsores auxiliares
Como ya se comentoacute en el apartado anterior las opciones en cuanto al sistema de propulsioacuten
secundario o de maniobra son maacutes reducidas
En los buques de propulsioacuten convencional los timones son muy efectivos debido a que los
giros cambios de rumbo o maniobra suele realizarse a una velocidad no reducida Sin
embargo en buques como el del proyecto las operaciones maacutes delicadas ocurren a
velocidades muy bajas donde los timones no son capaces de generar un empuje transversal
suficiente Por ello para el buque proyecto se consideraraacuten baacutesicamente dos tipos de
propulsioacuten mediante pequentildeos propulsores azimutales o propulsioacuten mediante heacutelices
transversales en tuacutenel
Propulsores azimutales de proa
Estos elementos son del todo semejantes a los propulsores principales dispuestos en popa
salvo que en este caso el tamantildeo y la disposicioacuten son distintos
Se trata de elementos relativamente pequentildeos pues se ha de llegar a una solucioacuten de
compromiso entre mejorar las operaciones de maniobra de los buques y no aumentar la
resistencia al avance (por obstruir el flujo y por aumentar la resistencia mojada)
El aumento de la maniobrabilidad del buque se debe a que cuando entra en funcionamiento
este elemento se crea un momento en proa que se puede combinar con el generado por los
propulsores de popa haciendo que el buque pueda girar sin desplazarse
Ilustracioacuten 48 Ejemplo de buque con propulsioacuten azimutal en proa Fuente wwwgcaptaincom
Dimensionamiento de la planta propulsora
140
El rendimiento de esta configuracioacuten es excelente aunque quizaacute excesivo para el buque
proyecto Sus operaciones maacutes complejas no requieren de sistemas tan sofisticados que
ademaacutes aumentan considerablemente los equipos auxiliares de control y mantenimiento
requeridos
Propulsores transversales en tuacutenel de proa
Este sistema consiste en una o varias heacutelices montada en el interior de un tuacutenel transversal
realizado en la obra viva del casco Como es loacutegico el tuacutenel se extiende de costado a costado
y la heacutelice se dispone en crujiacutea
El funcionamiento de este sistema es del todo similar al anterior salvo que en este caso los
propulsores no son externos al casco si no que se disponen en su interior Ademaacutes se trata
de sistemas fijos que consiguen las variaciones de empuje mediante el sentido de giro de las
heacutelices Se disponen lo maacutes a proa posible para generar un momento mayor
Para determinar el nuacutemero de heacutelices a instalar recurrimos a las palabras de Creixenti M T
que afirma que ldquoLos barcos mercantes que necesitan potencias elevadas en las heacutelices de proa
se les recomienda utilizar dos propulsores de proa maacutes pequentildeos antes que una heacutelice dos
veces maacutes grande Eacutesta uacuteltima puede reducir el rendimiento en los casos en que el buque tenga
el calado instantaacuteneo muy bajo ya que puede no quedar totalmente sumergidardquo
Ilustracioacuten 49 Ejemplo de heacutelice transversal en tuacutenel Fuente wwwtrasmeshipscom
Como se puede observar en la ilustracioacuten anterior este sistema requiere de medios de
proteccioacuten como son la rejilla exterior y los aacutenodos de sacrificio
El nuacutemero de palas de este tipo de heacutelices suele ser de 4 aunque este valor suele estar
relacionado con el nuacutemero de palas del propulsor principal Debido al hecho de que las heacutelices
pueden girar en ambos sentidos se disentildean simeacutetricas Ademaacutes estas heacutelices suelen ser de
paso fijo pues las de paso variable requieren sistemas de control y mantenimiento mucho maacutes
complejos
Dimensionamiento de la planta propulsora
141
Finalmente teniendo en consideracioacuten lo anteriormente descrito se decide dotar al buque
proyecto de dos heacutelices transversales en tuacutenel
3 Generacioacuten de potencia
Para seleccionar el tipo de planta propulsora a disponer a bordo es necesario primero
determinar la potencia propulsora total pues supondraacute una partida muy importante de los
consumidores eleacutectricos del buque
La generacioacuten de potencia necesaria para mover los propulsores puede realizarse de dos
maneras o bien directamente a traveacutes de motores dieacutesel que accionen directamente a los
propulsores (ademaacutes de accionar a los generadores) o bien de manera eleacutectrica
El criterio para determinar la configuracioacuten de la planta propulsora se basaraacute en dos aspectos
fundamentales el impacto de las necesidades de la planta propulsora sobre los consumos
globales eleacutectricos del buque y las caracteriacutesticas y espacios disponibles en la disposicioacuten
general
Por lo tanto el primer paso es identificar los principales consumidores del buque De manera
muy preliminar estos equipos son
Tabla 5-2 Consumidores principales no asociados a la propulsioacuten
Elemento Potencia (kW)
Motor eleacutectrico bomba FIFI 1100
Heacutelices transversales 800
Gruacutea principal 66
Motores de molinetes 70
Tugger winches 28
Total 2064
Como se puede comprobar simplemente con los valores de los consumidores principales el
valor de la potencia necesaria no dista mucho de la potencia requerida por los propulsores
principales De este modo teniendo en cuenta ademaacutes las ventajas en cuanto a flexibilidad que
la propulsioacuten eleacutectrica ofrece se descarta la propulsioacuten dieacutesel directa y se opta por disponer
una solucioacuten eleacutectrica
Este hecho implica que la caacutemara de maacutequinas se destinaraacute exclusivamente a disponer los
generadores necesarios para abastecer a todos los consumidores del buque alojaacutendose los
motores eleacutectricos de los distintos propulsores en locales independientes situados sobre sendos
propulsores
Dimensionamiento de la planta propulsora
142
Para justificar la seleccioacuten de este tipo de propulsioacuten se antildeaden a continuacioacuten una serie de
ventajas que este tipo de propulsioacuten ofrece seguacuten una referencia especializada del sector15
Estas ventajas son las siguientes
- Rentabilidad de construccioacuten e instalacioacuten
- Flexibilidad de disentildeo que mejore la utilizacioacuten del buque
- Mayor seguridad
- Disponibilidad de sistemas de propulsioacuten y mantenimiento de posicioacuten utilizados para
DP (posicionamiento dinaacutemico)
- Bajo consumo de combustible
- Bajo impacto medioambiental (es decir menores emisiones)
- Mejor entorno de trabajo para la tripulacioacuten
- Coste de mantenimiento reducido
- Facilidad de mantenimiento durante el ciclo de vida del buque
- Facilidad de mantenimiento en la regioacuten de utilizacioacuten a menudo por todo el mundo
- Disponibilidad de repuestos
- Apoyo remoto y de a bordo
- Minimizacioacuten de las limitaciones que llevan a un rendimiento suboacuteptimo
- Minimizacioacuten de efectos adversos sobre otros equipos
En resumen tras todo lo descrito en los apartados previos el buque estaraacute dotado por dos
propulsores azimutales en popa y dos propulsores transversales en tuacutenel en proa (como
propulsioacuten auxiliar) La propulsioacuten seraacute dieacutesel eleacutectrico
4 Descripcioacuten de propulsores principales
Conocidas todas las caracteriacutesticas del sistema se estaacute ya en disposicioacuten de determinar el
modelo de propulsor azimutal seleccionado para la propulsioacuten principal (en popa) y los
propulsores transversales en tuacutenel para la propulsioacuten de maniobra o auxiliar (en proa)
41 Modelo de propulsor principal
Como se pudo comprobar en apartados anteriores es necesario disponer de dos propulsores
azimutales en popa que combinados permitan mover al buque a la velocidad de crucero
esperada
15 Myklebust TA ABB Process Automation Marine Systems Llegar a buen puerto
Dimensionamiento de la planta propulsora
143
En el Capiacutetulo 1 se determinoacute a traveacutes del dimensionamiento y la generacioacuten de alternativas
que la potencia propulsora necesaria ascendiacutea hasta los 276328 kW que se aproximaraacuten en
este caso a los 2800 kW Por lo tanto es necesario disponer en popa de dos propulsores
azimutales de 1400 kW cada uno
Para determinar las caracteriacutesticas fiacutesicas y dimensiones principales de los propulsores es
necesario recurrir a modelos reales de fabricantes concretos En este caso se recurre a tres
de las principales firmas del sector como son Waumlrtsila Schottel y Rolls Royce El criterio de
buacutesqueda es faacutecil pues simplemente se han de encontrar aquellos modelos que sean
azimutales y tengan una potencia miacutenima y lo maacutes cercana posible a los 1400 kW Los modelos
maacutes adecuados de cada una de las tres firmas se muestran en la siguiente tabla junto a sus
principales caracteriacutesticas
Tabla 5-3 Modelos de propulsor azimutal de popa considerados
Firma Modelo Potencia (kW) rpm Oslash (mm) Peso (t) Empuje (t)
Schottel SRP 400 1410 750-1800 2300 20 -
Waumlrtsila WST -16 1400 1000-1200 2000 1705 47
Rolls Royce US 205-P18 1500 750-1800 2200 18 51
Como primera consideracioacuten decide descartarse el modelo de Rolls Royce debido a que los
1500 kW de potencia que presenta su modelo de propulsor pueden resultar excesivos
En segundo lugar entre los dos modelos restantes parece loacutegico seleccionar aquel que facilite
y asegure en la medida de lo posible su adecuacioacuten a la carena del buque Uno de los aspectos
limitantes es el espacio disponible desde la bovedilla16 hasta la liacutenea base En este caso el
hecho de tener modelado el buque en un software 3D hace que la obtencioacuten de tal paraacutemetro
sea muy raacutepida y sencilla Se observa que el huelgo maacuteximo disponible asciende a los 2873
mm valor maacutes que suficiente para cualquiera de los 3 modelos analizados
16 Bovedilla La parte inferior y maacutes inclinada de la popa Fuente wwwdiccionario-nauticocom
Dimensionamiento de la planta propulsora
144
Ilustracioacuten 50 Obtencioacuten del huelgo disponible en popa
En este aspecto el modelo idoacuteneo es claramente el WSTndash16 de la firma Waumlrtsila pues el
diaacutemetro de la heacutelice es de uacutenicamente 2000 mm
El siguiente factor que puede resultar limitante es el del peso del sistema Coacutemo es loacutegico
sistemas maacutes livianos son preferibles pues facilitan cualquier operacioacuten que realice el
propulsor asiacute como las posibles tareas de mantenimiento que lleve asociadas Ademaacutes los
esfuerzos locales en la zona de popa seraacuten menores y consecuentemente el reforzado de
dicha zona seraacute inferior haciendo que el peso de la estructura se rebaje
En cuanto a este criterio tambieacuten resulta maacutes adecuado el modelo WST-16
Teniendo en consideracioacuten lo anteriormente expuesto se decide disponer en el buque del
modelo WST-16 de Waumlrtsila cuyas especificaciones completas se encuentran en el 0
Dimensionamiento de la planta propulsora
145
Ilustracioacuten 51 Propulsor azimutal de popa Modelo WST-16 Fuente wwwwartsilacom
Como se puede comprobar en la ilustracioacuten superior este modelo lleva una tobera incorporada
para mejorar la potencia desarrollada a punto fijo por el buque durante las operaciones de
remolque A pesar de que este elemento hace que el rendimiento del propulsor disminuya en
navegacioacuten el aumento de empuje que aporta durante las operaciones de remolque hace que
merezca la pena en gran medida Se observa de manera muy clara la configuracioacuten en ldquoZrdquo con
un eje horizontal de entrada un eje vertical que atraviesa el casco y un eje de salida de nuevo
horizontal
Las dimensiones globales de este modelo son las siguientes
Dimensionamiento de la planta propulsora
146
A (mm) OslashB (mm) D (mm)
2000 2400 2800
Ilustracioacuten 52 Dimensiones del modelo WST-16 Fuente wwwwartsilacom
42 Disposicioacuten de los propulsores principales
Una vez se ha seleccionado el modelo final de los propulsores principales de popa se procede
a su implantacioacuten en el modelo 3D del buque proyecto Este paso se realiza para comprobar
que las dimensiones obtenidas son coherentes y proporcionadas con el tamantildeo del buque
Ademaacutes es necesario comprobar que los huelgos bajo la bovedilla y con respeto a la quilla de
popa son suficientes en todo momento
El primer paso es obtener un modelo en 3D del propulsor azimutal escogido A pesar de que
normalmente son las propias firmas las que ceden estos modelos en este caso no fue posible
obtenerlo Llegados a este punto se abriacutean dos caminos o bien disentildear el modelo directamente
a partir de los planos proporcionados por el fabricante o bien obtener un modelo estaacutendar de
propulsor azimutal (similar al seleccionado) y adecuar sus formas y principales paraacutemetros
Finalmente se determinoacute que el tiempo y esfuerzo necesarios para modelar un propulsor
azimutal desde cero era excesivo y que al fin y al cabo simplemente se necesitaba una
aproximacioacuten del modelo Por lo tanto se recurrioacute a uno de los modelos disponibles en la web
concretamente en el repositorio de archivos ldquoGrabcadrdquo y se modificoacute y adecuoacute a las
dimensiones presentes en la especificacioacuten del modelo
Se ha comprobado que tanto los huelgos respecto a la bovedilla como el espacio entre los
propulsores y la quilla asiacute como la propia separacioacuten entre los propulsores es suficiente
43 Seleccioacuten de los propulsores auxiliares
Una vez determinado que se instalaraacuten dos propulsores auxiliares en tuacutenel en proa
simplemente es necesario determinar la potencia de cada uno de ellos
La normativa establece que se ha de disponer de al menos dos propulsores para evitar que en
caso de fallo de uno de los dos el buque se quede con la mitad del margen de maniobra en
proa situacioacuten que puede ser muy delicada
Dimensionamiento de la planta propulsora
147
Debido a que todaviacutea no se ha realizado el anaacutelisis de las capacidades de posicionamiento
dinaacutemico en este apartado se estableceraacute de manera preliminar la potencia de los propulsores
de proa en base a la potencia de los propulsores de popa La relacioacuten entre ambos se establece
en 13 siendo menor la potencia de los propulsores auxiliares Esta relacioacuten se ha obtenido en
base a los datos obtenidos de buques similares puesto que la mayoriacutea cuentan con clase DP2
dimensiones y funciones similares
Por lo tanto dado que los propulsores de popa cuentan con una potencia de 1400 kW los
propulsores auxiliares de proa contaraacuten con una potencia de
119875119901119903119900119901119886119906119909119909 =1400
3= 46666 119896119882 cong 500 119896119882
Eq 135
Determinada la potencia de ambos propulsores se determina el modelo y dimensiones del
propulsor Como es loacutegico se recurre de nuevo a la firma seleccionada para los propulsores de
popa Waumlrtsila De todos los modelos que ofrece se selecciona el CTFT 125H Este modelo
cuenta con las siguientes caracteriacutesticas principales
Tabla 5-4 Dimensiones del propulsor de proa
Modelo Potencia Diaacutemetro
(mm) Longitud
(mm) Peso (kg)
Frecuencia (Hz)
rpm
CTFT 125 H 501 kW 1250 1550 2820 50 1480
A continuacioacuten se muestra un ejemplo de este tipo de propulsores
Ilustracioacuten 53 Modelo representativo de los propulsores transversales Fuente wwwwartsilacom
Dimensionamiento de la planta propulsora
148
5 Disposicioacuten de los propulsores
Una vez seleccionados los propulsores principales y auxiliares del buque ya puede procederse
a su disposicioacuten en el mismo
En cuanto a los propulsores principales de popa se dispondraacuten sobre la liacutenea de crujiacutea y en la
cuaderna 0 como es loacutegico La separacioacuten entre ambos es de 688 metros puesto que ambos
se situacutean en la mitad de la semimanga Esta distancia se ha tratado de maximizar en la medida
de lo posible pues cuanto maacutes separados esteacuten los propulsores de crujiacutea mayor momento
conseguiraacuten Sin embargo una distancia excesiva podriacutea conllevar caiacutedas de rendimiento pues
las formas de la carena hacen que el flujo de agua sea maacutes uniforme en las proximidades de
crujiacutea
