Proyecto de Diseño de un Lancha

UNIVERSIDAD AUSTRAL DE CHILE Facultad de Ciencias de la Ingeniera

Escuela de Ingeniera Naval

ANTEPROYECTO DE UNA EMBARCACIN

DE TRANSFERENCIA DE PRCTICOS

PARA EL PUERTO DE ANCUD

TESIS PARA OPTAR AL GRADO DE LICENCIADO EN INGENIERA NAVAL MENCIN CONSTRUCCIN NAVAL PROFESOR PATROCINANTE Sr. RAL NAVARRO ARROYO INGENIERO EN CONSTRUCCION NAVAL

PABLO ANDRS VEGA RIVERA

2003

RESUMEN

La tesis presentada a continuacin, tiene por objeto desarrollar el

anteproyecto de una embarcacin para transporte de prcticos, en la cual se

aplican todas las materias que abarca el estudio de la Ingeniera Naval en nuestra

Universidad.

Este anteproyecto se realizar, basndose en los reglamentos existentes

para este tipo de embarcaciones dictado por la Autoridad Martima y las

exigencias propias del armador.

Se realizar estudios para determinar las formas y estructuras,

equipamientos ideales y que adems tenga la estabilidad necesaria para este tipo

de nave.

SUMMARY

The object of the thesis presented below is to developed a preliminary

project of a seagoing vessel meant to transport pilots, in which all the subjects

involved in our Univesity's Naval Engineering career are applied.

This priliminary project has been developed appliyng all the rules and

regulation existing for this kind of schips as dictated as by Maritime Authority and

also the requirements established by the shipbuilder.

There were studies performed to determine the shape and structure, ideal

equipment and to ensure the necessary stability for this type vessel.

INTRODUCCIN

Para atender la gran necesidad de transporte de prcticos y pilotos en la zona

de Ancud, debido al creciente trfico de embarcaciones por nuestra costa, que no slo

se dirigen a Puerto Montt, sino que tambin lo hacen hacia el norte y sur de nuestro

pas, y ocupan el puerto de Ancud como lugar de transferencia de pilotos para viajes

entre los puertos del litoral y de prcticos para llegar a Puerto Montt.

Existen en este momento dos embarcaciones de este tipo que prestan servicio

en Ancud, de las cuales una pertenece a una agencia y otra presta slo el servicio de

transferencia, por lo cual esta ltima a veces tiene que hacer ms de un viaje o

transportar ms de una pareja de prcticos.

Por lo cual se hace necesario contar con una embarcacin que pueda prestar

tambin este servicio y adems, relevar a sta en sus funciones por posibles fallas

tcnicas.

Adems, se considerar que la embarcacin podra reemplazar tambin en sus

funciones a otras lanchas de prcticos en la zona de Quelln (Laitec).

Este tipo de embarcacin es considerada una embarcacin especial, por lo

que adems, de los reglamentos de construccin, estabilidad, etc. debe cumplir

principalmente, con una directiva de la D.G.T.M y M.M. que fijan las caractersticas

generales mnimas que deben cumplir las embarcaciones que se destinan a la

transferencia de prctico. Por lo cual ser esta nuestra base para disear nuestra

embarcacin.

El objetivo principal de esta tesis es realizar un anteproyecto donde se puedan

mostrar todas o la mayora de las disciplinas que intervienen en la carrera de

Ingeniera Naval, en su mencin Construccin Naval, y volcarlo a una embarcacin

que pueda ser construida, o servir como gua para trabajos posteriores.

INDICE

CAPTULO I GENERALIDADES. 1

1.1 PERFIL DE MISIN. 1

1.1.1 Funcin de la nave. 1

1.1.2 Zona de operacin. 1

1.1.3 Radio de accin. 1

1.1.4 Tripulacin. 1

1.1.5 Capacidad de pasajeros. 1

1.1.6 Velocidad de servicio. 3

1.2 REQUERIMIENTOS DEL ARMADOR. 3

1.3 ESPECIFICACIONES TCNICAS. 4

1.3.1 Requerimientos de construccin. 4

1.3.2 Casco y superestructura. 4

1.3.3 Cubierta. 4

1.3.4 Francobordo. 5

1.3.5 Estabilidad. 5

1.3.6 Andar. 5

1.3.7 Autonoma. 5

1.3.8 Puente de mando. 5

1.3.9 Espacios de habitabilidad. 6

1.3.10 Equipos de comunicaciones y navegacin. 6

1.3.11 Equipos de seguridad. 6

1.3.12 Requerimientos especiales. 6

1.3.13 Dotacin. 6

1.3.14 Entrenamiento de la dotacin. 7

1.3.15. Disposicin general. 7

1.4. RECOPILACIN DE INFORMACIN. 7

1.5. REGLAMENTACIN. 9

1.5.1 Otras Exigencias. 9

1.5.2 Prevencin de la contaminacin. 10

1.5.2.1. Extracto del Reglamento para el control de la

contaminacin Acutica Captulo 5 prrafo tercero. 10

CAPITULO II ANTEPROYECTO DE DISEO. 12

2.1 ELECCIN DE FORMAS DEL CASCO. 12

2.1.1. Requerimientos del armador. 12

2.1.2.Condiciones de navegacin. 12

2.1.3. Requerimientos de construccin. 12

2.1.4.Condiciones de gobierno y maniobrabilidad. 12

2.2 SELECCIN TENTATIVA DE DIMENSIONES. 13

2.3. ASIGNACIN DE ESPACIOS. 14

2.4. CARACTERSTICAS HIDROSTTICAS. 17

2.4.1. Curvas Hidrostticas. 17

2.4.2. Curvas Cruzadas. 18

CAPITULO III ANTEPROYECTO ESTRUCTURAL. 23

3.1 ELECCIN REGLAMENTO A SEGUIR. 23

3.2 CALCULO DE ESCANTILLONADO DE LA EMBARCACIN. 23

3.3 CLCULOS PREVIOS AL ESCANTILLONADO. 25

3.3.1 Clculo del numero de Taylor. 25

3.3.2 Clculo de aceleracin vertical. 25

3.3.3 Clculo de presin hidrodinmica inducida. 26

3.3.4 Clculo de presin por pitching. 26

3.3.5 Presin de impacto en el Fondo por slamming. 27

3.3.6 Presin hidrosttica. 27

3.4 CALCULO DE PRESIONES DE DISEO. 27

3.4.1 Presiones en el fondo del casco. 27

3.4.2 Presin en refuerzos estructurales del fondo. 28

3.4.3 Presin en refuerzos del costado. 28

3.4.4 Presin en estructuras internas. 28

3.4.5 Presin en refuerzos de estructuras internas: 28

3.5 CALCULO DEL FORRO DEL CASCO. 30

3.5.1 Roda. 30

3.5.2 Planchaje del fondo del casco. 30

3.5.3 Planchaje del costado del casco. 30

3.5.4 Planchaje de la cinta. 30

3.5.5 Planchaje del pantoque. 31

3.5.6 Planchaje del espejo. 31

3.5.7 Planchaje de las cajas de mar. 31

3.5.8 Quilla. 31

3.6 CALCULO DE ESTRUCTURA INTERIOR. 32

3.6.1 Refuerzos longitudinales del fondo. 32

3.6.2 Refuerzos longitudinales del costado. 33

3.6.3 Cuadernas transversales de costado. 33

3.6.4 Varengas. 34

3.6.5 Espesor en sector sala de mquinas ( varengas). 34

3.6.6 Vagras. 35

3.6.7 Mamparos. 35

3.6.8 Refuerzos de los mamparos estancos. 35

3.7 ESTRUCTURAS DE CUBIERTA. 36

3.7.1 Planchaje cubierta. 36

3.7.2 Refuerzos longitudinales cubierta. 36

3.7.3 Baos transversales 36

3.8 SUPERESTRUCTURAS 37

3.8.1 Espesor planchaje. 37

3.8.2 Refuerzos superestructuras. 37

3.9 ESCANTILLONADO FINAL 38

CAPITULO IV ANTEPROYECTO DE MAQUINAS. 39

4.1. CALCULO DE POTENCIA PROPULSORA. 39

4.2. SELECCIN DEL MOTOR. 44

4.3. CALCULO DE PROPULSOR. 44

4.4. CALCULO DE TIMN. 44

4.5. SISTEMA DE ACHIQUE E INCENDIO. 45

4.5.1 Circuito contra incendio. 47

4.6 CIRCUITO DE COMBUSTIBLE 49

4.6.1 Calculo de capacidad de combustible. 49

4.7CIRCUITO DE AGUA DULCE Y SERVIDAS. 50

4.8 SISTEMA ELCTRICO. 50

CAPITULO V ANLISIS DE ESTABILIDAD. 52

5.1 ESTIMACIN DE PESOS Y CENTROS DE GRAVEDAD. 52

5.2 CALCULO DEL DESPLAZAMIENTO LIVIANO. 53

5.2.1 Pesos y centro de gravedad del peso del casco. 53

5.2.2 Pesos y centro de gravedad de la sala de maquinas. 54

5.2.3 Pesos y centros de gravedad de las acomodaciones. 54

5.2.4 Peso y centro de gravedad de los cargos. 55

5.2.5 Peso y centro de gravedad de los cargos. 55

5.3 CALCULO DEL PESO MUERTO DW 56

5.3.1 Centro de gravedad y peso del peso muerto. 57

5.4 CENTRO DE GRAVEDAD Y PESO DE LA EMBARCACIN. 57

5.5 ANLISIS PRELIMINAR DE LA ESTABILIDAD TRANSVERSAL. 58

5.5.1 Condiciones de carga a examinarse. 59

5.5.2 Evaluacin de la estabilidad transversal. 66

5.6 ANLISIS PRELIMINAR DE ESTABILIDAD LONGITUDINAL. 66

5.6.1 Evaluacin de la estabilidad longitudinal. 70

CAPITULO VI ESTIMACIN DE COSTO DE LA EMBARCACIN. 71

6.1 ESTIMACIN DE COSTO DE MATERIALES. 71

6.2 ESTIMACIN DE COSTO DE CONSTRUCCIN. 72

6.3 ESTIMACIN DE COSTO DE EQUIPAMIENTO. 72

6.3.1 Equipamiento General. 72

6.3.2 Equipamiento de Acomodaciones. 73

6.3.3 Equipos de Navegacin (cargos). 73

6.3.4 Equipos varios. 74

6.3.5 Instrumentos electrnicos y de navegacin. 74

6.4 ESTIMACIN DE COSTO DE LA EMBARCACIN. 75

ANEXOS 76

CONCLUSIN. 81

BIBLIOGRAFA. 82

1

CAPTULO I

GENERALIDADES

1.1 PERFIL DE MISIN.

1.1.1 Funcin de la nave.

Esta embarcacin ser diseada para cumplir la funcin de transferir prcticos

o pilotos desde el lugar de embarco en el puerto de Ancud, hasta la estacin de

transferencia de prctico, sealadas por el apndice al reglamento de practicaje y

pilotaje, que fija los lmites de puerto, zona de espera de prcticos, estaciones de

transferencia, y rutas de entrada y salida de puerto.

1.1.2 Zona de operacin.

Desde el muelle de Ancud, a la zona de transferencia de prcticos cuyo

centro se encuentra situado al 130 y 2,4 millas del faro Punta Corona, adems, tendr

la autonoma suficiente para viaje ida y vuelta a Puerto Montt y hasta el puerto de

Quelln, para posibles reemplazos de otras embarcaciones.

1.1.3 Radio de accin.

La embarcacin tendr un radio de accin de 500 millas marinas, lo que le

permitir navegar sin problemas en toda la zona de la Isla de Chilo.

1.1.4 Tripulacin.

Segn directiva la dotacin para este tipo de embarcacin, es de un patrn y

3 marineros de cubierta.

