TítuloPetrolero Suezmax de 145000 TPM

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(1)2014 CUADERNO 1 Dimensionamiento. PETROLERO SUEZMAX 145000TPM PAULA CARTELLE MARTÍNEZ Proyecto Nº 14-103 Grado en Arquitectura Naval. Tutor : Raúl Villa Caro.

(2) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. INDICE 1.1. PROCESO DE DIMENSIONAMIENTO: ................................................................. 3. 1.2. RPA:............................................................................................................................ 4. 1.3. BASE DE DATOS: .................................................................................................... 5. 1.4. CÁLCULO DE LAS DIMENSIONES PRINCIPALES Y COEFICIENTES: .......... 6. 1.4.1. Estimación de la Eslora entre Perpendiculares (Lpp) : ....................................... 6. 1.4.2. Estimación de la Manga (B): ............................................................................... 8. 1.4.3. Estimación del Puntal (D): ................................................................................ 11. 1.4.4. Estimación del Calado (T): ................................................................................ 14. 1.4.5. Estimación de la Eslora Total (LT): .................................................................. 17. 1.4.6. Desplazamiento (Δ): .......................................................................................... 17. 1.4.7. Resumen de las Dimensiones : .......................................................................... 18. 1.5. OBTENCIÓN DE LA ALTERNATIVA MÁS FAVORABLE: .............................. 18. 1.5.1. Generación de alternativas: ............................................................................... 18. 1.5.2. Límites de los buques alternativa: ..................................................................... 19. 1.6. Coeficientes preliminares: ........................................................................................ 23. 1.6.1. Coeficiente de Bloque (Cb): .............................................................................. 23. 1.6.1.1. Fórmula de Alexander: ............................................................................... 23. 1.6.1.2. Fórmula de Townsin: ................................................................................. 24. 1.6.1.3. Fórmula de Katsoulis: ................................................................................ 25. 1.6.1.4. Fórmula de Schneekluth ............................................................................. 25. 1.6.1.5. Fórmula de Kerlen: .................................................................................... 25. 1.6.2. .Coeficiente de la sección media (Cm): ............................................................. 26. 1.6.2.1. Fórmula de Kerlen: .................................................................................... 26. 1.6.2.2. Fórmula del HSVA: ................................................................................... 26. 1.6.3. Coeficiente prismático longitudinal (CP):.......................................................... 27. 1.6.4. Coeficiente de la flotación (CWP): ................................................................... 27. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 1.

(3) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. 1.6.4.1. TFG Nº 14-103. 1.6.5. Fórmula de Schneekluth para secciones normales ..................................... 27. 1.6.5.1. ESTIMACIÓN DE LA POTENCIA PROPULSORA: ..................................... 27. 1.6.6. Fórmula de D.G.M. Watson: ...................................................................... 27 ESTIMACIÓN DEL PESO EN ROSCA: ......................................................... 28. 1.6.6.1. Peso de la estructura de acero: ................................................................... 28. 1.6.6.2. Peso de maquinaria propulsora y auxiliar: ................................................. 31. 1.6.6.3. Peso Muerto: .............................................................................................. 33. 1.6.7 1.6.7.1. Cifra de mérito:.................................................................................................. 36. 1.6.8. ESTIMACIÓN DE LOS COSTES DE CONSTRUCCIÓN: ..................... 37 Alternativa Más Favorable: ............................................................................... 42. 1.7. DIMENSIONES FINALES: ..................................................................................... 44. 1.8. Estimación del Francobordo: .................................................................................... 45. 1.9. Cálculo preliminar de la Potencia: ............................................................................ 48. BIBLIOGRAFÍA: .................................................................................................................... 54. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 2.

(4) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. 1.1 PROCESO DE DIMENSIONAMIENTO:. A la hora de plantearse el dimensionamiento de cualquier barco, existen diversos procedimientos para su realización, como son los siguientes: . Métodos Estadísticos: se parte de la información de una base de datos de barcos similares al barco objeto de diseño y se busca encajar las dimensiones con menor error posible gracias al volumen de datos tratados.. . Fundamentarse en uno o varios buques base de los que se disponga una amplia y fiable información.. . Método Experimental: existen diversos tipos, como puede ser el uso de series sistemáticas de formas.. En nuestro caso, se elige el método estadístico para obtener el dimensionamiento de nuestro buque; para ello las RPA del buque a proyectar se muestran a continuación.. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 3.