La separacioacuten del punto maacutes bajo de los propulsores con la liacutenea base asciende hasta los 210
miliacutemetros distancia maacutes que suficiente para evitar cualquier tipo de problema y de nuevo
permanecer en las zonas oacuteptimas de flujo
En la misma liacutenea se ha comprobado que la distancia del punto maacutes a proa de los propulsores
con el casco y quillote es maacutes que suficiente
Ilustracioacuten 54 Disposicioacuten de los propulsores principales de popa sobre el buque
En cuanto a los propulsores auxiliares de proa se muestra a continuacioacuten una tabla resumen
con la disposicioacuten de los mismos Para diferenciarlos se denominaraacute propulsor nordm1 al situado
maacutes a popa de los dos y consecuentemente propulsor nordm2 al situado maacutes a proa
Dimensionamiento de la planta propulsora
149
Tabla 5-5 Disposicioacuten de los propulsores de proa
Propulsor Cuaderna Altura
Propulsor nordm1 67 1465 mm
Propulsor nordm2 71 1465 mm
La separacioacuten miacutenima entre ambos asciende hasta los 1140 miliacutemetros
Ilustracioacuten 55 Disposicioacuten de los propulsores principales de proa sobre el buque
Dimensionamiento de la planta propulsora
150
Dimensionamiento de la planta eleacutectrica
151
Dimensionamiento de la planta
eleacutectrica
1 Introduccioacuten
El presente capiacutetulo es de vital importancia para el correcto funcionamiento del buque proyecto
Como ya se determinoacute en el capiacutetulo anterior el buque contaraacute con propulsioacuten eleacutectrica
destinaacutendose principalmente la caacutemara de maacutequinas a la generacioacuten de energiacutea eleacutectrica
En este caso la notacioacuten de clase DYNAPOS AMAT va acompantildeada de una serie de
exigencias que influiraacuten de manera considerable en la disposicioacuten de la caacutemara de maacutequinas
eleacutectrica como por ejemplo disponer de dos cuadros eleacutectricos principales
Con todo lo anterior el primer paso consistiraacute en dimensionar la caacutemara de maacutequinas Como
es loacutegico se empezaraacute seleccionando los equipos maacutes voluminosos que puedan condicionar
el resto de la disposicioacuten de la caacutemara de maacutequinas Estos equipos son los grupos generadores
encargados de abastecer de energiacutea eleacutectrica al resto de los consumidores Por lo tanto para
dimensionarlos es necesario realizar un balance eleacutectrico que incluya la potencia individual el
nuacutemero y el reacutegimen de funcionamiento de cada uno de ellos en funcioacuten de las distintas
situaciones de carga las cuales se describiraacuten a continuacioacuten
Para el desarrollo de las distintas operaciones que el buque ha de realizar la planta eleacutectrica
del mismo ha de asegurar una respuesta raacutepida y flexible en todo momento Como es loacutegico
la demanda de potencia de los consumidores no es uniforme si no que variacutea en funcioacuten del tipo
y tamantildeo de estos Ademaacutes dependiendo de la operacioacuten o misioacuten el reacutegimen de
funcionamiento de tales consumidores variaraacute Ademaacutes hay consumidores que uacutenicamente
actuacutean en determinadas ocasiones muy especiacuteficas dando lugar a determinados escenarios o
situaciones de carga muy concretas pero que es necesario estudiar
En definitiva en primer lugar se analizaraacute la distribucioacuten de energiacutea eleacutectrica (tipo de corriente
tensioacuten y frecuencias) en el buque y se describiraacute la estructura o arquitectura del sistema
Finalmente se realizaraacute el balance eleacutectrico del buque determinando por cada uno de los
consumidores su potencia unitaria nuacutemero rendimientos aplicables potencia real o
demandada y el factor de potencia
2 Situaciones de carga
Las situaciones de carga a considerar variacutean en funcioacuten del tipo de buque puesto que algunas
son demasiado especiacuteficas como para extenderse a la totalidad de los mismos En el caso que
se estaacute estudiando un buque supply con capacidad de posicionamiento dinaacutemico y capacidad
de lucha contra incendios se estudiaraacuten las siguientes condiciones de carga
Dimensionamiento de la planta eleacutectrica
152
- Navegacioacuten esta situacioacuten representa los consumos del buque cuando se encuentra
en condiciones normales de navegacioacuten como por ejemplo el trayecto entre el puerto y
una plataforma cualquiera
- Remolque y manejo de anclas esta situacioacuten recoge los consumos del buque durante
una operacioacuten tiacutepica como puede ser el aproximamiento a una plataforma o bien durante
la recogida o manejo de anclas En ambos casos se requiere el uso del DP y los equipos
de cubierta
- Operacioacuten contra incendios como su propio nombre indica esta situacioacuten refleja los
consumos del buque cuando opere sofocando incendios del exterior Se tendraacute en
cuenta tambieacuten que durante esta operacioacuten el buque pueda estar haciendo uso del
sistema DP
- Puerto en esta situacioacuten el buque se encuentra atracado en puerto y uacutenicamente hace
uso de determinados equipos esenciales Como es loacutegico mientras el buque se
encuentre en puerto los equipos destinados a la propulsioacuten no estaraacuten funcionando
- Emergencia esta situacioacuten de carga se da cuando los generadores principales del
buque no estaacuten disponibles y los equipos y servicios esenciales son abastecidos por el
generador de emergencia
Como se puede comprobar se ha decidido no incluir la condicioacuten de maniobra en el anaacutelisis
pues esta condicioacuten es del todo similar a la del buque realizando operaciones de manejo de
anclas siendo la segunda maacutes restrictiva al tener activo el sistema de DP
3 Caracteriacutesticas de la planta eleacutectrica
En el presente apartado se daraacute una visioacuten global de los distintos paraacutemetros que caracterizan
a la planta eleacutectrica instalada en el buque Los factores maacutes caracteriacutesticos de una planta
eleacutectrica son tipo de corriente empleado la tensioacuten y la frecuencia seleccionadas la tipologiacutea
de las redes etc
31 Tipo de corriente
Dentro de los tipos de corriente las opciones se reducen baacutesicamente a dos corriente continua
(flujo de cargas invariantes con el tiempo) y corriente alterna (su magnitud y direccioacuten variacutean
ciacuteclicamente)
Si se combinan tres corrientes alternas o fases con la misma frecuencia y amplitud y que esteacuten
desfasadas 120ordm se obtiene la denominada corriente alterna trifaacutesica Este tipo de corriente
seraacute el instalado a bordo del buque debido a las numerosas ventajas que ofrece con respecto
al resto de configuraciones Seguacuten [Zebensuiacute P C 2012] algunas de estas ventajas son
- Posibilidad de conectarse a la red de puerto
- Mayor robustez menor coste mantenimiento maacutes sencillo y menor peso y empacho de
los motores y generadores
Dimensionamiento de la planta eleacutectrica
153
- Permiten el uso de tensioacuten maacutes elevada por lo que se puede ahorrar en cobre a ser la
seccioacuten de los conductores menor
- En general la tripulacioacuten conoce con maacutes profundidad estos equipos por lo que la
fiabilidad en el mantenimiento que realizan es mayor
- No exigen un control tan elevado de la velocidad de reacutegimen
No obstante en un sistema de corriente alterna trifaacutesico hay que tener en cuenta las tensiones
diferentes que existen y su relacioacuten En este caso se opta por disponer las tres fases con el
neutro aislado debido a su mayor seguridad
32 Tipo de tensioacuten y frecuencia
El motivo fundamental por el que se decide disponer de un tipo de tensioacuten y de frecuencia en
los buques y no otro depende de la corriente empleada en los puertos de los distintos paiacuteses
en los que el buque tiene previsto atracar con mayor frecuencia
Por ejemplo en los paiacuteses de Europa la tensioacuten empleada es de 380 V a una frecuencia de 50
Hz y sin embargo en EE UU la tensioacuten empleada es de 440 V y 60 Hz
En este caso el buque estaacute proyectado para operar en aguas americanas luego por tanto se
decide dotarlo de una corriente con una tensioacuten de 440 V y a una frecuencia de 60 Hz
Para permitir que el buque pueda realizar tambieacuten misiones especiacuteficas en Europa se instalaraacute
un convertidor de frecuencia
33 Redes fundamentales
Loacutegicamente las tensiones y frecuencias seleccionadas tienen valores normalizados Los
niveles que se estaacuten manejando en este proyecto corresponden todos al nivel de baja tensioacuten
(pues son inferiores a los 500 V que marcan el inicio de media tensioacuten) Dentro de este nivel se
manejan tres redes fundamentales
- Red de fuerza con valores de 440 V y 60 Hz es la encargada de abastecer
eleacutectricamente a los consumidores de mayor potencia como pueden ser los propulsores
principales los propulsores transversales la bomba del sistema FIFI etc
- Red de alumbrado con valores de 230 V y 60 Hz es la encargada de abastecer a los
consumidores secundarios del buque como puede ser el alumbrado sistemas
electroacutenicos etc
- Red especial para abastecer a los consumidores maacutes pequentildeos del buque como
pueden ser las luces de navegacioacuten y sentildeales aparatos de comunicacioacuten y radio etc
esta red necesita corriente continua a 24 V Por ello es necesario disponer de
transformadores adecuados que modifiquen la corriente suministrada por los
generadores Esta energiacutea es suministrada por medio de acumuladores o bateriacuteas
Dimensionamiento de la planta eleacutectrica
154
34 Transformadores
Para conseguir el aumento o disminucioacuten de tensioacuten entre las distintas redes eleacutectricas es
necesario disponer de transformadores trifaacutesicos
En este caso seraacute necesario disponer de transformadores entre las redes de fuerza y de
alumbrado y entre la red de alumbrado y la red especial En concreto entre la red de alumbrado
y la red especial se dispondraacute un rectificador pues la corriente a 24V no es alterna sino
continua
35 Fuentes de energiacutea eleacutectrica Generacioacuten
De acuerdo con la funcioacuten de los distintos equipos que conforman la planta eleacutectrica del buque
se puede establecer una clasificacioacuten en funcioacuten de la jerarquiacutea de estos
De esta manera se entiende que la planta generadora del buque se subdivide en
- Planta principal es la que se encuentra en funcionamiento en condiciones normales del
buque Estaacute formada por los generadores principales necesarios para abastecer a los
distintos consumidores dispuestos a bordo del buque Estaacute en cierto modo sobre
dimensionada de tal manera que si uno de los generadores falla el buque no vea
mermada su capacidad de operacioacuten
- Planta auxiliar o de emergencia como su propio nombre indica esta planta uacutenicamente
entraraacute en funcionamiento en caso de emergencia o lo que es lo mismo si falla la planta
principal En este caso estaacute formada por un uacutenico generador (de menor tamantildeo que los
principales) que abastece a un nuacutemero concreto de consumidores como son el
alumbrado de emergencia las luces de navegacioacuten los sistemas de comunicaciones y
radio bombas contra incendios etc
- Planta o fuente transitoria dispuesta a bordo uacutenicamente si la planta de emergencia no
entra en funcionamiento de manera automaacutetica tras fallo de la planta principal Estaacute
compuesta por una serie de acumuladores o bateriacuteas que permiten abastecer a una
serie de equipos miacutenimos (luces de evacuacioacuten luces de emergencia etc) durante un
periodo (breve) de tiempo suficiente como para arrancar el generador de emergencia
- Planta de reserva por uacuteltimo el buque dispondraacute de una planta de reserva que garantice
unos servicios eleacutectricos miacutenimos en caso de peacuterdida total o ldquoblack-outrdquo Esta planta ha
de ser capaz de mantener al buque en tales servicios durante el tiempo necesario hasta
que se active la planta transitoria o de emergencia
36 Tipologiacutea de las redes a bordo Distribucioacuten
Una vez que se conoce coacutemo se genera la energiacutea eleacutectrica a bordo del buque es necesario
describir brevemente coacutemo eacutesta se distribuye a lo largo del mismo para llegar desde los
generadores a cada uno de los consumidores
Existen diversas tipologiacuteas de redes de distribucioacuten a bordo como pueden ser la red en liacuteneas
abiertas la red en anillo cerrado o red en derivaciones sucesivas o en aacuterbol De entre todas
Dimensionamiento de la planta eleacutectrica
155
estas se escogeraacute la uacuteltima por ser la que mejor se adecua a la planta eleacutectrica dispuesta a
bordo
Para definir esta tipologiacutea se recurre de nuevo a la referencia [20] que describe esta tipologiacutea
del siguiente modo ldquodistribucioacuten de sistemas en aacuterbol desde el cuadro principal Desde el
cuadro principal salen algunas liacuteneas que a su vez se conectan a cuadros primarios o grandes
terminales (motores) y a su vez de eacutestos uacuteltimos cuadros salen varias liacuteneas hacia cuadros
secundarios y asiacute consecutivamente seguacuten las necesidades del buque o la instalacioacutenrdquo Su
disentildeo jeraacuterquico y sencillo son sus principales bazas
En definitiva la red de distribucioacuten se dividiraacute en dos cuadros principales a 440 V
Los principales consumidores iraacuten directamente acoplados a la red la cual mediante
transformadores se llevaraacute a otros dos cuadros de 230 V y asiacute abastecer a los consumidores
medios
Por uacuteltimo existiraacute un cuadro de emergencia situado fuera de la caacutemara de maacutequinas eleacutectrica
concretamente junto al generador de emergencia
4 Principales Consumidores
Para realizar el balance eleacutectrico del buque es necesario realizar una clasificacioacuten de todos los
consumidores que lleva a bordo En algunos casos concretamente en los consumidores de
mayor tamantildeo es muy faacutecil conocer o estimar su consumo eleacutectrico Sin embargo en
consumidores maacutes pequentildeos es maacutes complicado y por lo tanto es necesario agruparlos y
estimar el consumo combinado
En el Capiacutetulo 4 simplemente se obtuvo la potencia mecaacutenica de los equipos pero no la
potencia del motor eleacutectrico que llevan asociado Por lo tanto en este capiacutetulo se ha de antildeadir
un rendimiento adicional que equivale al rendimiento eleacutectrico de tales motores Ademaacutes en
los equipos que vayan conectados a la red de alumbrado y no directamente a la red de fuerza
se aplicaraacute un rendimiento debido al transformador necesario para pasar de los 440 V a los 230
V a los que van conectados
Un buen punto de partida es ordenar los consumidores en funcioacuten de su importancia en el
buque es decir en funcioacuten de si son servicios prescindibles o no De acuerdo con esta
clasificacioacuten los consumidores se ordenariacutean en
- Servicios esenciales aquellos que son necesarios para que el buque realice su misioacuten
y mantenga unos niveles de propulsioacuten y habitabilidad adecuados
- Servicios no esenciales sistemas o equipos que mejoran las prestaciones del buque y
permiten que su misioacuten se realice y lleve a cabo de la manera inicialmente prevista
- Servicios de emergencia aquellos que uacutenicamente entran en servicio en caso de que
ocurra alguacuten imprevisto y fallen los medios de generacioacuten de emergencia principales
Dimensionamiento de la planta eleacutectrica
156
A pesar de ser una clasificacioacuten muy acertada en este caso es preferible establecer la
clasificacioacuten en funcioacuten del sistema al que dan servicio cada uno de los consumidores pues en
el Capiacutetulo 4 ya se organizaron de tal modo
Dentro de cada uno de estos grupos se indicaraacuten los equipos y servicios que incluyen asiacute
como la red eleacutectrica (fuerza alumbrado) a la que estaraacuten conectados
Sin embargo algunos de los sistemas anteriores dependen de los grupos generadores
seleccionados y a su vez estos dependen de los primeros Loacutegicamente uno depende del otro
y por lo tanto es necesario estimar uno de los dos Como en la base de datos se tiene