1.1.5 Capacidad de pasajeros.

La embarcacin tendr acomodaciones para 4 pasajeros que sern los

prcticos a transportar.

3

1.1.6 Velocidad de servicio.

La embarcacin en proyecto tendr una velocidad mxima de 22 nudos.

1.2 REQUERIMIENTOS DEL ARMADOR.

Estas embarcaciones por ser especiales tienen un reglamento adicional que

cumplir, por lo que ste ms los requerimientos especiales del armador definirn la

embarcacin a proyectar.

Despus de visitas a la zona de operacin nos vemos obligados a tener ciertas

consideraciones para nuestro proyecto, como son:

- El muelle de Ancud donde atraca la embarcacin es compartido con

embarcaciones de pesca, por lo que su eslora queda limitada a no ms de 15,0 m.

- En la zona de atraque la profundidad con la marea ms baja es de

aproximadamente 2,0 m

Segn La directiva ordinaria / permanente O-08/001, que fija las

caractersticas generales mnimas que deben cumplir las embarcaciones que se

destinan a la transferencia de prctico, la zona de transferencia de Ancud est

considerada como fuera del puerto, por lo que la embarcacin tendr que adems

cumplir los requerimientos dispuestos por esta directiva nombrados a continuacin:

La directiva ordinaria/permanente O-08/001, que fijan las

CARACTERSTICAS GENERALES MNIMAS QUE DEBEN CUMPLIR LAS

EMBARCACIONES QUE SE DESTINAN A LA TRANSFERENCIA DE PRACTICO.

REF.:

a) Ley Orgnica de la Direccin General del Territorio Martimo y de Marina Mercante

(DFL N 292, de 1953).

b) Ley de Navegacin, art. 34 y siguientes (D.L. (M) N 2.222 de 1978)

c) Reglamento General de Orden Seguridad y Disciplina en las Naves y Litoral de la

Repblica, 7-51/4. Captulo XXXII aprobado por D.S. N 1340 bis del 14 de Junio de

1941.

d) Reglamento de Practicaje y Pilotaje 7-51/6, Ttulo I, aprobado por D.S. N 397, de 8

de Mayo de 1985.

e) Directiva N 0-71/010, de 21 de Junio de 1999, "Establece normas sobre

construccin, equipamiento, inspecciones y otras exigencias de seguridad que deben

cumplir las naves y artefactos navales menores.

Existen tres tipos de embarcaciones, separadas en:

4

a) Embarcaciones que transfieren prcticos dentro del rea del puerto.

b) Embarcaciones que transfieren prcticos fuera del rea del puerto.

c) Embarcaciones que transfieren prcticos en mares abiertos.

Para el presente anteproyecto se trabajar con los requisitos para la

embarcacin tipo b), para las embarcaciones que transfieren prcticos fuera

del rea del puerto, adems, de las exigencias del armador los que nos entregan

las siguientes especificaciones tcnicas para la embarcacin.

1.3 ESPECIFICACIONES TCNICAS.

1.3.1 Requerimientos de construccin.

Los materiales utilizados en la construccin sern de calidad apta para el uso

naval, certificados, y la construccin se realizar con obra de mano calificada.

La construccin del casco y superestructura se realizar en aluminio.

La soldadura de la embarcacin, ser realizada con proceso MIG, y se

realizar en un ambiente adecuado para estos tipos de construcciones, o sea en un

espacio cerrado, protegindolo de corrientes de aire y humedad. Etc.

La estructura ser de tipo mixta (longitudinal transversal), de acuerdo a la casa

clasificadora Lloyds register of shipping para la construccin en aluminio.

1.3.2 Casco y superestructura.

La embarcacin constar de los siguientes elementos en su casco y

superestructura:

- Defensas de casco en ambas bandas y todo el largo de su eslora.

- Quillas laterales antirrolido.

- Escala lateral de seguridad.

- Debern contar con una subdivisin estanca mediante mamparos.

1.3.3 Cubierta.

Corrida con antideslizante, barandas o pasamanos de 1 m de altura y a todo el

largo del casero, sin barandas en la borda.

Pasillos de cubierta de a lo menos 0,8 m de ancho.

5

1.3.4 Francobordo.

La directiva antes mencionada nos exige un francobordo mnimo determinado

por la siguiente ecuacin, la que ser usada ms adelante para ayudar a determinar

las dimensiones de la lancha.

- Francobordo con un mnimo de 1 m, :

xLxBxD

f1000

5.4=

f = Francobordo

D = Desplazamiento en Kg

L = Eslora en metros

B = Manga en metros

1.3.5 Estabilidad.

Si la embarcacin tiene eslora mayor de 12 m se aplica criterio del Cdigo de

estabilidad sin avera para todos los tipos de buques regidos por los instrumentos de la

OMI. Estudiando las condiciones necesarias para asegurar navegar seguro de la

embarcacin.

1.3.6 Andar.

- Mnimo 18 nudos / en estado de mar Beuford 2, segn la directiva

ordinaria/permanente O-08/001, nuestra embarcacin ser proyectada para

alcanzar una velocidad mxima 22 nudos, que es requerimiento del armador

1.3.7 Autonoma.

- 500 millas a 22 nudos con ambos motores.

1.3.8 Puente de mando.

El puente de mando debe satisfacer las siguientes exigencias.

- Buena visibilidad en todo su contorno.

- Debe ir equipada con vista clara hacia proa.

- Desempaadores de vidrios en ventanas para ambas bandas.

6

1.3.9 Espacios de habitabilidad.

Fuera de los espacios que el armador tenga reservado para la tripulacin debe

considerar aquel espacio para transportar 4 personas fuera de la tripulacin. Dichos

espacios deben contar con aislamiento trmico, sistema de ventilacin, bao con WC y

lavamanos.

1.3.10 Equipos de comunicaciones y navegacin.

- 1 radio VHF marino de tipo aprobado con antena instalada de tal forma que no

pueda golpearse contra el buque en las maniobras de transferencia de prcticos

de puerto.

- 1 radio VHF porttil de tipo aprobado, de respeto.

- 1 radio HF.

- 1 radar.

- 1 comps magntico.

- Focos dirigibles para alumbrar calados, e iluminar escalas de prcticos.

- Luces identificatorias de lancha de prctico de acuerdo al Reglamento

Internacional para Prevenir Abordajes. (Regla 29)

1.3.11 Equipos de seguridad.

- Dos salvavidas circulares y una seal luminosa.

- Salvavidas individuales para 4 personas y dotacin.

- Balsa salvavidas para 8 personas con su equipamiento reglamentario.

- Escala lateral metlica inoxidable con su extremo inferior sumergido a lo menos

1 metro.

1.3.12 Requerimientos especiales.

- Descarga de gases de motores hacia popa protegidas con rejillas antiflama.

1.3.13 Dotacin.

- Patrn y tres marineros de cubierta.

7

1.3.14 Entrenamiento de la dotacin.

- Zafarrancho hombre al agua.

- Habilidad para atracarse y desatracarse del costado de un buque sin golpear la

embarcacin.

- Primeros auxilios.

- Combate de incendio.

- Habilidad para atracarse y desatracarse del costado de un buque mayor con

velocidad de 4 nudos.

1.3.15. Disposicin general.

La embarcacin contar con la siguiente distribucin, de proa a popa:

- Pique de proa

- Acomodaciones para 4 tripulantes

- Cocina comedor

- Puente de gobierno

- Bao

- Sala mquinas bajo cubierta a popa del puente de gobierno

- Sobre cubierta contar con pasillos de 0.8 m libre en toda la borda con

barandas interiores.

1.4. RECOPILACIN DE INFORMACIN.

Para el desarrollo de este trabajo fue necesario recopilar informacin sobre

embarcaciones de este tipo para llegar a determinar las relaciones principales como,

L/B, L/T, B/T, CB y utilizarlos como buque bases ya que las embarcaciones para

transferencia de prcticos son todas de formas similares.

La bsqueda se realiz tanto en embarcaciones construidas en esta zona

como tambin, en embarcaciones extranjeras encontradas en Internet.

De ellas podemos mencionar las siguientes que fueron las ms

representativas para este trabajo:

Se mostrarn a continuacin en tabla n1

8

TABLA N 1 LANCHAS PRACTICO REFERENCIAS L (m) B (m) D (m) Despl. (ton) (bhp) Comb (lts) Vel (Kn) (L/H) Auton Material Prop l/b b/d

Charleston 23 6 1,8 120,000 l 2x1270 10125 27 476 590 Aluminio convenc 3,83 3,33 Palmetto 16,8 5,3 1,62 2x500 24 182 480 Aluminio convenc 3,17 3,27

Sis 11,6 3,2 1,31 2x320 562,5 25 117 120 Aluminio waterjet 3,63 2,44 Spanish Bay 16,2 5,2 1,7 350 2438 convenc 3,12 3,06

St.John 15,8 4,6 1,46 53,000 l 645 24-28 Aluminio waterjet 3,43 3,15 Los Angeles 15,8 4,87 1,46 47000 530 2437 22-26 fibra y alu convenc 3,24 3,34

Lake Charles 19,2 6,5 1,76 72000 l 815 3750 24-27 aluminio convenc 2,95 3,69 fast 17,2 5,73 1,6 28 2x645 25 aluminio convenc 3 3,58

Jacksonville 15,8 5,1 1,4 645 3000 28 242 350 aluminio convenc 3,1 3,64 strongall 14,4 4,2 2,3 20 2x650 31 aluminio convenc 3,43 1,83 pilot 50 14 4 2,2 15 2000 30 GRP convenc 3,5 1,82 pilot 60 17 5 2,4 17 2000 30 GRP convenc 3,4 2,08 pilot 52 15,8 4,7 1,4 40000-45000 2440 22-26 waterjet 3,36 3,36

canaveral 12,2 3,65 1,4 17000 500 750 22 convenc 3,34 2,61

9

1.5. REGLAMENTACIN.

Para este anteproyecto se aplicarn los siguientes reglamentos:

- Directiva ordinaria permanente O-08/001; que fija caractersticas generales

mnimas que deben cumplir las embarcaciones que se destinan a la

transferencia de prcticos.

- TM 008 Reglamento de Practicaje y Pilotaje

- Criterio del Cdigo de Estabilidad IMO.

- Rules and Regulation for the Classification of Special Service Craft, del Lloyds

Register.

- Decreto N 146. Reglamento para la construccin, reparaciones y

conservacin de las naves mercantes y comerciales.

- Reglamento para el control de la contaminacin acutica MARPOL 1973/78.

1.5.1 Otras Exigencias.

Tambin existen otras exigencias para poder disear, proyectar y disear una

embarcacin y estas son impuestas por la Autoridad Martima, stas indican los

trmites y planos que deben ser presentados a ella, en triplicado y que debern estar

aprobados antes de que el astillero pueda iniciar la construccin.

Estas exigencias las encontramos en el DECRETO SUPREMO N146

REGLAMENTO PARA LA CONSTRUCCIN, REPARACIONES Y CONSERVACIN

DE LAS NAVES MERCANTES Y ESPECIALES

En l capitulo II, artculo 4 inciso C, se encuentra el listado de planos que debe

ser entregado para su aprobacin, stos son.

Para embarcaciones ente 10 y 24 m de eslora:

- Arreglo general.

- Seccin longitudinal.

- Cuaderna maestra y secciones.

- Curvas hidrostticas y de estabilidad.

- Timn y mecha..

- Lnea de eje.

- Circuitos de achique y de combustible.

- Mamparos estancos.

- Cubierta y acomodaciones.

- Instalacin elctrica.

- Plano de lneas.

10

Para este trabajo de anteproyecto presentar solo los siguientes planos:

- Plano de arreglo general.

- Plano de lneas.

- Plano de cuaderna maestra.

- Plano de seccin longitudinal.