(5) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. 1.2 RPA: Escola Politécnica Superior. GRADO EN ARQUITECTURA NAVAL TRABAJO FIN DE GRADO CURSO 2.013-2014 PROYECTO NÚMERO 14-103 TIPO DE BUQUE: PETROLERO SUEZ MAX 145.000 TPM. CLASIFICACIÓN, COTA Y REGLAMENTOS DE APLICACIÓN: DNV, CSR, SOLAS, MARPOL. CARACTERÍSTICAS DE LA CARGA: Transporte de petróleo crudo de densidad relativa 0,86. Calefacción de tanques. VELOCIDAD Y AUTONOMÍA: 15 nudos en condiciones de servicio. 85 % MCR+ 15% de margen de mar. 15.000 millas a la velocidad de servicio. SISTEMAS Y EQUIPOS DE CARGA / DESCARGA: 3 Turbo-bombas. PROPULSIÓN: Motor 2T lento directamente acoplado a hélice de paso fijo. TRIPULACIÓN Y PASAJE: Tripulación de 24 personas y 6 plazas para el personal del Canal de Suez. OTROS EQUIPOS E INSTALACIONES: Los habituales en este tipo de buque.. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 4.

(6) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. 1.3 BASE DE DATOS: Una vez se conocen las características y los requisitos previstos de actividad del buque a proyectar (RPA), se confecciona una base de datos con buques de características similares al mismo. Para la realización de la base de datos, se realiza una recopilación de datos de diversas fuentes: “Clarkson Research Studies”, “Significant Ships” y “Register of Shipping” sobre diversos buques petroleros tipo Suez Max, con una capacidad de peso muerto entre 130.000 y 170.000 TPM. Esta base de datos permitirá conocer de forma aproximada las dimensiones del buque a proyectar en base a un análisis de regresión lineal de parámetros de los buques de referencia. A continuación, se muestra la base de datos obtenida: DWT Lt Lpp B D T V MOTOR Pot Motor RPM (t) (m) (m) (m) (m) (m) (knot) Navion Norvergia 1995 130596 265,0 257,5 42,5 22,4 16,0 14,0 Sulzer Engine 26320 R. of Shiping NOMBRE. AÑO. OS Breeze. 1996 134441 270,8 262,2 46,0 23,3 15,6. 15,7. MAN B&W. 22200. Glen Maye. 1992 140700 272,0 262,0 45,6 24,0 16,1. 14,7. MAN B&W. 12370. Wilomi Tanana. 1992 141720 274,3 265,0 43,2 23,8 16,7. 14,0. Sulzer Engine. 11084. 68. SS92. Ramtin. 1992 141861 274,0 264,0 48,0 23,0 15,2. 14,7. MAN B&W. 20940. 88. Clarkson. Vista III. 1994 142674 274,3 263,3 44,5 24,7 16,9. 14,2. Sulzer Engine. 17720. 97. Clarkson. Knock Allan. 1992 145242 274,0 267,0 44,4 24,1 16,6. 14,4. MAN B&W. 12930. Jag Lakshita. 2000 147092 274,2 264,0 47,8 22,8 16,0. 14,6. MAN B&W. 20900. 88. Clarkson. Almi Sun. 2013 149999 274,0 264,0 48,0 23,7 16,4. 14,0. MAN B&W. 25370. 91. Clarkson. Eagle San Diego. 2012 149997 274,3 267,0 49,0 23,3 16,6. 15,5. MAN B&W. Majestic. 2000 150264 274,2 263,0 48,0 22,4 16,0. 15,2. Sulzer Engine. 22380. 94. Clarkson. British Harrier. 1997 151000 274,0 264,0 46,0 24,0 17,0. 15,0. MAN B&W. 15235. 91. SS97. Brasil Voyager. 2013 153680 282,1 267,0 49,0 23,6 17,2. 15,1. MAN B&W. 16900. 87. SS13. Samba Spirit. 2013 154101 282,0 267,0 49,0 23,6 17,2. 14,6. MAN B&W. 14270. 82. SS13. Rio 2016. 2013 155700 278,5 264,0 48,0 23,1 17,2. 14,8. MAN B&W. 15200. 82. SS13. Eagle San Antonio 2012 157849 274,3 267,0 49,0 23,3 17,2. 16,0. MAN B&W. 16400. 83. SS12. 89. Clarkson R. of Shiping. R. of Shiping. Clarkson. Spyros k. 2011 158000 274,2 264,0 48,0 23,1 17,2. 15,7. MAN B&W. 18660. 91. SS11. Stena Supreme. 2012 159031 274,2 264,0 48,0 23,3 17,0. 14,6. MAN B&W. 15720. 81. SS12. Eton. 2006 162390 280,5 270,0 50,0 23,0 16,5. 15,5. MAN B&W. 21770. 91. SS06. Alan Veliki. 2003 166739 281,5 270,0 48,2 23,0 17,2. 15,5. MAN B&W. 16780. 82. Veristar.com. TABLA 1.-Base de datos de buques similares.. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 5.