informacioacuten suficiente se decide estimar el consumo de los sistemas de combustible sistemas
de refrigeracioacuten sistemas de lubricacioacuten sistemas de aire comprimido de arranque ventilacioacuten
etc y cuando se conozca el motor dieacutesel asociado a los generadores principales calcular el
valor real de tales sistemas comprobando que el valor previamente estimado era adecuado o
no En caso de no serlo se repetiraacute el proceso hasta que se llegue a una solucioacuten oacuteptima
Teniendo en consideracioacuten todo lo anteriormente descrito se puede establecer ya una
clasificacioacuten de los distintos consumidores a bordo del buque
Tabla 6-1 Principales consumidores eleacutectricos del buque
Grupo Equipo Nordm η
total P unit (kW)
P unit final (kW)
Tensioacuten (V)
Alumbrado
Alumbrado exterior 1 098 80 81 230
Alumbrado interior 1 098 88 90 230
Luces de emergencia 1 098 26 27 24
Luces de navegacioacuten 1 098 06 06 24
Comunicacioacuten
Alarma incendios 1 098 10 10 230
Bocina 2 098 03 03 230
Comunicacioacuten externa 1 098 31 31 24
Comunicacioacuten interna 1 098 26 26 230
Equipos de navegacioacuten 1 098 41 42 24
Sistema DP 1 098 15 16 230
Locales
Equipos de cocina 1 098 408 416 230
Gambuzas 1 098 306 312 230
Lavanderiacutea 1 098 224 229 230
Taller eleacutectrico 1 098 153 156 230
Taller mecaacutenico 1 098 51 52 230
M cubierta
Anchor Handling Towing 1 098 357 364 440
Bomba shark jaws amp tow spin 1 098 41 42 440
Gruacutea 1 094 702 747 440
Cabestrante 2 098 276 281 440
Molinete de fondeo 2 098 186 190 440
Dimensionamiento de la planta eleacutectrica
157
Grupo Equipo Nordm η
total P unit (kW)
P unit final (kW)
Tensioacuten (V)
Pescante lancha 1 092 98 106 230
Tugger winches 2 098 571 583 440
Prop
Bomba lubricacioacuten azimutal 2 098 129 131 440
Bomba lubricacioacuten propulsor tuacutenel 2 098 112 115 440
Moacutedulo hidraacuteulico control paso azimutal
2 098 135 137 440
Motor de giro azimutal 2 094 234 249 440
Propulsor azimutal 2 098 28571 29155 440
Propulsor transversal tuacutenel 2 098 10224 10433 440
Servicios
Bomba agua sanitaria 2 098 45 46 440
Bomba aguas grises 1 098 18 18 440
Bomba alimentacioacuten combustible 1 098 15 16 440
Bomba refrig agua dulce 3 098 153 156 440
Bomba refrig agua salada 3 098 459 469 440
Bomba rociadores acom 1 098 235 239 440
Bomba rociadores CM 1 098 153 156 440
Bomba sentinas lastre e incendios 2 098 378 385 440
Bomba trasiego aceite 2 098 41 42 440
Bomba trasiego combustible 2 098 51 52 440
Bombas FIFI 1 098 11224 11454 440
Calentador agua sanitaria 1 098 224 229 440
Calentadores combustible 2 098 510 521 440
Compresor aire arranque 2 098 100 102 230
Compresor serv generales 2 098 50 51 230
Esterilizador UV agua dulce 1 098 13 14 230
Generador de agua dulce 1 095 105 111 230
Sistema tratamiento lastre 1 098 347 354 230
HVAC 1 098 2262 2308 440
Separador de combustible 2 098 27 27 230
Separador sentinas 1 098 38 39 230
Separadora aceite lubricante 1 098 20 21 230
Ventilador aseos 1 098 06 06 440
Ventilador cocina 1 098 07 07 440
Ventilador local de cuadros 1 098 31 31 440
Ventilador local propulsores popa 1 098 13 14 440
Ventilador local propulsores proa 1 098 13 14 440
Ventiladores caacutemara maacutequinas 2 098 30 306 440
Ventiladores emergencia 1 098 31 31 440
Dimensionamiento de la planta eleacutectrica
158
Como se puede comprobar aparecen determinados elementos destacados pues son los
elementos cuyos consumos se han estimado y que conocidos los generadores y motores dieacutesel
instalados habraacute que confirmar
5 Balance eleacutectrico preliminar
El balance eleacutectrico no es maacutes que un resumen de los consumos de los distintos equipos
durante unas determinadas situaciones de carga seguacuten las cuales estos consumidores
requieren de una mayor o menos potencia
Como no es un proceso exacto pues los consumos y rendimientos variacutean ligeramente es
necesario realizar una estimacioacuten personal es decir que depende de la experiencia y habilidad
del proyectante para determinar cuaacutenta cantidad de la potencia disponible estaacute empleando
cada uno de los consumidores
Para una mejor comprensioacuten del proceso llevado a cabo en este apartado es necesario
describir de un modo conciso un par de paraacutemetros que condicionan el balance final
El primero de ellos es el denominado factor de simultaneidad o ldquoKnrdquo Este paraacutemetro determina
cuaacutentos de los consumidores de un mismo tipo estaacuten funcionando a la vez por cada situacioacuten
de carga Es decir es un cociente que muestra la relacioacuten entre los consumidores empleados
y los disponibles Puede tomar un valor entre 0 y 1
El siguiente factor es el denominado factor de servicio y reacutegimen o ldquoKsrrdquo Este paraacutemetro indica
a que porcentaje de la carga total estaacute funcionando cada uno de los consumidores empleados
(valor medido por el coeficiente de simultaneidad) durante el tiempo que estos esteacuten
funcionando Su valor situado entre 0 y 1 es el producto ente los factores de servicio (fraccioacuten
de tiempo que el consumidor funciona para una determinada situacioacuten de carga) y el factor de
reacutegimen (porcentaje del total de potencia al que funciona)
Para que las estimaciones sean lo maacutes acertadas posible se recurre a los numerosos recursos
web pues la cantidad de buques realizados en proyectos similares supone una ingente base
de datos
A pesar de que existen distintas maneras de realizar el balance eleacutectrico en este caso se ha
creiacutedo conveniente realizarlo de acuerdo con el modelo claacutesico Esto implica que al tratarse de
un balance eleacutectrico preliminar (pues se han estimado algunos de los equipos y sistemas que
aparecen en la Tabla 6-1) no sea necesario tener en cuenta el factor de potencia de los distintos
elementos y por ende obtener la potencia activa y reactiva para cada situacioacuten de carga El
proceso es del todo similar al claacutesico
A continuacioacuten se muestra el resultado final del balance eleacutectrico Simplemente se muestra
una tabla resumen pues el balance completo es extenso y se podraacute consultar en el Anexo 3
Dimensionamiento de la planta eleacutectrica
159
Tabla 6-2 Resumen de la potencia eleacutectrica requerida por situacioacuten de carga
Navegacioacuten Manejo anclas + DP FIFI + DP Puerto Emergencia
Potencia (kW) 24733 37253 39372 1704 813
Como se puede comprobar efectivamente las condiciones en las que el DP se ve involucrado
son las maacutes exigentes Concretamente la situacioacuten en la que se combina con los monitores
FIFI es la maacutes exigente
Como es loacutegico la diferencia en cuanto a la potencia requerida entre las situaciones de Puerto
y Emergencia y el resto es notable En este caso y siguiendo la praacutectica habitual se dispondraacute
un generador maacutes pequentildeo que los principales para abastecer al buque en estas dos
condiciones
6 Seleccioacuten de los generadores eleacutectricos
Una vez determinada la potencia requerida en cada una de las situaciones de carga se procede
a determinar el nuacutemero y potencia unitaria de cada uno de los generadores que se instalaraacuten a
bordo
Para tal seleccioacuten es necesario tener una serie de consideraciones previas
- Los generadores han de trabajar en la medida de lo posible a unos rendimientos altos
Estos rendimientos deben oscilar entre el 70-95 En casos puntuales sus
rendimientos pueden presentar picos o bien muy altos o bien muy bajos
- El tamantildeo de los generadores ha de ser limitado pues han de situarse en la caacutemara de
maacutequinas en la cual es espacio disponible es limitado Ademaacutes han de tenerse en
cuenta las limitaciones que establece el fabricante en cuanto a la instalacioacuten aacuterea libre
entre motores y mamparos y desmontaje (vertical) de cilindros
- Las emisiones de los motores El convenio que regula las emisiones es el MARPOL y
de todos los anexos se prestaraacute especial atencioacuten al anexo VI En tal documento se
establece literalmente ldquola reduccioacuten progresiva de las emisiones de NOx de los motores
dieacutesel marinos instalados en buques con un liacutemite de emisioacuten del Nivel II para los
motores instalados en buques construidos el 1 de enero de 2011 o posteriormente y
un liacutemite de emisioacuten maacutes estricto correspondiente al Nivel III para los motores
instalados en buques construidos el 1 de enero 2016 o posteriormente que naveguen
en las ECA17 (zona de control de las emisiones de Norteameacuterica y zona de control de
las emisiones del mar Caribe de los Estados Unidos)rdquo Por lo tanto como estaacute previsto
que el buque opere en aguas de los Estados Unidos que son en la mayoriacutea zonas ECA
los motores que se instalen deberaacuten cumplir como en anteriormente referido Nivel III
17 ECA Emission Control Area zonas de control de las emisiones Si se controlan en concreto las emisiones de sulfuro pasan a denominarse SECA (Sulphur Emission Control Area)
Dimensionamiento de la planta eleacutectrica
160
Teniendo en consideracioacuten todas las premisas anteriores y despueacutes de haber analizado los
generadores disponibles de las principales firmas navales (Caterpillar Waumlrtsila Rolls Royce
Man etc) se decide instalar los grupos generadores ofrecidos por MAN pues sus potencias
tamantildeos y emisiones se adecuan mejor que las de los motores ofrecidos por el resto de las
firmas
61 Grupos generadores principales
Analizando los resultados del balance eleacutectrico (ver Tabla 6-2) se determina que el modelo de
grupo generador maacutes adecuado es el L2330H Mk2 de 1136 kW y 8 cilindros
En primer lugar se comprueba que los regiacutemenes de funcionamiento resultantes para las tres
primeras18 situaciones de carga de navegacioacuten maniobra + DP y FIFI + DP son adecuados
Tabla 6-3 Regiacutemenes de funcionamiento de los generadores principales por situacioacuten de carga
Navegacioacuten Manejo anclas + DP FIFI + DP
Potencia necesaria (kW) 24733 37253 39372
Potencia disponible (kW) 3408 4544 4544
Reacutegimen 726 820 866
Para el caso de navegacioacuten es necesario disponer de tres de los cuatro generadores a bordo
pues combinados generan una potencia de 3408 kW En cuanto a las situaciones de manejo
de anclas + DP y FIFI+DP es necesario disponer de los cuatro generadores que combinados
generan una potencia de 4544 kW
Graacuteficamente
18 Simplemente se analizan las tres primeras situaciones de carga pues los dos restantes (Puerto y Emergencia) se estudiaraacuten cuando se defina el generador de emergencia
Dimensionamiento de la planta eleacutectrica
161
Ilustracioacuten 56 Resumen de la potencia eleacutectrica requerida por situacioacuten de carga
Del graacutefico superior se pueden extraer las siguientes conclusiones y comentarios
- Los datos mostrados en columnas representan de izquierda a derecha los valores
maacuteximos de potencia que pueden dar 3 generadores principales (3408) 4 generadores
principales (4544) y el valor maacuteximo que puede dar el generador de emergencia (200)
- En el caso de la condicioacuten de navegacioacuten no es necesario que funcionen los 4
generadores principales si no que con 3 es suficiente
Las caracteriacutesticas principales del generador seleccionado son las siguientes
Tabla 6-4 Caracteriacutesticas principales del grupo generador principal
Modelo Cilindros Potencia por cilindro (kW) Potencia total (kW) rpm
L2330H Mk 2 8 142 1136 720
A continuacioacuten se ha de comprobar que el modelo tiene unas dimensiones adecuadas para el
espacio disponible en la caacutemara de maacutequinas
3408
4544 4544
200 200
2 473
3 7253 937
170 81
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
Navegacioacuten Manejo anclas + DP FIFI + DP Puerto Emergencia
Po
ten
cia
(kW
)POTENCIA EN FUNCIOacuteN DEL CASO DE CARGA
Valor maacuteximo Valor obtenido
Dimensionamiento de la planta eleacutectrica
162
Ilustracioacuten 57 Dimensiones del grupo generador principal Fuente wwwenginesmaneu
En la ilustracioacuten anterior en su parte superior derecha las letras P y Q hacen referencia al aacuterea
libre entre motores y a la separacioacuten miacutenima entre motores respectivamente La primera toma
un valor de 600 mm en manga y 2000 mm en altura mientras que la segunda toma un valor de
2250 mm
62 Grupo generador de emergencia
Del mismo modo que en el caso de los generadores principales se definiraacute a continuacioacuten el
grupo generador de emergencia que se ha seleccionado
A las premisas anteriormente mencionadas hay que antildeadir el hecho de que este generador ha
de separarse fiacutesicamente de los principales a ser posible en un local de emergencia separado
y situado por encima de la cubierta de francobordo Ha de contar ademaacutes con un acceso desde
el exterior del buque
En este caso la firma MAN no dispone de generadores con potencias tan bajas como la
necesaria Por lo tanto y a pesar de que pueda suponer un ligero inconveniente a la hora de
realizar el mantenimiento y las revisiones de los equipos se decide disponer de un grupo
generador de la firma Caterpillar El modelo seleccionado es el C71 Acert de 200 kW 60 Hz y
1800 rpm
En primer lugar se comprueba que disponiendo de tal modelo de generador los regiacutemenes de
potencia obtenidos para las situaciones de puerto y emergencia son adecuados
Dimensionamiento de la planta eleacutectrica
163
Tabla 6-5 Regiacutemenes de funcionamiento del generador de emergencia por situacioacuten de carga
Puerto Emergencia
Potencia necesaria (kW) 1704 813
Potencia disponible (kW) 200 200
Reacutegimen 852 406
Las dimensiones del grupo se muestran en la siguiente ilustracioacuten Se comprueba que
efectivamente se trata de un modelo mucho maacutes pequentildeo que los generadores principales
Ilustracioacuten 58 Dimensiones del grupo generador de emergencia Fuente wwwenginemaneu
7 Servicios de Caacutemara de Maacutequinas y Generadores
En el presente apartado se calcularaacuten las necesidades de los distintos servicios y sistemas
relacionados con la caacutemara de maacutequinas y asociados a los generadores principales y al
generador de emergencia pues cada uno presenta unas condiciones diferentes
Dimensionamiento de la planta eleacutectrica
164
En primer lugar se mostraraacuten los consumos de ambos generadores y a continuacioacuten se
describiraacuten y calcularaacuten con detalle los servicios de combustible refrigeracioacuten etc asociados
a cada uno de ellos
Por uacuteltimo se disentildearaacute la exhaustacioacuten y la ventilacioacuten de la caacutemara de maacutequinas
71 Consumo de los generadores
En este apartado se determinaraacute el consumo de combustible de cada uno de los motores dieacutesel
asociados a cada uno de los generadores los cuatro principales y el de emergencia
Todos ellos son de cuatro tiempos y cumplen con el Nivel III mencionado en apartados
posteriores Esto implica que estaacuten preparados tanto para quemar MGO (Marine Gasoil) como
MDO (Marine Diesel Oil)
En definitiva el consumo de combustible de cada uno de los motores es el siguiente
Tabla 6-6 Consumo de los motores de los generadores principales y de emergencia
Modelo Porcentaje de Carga ()
100 85 75 50 25
Principal (gkWmiddoth) 1883 1883 1882 1945 2196
Emergencia (gkWmiddoth) 2164 NA 2259 2427 2740
Los valores que aparecen en la tabla superior son correspondientes al consumo de MDO En
el caso de MGO los valores son ligeramente superiores
72 Sistemas auxiliares de los motores generadores
En el presente apartado se dimensionaraacuten los sistemas asociados a los motores generadores
que son necesarios para asegurar su correcto funcionamiento
En el caso del generador de emergencia y debido a su reducido tamantildeo el fabricante indica
que el grupo generador se instala junto a todos sus sistemas auxiliares y que por lo tanto no
es necesario dimensionarlos El uacutenico aspecto que hay que considerar es la salida de los
conductos de exhaustacioacuten
En el caso de los generadores principales estos sistemas son los siguientes
- Sistema de combustible
- Sistema de lubricacioacuten
- Sistema de refrigeracioacuten
- Sistema de aire comprimido
721 Sistema de combustible
El sistema de combustible engloba todo el proceso que se sigue para que el mismo llegue