1.5.2 Prevencin de la contaminacin.

Adems, tenemos que considerar las reglas para prevenir la polucin en el mar,

referido al REGLAMENTO PARA EL CONTROL DE LA CONTAMINACIN

ACUTICA (D.O. N 34419/1992), adems de MARPOL 73/78, en su edicin

refundida 1991.

Para dar cumplimiento a este reglamento, en nuestra embarcacin

consideraremos lo siguiente:

- Un estanque de retencin de aguas sucias, para los baos y sentina.

- Un estanque de retencin de aguas contaminadas por hidrocarburos para las aguas

de sentina de sala de mquinas.

- Cada estanque tendr dos salidas una al mar y otra hacia cubierta con una conexin

universal a tierra.

1.5.2.1. Extracto del Reglamento para el control de la contaminacin Acutica

Captulo 5 prrafo tercero.

Articulo 92. Se prohbe efectuar descargas de aguas sucias a toda nave o artefacto

naval en el mar salvo que:

Efecte descargas a una distancia superior a 4 millas marinas de la tierra ms

prxima, si las aguas sucias han sido previamente desmenuzadas y desinfectadas.

Efecte la descarga a una distancia mayor a 12 millas marinas de la tierra ms

prxima, si las aguas sucias no han sido previamente desmenuzadas y desinfectadas.

Articulo 93. Las aguas sucias que hayan estado almacenadas en los tanques de

retencin no se descargarn instantneamente, sino a un rgimen moderado

hallndose la nave o artefacto naval navegando en ruta a velocidad no menor a cuatro

nudos.

11

Articulo 94. Se prohbe efectuar descargas de aguas sucias en aguas interiores. Tales

descargas debern efectuarse en las instalaciones de recepcin adecuadas para el

efecto.

Articulo 97. No constituir infraccin al presente captulo la descarga de aguas sucias,

cuando sea necesario para proteger la seguridad de la nave y su tripulacin o para

salvar vidas humanas en el mar.

12

CAPTULO II

ANTEPROYECTO DE DISEO

2.1 ELECCIN DE FORMAS DEL CASCO.

La determinacin de las formas del casco, es un trabajo muy complicado ya

que trataremos de encontrar un equilibrio entre los requerimientos del armador, las

condiciones de navegacin y la reglamentacin existente para estas embarcaciones.

Estos y otros factores que nombraremos ms adelante nos ayudarn a

determinar el casco que cumpla de mejor forma la misin de esta nave.

2.1.1. Requerimientos del armador.

Es quizs el punto de mayor importancia, ya que la embarcacin en proyecto

adems de cumplir con la reglamentacin existente, tiene que satisfacer las

necesidades del armador como es el caso de la habitabilidad (cocina, comedor, bao,

camarotes, etc.), la autonoma, etc.

2.1.2.Condiciones de navegacin.

Este punto se refiere principalmente a la zona donde navegar la

embarcacin, ya que dependiendo de algunos factores como son el ndice de oleaje,

velocidad del viento, profundidades del fondo marino, entre otros, se deber dar una

forma adecuada al casco, por ejemplo la zona de proa, el francobordo, etc.

2.1.3. Requerimientos de construccin.

Este punto tiene relacin con la forma del casco, o sea que este debe ser

proyectado, diseado de manera que su construccin sea lo ms sencilla posible, y de

fcil desarrollo, para facilitar el proceso de construccin.

2.1.4.Condiciones de gobierno y maniobrabilidad.

Sabemos que las condiciones de gobierno y maniobrabilidad, no slo depende

de un buen diseo, sino adems de la forma que tenga el casco de la embarcacin en

13

la zona de popa, para que el flujo de agua hacia la succin del waterjet, sea lo ms

ptimo posible.

2.2 SELECCIN TENTATIVA DE DIMENSIONES.

Para empezar sabemos que la embarcacin a proyectar ser en aluminio, ya

que queremos alcanzar una velocidad mxima de 22 kn (requerimientos del armador)

y basarnos en la directiva para lanchas de transferencias, la que nos da un

francobordo mnimo a tener.

Como pudimos ver en los requerimientos del armador, que para la zona en

que trabajar la embarcacin que es la zona de Ancud, tenemos una restriccin en la

eslora de la embarcacin, por razn del espacio que existe en el muelle, por lo cual

sta quedar definida en 15 m.

Ahora, desde las lanchas tipos encontradas, segn su relacin eslora manga,

obtendremos la manga de sta para lo cual sacaremos un promedio con tres de las

embarcaciones ms parecidas a la nuestra.

Nombre Eslora Manga Puntal Desplazamiento Potencia velocidad

St. John 15.8 4.6 1.46 24 645 24-28

Strongall 14.4 4.2 2.3 20 2*650 31

Palmetto 16.8 5.3 1.62 26 2*500 24

De aqu podemos definir por ejemplo de la manga de nuestra embarcacin

estara dada por la relacin:

L/B = 3.33

Eso al reemplazarlo con nuestra eslora de 15 m tendremos

B = 15 / 3.33

B = 4.5 m

El puntal lo escogeremos basndonos en los datos anteriormente, adems, de

que nos d una buena altura para acomodaciones y sala de mquinas, entonces

nuestro puntal ser:

D = 2.1 m

Adems este puntal debe cumplir con un francobordo mnimo de 1 m que

exige la directiva.

14

Entonces:

Las dimensiones principales para nuestra embarcacin sern las siguientes:

L = 15.0 m

B = 4.5 m

D = 2.1 m

Tambin podemos definir de los puntos anteriores que nuestra embarcacin

ser un casco en V, de doble pantoque con chine para ayudar en la sustentacin en

altas velocidades. Que tendr dos motores, por lo cual la popa se disear para dos

waterjets.

La proa ser mas bien levantada para no permitir el embarque de agua.

Ahora despus de tener esos puntos definidos se realizar la confeccin del

plano de formas basado en embarcaciones similares ya construidas y de acuerdo a

los conocimientos y experiencia del diseador.

Se ocupar para llegar al plano de formas la herramienta de diseo

MAXSURF, para lograr un casco ms continuo.

Tambin, por medio de esta herramienta de diseo pudimos definir las dems

caractersticas por lo que podemos definir nuestra embarcacin como sigue:

Loa : 15,0 m

Lpp : 12,4 m

Lwl : 13,4 m

B : 4,5 m

D : 2,1 m

T : 0.80 m

D : 16,58 ton

L / B : 3,33

L / D : 7,14

B / T : 5.62

Entonces asumiendo todo lo anterior se presenta el plano de formas de la

embarcacin en diseo.

2.3. ASIGNACIN DE ESPACIOS.

Como sabemos esta es una embarcacin de trabajo, por lo que las

comodidades sern las justas y necesarias para albergar a la tripulacin de 4 personas

y el transporte de un mximo de 4 personas o prcticos, por periodos no muy largos.

15

Planos en documento original. Biblioteca Miraflores, Universidad Austral de Chile .

Administrador

16

Planos en documento original. Biblioteca Miraflores, Universidad Austral de Chile.

17

Por lo que se acomodar un camarote con 4 literas, un bao con wc,

lavamanos y ducha, una cocina y un comedor para 4 personas, adems, de asientos

cmodos para 6 personas.

Tambin se debe considerar una amplia sala de mquinas donde poder

acomodar los dos motores y dems sistemas, y un pique de proa.

Sobre cubierta tenemos que dejar libre por todo el contorno un pasillo de

mnimo 0,8 metros y barandas por el interior

Adems, de cumplir las dems exigencias de la directiva.

Aqu presentamos plano de arreglo general de la embarcacin.

2.4. CARACTERSTICAS HIDROSTTICAS.

Con el plano de lneas de nuestra embarcacin ya confeccionado y con la

ayuda de la herramienta computacional HYDROMAX PRO versin 7.16, ya que ste

es un programa ms amigable y fcil de usar y de ya probado resultados.

Para esto fue necesario primero modelar la embarcacin en MAXSURF, al

hacer correr el programa podemos obtener las curvas hidrostticas y curvas cruzadas,

para evaluar de una forma preliminar la estabilidad de nuestra embarcacin.

Debido a que existe un margen de error al hacer una estimacin de pesos en

la nave por lo complejo que es estimar los pesos y centros de gravedad de equipos de

comunicacin, soldadura, caeras y ductos de ventilacin y otros, obtendremos el

centro de gravedad preliminar por clculos y una vez terminada la nave, lo

compararemos con el real obtenido mediante un experimento de inclinacin.

2.4.1. Curvas Hidrostticas.

Como se mencion anteriormente fueron calculadas con el programa

Hydromax, para diferentes calados entre 0,2 y 2.0 m y un desplazamiento mximo de

89.4 ton.

En ellas podemos encontrar datos de mucha importancia como el

desplazamiento, eslora, manga, en flotacin para distintos calados, como adems,

LCF, LCB, toneladas por centmetros de inmersin, etc.

A continuacin se presentar la tabla y croquis de las curvas hidrostticas.

18

2.4.2. Curvas Cruzadas.

Estas curvas nos indican el brazo adrizante de la embarcacin, para distintos

desplazamientos, en distintos ngulos de escora.

Debido que no se conoce con exactitud la posicin del centro de gravedad, se

hace una suposicin del centro de gravedad en el punto mas bajo de las formas del

casco (quilla), donde denominamos este punto con la letra K, por lo tanto nuestro

supuesto brazo adrizante ser KN, y as generamos el plano de curvas cruzadas, para

cualquier condicin de carga. Luego una vez conocido el centro de gravedad de la

nave, mediante un clculo analtico de geometra se puede deducir la siguiente

expresin. .

GZ = KN KG senq

Donde GZ = es el verdadero brazo adrizante.

Presentamos grfico y tabla de Curvas Cruzadas para KG = 0

19

Curvas Hidrostticas Numricas Lancha Prcticos 15 m Draft

Amidsh. 0,2 m

Draft Amidsh. 0,4 m

Draft Amidsh. 0,6 m

Draft Amidsh. 0,8 m

Draft Amidsh. 1 m

Draft Amidsh. 1,2 m

Draft Amidsh. 1,4 m

Draft Amidsh. 1,6 m

Draft Amidsh. 1,8 m

Draft Amidsh. 2 m

1 Displacement Tonne 1,416 6,11 12,81 21,32 31,20 41,86 53,2 65,0 77,2 89,4 2 Heel degrees 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 Draft at FP m 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200 1,400 1,600 1,800 2,000 4 Draft at AP m 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200 1,400 1,600 1,800 2,000 5 Draft at LCF m 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200 1,400 1,600 1,800 2,000 6 Trim m 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 7 WL Length m 11,798 12,516 12,997 13,399 13,774 14,122 14,451 14,739 15,019 15,019 8 WL Beam m 1,821 2,889 3,492 4,180 4,299 4,408 4,500 4,500 4,500 4,500 9 Wetted Area m^2 17,185 30,313 40,816 51,310 58,979 66,053 73,229 80,819 88,216 95,142 10 Waterpl. Area m^2 16,623 28,246 36,654 45,905 50,188 53,663 56,776 58,644 59,520 59,518 11 Prismatic Coeff. 0,771 0,782 0,768 0,763 0,767 0,771 0,773 0,776 0,778 0,790 12 Block Coeff. 0,329 0,417 0,462 0,467 0,516 0,549 0,572 0,600 0,620 0,646 13 Midship Area Coeff. 0,565 0,703 0,717 0,696 0,745 0,774 0,794 0,822 0,843 0,859 14 Waterpl. Area Coeff. 0,774 0,781 0,808 0,820 0,848 0,862 0,873 0,884 0,881 0,881 15 LCB to Amidsh. m 1,395 Aft 1,565 Aft 1,438 Aft 1,309 Aft 1,169 Aft 1,035 Aft 0,913 Aft 0,795 Aft 0,685 Aft 0,599 Aft 16 LCF to Amidsh. m 1,777 Aft 1,470 Aft 1,187 Aft 1,012 Aft 0,747 Aft 0,550 Aft 0,371 Aft 0,169 Aft 0,056 Aft 0,056 Aft 17 KB m 0,147 0,271 0,393 0,517 0,639 0,757 0,873 0,987 1,099 1,208 18 KG m 0,800 0,800 0,800 0,800 0,800 0,800 0,800 0,800 0,800 0,800 19 BMt m 2,594 2,609 2,463 2,751 2,235 1,885 1,641 1,392 1,180 1,019 20 BML m 108,582 48,076 32,289 25,474 20,677 17,742 15,785 14,145 12,594 10,874 21 GMt m 1,941 2,080 2,056 2,468 2,074 1,841 1,713 1,579 1,479 1,427 22 GML m 107,928 47,547 31,882 25,191 20,516 17,698 15,858 14,332 12,893 11,282 23 KMt m 2,741 2,880 2,856 3,268 2,874 2,641 2,513 2,379 2,279 2,227 24 KML m 108,728 48,347 32,682 25,991 21,316 18,498 16,658 15,132 13,693 12,082 25 TPc Tonne/cm 0,170 0,290 0,376 0,471 0,515 0,550 0,582 0,601 0,610 0,610 26 MTc Tonne.m 0,115 0,219 0,308 0,405 0,482 0,558 0,636 0,702 0,750 0,760

20

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

-2 -1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5

2,2 2,4 2,6 2,8 3 3,2 3,4

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

Disp.