(7) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. 1.4 CÁLCULO DE LAS DIMENSIONES PRINCIPALES Y COEFICIENTES:. Los cálculos de las dimensiones principales del buque proyecto se obtiene mediante regresiones lineales, como se muestra a continuación:. 1.4.1 Estimación de la Eslora entre Perpendiculares (Lpp) :. El gráfico obtenido por los 20 buques petroleros Suezmax elegidos para realizar las regresiones, es el mostrado a continuación. Puesto que los DWT es un dato de partida (145000 TPM), se calculará la Lpp en función de dicho dato. Representando DWT1/3 frente a la Lpp. y = 1,9769x + 159,89 R² = 0,5771. DWT^1/3-LPP 271,0 269,0 267,0. LPP. 265,0 263,0 261,0 259,0 257,0. 255,0 50,0. 51,0. 52,0. 53,0. 54,0. 55,0. 56,0. DWT^(1/3). Gráfico 1-Regresión para la obtención de la Lpp. Sustituyendo el dato de partida (DWT) en la ecuación obtenida: 𝐿𝑝𝑝 = 1,9769 ∗ 𝐷𝑊𝑇. 1⁄ 3. + 159,89. La Eslora entre perpendiculares será: 𝐿𝑝𝑝1 = 263,75 𝑚. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 6.

(8) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. Representando la eslora total (Lt) frente a la eslora entre perpendiculares, obtenemos la siguiente regresión: y = 0,5766x + 106,17 R² = 0,6806. LT-LPP 271,0 269,0 267,0. LPP. 265,0 263,0 261,0 259,0 257,0 255,0 262,0. 267,0. 272,0. 277,0. 282,0. 287,0. LT. Gráfico 2-Regresión para la obtención de la Lpp. Sustituyendo la LT obtenida en el apartado 1.4.5 (LT=274,254 m) en la ecuación obtenida: 𝐿𝑝𝑝 = 0,5766 ∗ 𝐿 𝑇 + 106,17 La Eslora entre perpendiculares será: 𝐿𝑝𝑝2 = 263,94𝑚 La eslora entre perpendiculares prelliminar del buque proyecto será:. 𝐿𝑝𝑝 =. 𝐿𝑝𝑝1 + 𝐿𝑝𝑝2 263,75 + 263,94 = 2 2 𝑳𝒑𝒑 = 𝟐𝟔𝟑, 𝟖𝟓 𝒎. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 7.

(9) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. 1.4.2 Estimación de la Manga (B):. Puesto que los DWT es un dato de partida (145000 TPM), se calculará la B en función de dicho dato. Representando DWT1/3 frente a la B.. DWT^1/3-B. y = 1,4477x - 29,721 R² = 0,5716. 51,0 50,0 49,0. B. 48,0 47,0 46,0 45,0. 44,0 43,0 42,0 50,0. 51,0. 52,0. 53,0. 54,0. 55,0. 56,0. DWT^(1/3). Gráfico 3-Regresión DWT1/3-B para la obtención de B. Sustituyendo el dato de partida (DWT) en la ecuación obtenida: 𝐵 = 1,4477 ∗ 𝐷𝑊𝑇. 1⁄ 3. − 29,721. La manga preliminar de nuestro buque a proyectar será: 𝑩𝟏 = 𝟒𝟔, 𝟑𝟒𝒎. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 8.

(10) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. Representando la eslora entre perpendiculares (Lpp) frente a la manga (B), obtenemos la siguiente regresión:. B. Lpp-B 51,0 50,0 49,0 48,0 47,0 46,0 45,0 44,0 43,0 42,0 256,0. 258,0. 260,0. 262,0. y = 0,4512x - 72,362 R² = 0,376. 264,0. 266,0. 268,0. 270,0. 272,0. Lpp. Gráfico 4-Regresión Lpp-B para la obtención de B. Sustituyendo el dato de partida (Lpp) en la ecuación obtenida: 𝐵 = 0,4512 ∗ 𝐿𝑝𝑝 − 72,362 La manga de será: 𝐵 = 0,4512 ∗ 263,85 − 72,362 𝑩𝟐 = 𝟒𝟔, 𝟔𝟖 𝒎. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 9.

(11) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. Representando la eslora entre perpendiculares (Lpp) frente a la relación Lpp/B, obtenemos la siguiente regresión:. Lpp-Lpp/B y = -0,0338x + 14,568 R² = 0,1776. 6,2 6,1 6,0. Lpp/B. 5,9 5,8 5,7. 5,6 5,5 5,4 5,3 256,0. 258,0. 260,0. 262,0. 264,0. 266,0. 268,0. 270,0. 272,0. Lpp. Gráfico 5-Regresión Lpp-Lpp/B para la obtención de B. Sustituyendo el dato de partida (Lpp) en la ecuación obtenida: 𝐿𝑝𝑝 = −0,0338 ∗ 𝐿𝑝𝑝 + 14,568 𝐵 La relación eslora/ manga de será: 𝐿𝑝𝑝 = −0,0338 ∗ 263,85 + 14,568 𝐵 𝐿𝑝𝑝 = 5,65 𝐵 𝑩𝟑 = 𝟒𝟔, 𝟔𝟗𝟔𝒎 La B del buque proyecto será:. 𝐵=. 𝐵1 + 𝐵2 + 𝐵3 46,34 + 46,689 + 46,696 = 3 3 𝑩 = 𝟒𝟔, 𝟓𝟕 𝒎. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 10.