desde los tanques correspondientes hasta el motor en las condiciones adecuadas para su
correcto funcionamiento
Dimensionamiento de la planta eleacutectrica
165
Las capacidades de los tanques de combustible del buque son de acuerdo a lo calculado en
el Capiacutetulo 3 las siguientes
- Tanques de almaceacuten de combustible 28167 m3
- Tanques de servicio diario 3516 m3
- Tanques de sedimentacioacuten 3516 m3
De acuerdo a lo establecido por el fabricante el motor requiere una serie de equipos y
elementos como bombas separadoras filtros etc
Los sistemas de combustible pueden llegar a ser muy complejos como se puede comprobar
en la siguiente ilustracioacuten
Ilustracioacuten 59 Diagrama del sistema de combustible de los motores principales Fuente
wwwenginemaneu
Debido a que la complejidad y el tiempo requerido para realizar tales sistemas trasciende a lo
requerido en el presente proyecto en este caso simplemente se dimensionaraacuten los equipos
asociados y asiacute determinar el consumo eleacutectrico exacto de cada uno de ellos
Dimensionamiento de la planta eleacutectrica
166
Bombas de trasiego
La funcioacuten de estas bombas es la de trasegar o transferir la capacidad equivalente al consumo
maacuteximo de los motores en un tiempo maacuteximo de 2 horas Por lo tanto
119876119879 =119862 middot 119873ordm
119905 middot 120588119888=
2196 middot 24 middot 4
6 middot 089 middot 1000= 1185
1198983
ℎ Eq 136
Tomando una presioacuten de 2 bares se obtiene que la potencia de estas bombas es de
119875119879 =119876119879 middot 119901
3600 middot 06=
1185 middot 4 middot 100
3600 middot 06= 22 119896119882 Eq 137
Se instalaraacuten dos bombas de trasiego de tal potencia y caudal
Bombas de alimentacioacuten
Para dar servicio a todos los motores se ha instalar una bomba de alimentacioacuten El propio
fabricante del grupo generador establece que para un reacutegimen del 100 la presioacuten de estas
bombas es de 6 bares y que el caudal que han de mover es equivalente a 3 veces el consumo
para tal condicioacuten de carga En este caso estas bombas funcionan de manera continua por lo
que el tiempo de operacioacuten se establece en 24 horas
En definitiva tomando el consumo de combustible diario al 100 se obtiene que
119876119860 =3 middot 119862 middot 119873ordm
119905 middot 120588119888=
3 middot 451 middot 4
24 middot 120588119888= 25
1198983
ℎ Eq 138
La potencia de esta bomba es
119875119860 =119876119879 middot 119901
3600 middot 06=
25 middot 6 middot 100
3600 middot 06= 22 119896119882 Eq 139
En el caso del generador de emergencia la normativa establece que este sistema ha de tener
una autonomiacutea de 36 horas Por lo tanto conocido su consumo la capacidad del tanque de
almaceacuten el cual se suele disponer en el propio local del generador de emergencia es de
119879119862119864 =274
119892119896119882 middot ℎ
middot 36ℎ middot 200119896119882
1000 middot 890 1198961198921198983= 222 1198983 Eq 140
722 Sistema de lubricacioacuten
Para el correcto funcionamiento de los motores acoplados a los grupos generadores es
indispensable disponer de un sistema de lubricacioacuten Este sistema se encarga de mantener en
buen estado los distintos elementos internos que conforman el motor evitando que se
desgasten por friccioacuten o suciedad
En este caso simplemente se han de calcular la capacidad de las separadoras y de la bomba
de trasiego pues el resto de los elementos estaacuten incorporados en el propio equipo
Dimensionamiento de la planta eleacutectrica
167
Separadoras
Para calcular la capacidad necesaria de estos equipos se recurre a una expresioacuten del propio
fabricante
119876119871 =119875 middot 136 middot 119899
119905=
4 middot 1136 middot 136 middot 119899
119905= 107
1198983
ℎ Eq 141
Siendo
- P= potencia total instalada
- n=en este caso al quemar MDO toma un valor de 4 (dato del fabricante)
- t= 23 horas (dato del fabricante)
Por lo tanto para cumplir con tal caudal se instalaraacuten dos bombas de 1100 lh o 11 m3h y 2
kW
Bombas de trasiego
Del mismo modo que para el sistema de combustible el buque dispondraacute de dos bombas de
trasiego de aceite Para calcular la capacidad de estas bombas se recurre a la expresioacuten
habitual
119875119871 =119876119871 middot 119901
3600 middot 06=
11 middot 4 middot 100
3600 middot 06= 02 119896119882 Eq 142
Tomando que la presioacuten de trabajo de estas bombas es de 4 bares se obtiene que su potencia
es de 02 kW
723 Sistema de refrigeracioacuten
Como es loacutegico para garantizar un correcto funcionamiento de los motores es necesario
refrigerarlos El objetivo de la refrigeracioacuten es claro disminuir la temperatura en operacioacuten de
los equipos para evitar que debido a sobrecalentamientos los equipos funcionen de manera
irregular o en el peor de los casos dejen de funcionar
En los buques la praacutectica habitual es emplear el agua de mar para tal disposicioacuten pues se trata
de un recurso ilimitado Sin embargo el agua de mar es salada y por ende muy corrosiva Por
tal motivo su uso se combina con el agua dulce que cumple el mismo objetivo y no es
corrosiva En el caso de emplear agua dulce como refrigerante el inconveniente estaacute claro y
es que en este caso el recurso es limitado y hay que generarlo
En el caso del buque proyecto los motores de los grupos generadores cuentan con tal sistema
combinado Se emplea la refrigeracioacuten por agua salada para refrigerar a su vez al circuito de
refrigeracioacuten de agua dulce
El sistema de refrigeracioacuten de agua salada se abastece de las tomas de mar situadas en el
doble fondo Estas tomas de mar se tratan baacutesicamente de aberturas en el casco por lo que
se trata de espacios inundados es decir que no aportan desplazamiento Cuentan con rejillas
Dimensionamiento de la planta eleacutectrica
168
exteriores para evitar que se incrusten organismos grandes y medianos y con unos filtros para
evitar la entrada de partiacuteculas pequentildeas al sistema Ademaacutes al tratarse de una potencial viacutea
de inundacioacuten cuentan con vaacutelvulas de aislamiento El colector de tomas de mar se abastece
de estos ldquotanquesrdquo y abastece a su vez a las bombas correspondientes El buque proyecto
cuenta con dos tomas de mar simeacutetricas destinadas a la toma de agua de mar para abastecer
al sistema de agua salada y una destinada a abastecer al sistema contraincendios Su acceso
se encuentra en la caacutemara de maacutequinas (ver Capiacutetulo 3)
Por otro lado el sistema de refrigeracioacuten de agua dulce se subdivide en dos el sistema de
refrigeracioacuten de ldquoaltardquo y de ldquobajardquo Esta nomenclatura es debida a que el primero el sistema de
alta temperatura se encarga de refrigerar el aire de carga camisas y cilindros y ha de controlar
que el aire a la salida no supere los 90 ordmC En cuanto al sistema de refrigeracioacuten de baja se
encarga de refrigerar el aceite de lubricacioacuten el combustible etc y ha de controlar la
temperatura para que no supere los 32 ordmC (temperatura mucho maacutes inferior que la del sistema
de alta)
Los sistemas de refrigeracioacuten internos de los motores contaraacuten cada uno de ellos con una
bomba
En definitiva se dispondraacute a bordo un sistema de refrigeracioacuten de agua dulce centralizado
refrigerado a su vez por un sistema de refrigeracioacuten de agua salada
Calor emitido
El primer paso que realizar para poder dimensionar los equipos del sistema es conocer que
cantidad de calor es necesario disipar de los motores El propio fabricante facilita estos datos
tanto para el sistema de alta como para el sistema de baja temperatura
Tabla 6-7 Calor a disipar por el sistema de refrigeracioacuten
Elemento Calor emitido (kW)
Cilindros 347
Aire de carga (Alta) 563
Aire de carga (Baja) 201
Aceite lubricante 107
Radiacioacuten del motor 48
Total 1266
Bombas de agua salada
Para determinar la capacidad de las bombas de agua salada es necesario conocer primero el
calor total que han de disipar
Para ello se recurre a la siguiente expresioacuten
119862119863 = 119873ordm 119866119890119899middot 119862119890 = 4 middot 1266 = 5064 119896119882 Eq 143
Dimensionamiento de la planta eleacutectrica
169
Una vez que se conoce la potencia total a disipar se pueden dimensionar las bombas de agua
salada Para ello es necesario recurrir a la expresioacuten de transferencia de calor pues el total de
la energiacutea a disipar se transferiraacute al sistema de agua salada a traveacutes de diferentes
intercambiadores de calor Por lo tanto
119862119863 = 119876119860119878 middot 120588119860119878 middot 119862119860119878 middot ∆119879 Eq 144
Donde
- 119876119860119878 =caudal de agua salada a disipar
- 120588119860119878 = densidad del fluido
- 119862119860119878 = calor especiacutefico del agua salada Toma un valor de 398 kJkgmiddotordmC
- ∆119879 = diferencia entre la temperatura de salida y de entrada La primera toma un valor
de 38 ordmC y la segunda de 32ordmC
Finalmente
119876119860119878 =119862119863
120588119860119878 middot 119862119860119878 middot ∆119879=
5064
1025 middot 398 middot (38 minus 32)= 02
1198983
119904cong 745
1198983
ℎ Eq 145
Ahora bien para satisfacer tal necesidad se dispondraacuten 3 bombas de agua salada cada una
de ellas con una capacidad de 260 1198983ℎ
La potencia eleacutectrica demandada por estas bombas suponiendo que trabajen a una presioacuten de
3 bares seraacute de
119875119860119878 =119876119860119878 middot 119901
3600 middot 06=
745 middot 3 middot 100
3600 middot 06= 3625 119896119882 cong 37 119896119882 Eq 146
Bombas de agua dulce
A pesar de que los motores llevan ya incorporadas las bombas de refrigeracioacuten en su circuito
interno es necesario disponer de unas bombas auxiliares exteriores una para el circuito de alta
y otra para el circuito de baja temperatura
El fabricante establece que la primera ha de ser capaz de tener un caudal de 32 1198983ℎ y la
segunda de 55 1198983ℎ trabajando ambas a una presioacuten de entre 1 y 25 bares Se toman 2 bares
En este caso se ha optado por disponer 3 bombas de 55 1198983ℎ siendo una de ellas de respeto
Finalmente se obtiene que la potencia eleacutectrica que demandan es la siguiente
119875119860119863 =119876119860119863 middot 119901
3600 middot 06=
55 middot 2 middot 100
3600 middot 06= 51 119896119882 cong 55 119896119882 Eq 147
Dimensionamiento de la planta eleacutectrica
170
724 Sistema de aire comprimido
De acuerdo a lo establecido por el propio fabricante el sistema de aire comprimido del motor
contiene un sistema de arranque un sistema de control de arranque y seguridad del sistema
El aire comprimido es suministrado desde los receptores de aire de arranque (30 bar) a traveacutes
de una estacioacuten reductora desde la que se suministra aire comprimido a 7-9 bar al motor Para
evitar la entrada de partiacuteculas en el sistema interno se monta un filtro en la liacutenea de entrada al
motor
En el diagrama del sistema que se muestra en la siguiente ilustracioacuten se puede comprobar
como el sistema proporciona aire comprimido a 30 bares a los motores y aire comprimido para
el resto de los servicios generales a 7 bares
Los elementos que conforman dicho sistema son
- Botellas de aire comprimido
- Compresores de aire
- Compresor de emergencia
- Separador de agua y aceite
- Vaacutelvula de arranque
- Vaacutelvula reductora de presioacuten
De todos los elementos mencionados simplemente se han de dimensionar las botellas de aire
comprimido y los compresores de aire
Dimensionamiento de la planta eleacutectrica
171
Ilustracioacuten 60 Diagrama del sistema de arranque mediante aire comprimido Fuente
wwwenginemaneu
Botellas de aire comprimido
Para dimensionar las botellas de aire comprimido basta con determinar el volumen necesario
Como es loacutegico el volumen dependeraacute del nuacutemero de arrancadas siendo en este caso el
consumo por arrancada de 154 1198983
La expresioacuten empleada para conocer el volumen de las botellas de aire comprimido es la
siguiente
119881119860119862 =119881119886 middot 119899 middot 119875119886119905119898
119875119898aacute119909 minus 119875119898iacute119899=
616 middot 6 middot 1
30 minus 10= 185 1198983 Eq 148
Donde
- 119881119886 = volumen de aire necesario para arrancar una vez todos los equipos
Dimensionamiento de la planta eleacutectrica
172
- 119899 = nuacutemero de arrancadas reglamentario
- 119875119898aacute119909= presioacuten maacutexima indicada por el fabricante
- 119875119898iacute119899= presioacuten miacutenima indicada por el fabricante
Por lo tanto se instalaraacuten dos botellas de 1 1198983 y 30 bar cada una para abastecer a los motores
principales y otras dos de la misma capacidad para abastecer a los servicios generales del
buque
Compresores de aire comprimido de arranque y servicios generales
Para dimensionar estos equipos basta con conocer una serie de paraacutemetros determinados por
el propio fabricante Baacutesicamente conocido el volumen total de las botellas de aire comprimido
se establece un tiempo de llenado de las mismas y la presioacuten final del equipo para determinar
el volumen
119881119862119860 =119881119860119862 middot (119875119891119894119899119886119897 minus 119875119894119899119894119888119894119886119897)
1ℎ middot 119875119886119905119898=
1 middot (30 minus 1)
1ℎ middot 1= 29 1198983 Eq 149
El modelo de compresor que mejor se adecua a tales requisitos es el de la firma Atlas Copco
concretamente el modelo LT 10-30 KE de 306 1198983ℎ Su consumo es de 75 kW y su peso
asciende hasta los 166 kg
Para abastecer de aire comprimido al resto de los servicios generales se repite el mismo
proceso salvo que en este caso la presioacuten final es de 7 bares Se obtiene
119881119862119860119866 =119881119860119862 middot (119875119891119894119899119886119897 minus 119875119894119899119894119888119894119886119897)
1ℎ middot 119875119886119905119898=
1 middot (7 minus 1)
1ℎ middot 1= 6 1198983 Eq 150
En este caso el modelo de compresor que mejor se adecua a tales requisitos es el LT 3-30
KE de 910 1198983ℎ Su consumo es de 3 kW y su peso asciende hasta los 94 kg
73 Generador de agua dulce
En el buque cualquier fuente de energiacutea sea del tipo que sea ha de ser utilizada pues la
mayoriacutea de los recursos son limitados y siempre es deseable dotar al buque de la mayor
autonomiacutea e independencia a recursos externos posible
Uno de los recursos maacutes preciados y limitados a bordo de los buques es el agua dulce para la
tripulacioacuten A pesar de que el buque dispone de varios tanques a bordo (ver 64) se opta por
disponer de un generador de agua dulce que aproveche el calor residual radiado por el circuito
de alta de los motores generadores principales para destilar el agua salada mediante
intercambiadores de vapor y generar agua dulce
En primer lugar se toma la capacidad total de los tanques de agua dulce para dimensionar el
generador En el apartado 64 se determinoacute que a bordo del buque se disponiacutean
aproximadamente 450 m3 de agua dulce y en este caso se tomaraacute como criterio el consumo
diario de toda la tripulacioacuten que se establecioacute en 160 litros
Dimensionamiento de la planta eleacutectrica
173
En definitiva el caudal del generador de agua dulce asciende a
119876119866119860119863 = 160119897
119889iacute119886 middot 119901119890119903119904119900119899119886middot 36 119901119890119903119904119900119899119886119904 = 5760
119897119894119905119903119900119904
119889iacute119886cong 58
1198983
119889iacute119886 Eq 151
Para cubrir estas necesidades se decide instalar el modelo AQUA Blue C80 de la firma Alfa
Laval pues es adecuado para caudales situados entre 5 y 25 m3diacutea19 Su peso asciende hasta
los 790 kilogramos aproximadamente y su potencia es de 8 kW
74 Sistema de exhaustacioacuten
Para expulsar o evacuar al exterior los gases generados por los generadores principales
durante la combustioacuten de sus motores se dispone como en todos los buques no eleacutectricos de
un sistema de exhaustacioacuten
Este sistema es el encargado de evitar que los gases nocivos para el ser humano se acumulen
en la caacutemara de maacutequinas y lo conviertan en un espacio no habitable Por lo tanto es un