Wet. Area

WPA

LCB

LCF

KB

KMt

KML

TPc

MTc

Displacement Tonne

Draft m

Area m^2

LCB/LCF KB m

KMt m

KML m

Immersion Tonne/cm

Moment to Trim Tonne.m

21

CURVAS CRUZADAS Lancha Prcticos 15 M

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

5 KN

10 KN

15 KN

20 KN

25 KN

30 KN

40 KN

50 KN 60 KN

Displacement Tonne

KN m

22

CURVAS CRUZADAS NUMRICAS KG=0

Displacement Tonne KN 5 KN 10 KN 15 KN 20 KN 25 KN 30 KN 40 KN 50 KN 60 1 2,000 0,244 0,483 0,721 1,023 1,341 1,588 1,841 1,927 1,907 2 4,000 0,250 0,495 0,761 1,039 1,285 1,498 1,774 1,896 1,919 3 6,00 0,251 0,501 0,780 1,030 1,249 1,443 1,732 1,874 1,926 4 8,00 0,250 0,518 0,782 1,016 1,222 1,407 1,699 1,858 1,923 5 10,00 0,250 0,525 0,778 1,003 1,202 1,381 1,670 1,846 1,909 6 12,00 0,259 0,528 0,772 0,990 1,186 1,360 1,646 1,835 1,888 7 14,00 0,266 0,527 0,764 0,978 1,171 1,342 1,625 1,819 1,864 8 16,00 0,270 0,524 0,757 0,968 1,158 1,327 1,608 1,799 1,840 9 18,00 0,272 0,521 0,749 0,958 1,147 1,314 1,595 1,777 1,814 10 20,00 0,272 0,517 0,742 0,949 1,136 1,302 1,583 1,753 1,788

23

CAPTULO III

ANTEPROYECTO ESTRUCTURAL.

3.1 ELECCIN REGLAMENTO A SEGUIR.

Los requerimientos del presente clculo estructural son aplicables para

embarcaciones con mono-casco y construidas en aluminio.

La embarcacin que calcularemos a continuacin es una lancha destinada al

transporte de prcticos de 15,0 m. Se trata de una embarcacin mono-casco cuyos

miembros estructurales son de aluminio Marine Grade 5083-0.

Todos los clculos hechos en este escantillonado se basan en el reglamento

Regulations for the calculations of special service craft del Lloyds Register of

Shipping, para la construccin en aluminio, Volumen 5 - parte7 del ao 1996, por ser el

reglamento que se encuentra en la universidad.

3.2 CLCULO DE ESCANTILLONADO DE LA EMBARCACIN.

Las dimensiones principales de la lancha proyectada son las siguientes:

Loa : 15,0 m

Lpp : 12,4 m

Lwl : 13,4 m

B : 4,5 m

D : 2,1 m

Antes de comenzar con l clculo de escantillonado en si, debemos definir

algunos conceptos como son:

Eslora de reglamento (LR):

Es la distancia en metros, de la lnea de calado de verano, medida desde la

cara de la roda hasta la mecha de timn. La eslora de reglamento debe ser al menos

el 96% de la eslora de calado de mximo calado y no debe ser mayor al 97% de dicha

dimensin.

24

LR = 0.96 Lwl = 0.96 * 13,4 = 12,86 m

Manga (B):

Es la mxima manga de la embarcacin, en metros.

B = 4,5 m

Puntal (D):

Es la altura, en metros, medida en la mitad de la Eslora de Reglamento, desde

el borde de la quilla hasta el borde del bao de la cubierta continua ms alta.

D = 2,1 m

Calado (T):

Es el calado de verano, en metros, medidos desde el borde de la quilla.

El material a emplear en todas las piezas de la embarcacin ser aleacin de

aluminio naval de grado 5083-0 con las siguientes especificaciones:

0.2 % de esfuerzo probado (mnimo) : 125 N/mm2

Modulo de tensin : 260 N/mm2

Modulo de elasticidad : 69 x 10^3 N/mm2

Antes de comenzar con los clculos en necesario definir la simbologa que

aparece en el presente reglamento.

sa = Esfuerzo Admisible del aluminio.

sa = 125 N/mm2

E = Mdulo de elasticidad del aluminio.

E = 69000 N/mm2

Ka = Factor de Aleacin = 125/sa del aluminio.

Ka = 1

fs = Coeficiente de esfuerzo de torsin.

ft = Coeficiente de esfuerzo de corte.

fd = Coeficiente de esfuerzo de flexin.

s = Distancia entre refuerzos en mm.

25

g = Factor de correccin de curvatura convexa.

b = Factor de correccin de relacin de aspecto.

p = Diseo de presin en KN/m2.

Z = Mdulo de rigidez del refuerzo en mm3.

I = Inercia del refuerzo en mm4.

Aw = rea de seccin del refuerzo en mm2.

fz = Coeficiente del mdulo de rigidez.

fI = Coeficiente de la Inercia.

fA = Coeficiente del rea de seccin.

le = Longitud efectiva en m.

3.3 CLCULOS PREVIOS AL ESCANTILLONADO.

De acuerdo al reglamento, para elegir las cargas de diseo, se debe calcular

las caractersticas hidrodinmicas de la embarcacin, lo cual se har a continuacin:

3.3.1 Calculo del nmero de Taylor.

wlLV

=G

V = velocidad de la embarcacin en nudos = 22 Kn

Lwl = eslora en lnea de agua en pies = 13,4 * 3,28 = 44,952

3.3.2 Clculo de aceleracin vertical.

Se tiene que el nmero de Taylor es mayor que el valor 3.0, por lo tanto,

segn la seccin 3 del captulo 2, parte 5, la aceleracin vertical para monocascos

corresponder a:

Para monocasco con G 3,0 o con D 0,04(LRB)1,5

( )( ) 3211 101,05084,05,1 -G-+= DBv HLa qq

wBH

H 3/11 =

H 1/3 = 0,2

28,3952,44

22==G

26

D=

W

CWL

BBL

L3

1

L1 = 9,39

?D = astilla muerta = 23

?B = ngulo de trimado = 8

a v = 0,93 aceleracin vertical en LCG en trminos de g = 9,12

3.3.3 Clculo de presin hidrodinmica inducida.

Segn parte 5, captulo 2, seccin 4:

eWLW PTh

LP

+=

5.0278.0 ,KN/m2

WLL

WLwe eL

xP 0044,0

2

45,01 -

-+=

Realizaremos los clculos con la presin ms desfavorable, que resulto ser la

de la seccin de proa, para as tener un casco que cumpla los requerimientos y que al

mismo tiempo no tenga la dificultad de tener que trabajar con diferentes espesores en

el casco.

Pe popa = 0,989

Pe medio = 0,965

Pe proa = 1,24

Entonces:

Pw proa = 4,93 KN/m2

3.3.4 Clculo de presin por pitching.


WLWL

p LLx

P

-= 1

211 KN/m2

Pero no menos de Ppmin = 6 Lwl

27

Por lo tanto:

Pproa= 26,42 KN/m2

3.3.5 Presin de impacto en el Fondo por slamming.


( )oWL

Vdl GL

AP

+DF=

154 ,KN/m2

Donde:

Go = clara de cuadernas en mts = 0.500 m

F = 1.0

Por lo tanto:

Pdl = 902,23 KN/m2

3.3.6 Presin hidrosttica:


Phl = 10 * (T-h) KN/m2 donde h = 0

Por lo tanto: Phh = 8,0 KN/m2

3.4 CLCULO DE PRESIONES DE DISEO.

l clculo de las presiones fue realizado siguiendo los procedimientos de la

parte 5, captulo 3. De acuerdo a las tablas de la seccin 2 se utilizarn los siguientes

valores:

Hf = 1.0, segn tabla 3.2.1

Gf = 1.0 segn tabla 3.2.2

Sf = 1.25 segn tabla 3.2.3

Cf = 1.0 segn tabla 3.2.4

,df = 0.5 o 0.8 segn la tabla 3.2.5

Y se utilizar las frmulas dadas para cada caso.

3.4.1 Presiones en el fondo del casco.

Segn la parte 5, captulo 4, seccin 2 esta presin corresponde a:

28

PBP = Hf * Sf * PP + Phh

Donde: Pp = 21,95 KN/m2 Phh = 8,0 KN/m2

Por lo tanto:

PBP = 35,44KN/m2

3.4.2 Presin en refuerzos estructurales del fondo.


PBF = dF * (Hf * Sf * Pp + Phh )

Por lo tanto:

PBF = 25.0176 KN/m2

3.4.3 Presin en refuerzos del costado.


PS.F. = dF * PB.P.

Para refuerzos primarios:

PS.F. = 0.5 * 31.272 = 15.636 KN/m2

Para refuerzos secundarios:

PS.F. = 0.8 * 22.3 = 25.0176 KN/m2

3.4.4 Presin en estructuras internas.

Segn la parte 5, captulo 3, seccin 5:

PIBP = Hf * Sf * PW + Phh

PIBP = 17.016 KN/m2

3.4.5 Presin en refuerzos de estructuras internas:


29

PIBF = dF * dG * PIBP

Donde:

dG = Factor de servicio = 1.5

PIBF = 20.4192 KN/ m2

Antes de calcular se entregara una tabla con los valores de espesores

mnimos segn este reglamento, para las distintas partes de la embarcacin.

REQUERIMIENTOS DE ESPESORES MNIMOS

TIPO

FORMULA

VALOR (mm)

Planchaje

Planchaje fondo wkm(0,7LR + 1,0) 4,0w 4,40

Planchaje costado wkm(0,5LR + 1,4) 3,5w 3,58

Estructura del fondo

Bulrcamas wkm(1,1LR + 1,4) 5,0w 6,13

Varengas wkm(0,8LR + 1,1) 4,0w 4,55

Longitudinales wkm(0,8LR + 1,1) 4,0w 4,55

Mamparos

Mamparos estancos wkm(0,43LR + 1,2) 3,0w 3,30

Mamparos de estanques wkm(0,5LR + 1,4) 3,5w 3,83

Planchaje y refuerzos cubierta

Cubierta principal wkm(0,5LR + 1,4) 3,5w 3,83

Cubierta interiores wkm(0,3LR + 1,3) 3,0w 3,30

Superestructura

Costado wkm(0,4LR + 1,1) 3,0w 3,30

Frente wkm(0,62LR + 1,8) 3,5w 4,58

Trasero wkm(0,55LR + 1,5) 3,0w 3,94

Superior wkm(0,25LR + 1,7) 2,5w 2,95

Ahora que ya tenemos todos los clculos previos podemos empezar a hacer l

clculo especfico de los componentes de nuestra embarcacin.