(12) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. 1.4.3 Estimación del Puntal (D):. Puesto que los DWT es un dato de partida (145000 TPM), se calculará el puntal (D) en función de dicho dato. Representando DWT1/3 frente a la D.. DWT^1/3-D. y = -0,0538x + 26,233 R² = 0,0106. 25,0 24,5. D. 24,0 23,5. 23,0 22,5 22,0 50,0. 51,0. 52,0. 53,0. 54,0. 55,0. 56,0. DWT^(1/3). Gráfico 6-Regresión DWT1/3-D para la obtención de D.. Sustituyendo el dato de partida (DWT) en la ecuación obtenida: 𝐷 = −0,0538 ∗ 𝐷𝑊𝑇. 1⁄ 3. + 26,233. Se obtiene un puntal preliminar de nuestro buque proyecto: 𝑫𝟏 = 𝟐𝟑, 𝟒𝟏 𝒎. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 11.

(13) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. Representando la eslora entre perpendiculares (Lpp) frente a la relación Lpp/D, obtenemos la siguiente regresión:. Lpp-Lpp/D. y = 0,0289x + 3,6823 R² = 0,0846. 12,0 11,8 11,6. LPP/D. 11,4 11,2 11,0 10,8 10,6. 10,4 256,0. 258,0. 260,0. 262,0. 264,0. 266,0. 268,0. 270,0. 272,0. LPP. Gráfico 7-Regresión Lpp-Lpp/D para la obtención de D.. Sustituyendo el dato de partida (Lpp) en la ecuación obtenida: 𝐿𝑝𝑝 = 0,0289 ∗ 𝐿𝑝𝑝 + 3,6823 𝐷 La relación eslora/ puntal de será: 𝐿𝑝𝑝 = 0,0289 ∗ 263,85 + 3,6823 𝐷 𝐿𝑝𝑝 = 11,31 𝐷 Obteniendo un puntal preliminar de nuestro buque proyecto: 𝑫𝟐 = 𝟐𝟑, 𝟑𝟑 𝒎. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 12.

(14) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. Representando la eslora entre perpendiculares (Lpp) frente a la relación B/D, obtenemos la siguiente regresión:. Lpp-B/D. y = 0,0171x - 2,5123 R² = 0,1852. 2,2 2,2 2,1 2,1. B/D. 2,0 2,0. 1,9 1,9. 1,8 1,8 1,7 256,0. 258,0. 260,0. 262,0. 264,0. 266,0. 268,0. 270,0. 272,0. LPP. Gráfico 8-Regresión Lpp-B/D para la obtención de D.. Sustituyendo el dato de partida (Lpp) en la ecuación obtenida: 𝐵 = 0,0171 ∗ 𝐿𝑝𝑝 − 2,5123 𝐷 La relación manga / puntal de será: 𝐵 = 0,0171 ∗ 263,85 − 2,5123 𝐷 𝐵 = 1,999 𝐷 𝑫𝟑 = 𝟐𝟑, 𝟑𝟓𝒎 El puntal preliminar del buque a proyectar será:. 𝐷=. 𝐷1 + 𝐷2 + 𝐷3 23,41 + 23,33 + 23,35 = 3 3 𝑫 = 𝟐𝟑, 𝟑𝟔 𝒎. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 13.

(15) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. 1.4.4 Estimación del Calado (T):. Puesto que los DWT es un dato de partida (145000 TPM), se calculará el calado (T) en función de dicho dato. Representando DWT1/3 frente a la T.. DWT^1/3-T. y = 0,3644x - 2,7562 R² = 0,4505. 17,5 17,0. T. 16,5 16,0 15,5 15,0 50,5. 51,5. 52,5. 53,5. 54,5. 55,5. DWT^(1/3). Gráfico 9-Regresión DWT1/3-T para la obtención de T.. Sustituyendo el dato de partida (DWT) en la ecuación obtenida: 𝑇 = 0,3644 ∗ 𝐷𝑊𝑇. 1⁄ 3. − 2,7562. El calado preliminar obtenido de nuestro buque proyecto será: 𝑻𝟏 = 𝟏𝟔, 𝟑𝟗𝒎. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 14.