sistema esencial
Sin embargo la solucioacuten no reside simplemente en expulsar dichos gases a la atmoacutesfera pues
son muy contaminantes para el medio ambiente Es necesario que a lo largo del recorrido que
toman desde los motores hasta el exterior se traten para reducir lo maacuteximo posible la cantidad
de partiacuteculas contaminantes que contienen (principalmente NOx y SOx20)
Para asegurar que el buque cumple con la normativa se recurre al anexo VI de MARPOL
ldquoReglas para prevenir la contaminacioacuten atmosfeacuterica ocasionada por los buquesrdquo en el cual se
indican aquellas zonas donde se imponen una serie de controles maacutes rigurosos de lo normal
en lo que respecta a las emisiones de SOx y NOx Las zonas que actualmente cuentan con tal
distintivo son las siguientes
19 En el caso de manejar caudales proacuteximos a 6 m3diacutea como es el caso que se estaacute estudiando la temperatura de funcionamiento de este modelo es de 70ordmC Esta temperatura es de sobra alcanzada en el circuito de alta 20 NOx (Oacutexidos de nitroacutegeno) y SOx (Oacutexidos de azufre) son gases contaminantes producidos como resultado de la combustioacuten de productos relacionados con el petroacuteleo (en su mayoriacutea)
Dimensionamiento de la planta eleacutectrica
174
Tabla 6-8 Zonas especiales en virtud del convenio MARPOL
Zonas especiales Adopcioacuten Entrada en
vigor Con efecto
desde
mar Baacuteltico (SOx) 26 sept 1997
19 may 2005 19 may 2006
mar del Norte (SOx) 22 jul 2005 22 nov 2006 22 nov 2007
ECA de Norteameacuterica (SOx y materia particulada) 26 mar 2010
1 ago 2011 1 ago 2012
(NOx) 26 mar 2010
1 ago 2011
ECA del mar Caribe de los Estados Unidos (SOx y materia particulada)
26 jul 2011 1 en 2013 1 en 2014
(NOx) 26 jul 2011 1 en 2013
Las casillas que aparecen destacadas con un asterisco () indican que los buques construidos
a partir del 1 de enero de 2016 o en adelante y que operen en tales zonas cumpliraacuten con las
normas del nivel III de las emisiones de NOx
En definitiva el buque ha de cumplir unos requisitos miacutenimos en cuanto a emisiones para poder
navegar por dichas zonas mariacutetimas americanas Concretamente los liacutemites de SOx y materia
particulada seraacuten como mucho del 010 y en cuanto al NOx de acuerdo al Nivel III para
buques construidos a partir del 1 de enero de 2016 que naveguen en las ECA
Los grupos generadores instalados en el buque ya cumplen con dicha normativa por lo tanto
no es necesario instalar ninguacuten equipo adicional a lo largo del rutado de las tuberiacuteas de
exhaustacioacuten
741 Elementos
El sistema estaraacute formado por conductos de exhaustacioacuten silenciadores compensadores
flexibles y el guardacalor
A continuacioacuten se muestra una imagen ofrecida por el fabricante en la que se encuentran
presentes los elementos de dicho sistema
Dimensionamiento de la planta eleacutectrica
175
Ilustracioacuten 61 Sistema de exhaustacioacuten de los motores principales Fuente wwwenginemaneu
Conductos de exhaustacioacuten
Los conductos de exhaustacioacuten son baacutesicamente los tubos por los cuales se hacen circular los
gases de exhaustacioacuten y guiarlos hacia el exterior por el camino deseado
Su diaacutemetro depende del caudal de gases a evacuar (con un espesor miacutenimo de 3mm seguacuten
el fabricante) y en la medida de lo posible se ha de buscar una disposicioacuten tal que el nuacutemero
de codos o quiebros necesarios sean los menos posibles
Como el fabricante aporta los datos del caudal de gases generado por cada motor que
asciende a 16121 m3h se puede calcular el diaacutemetro aproximado de dichos conductos
Ademaacutes seguacuten el fabricante la velocidad maacutexima de los gases de escape es de 35 ms
Finalmente
119863119888 = 2 middot radic119860119888
120587= 2 middot radic
119876119907
120587= 2 middot radic
16121(35 middot 3600)
120587cong 04 119898 Eq 152
Dimensionamiento de la planta eleacutectrica
176
Silenciadores
Los silenciadores como su propio nombre indica son los encargados de reducir el nivel
acuacutestico generado en la caacutemara de maacutequinas al estar los motores en funcionamiento Ademaacutes
y siguiendo la praacutectica habitual estos equipos llevan integrados supresores de chispas que
evitan que cualquier posible chispa valga la redundancia pueda salir al exterior y generar un
accidente
Estos equipos suelen estar recomendados y facilitados por el propio fabricante en este caso
MAN El propio fabricante recomienda ademaacutes que la posicioacuten del silenciador sea lo maacutes
elevada posible para evitar o retrasar en la medida de lo posible la aparicioacuten de fouling21
Se dispone uno por cada uno de los motores en la parte maacutes alta del guardacalor
Compensadores flexibles
Para absorber las posibles desalineaciones y vibraciones y movimientos indeseados en los
cambios de direccioacuten de los conductos se instalaraacuten compensadores o juntas flexibles
En total se instalaraacuten ocho dos por cada uno de los conductos
Guardacalor
El guardacalor o casing es el elemento encargado de asilar los conductos de exhaustacioacuten y
sus sistemas auxiliares del resto de los elementos y espacios del buque Su misioacuten es doble
pues tambieacuten sirven para proteger los conductos del ambiente corrosivo marino y de posibles
golpes
El primer paso consiste en determinar si se dispondraacute uno o dos guardacalores Las ventajas
de disponer de un solo guardacalor son evidentes pues la complicacioacuten estructural y fuentes
de ruido y vibraciones se reducen Sin embargo esta configuracioacuten impide que para un nuacutemero
elevado de generadores a bordo la disposicioacuten de estos no pueda ser en liacutenea ya que el
nuacutemero de quiebros y codos necesario para llegar al guardacalor seriacutea excesivo Ademaacutes y
teniendo en consideracioacuten lo anteriormente explicado esta configuracioacuten obligariacutea a disponer
el guardacalor en crujiacutea limitando la visioacuten desde la cubierta de trabajo desde el puesto de
gobierno
En definitiva se decide instalar dos guardacalores simeacutetricos a cada costado Ascenderaacuten
desde la caacutemara de maacutequinas hasta superar la parte maacutes alta del puente adosados en todo
momento a las paredes verticales laterales de la superestructura
El siguiente paso es determinar sus dimensiones En apartados anteriores se determinoacute que el
diaacutemetro de los conductos de exhaustacioacuten teniacutea que ser de 04 metros y en cuanto al
silenciador a pesar de no tener sus dimensiones exactas se puede estimar que su diaacutemetro
es un 20 superior al de los conductos
Con tales consideraciones el resultado del sistema seriacutea el siguiente
21 Por fouling se entiende la acumulacioacuten o depoacutesito de material no deseado sobre una superficie de un equipo que puede dificultar el correcto funcionamiento del mismo
Dimensionamiento de la planta eleacutectrica
177
Ilustracioacuten 62 Esquema del sistema de exhaustacioacuten
La disposicioacuten final de este sistema sobre la caacutemara de maacutequinas y sobre el buque en general
se mostraraacute tanto en el plano de disposicioacuten general y el de caacutemara de maacutequinas anexos al
presente documento
75 Sistema de ventilacioacuten de caacutemara de maacutequinas
Este sistema es el encargado de valga la redundancia ventilar la caacutemara de maacutequinas eleacutectrica
para garantizar que la temperatura del local sea la adecuada para mantener los distintos
equipos y sistemas a una temperatura oacuteptima
Sus objetivos son baacutesicamente los siguientes
- Reducir la temperatura de la caacutemara de maacutequinas eleacutectrica
- Renovar el aire del interior del local para asegurar la combustioacuten de los motores
- Expulsar las posibles fugas de los conductos de exhaustacioacuten
Las exigencias del sistema y por lo tanto su dimensionamiento dependeraacuten directamente de
la capacidad de los grupos generadores principales puesto que son los elementos maacutes grandes
y que maacutes calor y gases emiten
Dimensionamiento de la planta eleacutectrica
178
Para el disentildeo adecuado del sistema se han de tener en cuenta una serie de consideraciones
baacutesicas En palabras de [12] estos aspectos son los siguientes
- Las entradas de aire fresco han de disponerse lo maacutes alejadas posible de las fuentes
de calor y en el punto maacutes bajo que sea posible
- Por otro lado los puntos de extraccioacuten de aire han de disponerse proacuteximos a las fuentes
de calor o grupos generadores y en este caso lo maacutes elevados que sea posible
- El sistema debe asegurar una correcta recirculacioacuten de aire entre todos los elementos
y debe evitar que se generen puntos de remanso que puedan convertirse en focos de
calor
Para cumplir con tales premisas se dispondraacuten los ventiladores de impulsioacuten de aire en la parte
baja del mamparo de popa de la caacutemara de maacutequinas y los de expulsioacuten en la parte elevada
del mamparo de proa Para que el aire extraiacutedo salga del local se dispondraacute una chimenea de
ventilacioacuten con una rejilla en su parte maacutes elevada
Ilustracioacuten 63 Esquema de ventilacioacuten de Caacutemara de maacutequinas Fuente Maroacuten B D [2015]
El caudal de aire que el sistema manejaraacute estaacute formado tanto por el aire que es necesario
renovar como por el aire necesario por la turbo soplante Ademaacutes hay que tener en cuenta las
renovaciones que son necesarias debido a la presencia del resto de equipos de la caacutemara de
maacutequinas
En definitiva a las necesidades de aire de los motores principales se antildeadiraacuten una serie de
renovaciones por lo general entre 25 y 30 por hora que cambien el volumen completo de la
caacutemara de maacutequinas En este caso se ha optado por tomar 30 renovaciones por hora
En la siguiente tabla se resumen los caudales y voluacutemenes que se han de tener en cuenta para
dimensionar el sistema de ventilacioacuten
Dimensionamiento de la planta eleacutectrica
179
Tabla 6-9 Caudales y voluacutemenes considerados en el sistema de ventilacioacuten
Concepto Caudal de aire
Disipacioacuten motores 15610 m3h
Turbo soplante 8688 m3h
Volumen CCMM 8251 m3
De esta forma el caudal total que el sistema ha de tratar asciende hasta
119876119881119862119862119872119872 = 4 middot (15610 + 8688) + 30 middot 8251 = 121945 1198983ℎ Eq 153
Para conseguir evacuar y renovar tal cantidad de aire es necesario disponer de 6 ventiladores
de aproximadamente 40500 m3h tres de ellos destinados a la impulsioacuten y los otros tres
destinados a la extraccioacuten de aire
En definitiva se decide instalar 6 ventiladores helicoidales tubulares de la firma Sodeca
concretamente el modelo HCT 100-6T-3 cuyas caracteriacutesticas principales se muestran a
continuacioacuten
Tabla 6-10 Modelo de ventilador seleccionado
Modelo Velocidad (rpm) Potencia (kW) Caudal maacuteximo (m3h) Peso (kg)
HCT 100-6T-3 1146 22 40500 103
751 Ventilacioacuten de los locales de los propulsores
A pesar de que los motores eleacutectricos del sistema en cuestioacuten estaacuten adecuadamente
refrigerados lo maacutes habitual es que los locales de propulsioacuten cuenten con un sistema de
ventilacioacuten propio Como es bien sabido los motores radian una cantidad de calor muy elevada
y si no se evacuacutea puede elevar la temperatura de estos e impedir su correcto funcionamiento
En este caso se opta por obtener el volumen de los locales de popa y de proa y establecer un
determinado nuacutemero de renovaciones de aire a la hora Se decide tomar 15 Por lo tanto
Tabla 6-11 Ventilacioacuten de los locales de propulsioacuten
Local Volumen (m3) Renovaciones por hora
Propulsores popa 1751 15
Propulsores proa 435 15
Con estos voluacutemenes la potencia de los ventiladores asciende a
Dimensionamiento de la planta eleacutectrica
180
119875119881119901119900119901119886 =(1751 middot 15) middot 100 middot 01
3600 middot 075= 97 119896119882 Eq 154
119875119881119901119903119900119886 =(435 middot 15) middot 100 middot 01
3600 middot 075cong 25 119896119882 Eq 155
Para satisfacer tal necesidad de caudal se instalaraacute un ventilador de 200 m3h en el local de
popa y uno de 50 m3h en el de proa
752 Ventilacioacuten del local de emergencia
Del mismo modo que para los locales de los propulsores se ha de disponer de un sistema de
ventilacioacuten en el local donde se ubique el generador de emergencia
Para el dimensionamiento del sistema se tendraacute en cuenta que el nuacutemero de renovaciones
asciende hasta las 20 y que el volumen del local es de 403 m3 Finalmente
119875119881119890119898119890119903119892 =20 middot 119881
3600 middot 075=
20 middot 403
3600 middot 075= 03 119896119882 cong 05 119896119882 Eq 156
Para satisfacer tal necesidad de caudal se instalaraacute un ventilador de 800 m3h Concretamente
se instalaraacute el modelo HCT 25-4T de 1000 m3h de la firma Sodeca
8 Balance eleacutectrico
Una vez que se han seleccionado los motores y generadores principales de la caacutemara de
maacutequinas eleacutectrica y se han determinado y dimensionado sus sistemas auxiliares ya se estaacute
en consideracioacuten de actualizar los valores de potencia estimados en el apartado 5 del presente
capiacutetulo
En primer lugar se muestra la tabla de consumidores principales con los valores actualizados
Tabla 6-12 Principales consumidores eleacutectricos del buque (valores actualizados)
Grupo Equipo Nordm η
total P unit (kW)
P unit final (kW)
Tensioacuten (V)
Alumbrado
Alumbrado exterior 1 098 08 78 80
Alumbrado interior 1 098 08 87 88
Luces de emergencia 1 098 08 26 26
Luces de navegacioacuten 1 098 08 06 06
Comunicacioacuten
Alarma incendios 1 098 08 10 10
Bocina 2 098 08 03 03
Comunicacioacuten externa 1 098 08 30 31
Comunicacioacuten interna 1 098 08 25 26
Equipos de navegacioacuten 1 098 08 40 41
Dimensionamiento de la planta eleacutectrica
181
Grupo Equipo Nordm η
total P unit (kW)
P unit final (kW)
Tensioacuten (V)
Sistema DP 1 098 08 15 15
Locales
Equipos de cocina 1 098 08 400 408
Gambuzas 1 098 08 300 306
Lavanderia 1 098 08 220 224
Taller eleacutectrico 1 098 08 150 153
Taller mecaacutenico 1 098 08 50 51
M cubierta
Anchor Handling Towing 1 098 08 350 357
Bomba shark jaws amp tow spin 1 098 08 40 41
Gruacutea 1 094 08 660 702
Cabestrante 2 098 08 135 138
Molinete de fondeo 2 098 08 91 93
Pescante lancha 1 092 08 90 98
Tugger winches 2 098 08 280 286
Prop
Bomba lubricacioacuten azimutal 2 098 08 63 64
Bomba lubricacioacuten propulsor tuacutenel 2 098 08 55 56
Moacutedulo hidraacuteulico control paso azimutal
2 098 08 66 67
Motor de giro azimutal 2 094 08 110 117
Propulsor azimutal 2 098 08 14000 14286
Propulsor transversal tuacutenel 2 098 08 5010 5112
Servicios
Bomba agua sanitaria 2 098 08 22 22
Bomba aguas grises 1 098 08 17 18
Bomba alimentacioacuten combustible 1 098 08 22 22
Bomba refrig agua dulce 3 098 08 55 56
Bomba refrig agua salada 3 098 08 370 378
Bomba rociadores acom 1 098 08 230 235
Bomba rociadores CM 1 098 08 150 153
Bomba sentinas lastre e incendios 2 098 08 185 189
Bomba trasiego aceite 2 098 08 02 02
Bomba trasiego combustible 2 098 08 22 22
Bombas FIFI 1 098 08 11000 11224
Calentador agua sanitaria 1 098 08 220 224
Calentadores combustible 2 098 08 250 255
Compresor aire arranque 2 098 08 75 77
Compresor serv generales 2 098 08 30 31
Esterilizador UV agua dulce 1 098 08 13 13
Generador de agua dulce 2 095 08 50 53
Sistema tratamiento lastre 1 098 08 340 347
Dimensionamiento de la planta eleacutectrica
182
Grupo Equipo Nordm η
total P unit (kW)
P unit final (kW)
Tensioacuten (V)
HVAC 1 098 08 2217 2262
Separador de combustible 2 098 08 13 13
Separador sentinas 1 098 08 37 38
Separadora aceite lubricante 1 098 08 20 20
Ventilador aseos 1 098 08 06 06
Ventilador cocina 1 098 08 07 07
Ventilador local de cuadros 1 098 08 30 31
Ventilador local propulsores popa 1 098 08 97 99
Ventilador local propulsores proa 1 098 08 25 26
Ventiladores caacutemara maacutequinas 2 098 08 220 224
Ventiladores emergencia 1 098 08 05 05
Finalmente tras las modificaciones anteriores el resultado final del balance eleacutectrico es el
siguiente