30

3.5 CLCULO DEL FORRO DEL CASCO.

Todas las frmulas usadas en los clculos corresponden, respectivamente a

las dadas en el captulo 3, parte 7, seccin 1 del reglamento. Para la obtencin de los

valores se utilizar la frmula dada en la seccin 1.16 de dicho captulo. Esta es:

310**

****4,22 -=a

p fP

sts

bgs

donde:

s = clara de cuaderna = 500 mm

g = factor de curvatura = 1.0

b = factor de aspecto de plancha = 1

fs = 0,85

sa = 125 N/mm2

P = presin de diseo para la pieza requerida.

3.5.1 Roda.

El espesor de la plancha de fabricacin de la roda no ser menor que el valor:

Ts = Ka *(0.14 LR + 4) = 5,8 mm, por lo tanto se usar un espesor de 6,0 mm.

3.5.2 Planchaje del fondo del casco.

El espesor del planchaje del fondo no ser menor que el valor:

Tp = 6,07 mm, por lo tanto se usar un espesor de 8.0 mm.

3.5.3 Planchaje del costado del casco.

El espesor del planchaje del costado no ser menor que el valor:

Tp = 5,4 mm, por lo tanto se usar un espesor de 6.0 mm.

3.5.4 Planchaje de la cinta.

El espesor del planchaje de la cinta no ser menor que el valor:

31

Tp = 1.2 * espesor planchaje del fondo = 7,28 mm, por lo tanto se usar un espesor

de 8 mm.

3.5.5 Planchaje del pantoque.

El espesor del planchaje del pantoque no ser menor que el valor:

Tp = 1.2 * espesor planchaje del fondo = 7,28 mm, por lo tanto se usar un espesor

de 8 mm.

3.5.6 Planchaje del espejo.

El espesor del planchaje del espejo no ser menor que el valor:

Tp = no menor que el espesor del planchaje del costado = 5,4 mm, por lo tanto se

usar un espesor de 6,0 mm.

3.5.7 Planchaje de las cajas de mar.

El espesor del planchaje de las cajas de mar esta fijado en:

Tp = 8 mm por lo tanto se usar un espesor de 8 mm.

3.5.8 Quilla.

La manga y el espesor de la plancha quilla, segn frmulas, son las siguientes:

Bk = bk = 7.0 LR + 340 mm = 430.02 mm = manga

Tk = Ka*( 0.7LR + 8.25) mm

Ka = 125/sA = 1.0

Tk = 17,25 mm = espesor

Por lo tanto se usar un espesor de 18 mm.

rea de seccin min.

AK= Ka(1,85 LR+2) cm2

AK= 25,8 cm2

32

3.6 CLCULO DE ESTRUCTURA INTERIOR.

El siguiente clculo se realiz mediante el uso de las presiones de diseo de la

parte 7, captulo 3, seccin 4, detalladas anteriormente; y las frmulas de mdulo de

seccin, inercia y rea en la cuaderna de la parte 7, captulo 3, seccin 1 del

reglamento. Estas son:

Mdulo de seccin:

F=

a

eZ f

PslZ

ss

2

,cm3

Inercia: 1003

F=

EPsl

fI eI d ,cm4

rea:

F=

a

eA f

PslI

st100 ,cm2

Donde:

F Z = coeficiente de modulo de seccin tabla3.1.1

P= presin de diseo del elemento

s = clara de cuadernas = 500 mm

le = longitud efectiva del refuerzo

fs = coeficiente lmite de flexin tabla 7.3.1 del reglamento

s a = 0.2% del esfuerzo del material de construccin (aluminio)

F I = coeficiente de inercia tabla 3.1.1 del reglamento

fd = coeficiente lmite de deflexin tabla 7.2.1 del reglamento

E = mdulo de elasticidad del material de construccin (aluminio)

F A = coeficiente de rea tabla 3.1.1 del reglamento

ft = coeficiente lmite de esfuerzo de corte tabla 7.2.1 del reglamento

3.6.1 Refuerzos longitudinales del fondo.

Fz = 0,1 fs = 0,75

FI = 9,11*103 fd = 475

FA = 0,1 ft = 0,75

Ie = 500 P = 25,02 KN/m2

33

sa = 125 N/mm2 E = 69000 N/mm2

s = 400 mm

Z = 2,67 cm3

I = 15,69 cm4

Aw = 0,53 cm2

Con los resultados obtenidos para Z, I, Aw, elegimos el siguiente perfil que

cumple los valores anteriores.

Pletina 50 x 6

3.6.2 Refuerzos longitudinales del costado.

Fz = 0,1 fs = 0,75

FI = 9,11*103 fd = 475

FA = 0,1 ft = 0,75

Ie = 500 P = 15,64 KN/m2

sa = 125 N/mm2 E = 69000 N/mm2

s = 358 mm

Z = 2,67 cm3

I = 15,69 cm4

Aw = 0,30 cm2



Pletina 50 x 6

3.6.3 Cuadernas transversales de costado.

Fz = 4,16*10-2 fs = 0,65

FI = 2,6*10-3 fd = 675

FA = 1 ft = 0,65

Ie = 1,5 m P = 25,02 KN/m2

sa = 125 N/mm2 E = 69000 N/mm2

s = 500 mm

34

Z = 14,41 cm3

I = 99,43 cm4

Aw = 2,30 cm2



Pletina 80 x 8

3.6.4 Varengas.

Fz = 4,16*10-2 fs = 0,65

FI = 2,6*10-3 fd = 675

FA = 1 ft = 0,65

Ie = 2,15 m P = 25,02 KN/m2

sa = 125 N/mm2 E = 69000 N/mm2

s = 500 mm

Z = 29,60 cm3

I = 292,80 cm4

Aw = 3,31 cm2

Profundidad no menor a: df = 40*( B + 0.85 D) = 204.48 mm

Espesor de seccin no menor a:

mmsdf

kt aw

+

+= 5.0

10001.3

1007.4

= 3.65 = por lo tanto se usar un espesor de 4

mm o mayor.

rea de seccin no menor a: At = Ka * 0.28 * Lr = 4.62 cm2

Con los resultados obtenidos, elegimos el siguiente perfil que cumple los

valores anteriores.

Pletina 210 x 8

3.6.5 Espesor en sector sala de mquinas (varengas).

Debe ser a lo menos 1 mm mayor que en el resto de la estructura, por lo tanto:

35

tw = 4.65 mm, por lo tanto se usar un espesor de 5.0 mm o mayor.

Con los resultados obtenidos, elegimos el siguiente perfil que cumple los

valores anteriores.

Pletina 210 x 8

3.6.6 Vagras.

Espesor mnimo tk= 1,4kaxLR mm

tk= 5,02 mm

Utilizaremos plancha del alto de la varenga y con un espesor de 8 mm.

3.6.7 Mamparos.

Los clculos aqu presentados se obtuvieron de acuerdo a la parte 7, captulo

3, seccin 7 del reglamento.

fs = 0,65

P = 25,02 KN/m2

sa = 125 N/mm2

s = 500 mm

espesor = 4,3 mm, se utilizar plancha de 5 mm

3.6.8 Refuerzos de los mamparos estancos.

Fz = 0,1 fs = 0,95

FI = 9,11*10 -3 fd = 400

FA = 0,1 ft = 0,95

Ie = 1,8 P = 20,42 KN/m2

sa = 125 N/mm2 E = 69000 N/mm2

s = 450 mm

Z = 4,07 cm3

I = 20,44 cm4

Aw = 0,51 cm2

36



Pletina 50 x 5

3.7 ESTRUCTURAS DE CUBIERTA.

Los clculos aqu presentados se obtuvieron de acuerdo a la parte 7, captulo

3, seccin 8 del reglamento, usando las formulas anteriores, para los refuerzos.

3.7.1 Planchaje cubierta.

fs = 0,75

P = 18,75 KN/m2

sa = 125 N/mm2

s = 500 mm

espesor = 5,1 mm

3.7.2 Refuerzos longitudinales cubierta.

Fz = 0,1 fs = 0,65

FI = 9,11*10 -3 fd = 625

FA = 0,1 ft = 0,65

Ie = 0,5 P = 18,75 KN/m2

sa = 125 N/mm2 E = 69000 N/mm2

s = 450 mm

Z = 2,60 cm3

I = 10,79 cm4

Aw = 0,05 cm2



Pletina 50 x 6

3.7.3 Baos transversales

Fz = 4,16*10-2 fs = 0,65

FI = 2,6*10-3 fd = 675

37

FA = 1 ft = 0,65

Ie = 2,2 m P = 18,75 KN/m2

sa = 125 N/mm2 E = 69000 N/mm2

s = 500 mm

Z = 23,45 cm3

I = 178,67 cm4

Aw = 2,53 cm2



Pletina 100 x 8

3.8 SUPERESTRUCTURAS

La embarcacin proyectada cuenta con superestructura, por lo del clculo la

parte 7, captulo 3, seccin 9.

3.8.1 Espesor planchaje.

fs = 0,75

P = 18,79 KN/m2 3104,22 -

ssgb=

afPst

sa = 125 N/mm2

s = 400 mm

espesor = 4,01mm entonces usaremos 5 mm

3.8.2 Refuerzos superestructuras.

Fz = 0,1 fs = 0,75

FI = 9,11*10 -3 fd = 400

FA = 0,1 ft = 0,75

Ie = 1,22 m P = 18,75 KN/m2

sa = 125 N/mm2 E = 69000 N/mm2

s = 450 mm

Z = 11,93 cm3

38

I = 72,08 cm4

Aw = 0,98 cm2



Pletina 50 x 5

3.9 ESCANTILLONADO FINAL

Denominacin Medidas en milmetros

Roda Pl 6.0

Planchaje fondo Pl 8.0

Planchaje costado Pl 6.0

Planchaje cinta Pl 8.0

Planchaje espejo Pl 6.0

Quilla Pt 250 x 18

Longitudinales fondo Pt 50 x 6

Longitudinales costado Pt 50 x 6

Cuadernas Pt 80 x 8

Varengas Pt 210 x 8

Baos Pt 100 x 8

Vagras Pl 8.0

Mamparos Pl 5.0

Refuerzos mamparos Pt 50 x 5

Planchaje cubierta Pl 6.0

Longitudinales cubierta Pt 50 x 6

Planchaje superestructura Pl 5

Refuerzos superestructura Pt 50 x 5

39

CAPTULO IV

ANTEPROYECTO DE MQUINAS.

Despus de tener definida nuestra embarcacin, en lo que corresponde a

formas, habitabilidad, propiedades hidrodinmicas, pasaremos a calcular todo lo que

corresponde a equipos y circuitos que harn que nuestra embarcacin sea autnoma

en su trabajo.

4.1. CLCULO DE POTENCIA PROPULSORA.

A continuacin calcularemos la potencia necesaria para que nuestra

embarcacin alcance la velocidad de servicio requerida por el armador.

Al ser esta una etapa de anteproyecto, y por ahora un ensayo de canal no ser

realizado, para medir la resistencia del casco, ocuparemos este clculo de dos formas

una terica calculando la potencia necesaria mediante el MTODO K y otra por

medio de la herramienta de computacin Hullspeed,

El sencillo pero efectivo Mtodo K de clculo fue desarrollado por Kenneth

Barnaby, para la estimacin de potencia de freno para cascos de planeo.