(16) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. Representando la manga (B) frente a la relación B/T, obtenemos la siguiente regresión:. B-B/T. y = 0,0496x + 0,5073 R² = 0,5042. 3,2. B/T. 3,1 3,0 2,9. 2,8 2,7 2,6 2,5 42,0. 44,0. 46,0. 48,0. 50,0. B. Gráfico 10-Regresión B-B/T para la obtención de T.. Sustituyendo el dato de partida (B) en la ecuación obtenida: 𝐵 = 0,0496 ∗ 𝐵 + 0,5073 𝑇 La relación eslora/ puntal de será: 𝐵 = 0,0496 ∗ 46,57 + 0,5073 𝑇 𝐵 = 2,823 𝑇 El calado preliminar obtenido de nuestro buque proyecto será: 𝑻𝟐 = 𝟏𝟔, 𝟓𝟒 𝒎. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 15.

(17) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. Representando la eslora entre perpendiculares (Lpp) frente a la relación Lpp/T, obtenemos la siguiente regresión:. Lpp-Lpp/T. y = -0,0359x + 25,496 R² = 0,0374. 17,5. Lpp/T. 17,0. 16,5 16,0 15,5 15,0 256,0 258,0 260,0 262,0 264,0 266,0 268,0 270,0 272,0 Lpp. Gráfico 11-Regresión Lpp-Lpp/T para la obtención de T.. Sustituyendo el dato de partida (Lpp) en la ecuación obtenida: 𝐿𝑝𝑝 = −0,0359 ∗ 𝐿𝑝𝑝 + 25,496 𝑇 La relación eslora/ puntal de será: 𝐿𝑝𝑝 = −0,0359 ∗ 263,85 + 25,496 𝑇 𝐿𝑝𝑝 = 16,02 𝑇 El calado preliminar obtenido de nuestro buque proyecto será: 𝑻𝟑 = 𝟏𝟔, 𝟒𝟕 𝒎 La T del buque proyecto será:. 𝑇=. 𝑇1 + 𝑇2 + 𝑇3 16,388 + 16,54 + 16,47 = 3 3 𝑻 = 𝟏𝟔, 𝟒𝟔 𝒎. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 16.

(18) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. 1.4.5 Estimación de la Eslora Total (LT): Puesto que los DWT es un dato de partida (145000 TPM), se calculará la eslora total (Lt) en función de dicho dato. Representando DWT1/3 frente a la Lt.. y = 2,8348x + 124,68 R² = 0,5795. DWT^1/3-LT 284,0 282,0 280,0 278,0. LT. 276,0 274,0. 272,0 270,0 268,0. 266,0 50,0. 51,0. 52,0. 53,0. 54,0. 55,0. 56,0. DWT^(1/3). Gráfico 12-Regresión DWT1/3-Lt para la obtención de Lt.. Sustituyendo el dato de partida (DWT) en la ecuación obtenida: 𝐿 𝑇 = 2,8348 ∗ 𝐷𝑊𝑇. 1⁄ 3. + 124,68. La Eslora Total de nuestro buque proyecto será: 𝐿 𝑇 = 2,8348 ∗ 145000. 1⁄ 3. + 124,68. 𝑳𝑻 = 𝟐𝟕𝟑, 𝟔𝟏 𝒎. 1.4.6 Desplazamiento (Δ): El cálculo del desplazamiento se puede calcular mediante la siguiente fórmula: ∆= 𝜌. 𝐿𝑝𝑝. 𝐵. 𝑇. 𝐶𝐵 ∆= 1,025 · 263,85 · 46,57 · 16,46 · 0,845 𝜟 = 𝟏𝟕𝟓𝟏𝟗𝟒 𝒕𝒐𝒏𝒔. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 17.

(19) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. 1.4.7 Resumen de las Dimensiones : Las dimensiones y coeficientes obtenidos hasta este momento son las que se presentan en la siguiente tabla:. Lpp. 263,85 m. B. 46,57 m. D. 23,36 m. T. 16,46 m. ∆. 175194 tons. Fn. 0,152. V. 15,000 knot. Tabla 2.- Dimensiones principales preliminares.. Los coeficientes de carena se obtienen mediante formulación, obtenida de Ref.1, y se explica a continuación:. 1.5 OBTENCIÓN DE LA ALTERNATIVA MÁS FAVORABLE: En este apartado, se trata de buscar el buque cuya construcción sea más viable económicamente, entre las diferentes alternativas generadas a partir de una serie de parámetros y características definidas por el armador.. 1.5.1 Generación de alternativas: Se estudian una serie de alternativas para conocer cuáles son las dimensiones en función de la cifra de mérito que en este caso es el coste de construcción. El proceso a seguir consiste en calcular una serie de alternativas de las dimensiones preliminares mediante variación sistemática de sus parámetros fundamentales, como son las dimensiones principales y los coeficientes. A cada una de estas alternativas se le calculara el coste de construcción y se elegirá aquella que cumpliendo todos los requisitos técnicos presente el menos coste de construcción.. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 18.