Tabla 6-13 Resumen del balance eleacutectrico
Navegacioacuten Manejo anclas + DP FIFI + DP Puerto Emergencia
Potencia estimada (kW) 24733 37253 39372 1704 813
Potencia actualizada(kW) 24564 37085 39302 1704 787
Reacutegimen estimado 726 820 866 852 406
Reacutegimen actualizado 721 816 865 852 393
Como se puede comprobar los valores actualizados presentan ligeras diferencias pero los
regiacutemenes de operacioacuten de los motores en cada una de las condiciones siguen siendo
adecuados
9 Disposicioacuten de la caacutemara de maacutequinas
Una vez que se han determinado y seleccionado los distintos equipos y sistemas asociados a
los grupos generadores principales el siguiente paso es disponerlos en el local de caacutemara de
maacutequinas habilitado
Como ya se determinoacute en el Capiacutetulo 3 la caacutemara de maacutequinas se extiende desde la cuaderna
17 hasta la cuaderna 47 es decir tiene una eslora de 18 metros Su extensioacuten de costado a
costado asciende hasta los 1042 metros y tiene una altura vertical libre de 44 metros
Conocidas las dimensiones disponibles el primer paso es ubicar los grupos generadores
principales puesto que son los equipos maacutes voluminosos y que condicionaraacuten la disposicioacuten
del resto de los equipos
De entre todas las configuraciones disponibles (generadores en liacutenea dos a dos generadores
en paralelo dos a dos 3 generadores en liacutenea y uno a proa etc) se determinoacute que la opcioacuten
Dimensionamiento de la planta eleacutectrica
183
de disponer los cuatro generadores en paralelo y en la parte de popa de la caacutemara de maacutequinas
era la maacutes adecuada Se comproboacute que el espacio lateral para revisioacuten y desmontaje de los
motores recomendado por el fabricante se cumpliacutea en todo momento
Las razones de esta eleccioacuten son las siguientes
- El rutado de la exhaustacioacuten se simplifica enormemente al ser simeacutetrico con respecto a
crujiacutea Ademaacutes el nuacutemero de codos se ve reducido y simplemente son necesarios 2 por
motor
- Se evitan las interferencias entre la parte de poa de los motores y el colector de tomas
de mar El espacio disponible entre ambos se utilizaraacute para colocar los equipos que
dependen directamente del colector
- La distribucioacuten de pesos es simeacutetrica con respecto a crujiacutea
- Se permite el acceso a todos los tanques de costado y de doble fondo
- Todos los grupos se pueden revisar desde la sala de control a la vez
- La ventilacioacuten se realiza de manera mucho maacutes sencilla y de manera maacutes homogeacutenea
en todos los grupos generadores
A continuacioacuten se muestra una ilustracioacuten preliminar de la disposicioacuten de la caacutemara de
maacutequinas
Ilustracioacuten 64 Disposicioacuten de la caacutemara de maacutequinas
10 Diagrama unifilar
Para finalizar el presente capiacutetulo es necesario realizar el diagrama unifilar de la red eleacutectrica
dispuesta a bordo del buque
En dicho diagrama se representa de manera esquemaacutetica la distribucioacuten y conexioacuten de las
distintas redes eleacutectricas del buque Como ya se comentoacute en apartados previos los equipos y
Dimensionamiento de la planta eleacutectrica
184
sistema que requieren maacutes potencia apareceraacuten conectados a las redes de fuerza separadas
entre siacute
Las redes de alumbrado se conectan a las anteriores por medio de transformadores que
convierten la potencia de 440 V a 230 V A estas redes se conectaraacuten el resto de los equipos
secundarios
Finalmente los equipos maacutes pequentildeos como los sistemas de navegacioacuten alarmas etc se
conectan a la red de alumbrado Dicha red se encuentra conectada a la red de alumbrado por
medio de un transformador 230V a 24 V y de un rectificador pues es necesario convertir la
corriente alterna en corriente continua
El diagrama en cuestioacuten se muestra a continuacioacuten por medio de una ilustracioacuten Sin embargo
un plano con mayor calidad se adjuntaraacute como documento anexo
Dimensionamiento de la planta eleacutectrica
185
Ilustracioacuten 65 Representacioacuten esquemaacutetica del diagrama unifilar
Dimensionamiento de la planta eleacutectrica
186
Disentildeo estructural
187
Disentildeo estructural
1 Introduccioacuten
En este seacuteptimo capiacutetulo se disentildea y calcula la disposicioacuten estructural del buque proyecto
Como es loacutegico resulta indispensable dotar al buque de una estructura que le permita realizar
las distintas operaciones que le sean asignadas sin ver mermada su capacidad a lo largo de su
vida operativa
Debido a que las posibilidades y alternativas son numerosiacutesimas es praacutectica habitual seguir las
pautas y consideraciones establecidas por la sociedad de clasificacioacuten para el tipo de buque en
cuestioacuten
En este caso se seguiraacute lo establecido por la norma NR 600 del Bureau Veritas
correspondiente a la disposicioacuten y estructura del casco para la clasificacioacuten de buques de carga
con una eslora inferior a 65 metros y para buques que sin ser de carga tengan una eslora
inferior a 90 metros
A grandes rasgos el proceso recomendado por esta normativa consiste baacutesicamente en
- Definir e identificar las caracteriacutesticas geomeacutetricas del buque a tener en cuenta para el
proceso de disentildeo
- Determinacioacuten del material de construccioacuten tanto del casco como de la superestructura
y demaacutes elementos estructurales internos
- Determinar las cargas miacutenimas a soportar por la estructura del buque asiacute como los
momentos flectores en olas y en aguas tranquilas
- Escantillonado de los elementos que conforman la estructura
- Determinacioacuten y verificacioacuten de moacutedulos
- Representacioacuten graacutefica de las secciones estructurales maacutes representativas del buque
(por lo general seccioacuten de popa seccioacuten maestra y seccioacuten de proa)
Los distintos caacutelculos que han de llevarse a cabo se haraacuten en base a las foacutermulas y expresiones
que aparecen en la normativa anteriormente expuesta y para agilizar y documentar los
resultados en una base de datos se emplearaacute el software MARS proporcionado por la propia
normativa La funcioacuten de este software es controlar la estructura en su conjunto pudieacutendose
comprobar raacutepidamente los escantillones y propiedades de los elementos por separado
2 Consideraciones iniciales
De acuerdo con lo establecido por la propia normativa antes de comenzar a dimensionar y
calcular la estructura del buque es necesario determinar una serie de caracteriacutesticas y aspectos
del mismo Estos aspectos pueden ser meramente geomeacutetricos (definiciones de esloras
alturas etc) o funcionales (aacuterea de operacioacuten tipo de buque etc)
Disentildeo estructural
188
21 Definiciones
211 Tipo de casco
En primer lugar en funcioacuten del tipo de casco la normativa establece una distincioacuten entre
- Casco de desplazamiento casco disentildeado para ser fundamentalmente soportado
sostenido debido al efecto de la presioacuten del agua que el mismo desplaza
- Casco de planeo casco disentildeado para ser sustentado hidrodinaacutemicamente sobre la
superficie del agua cuando el buque alcanza una velocidad criacutetica En tal condicioacuten se
considera al casco como uno de desplazamiento
Debido a las caracteriacutesticas del buque proyecto se considera que se trata de un casco de
desplazamiento
212 Notacioacuten de navegacioacuten
En funcioacuten de las caracteriacutesticas de la zona de operacioacuten del buque los requisitos y coeficientes
aplicables variacutean En este caso debido a que el buque estaacute destinado a operar en cualquier
zona y periacuteodo del antildeo cuenta con la notacioacuten ldquoUnrestricted Navigationrdquo
El coeficiente de navegacioacuten n asignado a esta notacioacuten toma un valor de 1
213 Eslora de escantillonado
La eslora de reglas o de escantillonado es la distancia en metros medida para el calado de
verano desde la mecha de los timones hasta la roda es decir entre perpendiculares Su valor
ha de ser superior al 96 e inferior al 97 de la eslora en la flotacioacuten para el calado de verano
El valor de la eslora entre perpendiculares es de acuerdo con lo establecido en la Tabla 1-15
de 465 metros En lo referente a la eslora en la flotacioacuten para el calado de verano los valores
son
- Eslora en la flotacioacuten al calado de verano 4864 m
- 96 de la eslora en la flotacioacuten al calado de verano 4670 m
- 97 de la eslora en la flotacioacuten al calado de verano 4718 m
Por lo tanto como la eslora entre perpendiculares es ligeramente inferior al 96 de la eslora
en la flotacioacuten al calado de verano se tomaraacute por tanto que la eslora de escantillonado tiene un
valor de 4670 metros
214 Posicioacuten de la cuaderna maestra
La seccioacuten de la cuaderna maestra se calcula como la perpendicular trazada a la liacutenea de agua
en la flotacioacuten a una distancia equivalente a la mitad de la eslora de escantillonado trazada
desde la perpendicular de proa hacia popa
Por lo tanto la cuaderna maestra se encuentra situada a una distancia X=2318 m que coincide
praacutecticamente con la cuaderna 39
Disentildeo estructural
189
215 Manga de trazado o escantillonado
La manga de trazado corresponde a la mayor distancia transversal medida en la seccioacuten media
del buque por encima de la primera cubierta expuesta
Esta distancia toma un valor de 1375 metros
216 Puntal de trazado o escantillonado
El puntal de escantillonado es la distancia vertical medida en la seccioacuten media desde la liacutenea
base hasta la primera cubierta corrida
En el caso del buque proyecto esta medida toma un valor de 590 metros
217 Calado de trazado o escantillonado
El calado de escantillonado es la distancia vertical medida en la seccioacuten media desde la liacutenea
base hasta la liacutenea de la flotacioacuten para el calado de verano
En el caso del buque proyecto esta medida toma un valor de 451 metros
218 Coeficiente de bloque
El coeficiente de bloque a considerar seraacute aquel obtenido para el calado de verano Para tal
calado el buque presenta un desplazamiento de 195556 toneladas
De este modo el coeficiente de bloque toma un valor de
119862119861 =∆
120588 middot 119871 middot 119861 middot 119879=
195556
1025 middot 4670 middot 1375 middot 451= 0658 Eq 157
22 Materiales
Como norma general el buque estaraacute construido en acero de calidad naval de grado A por
tratarse de lo maacutes habitual en buques de este estilo Este tipo de acero presenta para
espesores inferiores a 100 mm un liacutemite elaacutestico 119877119890119867 de 235 Nmm2 una tensioacuten de rotura
119877119898 de 400-520 Nmm2 un moacutedulo de Young 119864 de 210 GPa y una densidad de 785 tm3
Sin embargo puede darse el caso en el que para determinadas zonas sea necesario disponer
de un tipo de acero con mayor capacidad En tal caso se dispondraacute de acero de alta resistencia
Finalmente es necesario tener en cuenta unos determinados factores o maacutergenes de
corrosioacuten119905119888 que dependen de la posicioacuten relativa del elemento en cuestioacuten En este caso
mediante la aplicacioacuten de la presente regla se obtienen los escantillones brutos es decir
espesores que ya incluyen los maacutergenes de corrosioacuten
3 Principios de disentildeo estructurales
31 Tipo de estructura
En este punto se ha de decidir si la estructura del buque seraacute transversal longitudinal o una
combinacioacuten de la misma que se conoce como estructura mixta
Disentildeo estructural
190
En la estructura transversal los elementos secundarios transversales se apoyan sobre los
elementos longitudinales para transmitir los esfuerzos a los que el buque se ve sometido
La principal ventaja del sistema transversal reside en su facilidad de construccioacuten y que otorga
gran rigidez en las planchas de cubierta y de fondo Sin embargo no es adecuada para otorgar
rigidez a las planchas del casco sobre todo ante esfuerzos de compresioacuten y que pueden
provocar en uacuteltima instancia el pandeo de estas
Por otra parte la estructura longitudinal (aquella en la que los elementos secundarios
longitudinales se apoyan en elementos primarios transversales) aporta una mayor rigidez a las
planchas del casco y permite disponer de chapas de cubierta y fondo con menores espesores
disminuyendo el peso de acero empleado y aumentando asiacute la capacidad de carga Es decir
la estructura longitudinal permite dotar al buque de la rigidez necesaria sin aumentar el espesor
de las planchas de cubierta y fondo Sin embargo esta disposicioacuten tambieacuten presenta una serie
de inconvenientes como puede ser la dificultad de encontrar continuidad estructural y el hecho
de que en buques de dimensiones medias (como es el buque proyecto) la construccioacuten no es
coacutemoda debido a que las tensiones y esfuerzos longitudinales no son muy elevados
Teniendo en consideracioacuten lo anteriormente mencionado parece razonable que debido al
tamantildeo y a las caracteriacutesticas del buque en principio no sea conveniente dotarlo de una
estructura transversal en la zona central puesto que no se espera que sufra esfuerzos elevados
de pandeo ni necesita grandes bodegas para almacenar carga
Por lo tanto como en la inmensa mayoriacutea de los buques construidos en acero de la actualidad
se decide disponer de una estructura mixta Esto implica que para soportar los esfuerzos
longitudinales se dispondraacute la estructura longitudinal en la parte central del buque
concretamente en las cubiertas y se dispondraacute estructura transversal en las zonas de los
piques de popa y de proa
Sin embargo debido a la especial caracteriacutestica y formas de este tipo de buques la seccioacuten
maestra no es representativa del buque completo como si lo es por ejemplo en el caso de un
buque petrolero En este tipo la seccioacuten variacutea considerablemente de popa a proa y por lo tanto
es praacutectica habitual calcular y representar una seccioacuten a popa en la cuaderna maestra y a proa
del mismo En concreto se calcularaacuten la cuaderna 5 41 y 66
32 Disposicioacuten de elementos principales
La disposicioacuten de los elementos estructurales principales quedoacute definida en el Capiacutetulo 3
concretamente en el apartado 3
En resumen la separacioacuten entre los mismos era de
Disentildeo estructural
191
Tabla 7-1 Disposicioacuten de los elementos estructurales principales
Elemento Separacioacuten (mm)
Cuadernas 600
Baos 600
Bulaacutercamas 2400
Varengas 2400
Longitudinales 600
Vagras 24003000
4 Resistencia Longitudinal
Conocida la separacioacuten entre los distintos elementos estructurales principales del buque el
siguiente paso para disentildear la estructura mixta del mismo es determinar los momentos y
esfuerzos a los que se veraacute sometido durante su navegacioacuten
Se seguiraacute el proceso establecido por la sociedad de clasificacioacuten en concreto el meacutetodo del
buque viga Este meacutetodo asemeja el buque a una viga apoyada en ambos extremos y sometida
a una serie de cargas o esfuerzos de flexioacuten Las cargas de este buque viga son fuerzas y
momentos que resultan de los efectos de las cargas locales que actuacutean sobre el buque en su
conjunto considerado como una viga
Se consideran
- Momento en aguas tranquilas inducidos por la distribucioacuten longitudinal del peso en
rosca las cargas internas (carga y lastre) y el empuje en aguas tranquilas
- Momento vertical en olas inducido debido al efecto de las olas en la estructura
El criterio de signos tomado para este caacutelculo es el siguiente
Ilustracioacuten 66 Criterio de signos tomado para el meacutetodo del buque viga Fuente Bureau Veritas
En la ilustracioacuten anterior la letra Q representa los esfuerzos cortantes y la letra M los momentos
flectores
Se calcularaacuten los momentos para la seccioacuten media del buque concretamente para la zona
comprendida entre 03L y 07L con respecto a la perpendicular de popa
Disentildeo estructural
192
Conocidas las solicitaciones del buque viga el siguiente paso consiste en determinar el moacutedulo
resistente de las distintas secciones y comprobar que sea mayor o igual al exigido por tales