La potencia esta dada como funcin del desplazamiento, velocidad y una

constante k, para cuyo clculo el autor entrega un grfico (ver figura), para el cual el

grado de velocidad Fn es funcin y acta como parmetro el coeficiente de fineza. De

esta manera la relacin dada por Barnaby para la potencia es la siguiente:

2

2

KV

BHPD

= , donde

V = velocidad en nudos

D = desplazamiento en toneladas

K = constante dada por el grfico.

Para la obtencin de la potencia al freno (EHP), el autor asume un valor del

50% para el rendimiento propulsivo.

Los pasos a seguir, para encontrar la potencia es la siguiente:

Conocido el desplazamiento, velocidad y eslora en flotacin, se calcula el grado de

velocidad L

V y

3

100

D=d

L.ff

41

Con ellos se encuentra el valor de K en el grfico y con ello se obtiene los

BHP utilizando la frmula anteriormente dada.

Entonces:

V = 22 kn

L = 15 m

D = 16,58 ton

L

V = 3,11

3

100

D=d

L = 132,54

Entrando al grfico con estos valores encontramos un valor para K = 3,8

2

2

KV

BHPD

=

BHP = 555 BHP

Ahora realizaremos el clculo por medio de la herramienta de computacin

Hullspeed, que nos entrega un grfico de potencia para distintas velocidades.

Con esto adems trataremos de encontrar una correlacin entre estos dos

mtodos distintos, uno puramente terico y otro computacional.

Para trabajar con este programa tenemos que introducir el modelo del casco

que fue realizado en Maxsurf, este programa nos da distintas opciones de clculo de

potencia, entre ellas Van Oortmeersen, para embarcaciones de desplazamiento,

Savitsky para embarcaciones de planeo y pre planeo, entre otras.

Nosotros usaremos Savitsky para embarcaciones de planeo, lo que nos arroj

los siguientes datos, adems de un grfico.

RESISTENCIA Y POTENCIA PARA EMBARCACIN DE PRCTICOS DE 15 m

segn Savitsky

Velocidad (Kn) Resistencia (KN) Potencia (HP)

15 28,45 307,76

16 30,06 346,95

17 31,54 386,74

18 32,83 426,18

19 33,87 464,29

20 34,66 499,97

21 35,18 532,87

22 35,48 562,97

42

DE POTENCIA Hullspeed 2.16 LANCHA PRACTICO 15 m

43

GRAFICO DE POTENCIA

0

100

200

300

400

500

600

700

0 3 6 9 12 15 18 21 24

Savitsky planing

Savitsky planing = Speed = 218,957 hp 0,000 kts

Speed kts

Pow

er

hp

44

Como podemos ver los mtodos nos entregan valores similares para la

potencia necesaria para alcanzar la velocidad requerida.

Segn el MTODO K EL VALOR FUE DE 555 HP, mientras que

HULLSPEED ENTREGO UN VALOR DE 563 HP, para alcanzar los 22 kn.

4.2. SELECCIN DEL MOTOR.

Con el clculo anterior determinamos que la potencia necesaria para que

nuestra embarcacin alcance una velocidad de 22 Kn es de 560 HP, por lo que

escogeremos dos motores DAEWOO, con las siguientes caractersticas:

MOTOR:

MARCA : Daewoo

MODELO: LO86TI

POTENCIA: 285 HP(210 kw) mxima continua

REVOLUCIONES: 2100 rpm

PESO: 917 Kg

MOTOR 6 CILINDROS EN LNEA DE 4 TIEMPO, CICLO DIESEL.

4.3. CLCULO DE PROPULSOR.

Por las caractersticas de velocidad de la embarcacin se ha optado por un

sistema de waterjets, como sistema de propulsin.

La forma de elegir el propulsor es mediante las caractersticas de la

embarcacin y de la potencia requerida.

Para nuestro clculo tenemos los siguientes datos:

- Velocidad requerida : 22 kn

- Potencia necesaria : 600 BHP

- Desplazamiento : 17,674 ton

Con estos datos encontramos dos alternativas de propulsor:

1. Modelo FF375 de marca Kamewa.

Se adjuntarn las caractersticas del propulsor.

4.4. CLCULO DE TIMN.

Al ser el sistema de propulsin por medio de waterjet, no es necesario un

sistema de gobierno por timn.

45

4.5. SISTEMA DE ACHIQUE E INCENDIO.

Este sistema son dos circuitos que trabajan unidos, para evacuar las aguas de

sentina de los espacios estancos, tanto como piques, doble fondos, etc.

Nuestra embarcacin tendr sistemas de achique independiente, uno para las

aguas contaminadas de hidrocarburos que ser contenida en un estanque de

retencin especial para ello (cumpliendo las disposiciones de MARPOL 73/78) y otro

sistema para recolectar las aguas limpias que sern expulsadas inmediatamente al

costado de la embarcacin.

Se considerar una bomba nica para los circuitos de achique e incendio por lo

que sta deber cumplir con ambos requerimientos.

Este circuito constar con dos bombas una del tipo mecnica que ser

acoplada a uno de los motores, y adems por reglamento una manual.

4.5.1. clculo de la potencia de la bomba.

hg

=*

*H*QN m

76, hp

donde:

N: potencia de la bomba en HP

Q: caudal en m3seg.

Hm: altura manomtrica en metros

g: peso especifico del agua, 1,025 Kg/m3

h: rendimiento de la bomba, aprox. = 0,55

Determinacin de la altura manomtrica (Hm)

Hm=Hest+Hperd

Donde:

Hest = es la altura a la que debe llegar el agua, = 3,0 md

Hperd= es la altura de perdidas en metros, equivale a las perdidas de cargas de

las tuberas, vlvulas, fitting, etc. Por el roce existente al correr el agua por ellas.

Para realizar l clculo de perdidas de cargas utilizaremos tablas y diagramas

entregados por entidades especializadas en la materia.

Para determinar la altura por perdida, se realizar el clculo con el tendido

ms largo en la embarcacin, que para nuestro caso ser el tendido de la caja de mar

al pique de proa.

En este tramos encontramos los siguientes elementos:

- 2 vlvulas de bola

- 5 curvas suaves.

46

Elemento Cantidad Longitud

equivalente

Total

Vlvula de bola 2 1,17 2,34

Codos 5 0,85 4,25

Total 6,59

A la longitud total equivalente se debe sumar la longitud mxima de la tubera

que corresponde a Hper, para as obtener la longitud total.

Hper = 9,1 m

Entonces,

Ltotal= Hper + long. Total equivalente

Ltotal= 9,1 + 6,59 m

Ltotal= 15,69 m

Ahora con el valor anterior ms el valor del caudal en lt/min se ingresa a la

tabla siguiente donde calcularemos la perdida de carga en metros por efecto de

tubera y los accesorios.

Para ingresar a la tabla debemos conocer previamente el valor del caudal y

dimetro de la caera.

Q(caudal)= 138.3 lt/min

d= 1

PRDIDA DE CARGA EN M X 100 M DE TUBERA Q lt/min 1 1 1 2 2

5 7.5 1.05

10 28 3 0.9

15 60 8.2 1.9 0.7

20 100 14.2 3.3 1.15

30 212 31 7 2.45 0.85

40 360 53 12 4.2 1.6

50 550 79 18.5 6.3 2.45 0.56

60 770 113 26 8.8 3.4 0.78

70 1000 146 34 10.8 4.4 1

80 198 45 15 5.7 1.35

90 235 56 18.5 7.1 1.65

100 290 68 22.5 8.9 2 0.68

120 400 100 32 12.5 2.9

140 540 130 43 16.5 3.8

150 600 146 48 19 4.3 1.18

160 680 163 54 21.4 4.9

180 850 206 68 27 6.2

200 1020 252 83 33 7.5 2.5

250 380 132 50 11.4

47

De la tabla anterior obtenemos por interpolacin el valor de H100 para nuestro

caudal.

Entonces:

KHL

H TP **100 100=

donde:

HP = prdida de carga de la tubera.

LT = longitud total del tendido en metros = 15,69 m

H100 = obtenida de la tabla = 16,16 m

K = factor de correlacin por calidad de la tubera = 1

Entonces reemplazando de la ecuacin tenemos:

Hp= 2,53 m

Con estos datos ahora determinamos la altura manomtrica.

Hm=Hest+Hperd

Hm= 5,53 m

Finalmente, podemos determinar la potencia de la bomba reemplazando los valores de

la siguiente ecuacin.

hg

=*

*H*QN m

76, HP

55,0*761025*53,5*10*305,2 3-

=N = 0,31 HP

Escogeremos una bomba con una potencia de 0,5 HP para as, tener un

seguro funcionamiento del sistema.

4.5.1 Circuito contra incendio.

Como mencion anteriormente el circuito de achique estar combinado con el

circuito contra incendio, esto como tambin se mencion, implica que la bomba ser

comn para ambos circuitos, sin embargo el tendido de caeras por razones obvias

ser distinto, sin embargo los dimetros sern los mismos, ya que de acuerdo a las

recomendaciones del Germanischer Lloyds se utilizan frmulas que dan resultados

que son bastante cercanos y en algunos casos idnticos.

El sistema de agua contra incendio contar con dos grifos ubicados en la

cubierta principal uno a cada banda, con sus respectivas mangueras y boquillas.

48

Planos en documento original. Biblioteca Miraflores, Universidad Austral de Chile.

49

Adems del circuito de agua contra incendio se incluirn extintores porttiles,

los cuales estarn distribuidos de la manera siguiente:

- Dos en sala de mquinas (uno en el acceso y el otro en el escape).

- Uno en el puente de gobierno.

- Uno en la cocina.

- Uno en las acomodaciones.

Todos los extintores sern Tipo A-B-C

4.6 CIRCUITO DE COMBUSTIBLE.

El circuito de combustible estar ubicado totalmente en la sala de mquinas,

constar con dos estanques con capacidad de 1750 litros cada uno, lo cual es

suficiente para realizar un viaje de 500 millas (Radio de Accin) a la velocidad mxima

de 22 nudos.

Dichos estanques estarn conectados mediante una caera solidaria, con el

objeto de mantener ambos estanques al mismo nivel mientras se consume el

combustible. La razn fundamental de lo anterior es evitar que por cualquier descuido

solo se vace un estanque, lo que podra producir escora en la embarcacin.

El estanque adems de la caera de descarga y alimentacin al motor debe

poseer otros accesorios, tales como vlvulas de purga, sonda de nivel, tapa de

registro, desahogo y vlvula de llenado, entre otros.

Es recomendable adems tener un dispositivo de caera de retorno del

combustible del motor con el objeto de ahorro de combustible.

4.6.1 Clculo de capacidad de combustible.

El motor elegido para la embarcacin tiene un consumo de combustible de 68

litros hora a carga mxima continua, por lo que:

Radio de accin = 500 millas.

Velocidad = 22 Kn

Consumo de combustible = 68 l/hr

Total de recorrido = 23 horas

Entonces,

Consumo = 2 x 23 x 68 = 3128 litros

50

4.7 CIRCUITO DE AGUA DULCE Y SERVIDAS

Este circuito estar constituido de un estanque de 500 lts ubicado bajo el piso

de las acomodaciones, adems de un hidropack ubicado en la sala de mquinas con

l objeto de que el bao y dems grifos de agua bebida, sta llegue con una presin

suficiente.

Las aguas sucias, como las del lavamanos y lavaplatos sern descargadas

directamente al mar.

Las aguas servidas del wc y las aguas de sentina son recolectadas en un

estanque las cuales se evacuarn de dos formas una por descarga directa al mar

cuando la embarcacin navegue en aguas donde el reglamento lo acepte.

La segunda es por medio de una junta universal para ser descargada desde el

puerto.

4.8 SISTEMA ELCTRICO.

El sistema elctrico de esta embarcacin estar compuesto por tres circuitos

independientes, uno para iluminacin, otro para fuerza y un tercero para luces de

navegacin, luces de emergencia e instrumentos de navegacin.