(20) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. Según Ref.2-Punto 7.5, las alternativas se obtiene a partir de las dimensiones preliminares (con subíndice 0) con incremento del 3% de la siguiente manera: -Eslora entre perpendiculares:. 𝐿𝑝𝑝𝑖 = 𝑙𝑖. 𝐿𝑝𝑝0 li: 0,91-0,94-0,97-1,00-1,03-1,06-1,09 -Manga:. 𝐵𝑖𝑗 = 𝑏𝑖𝑗. 𝐵0 bij 0,91-0,94-0,97-1,00-1,03-1,06-1,09 -Puntal:. 𝐷𝑖𝑗 =. 𝐿𝑜. 𝐵𝑜 . 𝐷𝑜 𝐿𝑖. 𝐵𝑖𝑗. 𝑇𝑖𝑗 =. 𝐿𝑜. 𝐵𝑜 . 𝑇𝑜 𝐿𝑖. 𝐵𝑖𝑗. -Calado:. 1.5.2 Límites de los buques alternativa: De todas las opciones posibles, se considerarán aquellas que cumplan una serie de criterios que se describen a continuación:. L/B B/D. B/T. L/D. Min. 5,400. Max. 6,134. Min. 1,802. Max. 2,174. Min. 2,587. Max. 3,158. Min. 10,660. Max. 11,741. Tabla 3.- Limitaciones de la base de datos.. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 19.

(21) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. Existen dos restricciones más, debido a que el buque pasa por el Canal de Suez:. B max. 49 m. Tmax. 18.9 m. Tabla 4.-Limitaciones Canal de Suez.. Las alternativas obtenidas son las que se muestran a continuación, de las cuales se indican aquellas que cumplen o no con las limitaciones explicadas anteriormente.. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 20.