solicitaciones globales
Si el moacutedulo obtenido fuera inferior a lo necesario se deberiacutea proceder a un aumento de los
escantillones o a una disminucioacuten de las distintas claras entre elementos estructurales
Es importante destacar que en la normativa que es aplicable al buque proyecto hay una serie
de diferencias con respecto a la normativa estaacutendar (NR467) para buques de acero
Estas diferencias son las siguientes
- Los escantillones son brutos como ya se comentoacute en apartados previos del presente
capitulo
- La resistencia longitudinal soacutelo se debe tener en cuenta si la tensioacuten de buque viga es
mayor que 035middotRy Si es menor no se debe considerar y por tanto el estudio de
resistencia longitudinal y local no se combinan
- La tensioacuten admisible es menor puesto que en buques regidos por la normativa estaacutendar
se usa el concepto de ola centenaria y en buques regidos por la normativa NR600 se
usa el concepto de ola diaria
- El escantilloacuten miacutenimo es general para todos los elementos primarios existiendo leves
diferencias en funcioacuten de la zona del buque a considerar
- El caacutelculo de tensioacuten de buque viga se debe hacer a traveacutes de los paraacutemetros
geomeacutetricos de la seccioacuten del buque como son la inercia el moacutedulo la altura del eje
neutro etc para lo cual se recomienda la aplicacioacuten de la herramienta MARS
- En la determinacioacuten de los momentos flectores maacuteximos en aguas tranquilas el valor
correspondiente al momento flector y cortante en la condicioacuten de arrufo puede tomarse
igual a 0
- En cuanto a los refuerzos primarios de costado y cubierta es necesario calcular
simplemente los esfuerzos locales debidos a la presioacuten hidrostaacutetica
41 Determinacioacuten de las cargas globales
411 Momento en aguas tranquilas
De acuerdo con lo establecido por la normativa se aplica la siguiente expresioacuten para obtener
el momento flector en aguas tranquilas
119872119878119882119867 = 08 middot (025 middot 119862119882 middot 119871119882 2 middot 119861119882119871 middot 119862119861) = 08 middot (025 middot 305 middot 48642 middot 1375 middot 0658)
= 1309380 119896119873 middot 119898 Eq 158
Donde
- 119862119908 paraacutemetro de ola Calculado como 119862119908 = 0625 middot (118 minus 036 middot 119871119908) middot 119871119908 middot 10minus3
- 119871119908 longitud de ola Calculada como 119871119908 = 05 middot (119871119908119897 + 119871119867119906119897119897)
Disentildeo estructural
193
Como se puede comprobar se trata de un momento que loacutegicamente depende de la posicioacuten
longitudinal del buque siendo maacuteximo en la seccioacuten media y nulo en los extremos
Su distribucioacuten es la siguiente
Ilustracioacuten 67 Distribucioacuten del momento en aguas tranquilas
En este caso la normativa establece en la seccioacuten 2 de su tercer capiacutetulo que el valor del
momento flector y cortante en la condicioacuten de arrufo puede tomarse igual a 0
412 Momento flector en olas
En este caso la formulacioacuten depende de que el buque se encuentre en condicioacuten de arrufo o
de quebranto
En el caso de la condicioacuten de quebranto
119872119882119867 = 020 middot 119899 middot 119862119908 middot 119871119908 2 middot 119861119908119897 middot 119862119861 = 020 middot 1 middot 305 middot 48642 middot 1375 middot 0658
= 1309380 119896119873 middot 119898 Eq 159
En el caso de la condicioacuten de arrufo
119872119882119867 = minus025 middot 119899 middot 119862119908 middot 119871119908 2 middot 119861119908119897 middot 119862119861 = 020 middot 1 middot 305 middot 48642 middot 1375 middot 0658
= minus163672 119896119873 middot 119898 Eq 160
Graacuteficamente
Disentildeo estructural
194
Ilustracioacuten 68 Distribucioacuten del momento en olas
En este caso se comprueba que el valor del momento flector es mayor para la condicioacuten de
arrufo
413 Momentos flectores combinados
Para conocer los momentos flectores globales a los que se veraacute sometido el buque es
necesario combinar los momentos flectores obtenidos en aguas tranquilas con los momentos
flectores obtenidos en olas
El resultado final es el siguiente
Ilustracioacuten 69 Distribucioacuten de los momentos flectores totales sobre la eslora del buque Fuente Bureau
Veritas
Disentildeo estructural
195
Ilustracioacuten 70 Distribucioacuten de los momentos flectores totales
De la graacutefica anterior se puede concluir que el valor maacutes elevado asciende hasta los 2618760
kN que se da en la condicioacuten de quebranto
42 Determinacioacuten de las tensiones admisibles
421 Tensiones globales admisibles
Como su propio nombre indica en el presente apartado se determinaraacuten los valores de las
tensiones admisibles bajo la accioacuten de las cargas globales calculadas en el punto anterior
Por norma general y como ya se comentoacute previamente los esfuerzos globales del buque viga
y los esfuerzos locales se examinan de forma independiente Sin embargo de acuerdo con el
nivel de tensioacuten global la estructura del casco bajo tensiones locales puede ser comprobada
teniendo en cuenta las tensiones globales del buque viga
En la presente tabla se recogen los valores anteriormente mencionados
Ilustracioacuten 71 Valores admisibles de tensiones globales Fuente Bureau Veritas
Donde120590119892119897119886119898 representa la tensioacuten global admisible 120591119892119897119886119898 la tensioacuten cortante admisible y 119877 el
liacutemite elaacutestico del material considerado
Disentildeo estructural
196
422 Tensiones locales admisibles
Las tensiones locales admisibles para las chapas y los refuerzos secundarios sometidos a
cargas locales en relacioacuten con el tipo de elemento estructural y el tipo de cargas locales se
definen en las siguientes tablas
Ilustracioacuten 72 Tensiones locales admisibles para chapas Fuente Bureau Veritas
Se puede comprobar como de nuevo la tensioacuten admisible depende del liacutemite elaacutestico del
material
En el caso de los refuerzos secundarios
Ilustracioacuten 73 Tensiones locales admisibles para refuerzos secundarios Fuente Bureau Veritas
Y finalmente en el caso de los refuerzos primarios
Disentildeo estructural
197
Ilustracioacuten 74 Tensiones locales admisibles para refuerzos primarios Fuente Bureau Veritas
Como es loacutegico los subiacutendices de las tensiones admisible variacutean siendo 120590119897119900119888119886119898 la tensioacuten local
admisible 120591119897119900119888119886119898 y la tensioacuten cortante admisible
43 Determinacioacuten de las presiones externas
En este apartado se calcularaacuten las presiones externas debidas al efecto del agua salada
exterior al buque
Estas presiones no son constantes pues variacutean con los movimientos relativos verticales del
buque es decir con las oscilaciones verticales de la superficie del mar en el costado de este
Se miden desde el calado de escantillonado y son simeacutetricas en ambos costados Variacutean en
funcioacuten de la zona del buque considerada
Ilustracioacuten 75 Subdivisiones del buque a lo largo de la eslora Fuente Bureau Veritas
Disentildeo estructural
198
Ilustracioacuten 76 Movimientos verticales relativos del buque Fuente Bureau Veritas
En funcioacuten de las distintas zonas se obtienen los siguientes valores
Tabla 7-2 Valor de los movimientos relativos verticales del buque
Localizacioacuten 119945120783(119950)
Popa a 025 Lw 161
025 Lw a 070 Lw 141
070 Lw a 085Lw 238
085 a proa 386
Como es loacutegico los movimientos verticales en la seccioacuten media son mucho menores que los
obtenidos en los piques de popa y proa
431 Presiones en el fondo
Para determinar la presioacuten externa en el fondo se tomaraacute el valor obtenido por la siguiente
expresioacuten
119901119878 = 120588 middot 119892(119879 + ℎ1 + ℎ2 minus 119885 0) = 1025 middot 981 middot (451 + 146 minus 0 minus 0) = 6004 119896119873
1198982 Eq 161
Donde
- 1198850 altura considerada para el caacutelculo En el caso del fondo su valor es nulo
432 Presiones en el costado
En el caso de la presioacuten en el costado se tomaraacute el mayor de los valores obtenidos por las
siguientes expresiones
119901119878 = 120588 middot 119892(119879 + ℎ1 + ℎ2 minus 119911) = 1025 middot 981 middot (451 + 146 minus 15) = 6004 119896119873
1198982 Eq 162
119901119878 = 120588 middot 119892 (119879 +08 middot 119861119908
2middot 119904119890119899119900119860119877 minus 119911) = 120588 middot 119892 (119879 +
08 middot 1375
2middot 11990411989011989911990025ordm minus 0)
= 3803 119896119873
1198982
Eq 163
Disentildeo estructural
199
Donde
- ℎ2 constante que toma un valor nulo de acuerdo con la normativa
- 119860119877 aacutengulo de roll Seguacuten la normativa toma un valor de 25ordm
- 119911 altura a considerar En este caso se ha tomado que la condicioacuten maacutes restrictiva es
z=0 m es decir en el fondo
433 Presiones en cubierta
Para calcular las cargas locales en cubiertas expuestas se recurre a la siguiente expresioacuten
119901119889 = (1199010 minus 10 middot 119911119889) middot 1205931 middot 1205932 middot 1205933 = (6004 minus 10 middot 59) middot 1 middot 041 middot 1 = 042 119896119873
1198982 Eq 164
Donde
- 119911119889 altura de la cubierta en metros
- 1199010 presioacuten obtenida en el fondo
- 1205931 1205932 1205933 factores determinados por la normativa
Sin embargo este valor ha de ser como miacutenimo igual al obtenido mediante la siguiente
expresioacuten
119901119889119898119894119899 = 196 middot 119899 middot 1205931 middot 1205932 middot 1205933 = 196 middot 1 middot 1 middot 041 middot 1 = 794 119896119873
1198982 Eq 165
Como se puede comprobar se tomaraacute el valor obtenido mediante la segunda expresioacuten puesto
que es mayor al obtenido mediante la primera
Sin embargo en el caso de las presiones en cubierta el valor obtenido se considera que no es
lo suficientemente elevado pues el buque estaacute destinado a llevar elementos muy pesados
sobre la misma como pueden ser cadenas anclas etc Por lo tanto de cara a los caacutelculos
estructurales y determinacioacuten de escantillones se tomaraacute que la carga sobre cubierta es de
60 1199051198982
44 Determinacioacuten de las presiones internas
El efecto de las presiones no solo se debe al efecto del agua exterior que rodea al buque sino
que tambieacuten pueden darse como consecuencia de cargas secas fluidos en tanques cargas
rodadas etc Estas presiones y fuerzas internas locales mencionadas se basan en las
aceleraciones del buque las cuales se basan en el siguiente paraacutemetro
Disentildeo estructural
200
119886119861 = 119899 middot (076 middot 119865 + 25 middot119862119908
119871119908119897) = 1 middot (076 middot 028 + 25 middot
3055
4864) = 0371 Eq 166
Donde
- 119865 nuacutemero de Froude
441 Aceleracioacuten en heave
La aceleracioacuten en heave se obtiene de la siguiente expresioacuten
119886119867 = 125 middot 119886119861 middot 119892 = 125 middot 0371 middot 981 = 455 119898 1199042 Eq 167
442 Aceleracioacuten en pitch
La aceleracioacuten en pitch se obtiene de la siguiente expresioacuten
120572119901 = 119860119901 (2 middot 120587
119879119901)
2
middot 119899 = 015 middot (2 middot 120587
362)
2
middot 1 = 0457 1199031198861198891199042 Eq 168
Siendo 119860119875 y 119879119901 la amplitud de pitch y el periacuteodo de pitch respectivamente
443 Aceleracioacuten en roll
La aceleracioacuten en roll se obtiene de manera anaacuteloga a la aceleracioacuten en pitch
120572119903 = 119860119903 (2 middot 120587
119879119903)
2
middot 119899 = 043 middot (2 middot 120587
608)
2
middot 1 = 0129 1199031198861198891199042 Eq 169
444 Aceleracioacuten vertical
Finalmente se puede determinar la aceleracioacuten vertical en funcioacuten de los paraacutemetros
anteriormente calculados y de la zona del buque por medio de la siguiente foacutermula
120572119911 = radic119886119867 2 + 120572119901
2 middot (020 middot 119871119908119897)2 Eq 170
Obteniendo
Tabla 7-3 Valor de las aceleraciones relativos verticales del buque
Localizacioacuten 119938119963(119950119956120784)
Popa a 025 Lw 81
025 Lw a 070 Lw 64
070 Lw a 085Lw 81
085 a proa 120
De manera anaacuteloga a los movimientos verticales las aceleraciones verticales en la seccioacuten
media son mucho menores que las obtenidas en los piques de popa y proa
Disentildeo estructural
201
Ilustracioacuten 77 Aceleraciones en funcioacuten de la zona del buque Fuente Bureau Veritas
445 Cargas internas en mamparos
Conocidas las distintas aceleraciones del buque el siguiente paso es determinar la presioacuten en
los mamparos debidas al efecto de los liacutequidos que contengan en su interior
Se ha de tomar el mayor de los valores obtenidos mediante las siguientes dos foacutermulas
119901 = 120588119871 [015 middot 120578 middot 119892 middot119897119887
2+ 119886119911 middot 120578 middot (119911119905119900119901 minus 119911) + 119892 middot (119911119871 minus 119911)]
= 1 middot [015 middot 08 middot 981 middot06
2+ 636 middot 08 middot (59 minus 15) + 981 middot (3075 minus 15)
= 4025119896119873
1198982
Eq 171
119901 = 120588119871 middot (119892 + 119886119885 middot 120578) middot (119911119905119900119901 minus 119911) + 100 middot 119875119901119907 + 015 middot 120578 middot 120588119871 middot119897119887
2
= 1 middot (981 + 636 middot 08) middot (59 minus 15) + 100 middot 0 + 015 middot 08 middot 1 middot06
2= 6865
119896119899
1198982
Eq 172
En el caso de locales vaciacuteos22 como puede ser la caacutemara de maacutequinas la presioacuten que se ha
de tomar es la siguiente
119901 = 119901119904 middot (1 +119886119885 middot 120578
119892) = 10 middot (1 +
636 middot 08
981) = 1519
119896119873
1198982 Eq 173
5 Escantillonado de elementos
Definidos los requisitos y tensiones admisibles de la resistencia longitudinal del buque el
siguiente paso es establecer los distintos escantillones de los numerosos elementos que
conforman la estructura del mismo
22 En este caso por ldquovaciacuteordquo se entiende que no es un tanque y por lo tanto que no estaacute destinado a alojar ninguacuten liacutequido en su interior si no distintos equipos y sistemas
Disentildeo estructural
202
El escantilloacuten de los elementos depende de su posicioacuten global en el buque esto es el
escantilloacuten de los elementos situados en el fondo del buque no tiene por queacute coincidir con el de
los elementos de costado o cubierta
Debido a que se trata de una fase preliminar del proyecto el proceso de escantillonado que se
seguiraacute no se centraraacute en detalles estructurales o geomeacutetricos concretos puesto que estos
corresponderiacutean al proceso de detalle
Por lo tanto en el presente apartado se determinaraacuten los escantillones miacutenimos de los distintos
elementos de las secciones 5 41 y 66 para las siguientes zonas del buque
- Fondo
- Costados
- Cubierta
Por comodidad uacutenicamente apareceraacuten reflejados los obtenidos para la cuaderna maestra
51 Estructura del fondo
En primer lugar se han de calcular las chapas del fondo incluida la quilla a la cual es habitual
dotar de un espesor mayor que al resto de chapas de fondo Ademaacutes la chapa del pantoque
se ha decidido incluir como chapa de fondo y no de costado al tratarse de una condicioacuten maacutes
conservadora
Estas chapas estaraacuten sometidas a la presioacuten de fondo calculada en apartados anteriores
En el caso de la normativa que es de aplicacioacuten se establece que las chapas de fondo han de
tener un espesor bruto miacutenimo de
119905119898119894119899119891 = 005 middot 119871119882 middot 119896 12 + 30 = 005 middot 4864 middot 1
12 + 30 = 55 119898119898 cong 6 119898119898 Eq 174
En este caso la normativa establece ademaacutes que como norma las chapas de fondo han de
tener como miacutenimo un espesor igual al de las chapas de costado
Para determinar el espesor miacutenimo de los refuerzos primarios se recurre a la siguiente
expresioacuten
119905119898119894119899 = 12 middot (37 + 0015 middot 119871119908119897 = 12 middot (37 + 0015 middot 4864) = 532 119898119898
cong 6 119898119898 Eq 175