Los circuitos sern alimentados por medio de bancos de bateras las cuales son

cargados por medio de alternadores conectados al motor principal.

Adems, el circuito de emergencia e instrumentos de navegacin, ser

alimentado de bateras de uso exclusivo, con capacidad para alimentar los equipos de

comunicacin y una luz de emergencia durante 6 horas. Si la capacidad de la batera

lo permite, tambin podrn conectarse a ella los equipos de radioayuda a la

navegacin.

Se entregar a continuacin un esquema unilineal del circuito elctrico de la

embarcacin.

52

CAPTULO V

ANLISIS DE ESTABILIDAD.

5.1 ESTIMACIN DE PESOS Y CENTROS DE GRAVEDAD.

Este clculo se realiza para determinar de una forma ms precisa el

desplazamiento que tendr nuestra embarcacin, dato que es muy importante para l

clculo de estabilidad.

Es importante recordar que el desplazamiento se divide en dos partes:

- Desplazamiento liviano DL

- Peso muerto DW

Desplazamiento liviano.

Es el peso de la embarcacin completa, lista para navegar con sus aceites y

fluidos en niveles de trabajo, sin combustible, ni agua de bebida, ni provisiones, por lo

tanto representa el peso fijo de la embarcacin.

Podemos dividir este desplazamiento en tres partes mas,

- Peso de acero.

- Peso de sala de mquinas.

- Peso de equipos e instalaciones.

Peso muerto.

Es el peso variable de la embarcacin, aqu se consideran los siguientes

puntos:

- Peso del combustible.

- Peso del lubricante.

- Peso del agua.

- Peso de provisiones.

- Peso de las personas.

Finalmente, podemos determinar que el desplazamiento total de la embarcacin

esta dado por:

WL D+D=D

53

5.2 CLCULO DEL DESPLAZAMIENTO LIVIANO.

Para encontrar el valor del desplazamiento tendremos que encontrar por

separado el peso del casco, el peso de sala de mquinas y el peso de los equipos e

instalaciones, adems de encontrar sus centros de gravedad.

Los pesos del casco fueron determinados por medio del clculo de la estructura

realizada en aluminio, los dems pesos fueron sacados de catlogos y otros pesos de

debieron estimar por no encontrarse informacin necesaria.

Para l clculo de centros de gravedad es necesario dar unas coordenadas de

referencias las cuales son:

- Para coordenadas verticales, lnea base.

- Para coordenadas longitudinal, la seccin media, siento negativo (-) hacia popa

y positivo (+) a proa de la seccin media.

5.2.1 Pesos y centro de gravedad del peso del casco.

Entregaremos a continuacin una tabla con los valores de peso y centro de

gravedad de los elementos que componen el casco de la embarcacin.

Denominacin Peso

Ton

L.C.G.

m

Mto Long.

Ton * m

V.C.G.

m

Mto. Vert.

Ton * m

Espejo con refuerzos 0,169 -7,5 -1,267 1,280 0,216 Cubierta principal con ref. long 1,036 -0,785 -0,813 2,200 2,279 Casco con ref. long 2,078 -0,934 -1,94 1,343 2,79 Quilla 0,342 -0,322 -0,11 0,402 0,137 Varengas 0,576 -0,85 -0,489 0,320 0,184 Cuadernas 0,112 -0,875 -0,098 1,570 0,175 Baos 0,250 -0,785 -0,196 2,150 0,537 Mamparos de colisin con ref. 0,052 5,000 0,26 1,700 0,088 Mam proa sala Mq. 0,109 0 0 1,300 0,141 Mam popa sala Mq. 0,098 -6,000 -0,588 1,350 0,132 Costados puente 0,359 -1,516 -0,544 3,200 1,148 Frente puente 0,195 0,973 0,1897 3,200 0,624 Techo puente 0,179 -2,150 -0,384 4,323 0,773 Posterior puente 0,088 -4,210 -0,370 3,192 0,2806 Pisos interiores 0,319 -1,600 -0,510 0,500 0,159 Soldadura 5% peso 0,298

S Peso 6,26 S Mto long. -6,863 S Mto vert.

9,67

De acuerdo a la tabla anterior tenemos:

54

L.C.G. (coor. long del centro de gravedad) =Pesos

longMtox

SS

=.. = -1,09 m

V.C.G. (coor. Vert. del centro de gravedad) =Pesos

vertMtoy

SS

=.. = 1,545 m

5.2.2 Pesos y centro de gravedad de la sala de mquinas.

Denominacin Peso

Ton

L.C.G.

m

Mto Long.

Ton * m

V.C.G.

m

Mto. Vert.

Ton * m

Motores 1,444 -5,98 -8,635 0,58 0,837

Waterjets 0,620 -7,002 -4,341 0,29 0,18

Bateras 0,060 -3,5 -0,21 0,78 0,047

Bomba de achique 0,010 -4,0 -0,04 0,5 0,005

Manifould y vlvulas 0,030 -3,0 -0,09 1,2 0,036

Hidropack 0,020 -4,5 -0,09 1,5 0,03

2,184 -13,406 1,135


L.C.G. (coor. Long. del centro de gravedad) =Pesos

longMtox

SS

=.. = -6,138 m


vertMtoy

SS

=.. = 0,52 m

5.2.3 Pesos y centros de gravedad de las acomodaciones.

Denominacin Peso

Ton

L.C.G.

m

Mto Long.

Ton * m

V.C.G.

m

Mto. Vert.

Ton * m

Bao 0,125 -3,3 -0,412 2,6 0,325

Acomodaciones 0,200 -2,2 -0,440 2,6 0,52

Cocina 0,230 1,85 0,425 1,6 0,368

Tablero puente gobierno 0,095 0,3 0,029 2,6 0,247

Camarotes 0,250 4,0 1,0 1,4 0,35

0,9 0,602 1,81


L.C.G. (coor. long del centro de gravedad) =Pesos

longMtox

SS

=.. = 0,668 m


vertMtoy

SS

=.. = 2,011 m

55

5.2.4 Peso y centro de gravedad de los cargos.

Denominacin Peso

Ton

L.C.G.

M

Mto Long.

Ton * m

V.C.G.

m

Mto. Vert.

Ton * m

Caeras 0,356 -0,9 -0,32 0,35 0,125

Bita de proa 0,02 7,0 0,14 2,8 0,056

Bitas de popa 0,04 -7,3 -0,292 2,5 0,1

Equipo de amarre y fondeo 0,8 5,5 4,4 2,8 2,24

Equipo salvavidas 0,54 -6,5 -3,51 3,0 1,62

Extintores 0,045 -2,0 -0,09 2,0 0,09

Estanque de retencin 0,420 -0,5 -0,21 1,0 0,42

Terminaciones (carpintera) 1,560 0,5 0,78 2,2 3,432

3,781 0,151 8,083


L.C.G. (coor. Long del centro de gravedad) =Pesos

longMtox

SS

=.. = 0,04 m


vertMtoy

SS

=.. = 2,172 m

5.2.5 Peso y centro de gravedad de la embarcacin.

Ahora con las tablas de pesos anteriores podremos determinar el

desplazamiento liviano adems del L.C.G. y V.C.G. de nuestra embarcacin, es

importante mencionar que estos valores son estimativos ya que la nica forma de

encontrar el valor real es por medio del experimento de inclinacin.

Denominacin Peso

Ton

L.C.G.

M

Mto Long.

Ton * m

V.C.G.

m

Mto. Vert.

Ton * m

Casco 6,26 -1,09 -6,823 1,545 9,672

Sala de maquinas 2,138 -6,138 -13,123 0,52 1,111

Acomodaciones 0,9 0,668 0,601 2,011 1,81

Cargos 3,781 0,04 0,151 2,172 8,212

13,079 -19,194 20,805


56


longMtox

SS

=.. = -1,467 m


vertMtoy

SS

=.. = 1,59 m

Entonces tenemos:

DL = 14,387 ton

L.C.G.= 1,467 m a popa de la seccin media.

V.C.G. = 1,59 m sobre la lnea base.

5.3 CLCULO DEL PESO MUERTO DW

Para encontrar el valor del peso muerto necesitamos determinar cada uno de

los pesos que se mencionaron anteriormente:

a) Peso del combustible: la capacidad del combustible depende principalmente de

la potencia de los motores, el radio de accin y la velocidad de servicio.

Como ya fue realizado el clculo de consumo de combustible en el punto del

circuito de combustible tenemos:

Capacidad de combustible = 3500 litros

Pc =peso combustible capacidad x 0,82

Entonces, obtenemos que el peso del combustible = 2,870 ton

Adems, consideraremos 5% por bombeo.

Entonces, tenemos un peso total del combustible = a 3,0 ton

b) Peso del lubricante: se estima que es un1,5% del peso del combustible

= 0,045 ton

c) Peso del agua dulce: se proyecta llevar un estanque de 1000 litros de

capacidad de agua dulce = a 1,0 ton

d) Peso de las provisiones: se estima un consumo de 10 kilos por persona, por da

de travesa.

= 0,1 ton

e) Peso de la tripulacin: se consideran un mximo de 6 personas y se asume un

peso individual de 75 kilos por persona.

= 0,45 ton

57

5.3.1 Centro de gravedad y peso del peso muerto.

Denominacin Peso

Ton

L.C.G.

m

Mto Long.

Ton * m

V.C.G.

m

Mto. Vert.

Ton * m

Combustible 3,0 -2,7 -8,1 0,5 1,5

Lubricantes 0,045 -5,3 -0,238 0,3 0,014

Agua dulce 1,0 -1,3 -1,3 0,5 0,5

Provisiones 0,1 1,5 0,15 1,5 0,15

Tripulacin 0,45 -2,0 -0,9 2,8 1,26

4,595 -10,388 3,424



longMtox

SS

=.. = -2,2 m


vertMtoy

SS

=.. = 0,745 m

5.4 CENTRO DE GRAVEDAD Y PESO DE LA EMBARCACIN.

Ahora que tenemos el desplazamiento liviano y el peso muerto podemos obtener el

desplazamiento mximo y centro de gravedad de la embarcacin.

Denominacin Peso

Ton

L.C.G.

m

Mto Long.

Ton * m

V.C.G.

m

Mto. Vert.

Ton * m

Desplazamiento liviano 13,079 -1,467 -19,186 1,59 20,796

Peso muerto 4,595 -2,2 -10,109 0,745 3,423

Totales 17,674 -29,295 24,219



longMtox

SS

=.. = -1,657 m


vertMtoy

SS

=.. = 1,37 m

58

Entonces, finalmente tenemos:

D = 17,674 ton

L.C.G.= 1,657 m a popa de la seccin media.

V.C.G. = 1,37 m sobre la lnea base.

5.5 ANLISIS PRELIMINAR DE LA ESTABILIDAD TRANSVERSAL.

En el caso de nuestra lancha, por ser una embarcacin especial regida por la ya

mencionada directiva ordinaria/permanente O-08/001, que fijan las

CARACTERSTICAS GENERALES MNIMAS QUE DEBEN CUMPLIR LAS

EMBARCACIONES QUE SE DESTINAN A LA TRANSFERENCIA DE PRACTICO.

En el punto 1.2.5 del presente anteproyecto dice con respecto a la estabilidad:

Si la embarcacin tiene eslora mayor de 12 m se aplica criterio del Cdigo de

estabilidad sin avera para todos los tipos de buques regidos por los instrumentos de la

OMI.

Por lo tanto presentare los criterios del reglamento Criterios de estabilidad sin

avera aplicable a buques de pasaje y a los buques de carga

a) El rea bajo la curva de brazos adrizantes (curva de brazos GZ) no ser

inferior a 0,055 metros-rad hasta un ngulo de escora q = 30 ni inferior

a 0,09 metros-rad hasta un ngulo de escora q = 40 o hasta el ngulo

de inundacin qf si ste es inferior a 40.