(22) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. C.Suez. C.Suez. Min. 49m. 18,9. Max. T. 5,400. Min. 10,660. Min. 1,802. Min. 2,587. Min. 6,792. 6,134. Max. 11,741. Max. 2,174. Max. 3,158. Max. Alt. Lpp. B. CONDICION B. CONDICION T. D-T. L/B. Condición L/B. L/D. Condición L/D. B/D. Condición B/D. B/T. Condición B/T. 1. 240,095. 42,382. VÁLIDO. 28,213 19,881. NO VALIDO. 8,331. VÁLIDO. 5,665. VALIDO. 8,510. NO VÁLIDO. 1,502. NO VÁLIDO. 2,132. NO VÁLIDO. 2. 240,095. 43,779. VÁLIDO. 27,312 19,247. NO VALIDO. 8,065. VÁLIDO. 5,484. VALIDO. 8,791. NO VÁLIDO. 1,603. NO VÁLIDO. 2,275. NO VÁLIDO. 3. 240,095. 45,176. VÁLIDO. 26,468 18,652. VÁLIDO. 7,816. VÁLIDO. 5,315. NO VÁLIDO. 9,071. NO VÁLIDO. 1,707. NO VÁLIDO. 2,422. NO VÁLIDO. 4. 240,095. 46,573. VÁLIDO. 25,674 18,092. VÁLIDO. 7,582. VÁLIDO. 5,155. NO VÁLIDO. 9,352. NO VÁLIDO. 1,814. VALIDO. 2,574. NO VÁLIDO. 5. 240,095. 47,971. VÁLIDO. 24,926 17,565. VÁLIDO. 7,361. VÁLIDO. 5,005. NO VÁLIDO. 9,632. NO VÁLIDO. 1,925. VALIDO. 2,731. VALIDO. 6. 240,095. 49,368. NO VALIDO. 24,220 17,068. VÁLIDO. 7,152. VÁLIDO. 4,863. NO VÁLIDO. 9,913. NO VÁLIDO. 2,038. VALIDO. 2,892. VALIDO. 7. 240,095. 50,765. NO VALIDO. 23,554 16,598. VÁLIDO. 6,956. VÁLIDO. 4,730. NO VÁLIDO. 10,193. NO VÁLIDO. 2,155. VALIDO. 3,058. VALIDO. 8. 248,010. 42,382. VÁLIDO. 27,312 19,247. NO VALIDO. 8,065. VÁLIDO. 5,852. VALIDO. 9,081. NO VÁLIDO. 1,552. NO VÁLIDO. 2,202. NO VÁLIDO. 9. 248,010. 43,779. VÁLIDO. 26,441 18,633. VÁLIDO. 7,808. VÁLIDO. 5,665. VALIDO. 9,380. NO VÁLIDO. 1,656. NO VÁLIDO. 2,350. NO VÁLIDO. 10. 248,010. 45,176. VÁLIDO. 25,623 18,056. VÁLIDO. 7,567. VÁLIDO. 5,490. VALIDO. 9,679. NO VÁLIDO. 1,763. NO VÁLIDO. 2,502. NO VÁLIDO. 11. 248,010. 46,573. VÁLIDO. 24,854 17,515. VÁLIDO. 7,340. VÁLIDO. 5,325. NO VÁLIDO. 9,979. NO VÁLIDO. 1,874. VALIDO. 2,659. VALIDO. 12. 248,010. 47,971. VÁLIDO. 24,130 17,005. VÁLIDO. 7,126. VÁLIDO. 5,170. NO VÁLIDO. 10,278. NO VÁLIDO. 1,988. VALIDO. 2,821. VALIDO. 13. 248,010. 49,368. NO VALIDO. 23,447 16,523. VÁLIDO. 6,924. VÁLIDO. 5,024. NO VÁLIDO. 10,577. NO VÁLIDO. 2,105. VALIDO. 2,988. VALIDO. 14. 248,010. 50,765. NO VALIDO. 22,802 16,069. VÁLIDO. 6,734. NO VALIDO. 4,885. NO VÁLIDO. 10,877. VALIDO. 2,226. NO VÁLIDO. 3,159. NO VÁLIDO. 15. 255,925. 42,382. VÁLIDO. 26,468 18,652. VÁLIDO. 7,816. VÁLIDO. 6,039. VALIDO. 9,669. NO VÁLIDO. 1,601. NO VÁLIDO. 2,272. NO VÁLIDO. 16. 255,925. 43,779. VÁLIDO. 25,623 18,056. VÁLIDO. 7,567. VÁLIDO. 5,846. VALIDO. 9,988. NO VÁLIDO. 1,709. NO VÁLIDO. 2,425. NO VÁLIDO. 17. 255,925. 45,176. VÁLIDO. 24,830 17,498. VÁLIDO. 7,333. VÁLIDO. 5,665. VALIDO. 10,307. NO VÁLIDO. 1,819. VALIDO. 2,582. NO VÁLIDO. 18. 255,925. 46,573. VÁLIDO. 24,086 16,973. VÁLIDO. 7,113. VÁLIDO. 5,495. VALIDO. 10,626. NO VÁLIDO. 1,934. VALIDO. 2,744. VALIDO. 19. 255,925. 47,971. VÁLIDO. 23,384 16,479. VÁLIDO. 6,905. VÁLIDO. 5,335. NO VÁLIDO. 10,944. VALIDO. 2,051. VALIDO. 2,911. VALIDO. 20. 255,925. 49,368. NO VALIDO. 22,722 16,012. VÁLIDO. 6,710. NO VALIDO. 5,184. NO VÁLIDO. 11,263. VALIDO. 2,173. VALIDO. 3,083. VALIDO. 21. 255,925. 50,765. NO VALIDO. 22,097 15,572. VÁLIDO. 6,525. NO VALIDO. 5,041. NO VÁLIDO. 11,582. VALIDO. 2,297. NO VÁLIDO. 3,260. NO VÁLIDO. 22. 263,840. 42,382. VÁLIDO. 25,674 18,092. VÁLIDO. 7,582. VÁLIDO. 6,225. NO VÁLIDO. 10,277. NO VÁLIDO. 1,651. NO VÁLIDO. 2,343. NO VÁLIDO. 23. 263,840. 43,779. VÁLIDO. 24,854 17,515. VÁLIDO. 7,340. VÁLIDO. 6,027. VALIDO. 10,616. NO VÁLIDO. 1,761. NO VÁLIDO. 2,500. NO VÁLIDO. 24. 263,840. 45,176. VÁLIDO. 24,086 16,973. VÁLIDO. 7,113. VÁLIDO. 5,840. VALIDO. 10,954. VALIDO. 1,876. VALIDO. 2,662. VALIDO. SEPTIEMBRE 2014. D. TFG Nº 14-103. DIMENSIONAMIENTO. 21.