Para determinar el escantillonado de los refuerzos longitudinales de fondo y de doble fondo es
necesario en primer lugar determinar el moacutedulo miacutenimo de la seccioacuten
En el fondo
Disentildeo estructural
203
119905119898119894119899119891 = (55 + 005 middot 119871119908 middot 11989612) middot 1198992 middot 119862119879 = (55 + 005 middot 4864 middot 1
12 ) middot 1 middot 1
= 793 119898119898 cong 8 119898119898 Eq 176
119882119898119894119899119891119900119899119889119900 = 1000 middot 120582 middot 119862119894 middot119901 middot 119904 middot 1198972
119898 middot 120590119897119900119888119886119898= 1000 middot 11 middot 1 middot
6004 middot 22 middot 122
16 middot 141
= 5598 1198881198983
Eq 177
En el doble fondo
119905119898119894119899119889119891 = (4 + 004 middot 119871119908 middot 11989612) middot 1198992 middot 119862119879 = (4 + 004 middot 4864 middot 1
12 ) middot 1 middot 1
= 595 119898119898 cong 6 119898119898 Eq 178
119882119898119894119899119889119891119900119899119889119900 = 1000 middot 120582 middot 119862119894 middot119901 middot 119904 middot 1198972
119898 middot 120590119897119900119888119886119898= 1000 middot 11 middot 1 middot
6004 middot 22 middot 122
16 middot 141
= 5598 1198881198983
Eq 179
Para los elementos transversales como con las varengas el espesor miacutenimo se mantiene
variando uacutenicamente el moacutedulo miacutenimo requerido
119882119898119894119899119891119900119899119889119900 = 1000 middot 120582 middot 119862119894 middot119901 middot 119904 middot 1198972
119898 middot 120590119897119900119888119886119898= 1000 middot 11 middot 1 middot
6004 middot 22 middot 122
16 middot 1175
= 6718 1198881198983 cong 68 1198881198983
Eq 180
Siendo el espesor del alma y del ala del refuerzo como miacutenimo de
ℎ119882
119905119908le 20 middot radic119896 Eq 181
52 Estructura del costado
Para calcular el espesor miacutenimo de las chapas que se encuentran sometidas a una presioacuten
lateral como es el caso de las chapas de costado la expresioacuten a utilizar es la siguiente
119905119888 = 224 middot 120582 middot 120578119901 middot 120583 middot 119904 middot radic119901
120590119897119900119888119886119898= 224 middot 11 middot 067 middot 08 middot 085 middot radic
6084
15275
= 78 119898119898 cong 8 119898119898
Eq 182
Por lo tanto tras todo lo mencionado anteriormente se deduce que tanto las chapas de fondo
como las chapas de costado han de tener un espesor miacutenimo de 8 mm
Para determinar el moacutedulo de los palmejares y refuerzos secundarios de costado se recurre a
la siguiente expresioacuten
119885 = 1000 middot 120582 middot 119862119894 middot119901 middot 119904 middot 1198972
119898 middot 120590119897119900119888119886119898= 1000 middot 11 middot 075 middot
6084 middot 22 middot 122
16 middot 15275= 713 1198881198983 Eq 183
Disentildeo estructural
204
53 Estructura de la cubierta principal
Para escantillonar los elementos de cubierta chapas esloras y baos se han de tener en cuenta
las presiones calculadas en apartados anteriores
Sin embargo al tratarse de una cubierta protegida por un revestimiento de madera o cubierta
auxiliar la normativa permite aplicar una reduccioacuten al espesor obtenido en primer lugar como
aplicacioacuten directa de la misma Como es loacutegico este valor no ha se ser inferior en ninguacuten caso
al miacutenimo aplicable
Para obtener el espesor miacutenimo de las chapas de cubierta se recurre a la misma expresioacuten
empleada para el caacutelculo de las chapas de costado pues la carga en cubierta es del todo similar
a una presioacuten externa lateral
119905119888 = 224 middot 120582 middot 120578119901 middot 120583 middot 119904 middot radic119901
120590119897119900119888119886119898= 224 middot 11 middot 067 middot 08 middot 085 middot radic
794
1645
= 28 119898119898 cong 3 119898119898
Eq 184
Como el valor obtenido es inferior global cuyo valor se establecioacute en 6 mm se tomaraacute este
uacuteltimo como espesor miacutenimo de las chapas de cubierta
En cuanto a los refuerzos secundarios el moacutedulo miacutenimo requerido asciende a
119885 = 1000 middot 120582 middot 119862119894 middot119901 middot 119904 middot 1198972
119898 middot 120590119897119900119888119886119898= 1000 middot 11 middot 075 middot
60 middot 22 middot 122
16 middot 1645= 662 1198881198983 Eq 185
54 Estructura de los mamparos
Para calcular el espesor miacutenimo requerido en los elementos estructurales de los mamparos se
tomaraacuten las presiones obtenidas en apartados anteriores y se tendraacute en consideracioacuten que
estos de elementos han de dotar al buque de continuidad estructural en la medida de lo posible
Este hecho implica que la estructura de estos estaraacute condicionada por la zonza del buque en
la que se encuentren
El espesor miacutenimo de las chapas se determina del siguiente modo
119905119888 = 224 middot 120582 middot 120578119901 middot 120583 middot 119904 middot radic119901
120590119897119900119888119886119898= 224 middot 11 middot 067 middot 08 middot 085 middot radic
6865
1645
= 799 119898119898 cong 8 119898119898
Eq 186
En cuanto a los refuerzos secundarios el moacutedulo miacutenimo requerido toma un valor de
119885 = 1000 middot 120582 middot 119862119894 middot119901 middot 119904 middot 1198972
119898 middot 120590119897119900119888119886119898= 1000 middot 11 middot 075 middot
6854 middot 22 middot 122
16 middot 1645= 76 1198881198983 Eq 187
Disentildeo estructural
205
6 Caacutelculo de las secciones representativas
Una vez que se han determinado las caracteriacutesticas de los elementos estructurales de las
distintas zonas del buque que hacen que el mismo soporte las presiones y tensiones a las que
se veraacute sometido el siguiente paso es disentildear y disponer tales elementos en la estructura del
buque
La disposicioacuten de los mismos depende del proyectista o disentildeador pero siempre se han de
cumplir unos criterios y requisitos miacutenimos como pueden ser los espacios o alturas libres
separaciones miacutenimas entre elementos del mismo tipo mantenimiento de continuidad
estructural y buacutesqueda de la homogeneidad etc
En el presente capiacutetulo como bien se indicoacute en apartados anteriores se llevaraacute a cabo un
disentildeo y optimizacioacuten de las secciones de popa cuerpo central y proa del buque
El objetivo final es asegurar que la estructura del buque dota al mismo de una resistencia
estructural adecuada mediante la homogeneizacioacuten y optimizacioacuten de sus elementos En el
primer caso el criterio tomado seraacute que el moacutedulo obtenido en las secciones previamente
mencionadas sea como miacutenimo igual al establecido por la sociedad de clasificacioacuten
Para calcular el moacutedulo miacutenimo en cubierta y en el fondo de las secciones se requeriraacute a una
herramienta propia de la normativa el software MARS Este programa permite determinar las
distintas caracteriacutesticas geomeacutetricas de las secciones como son su inercia eje neutro moacutedulo
etc
61 Seccioacuten de popa
La primera de las secciones que se introdujo en el programa MARS fue la seccioacuten de popa
correspondiente a la cuaderna nuacutemero 5 mostrada en la siguiente figura
Disentildeo estructural
206
Figura 7-1 Representacioacuten de la cuaderna nuacutemero 5 sobre el modelo 3D
Como se puede comprobar variacutea la altura del doble fondo y empieza a nacer el quillote
central23 Ademaacutes corresponde a la zona de los tanques de agua de lastre de costado y a la
zona del local de propulsores de popa Se considera una seccioacuten representativa puesto que su
estructura es transversal y considera las solicitaciones debidas a la cubierta de carga y a los
propulsores de popa
En cuanto al disentildeo de la estructura se optoacute por disponer de varengas en cada cuaderna y
vagras cada 600 mm en el doble fondo para crear una estructura suficientemente resistente
como para transmitir bien los esfuerzos generados por el peso de los motores de los
propulsores principales En los tanques de costado se disponen refuerzos verticales para
soportar la presioacuten del fluido interior y finalmente se opta por disponer perfiles longitudinales
en la cubierta de carga
Para modelar la seccioacuten en el programa MARS primero se generoacute un panel correspondiente al
casco En segundo lugar se generoacute el panel correspondiente a la cubierta y por uacuteltimo se
modeloacute el panel correspondiente al mamparo longitudinal a 5200 mm delimitador de los
tanques de lastre de costado
23 Para el caacutelculo preliminar de la resistencia estructural se ha decidido no incluir la seccioacuten correspondiente al quillote central pues la informacioacuten que aportaba era miacutenima y las complicaciones que suponiacutea su modelado eran por el contrario considerables
Disentildeo estructural
207
Con tales consideraciones el modelado en el programa MARS fue el siguiente
Figura 7-2 Seccioacuten preliminar correspondiente a la cuaderna 5 modelada en MARS
Debido a que en ninguacuten caso las tensiones superaban el liacutemite de 035 middot 119877119910 no fue necesario
combinar la resistencia estructural con la resistencia local
En cuanto a la resistencia local de los elementos se comproboacute que salvo ligeras
modificaciones los escantillones miacutenimos proporcionados por la sociedad de clasificacioacuten eran
adecuados para garantizar que la estructura era adecuada
Ilustracioacuten 78 Seccioacuten de popa Verificacioacuten de la resistencia local
Finalmente se muestran a continuacioacuten las caracteriacutesticas geomeacutetricas de la seccioacuten
Disentildeo estructural
208
Tabla 7-4 Caracteriacutesticas geomeacutetricas de la seccioacuten de popa
Paraacutemetro Valor
Aacuterea bruta 059 m2
Momento de inercia sobre eje Y 106 m4
Momento de inercia sobre eje Z 1070 m4
Altura eje neutro 190 m
Moacutedulo en cubierta 027 m3
Moacutedulo en el fondo 056 m3
62 Seccioacuten de proa
La segunda seccioacuten que se analizoacute fue la correspondiente a la zona de proa concretamente a
la cuaderna 66
Ilustracioacuten 79 Representacioacuten de la cuaderna nuacutemero 66 sobre el modelo 3D
Esta seccioacuten se considera representativa porque incluye las cubiertas de acomodacioacuten primera
y segunda y porque ademaacutes corresponde a la zona del abanico de proa caracteriacutestica por sus
formas y por estar sometida a altas presiones24
La estructura que se ha proyectado para la zona de proa es predominantemente transversal
Se ha dotado al doble fondo de varengas aligeradas por cada cuaderna y de un elemento
24 En el presente proyecto y debido a que el buque en cuestioacuten navega a velocidades relativamente bajas no se han considerado los efectos sobre la estructura de los golpes en proa o ldquoslammingrdquo
Disentildeo estructural
209
longitudinal a 1200 mm de crujiacutea para asegurar que la estructura soporta los esfuerzos de los
motores de los propulsores de proa Para asegurar la resistencia local de las chapas se dota
a las varengas centrales de contretes y a las varengas exteriores de refuerzos verticales
En los costados se disponen cuadernas verticales y si la luz del elemento es demasiado alta
(superior a los 1800 mm) como se da en el caso del local de los propulsores es necesario
disponer un palmejar que disminuya la longitud de las cuadernas a la mitad
Finalmente en las cubiertas se decide dotar al buque de una estructura longitudinal formada
por perfiles de tipo bulbo con un escantilloacuten descendiente en funcioacuten de la altura
En el caso cuadernas reforzadas se disponen bulaacutercamas con llantas de cara y baos en
cubierta Debido a que las solicitaciones son eran muy elevadas se pudo prescindir del empleo
de esloras en cubierta
Su representacioacuten en el programa MARS es la siguiente
Ilustracioacuten 80 Seccioacuten preliminar correspondiente a la cuaderna 66 modelada en MARS
Del mismo modo que para la cuaderna de popa se comproboacute que los escantillones miacutenimos
proporcionados por la sociedad de clasificacioacuten eran adecuados para garantizar que la
resistencia local de la estructura era adecuada
Disentildeo estructural
210
Ilustracioacuten 81 Seccioacuten de popa Verificacioacuten de la resistencia local
Las caracteriacutesticas geomeacutetricas de la seccioacuten son las siguientes
Tabla 7-5 Caracteriacutesticas geomeacutetricas de la seccioacuten de proa
Paraacutemetro Valor
Aacuterea bruta 041 m2
Momento de inercia sobre eje Y 542 m4
Momento de inercia sobre eje Z 147 m4
Altura eje neutro 667 m
Moacutedulo en cubierta 123 m3
Moacutedulo en el fondo 081 m3
63 Seccioacuten media o cuaderna maestra
Por uacuteltimo se realizoacute el mismo proceso para la cuaderna maestra correspondiente a la seccioacuten
media concretamente la cuaderna 39 A pesar de no tratarse de la cuaderna maestra se
decidioacute representar la cuaderna 42 en vez de la cuaderna 39 puesto que la informacioacuten que la
primera proporcionaba era ligeramente menos representativa Baacutesicamente el aspecto clave es
Disentildeo estructural
211
que en la cuaderna maestra se encuentran las tomas de mar y no tanques como siacute ocurre en
la cuaderna 42
Ilustracioacuten 82 Representacioacuten de la cuaderna nuacutemero 42 sobre el modelo 3D
En el caso de la estructura de la seccioacuten media esta ha de calcularse uacutenicamente hasta la
cubierta resistente
El periacutemetro de la seccioacuten tiene la forma en ldquoUrdquo disposicioacuten caracteriacutestica de la mayoriacutea de los
buques en la zona ciliacutendrica Se ha optado por dotar a la seccioacuten de estructura transversal en
el doble fondo y costados y de estructura longitudinal en la cubierta resistente o de carga
En el doble fondo se han dispuesto varengas aligeradas cada cuaderna y longitudinales no
pasantes cada 600 mm
En los costados y tambieacuten para reforzar los tanques laterales se han dispuesto refuerzos
verticales de tipo bulbo que terminan y empiezan con cartelas para mejorar la continuidad
estructural y evitar la aparicioacuten de puntos duros o de concentracioacuten de tensiones
Finalmente para dotar a la cubierta de carga de una resistencia estructural adecuada se ha
decidido disponer de bulbos equiespaciados desde crujiacutea hasta el final de los tanques laterales
Como en el resto de la estructura se disponen cuadernas resistentes cada 4 cuadernas
formadas por baos fuertes con llantas de cara
Su representacioacuten en el programa MARS es la siguiente
Disentildeo estructural
212
Ilustracioacuten 83 Seccioacuten preliminar correspondiente a la cuaderna 42 modelada en MARS
Del mismo modo que para las secciones de popa y de proa se comproboacute que los escantillones
miacutenimos proporcionados por la sociedad de clasificacioacuten eran adecuados para garantizar que
la resistencia local de la estructura era adecuada
Ilustracioacuten 84 Seccioacuten media Verificacioacuten de la resistencia local
Las caracteriacutesticas geomeacutetricas de la seccioacuten son las siguientes
Disentildeo estructural
213
Tabla 7-6 Caracteriacutesticas geomeacutetricas de la seccioacuten media
Paraacutemetro Valor
Aacuterea bruta 069 m2
Momento de inercia sobre eje Y 368 m4
Momento de inercia sobre eje Z 1392 m4
Altura eje neutro 276 m
Moacutedulo en cubierta 117 m3
Moacutedulo en el fondo 133 m3
7 Resumen de los elementos estructurales empleados
En el presente apartado se incluiraacute una breve table resumen con todos los elementos
estructurales empleados en las distintas secciones del buque tanto longitudinales como
transversales
Se incluiraacute ademaacutes una comparativa entre el espesor y moacutedulo miacutenimo recomendados por la
normativa y el ofrecido
Tabla 7-7 Resumen del escantillonado preliminar Seccioacuten de popa
Zona Elemento Paraacutemetro Recomendado Ofrecido
Fondo
Chapas t (mm) 92 10
Chapas (doble fondo) t (mm) 81 9
Longitudinales (doble fondo) t (mm) 9 9
w (cm3) 5599 60
Refuerzos transversales (fondo) t (mm) 10 10
w (cm3) 6718 12318
Costado
Chapas t (mm) 97 10
Cuadernas t (mm) 10 10
w (cm3) 3631 9581
Bulaacutercamas t (mm) 10 10
w (cm3) 348 35085
Cubierta
Chapas t (mm) 970 10
Refuerzos longitudinales t (mm) 85 9
w (cm3) 14509 16629