Adems, el rea situada bajo la curva de brazos adrizantes entre los

ngulos de escora de 30 y 40 o entre 30 y qf si este ngulo es inferior

a 40, no ser inferior a 0,03 metros rad.

qf es el ngulo de escora al que se sumergen las aberturas del casco,

de las superestructuras o de las casetas que no puedan cerrarse de

modo estanco. Al aplicar este criterio no se consideraran las pequeas

aberturas por la que no pueda producirse inundacin progresiva.

b) El valor del brazo adrizante GZ ser como mnimo de 0,20 metros a un

ngulo de escora igual o superior a 30.

c) El valor mximo del brazo adrizante corresponder a un ngulo de

escora preferiblemente superior a 30 pero nunca inferior a 25.

d) La altura metacntrica inicial GMo no ser inferior a 0,15 metros.

59

5.5.1 Condiciones de carga a examinarse.

La directiva por la que se rige nuestra embarcacin nos pide que en l clculo

de estabilidad examinemos las cuatro condiciones a las que hace referencia la IMO,

las que son las siguientes:

i. Buque en la condicin de salida a plena carga, con total de provisiones,

combustible y tripulacin y pasajeros completos.

ii. Buque en condicin de llegada a plana carga, con el complemento de

pasajeros y su equipaje pero solo con el 10 % de provisiones y

combustible.

iii. Buque sin carga, pero con el total de provisiones, combustible y el

completo de pasajeros con su equipaje.

iv. Buque en las mismas condiciones de c), pero solo con el 10 % de

provisiones y combustible.

Como nuestra embarcacin no es una embarcacin de carga y tampoco

transporta una gran numero de pasajeros, estudiaremos otras condiciones similares a

las anteriores pero que sean ms significativas para nuestra embarcacin, que

nombraremos a continuacin:

i. Embarcacin en la condicin de salida a plena carga, con tripulacin,

combustibles, agua, etc. O sea desplazamiento liviano mas peso

muerto.

ii. Embarcacin en condicin de llegada, con 10% de combustible, 10%

agua dulce, 90% de aguas servidas, 10% provisiones.

iii. Embarcacin en condicin media de navegacin, con 50% de

combustible, agua dulce, aguas servidas y provisiones.

En las paginas siguientes se presentan los clculos de estabilidad transversal,

realizados mediante el software HIDROMAX PRO.

60

Calculo Estabilidad . Lancha Practico 15 m. Condicin i Zarpe de puerto Free to Trim Specific Gravity = 1,025 Item Name Qty. Weight Tonne Long.Arm m Vert.Arm m 1 Despl. Liviano 1 13,08 -1,467 1,590 2 Peso Muerto 1 4,59 -2,200 0,745 3 Disp= 17,67 LCG=-1,658

m VCG=1,370 m

4 FS corr.=0 m 5 VCG

fluid=1,37 m

CURVA DE BRAZOS ADRIZANTES PARA CONDICIN i

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

0 10 20 30 40 50 60

Max GZ = 0,744 m at 45,7

GfMo = 1,953 m

Heel to Starboard

GZ

m

61

0 Heel 5 Starb. Heel

10 Starb. Heel

15 Starb. Heel

20 Starb. Heel

1 Displacement Tonne 17,67 17,68 17,68 17,68 17,67 2 Draft at FP m 0,634 0,621 0,596 0,555 0,502 3 Draft at AP m 0,779 0,771 0,746 0,707 0,653 4 WL Length m 13,091 13,111 13,102 13,058 12,952 5 Immersed Depth m 0,685 0,686 0,701 0,725 0,750 6 WL Beam m 4,167 3,916 3,805 3,695 3,559 7 Wetted Area m^2 48,640 45,505 45,068 44,622 44,141 8 Waterpl. Area m^2 42,483 41,000 40,157 39,372 38,577 9 Prismatic Coeff. 0,679 0,679 0,684 0,691 0,703 10 Block Coeff. 0,461 0,490 0,493 0,493 0,499 11 LCB to zero pt. m -1,667 -1,669 -1,669 -1,669 -1,668 12 VCB from DWL m 0,256 0,256 0,257 0,262 0,269 13 GZ m 0,000 0,153 0,284 0,397 0,493 14 LCF to zero pt. m -1,291 -1,184 -1,144 -1,102 -1,054 15 TCF to zero pt. m 0,000 0,278 0,481 0,680 0,867

25 Starb. Heel

30 Starb. Heel

40 Starb. Heel

50 Starb. Heel

60 Starb. Heel

1 17,67 17,67 17,67 17,67 17,67 2 0,434 0,349 0,113 -0,290 -1,016 3 0,582 0,491 0,232 -0,133 -0,662 4 12,795 12,556 12,198 12,396 12,611 5 0,779 0,863 0,976 1,048 1,104 6 3,417 3,296 3,125 2,720 2,296 7 43,682 43,242 42,849 42,192 41,628 8 37,724 36,945 36,009 30,965 26,695 9 0,719 0,739 0,775 0,765 0,739 10 0,506 0,483 0,464 0,488 0,539 11 -1,668 -1,668 -1,665 -1,668 -1,676 12 0,278 0,288 0,309 0,339 0,379 13 0,572 0,634 0,721 0,727 0,621 14 -0,992 -0,949 -0,874 -0,802 -0,811 15 1,037 1,194 1,472 1,580 1,601

RESULTADOS PARA LA PRUEBA EN CONDICIN i Rule Criteria Units 1 IMO Area 0. to 30. m.Radians 2 IMO Area 0. to 40. or Downflooding Point m.Radians 3 IMO Area 30. to 40. or Downflooding Point m.Radians 4 IMO GZ at 30. or greater m 5 IMO Angle of GZ max Degrees 6 IMO GM m

Required Actual Status 1 0,055 0,194 Pass 2 0,09 0,313 Pass 3 0,03 0,119 Pass 4 0,2 0,744 Pass 5 25 45,729 Pass 6 0,15 1,953 Pass

62

Calculo Estabilidad . Lancha Practico 15 m. Condicin ii Recalada a puerto Free to Trim Specific Gravity = 1,025 Item Name Qty. Weight Tonne Long.Arm m Vert.Arm m 1 Despl. Liviano 1 13,08 -1,467 1,590 2 COMB Bb 5% 0,08 -1,750 0,781 3 COMB Eb 5% 0,08 -1,750 0,781 4 AGUA 10% 0,1 -1,000 0,335 5 SERVIDAS 90% 0,67 -1,000 1,425 6 Tripulacin 1 0,45 -2,000 2,800 7 Provisiones 1 0,01 1,500 1,500 8 Disp= 14,47 LCG=-1,459

m VCG=1,602 m

9 FS corr.=0,044 m

10 VCG fluid=1,646 m

CURVA DE BRAZOS ADRIZANTES PARA CONDICIN ii

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

0 10 20 30 40 50 60

Max GZ = 0,567 m at 44,4

GfMo = 1,207 m

Heel to Starboard

GZ

m

63


10 Starb. Heel

15 Starb. Heel

20 Starb. Heel

1 Displacement Tonne 14,47 14,47 14,47 14,47 14,47 2 Draft at FP m 0,629 0,622 0,598 0,560 0,509 3 Draft at AP m 0,653 0,638 0,606 0,559 0,495 4 WL Length m 13,055 13,075 13,067 13,022 12,938 5 Immersed Depth m 0,633 0,621 0,587 0,583 0,605 6 WL Beam m 3,611 3,715 3,570 3,423 3,285 7 Wetted Area m^2 42,865 42,846 42,432 41,841 41,308 8 Waterpl. Area m^2 38,162 39,203 38,370 37,429 36,634 9 Prismatic Coeff. 0,754 0,755 0,762 0,771 0,779 10 Block Coeff. 0,473 0,468 0,515 0,543 0,549 11 LCB to zero pt. m -1,461 -1,461 -1,460 -1,460 -1,459 12 VCB from DWL m 0,225 0,221 0,221 0,224 0,230 13 GZ m 0,000 0,124 0,241 0,337 0,413 14 LCF to zero pt. m -1,157 -1,171 -1,104 -1,045 -0,983 15 TCF to zero pt. m 0,000 0,300 0,509 0,705 0,894

25 Starb.

Heel 30 Starb. Heel

40 Starb. Heel

50 Starb. Heel

60 Starb. Heel

1 14,47 14,47 14,47 14,47 14,47 2 0,444 0,362 0,134 -0,258 -0,971 3 0,410 0,304 0,010 -0,440 -1,117 4 12,799 12,557 12,359 12,418 12,641 5 0,632 0,715 0,834 0,889 0,899 6 3,150 3,057 3,002 2,678 2,250 7 40,793 40,276 39,716 38,556 37,886 8 35,861 35,043 34,107 30,527 26,201 9 0,789 0,804 0,816 0,814 0,807 10 0,554 0,514 0,456 0,478 0,552 11 -1,456 -1,454 -1,449 -1,447 -1,451 12 0,237 0,246 0,267 0,287 0,316 13 0,473 0,516 0,563 0,554 0,432 14 -0,914 -0,853 -0,773 -0,820 -0,808 15 1,068 1,218 1,484 1,679 1,690

RESULTADOS PARA LA PRUEBA EN CONDICIN ii Rule Criteria Units 1 IMO Area 0. to 30. m.Radians 2 IMO Area 0. to 40. or Downflooding Point m.Radians 3 IMO Area 30. to 40. or Downflooding Point m.Radians 4 IMO GZ at 30. or greater m 5 IMO Angle of GZ max Degrees 6 IMO GM m

Required Actual Status 1 0,055 0,162 Pass 2 0,09 0,257 Pass 3 0,03 0,095 Pass 4 0,2 0,567 Pass 5 25 44,417 Pass 6 0,15 1,207 Pass

64

Calculo Estabilidad . Lancha Practico 15 m. Condicin iii Navegacin a 50% Free to Trim Specific Gravity = 1,025 Item Name Qty. Weight Tonne Long.Arm m Vert.Arm m 1 Despl. Liviano 1 13,08 -1,467 1,590 2 COMB Bb 50% 0,77 -1,750 1,063 3 COMB Eb 50% 0,77 -1,750 1,063 4 AGUA 50% 0,52 -1,000 0,475 5 SERVIDAS 50% 0,38 -1,000 1,325 6 Ttripulacion 6 0,45 -2,000 2,800 7 Provisiones 0,1 0,01 1,500 1,500 8 Disp= 18,22 LCG=-1,547

m VCG=1,687 m

9 FS corr.=0,035 m

10 VCG fluid=1,722 m

CURVA DE BRAZOS ADRIZANTES PARA CONDICIN iii

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

0 10 20 30 40 50 60

Max GZ = 0,492 m at 43,4

GfMo = 1,618 m

Heel to Port

GZ

m

65


10 Starb. Heel

15 Starb. Heel

20 Starb. Heel

1 Displacement Tonne 18,22 18,22 18,22 18,22 18,22 2 Draft at FP m 0,676 0,663 0,638 0,599 0,547 3 Draft at AP m 0,771 0,764 0,738 0,700 0,645 4 WL Length m 13,168 13,188 13,180 13,144 13,050 5 Immersed Depth m 0,706 0,693 0,694 0,718 0,743 6 WL Beam m 4,162 3,905 3,794 3,682 3,548 7 Wetted Area m^2 49,554 46,250 45,841 45,320 44,854 8 Waterpl. Area m^2 43,260 41,574 40,749 39,893 39,111 9 Prismatic Coeff. 0,708 0,707 0,711 0,718 0,729 10 Block Coeff. 0,459 0,498 0,512 0,512 0,517 11 LCB to zero pt. m -1,555 -1,557 -1,557 -1,557 -1,55

Proyecto de Diseño de un Lancha

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