(23) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. 25. 263,840. 46,573. VÁLIDO. 23,363 16,464. VÁLIDO. 6,899. VÁLIDO. 5,665. VALIDO. 11,293. VALIDO. 1,993. VALIDO. 2,829. VALIDO. 26. 263,840. 47,971. VÁLIDO. 22,683 15,984. VÁLIDO. 6,698. NO VALIDO. 5,500. VALIDO. 11,632. VALIDO. 2,115. VALIDO. 3,001. VALIDO. 27. 263,840. 49,368. NO VALIDO. 22,041 15,532. VÁLIDO. 6,509. NO VALIDO. 5,344. NO VÁLIDO. 11,971. NO VÁLIDO. 2,240. NO VÁLIDO. 3,178. NO VÁLIDO. 28. 263,840. 50,765. NO VALIDO. 21,434 15,104. VÁLIDO. 6,330. NO VALIDO. 5,197. NO VÁLIDO. 12,309. NO VÁLIDO. 2,368. NO VÁLIDO. 3,361. NO VÁLIDO. 29. 271,756. 42,382. VÁLIDO. 24,926 17,565. VÁLIDO. 7,361. VÁLIDO. 6,412. NO VÁLIDO. 10,903. VALIDO. 1,700. NO VÁLIDO. 2,413. NO VÁLIDO. 30. 271,756. 43,779. VÁLIDO. 24,130 17,005. VÁLIDO. 7,126. VÁLIDO. 6,207. NO VÁLIDO. 11,262. VALIDO. 1,814. VALIDO. 2,575. NO VÁLIDO. 31. 271,756. 45,176. VÁLIDO. 23,384 16,479. VÁLIDO. 6,905. VÁLIDO. 6,015. VALIDO. 11,621. VALIDO. 1,932. VALIDO. 2,742. VALIDO. 32. 271,756. 46,573. VÁLIDO. 22,683 15,984. VÁLIDO. 6,698. NO VALIDO. 5,835. VALIDO. 11,981. NO VÁLIDO. 2,053. VALIDO. 2,914. VALIDO. 33. 271,756. 47,971. VÁLIDO. 22,022 15,519. VÁLIDO. 6,503. NO VALIDO. 5,665. VALIDO. 12,340. NO VÁLIDO. 2,178. NO VÁLIDO. 3,091. VALIDO. 34. 271,756. 49,368. NO VALIDO. 21,399 15,080. VÁLIDO. 6,319. NO VALIDO. 5,505. VALIDO. 12,700. NO VÁLIDO. 2,307. NO VÁLIDO. 3,274. NO VÁLIDO. 35. 271,756. 50,765. NO VALIDO. 20,810 14,664. VÁLIDO. 6,145. NO VALIDO. 5,353. NO VÁLIDO. 13,059. NO VÁLIDO. 2,439. NO VÁLIDO. 3,462. NO VÁLIDO. 36. 279,671. 42,382. VÁLIDO. 24,220 17,068. VÁLIDO. 7,152. VÁLIDO. 6,599. NO VÁLIDO. 11,547. VALIDO. 1,750. NO VÁLIDO. 2,483. NO VÁLIDO. 37. 279,671. 43,779. VÁLIDO. 23,447 16,523. VÁLIDO. 6,924. VÁLIDO. 6,388. NO VÁLIDO. 11,928. NO VÁLIDO. 1,867. VALIDO. 2,650. VALIDO. 38. 279,671. 45,176. VÁLIDO. 22,722 16,012. VÁLIDO. 6,710. NO VALIDO. 6,191. NO VÁLIDO. 12,308. NO VÁLIDO. 1,988. VALIDO. 2,821. VALIDO. 39. 279,671. 46,573. VÁLIDO. 22,041 15,532. VÁLIDO. 6,509. NO VALIDO. 6,005. VALIDO. 12,689. NO VÁLIDO. 2,113. VALIDO. 2,999. VALIDO. 40. 279,671. 47,971. VÁLIDO. 21,399 15,080. VÁLIDO. 6,319. NO VALIDO. 5,830. VALIDO. 13,070. NO VÁLIDO. 2,242. NO VÁLIDO. 3,181. NO VÁLIDO. 41. 279,671. 49,368. NO VALIDO. 20,793 14,653. VÁLIDO. 6,140. NO VALIDO. 5,665. VALIDO. 13,450. NO VÁLIDO. 2,374. NO VÁLIDO. 3,369. NO VÁLIDO. 42. 279,671. 50,765. NO VALIDO. 20,221 14,249. VÁLIDO. 5,971. NO VALIDO. 5,509. VALIDO. 13,831. NO VÁLIDO. 2,511. NO VÁLIDO. 3,563. NO VÁLIDO. 43. 287,586. 42,382. VÁLIDO. 23,554 16,598. VÁLIDO. 6,956. VÁLIDO. 6,786. NO VÁLIDO. 12,210. NO VÁLIDO. 1,799. NO VÁLIDO. 2,553. NO VÁLIDO. 44. 287,586. 43,779. VÁLIDO. 22,802 16,069. VÁLIDO. 6,734. NO VALIDO. 6,569. NO VÁLIDO. 12,612. NO VÁLIDO. 1,920. VALIDO. 2,725. VALIDO. 45. 287,586. 45,176. VÁLIDO. 22,097 15,572. VÁLIDO. 6,525. NO VALIDO. 6,366. NO VÁLIDO. 13,015. NO VÁLIDO. 2,044. VALIDO. 2,901. VALIDO. 46. 287,586. 46,573. VÁLIDO. 21,434 15,104. VÁLIDO. 6,330. NO VALIDO. 6,175. NO VÁLIDO. 13,417. NO VÁLIDO. 2,173. VALIDO. 3,083. VALIDO. 47. 287,586. 47,971. VÁLIDO. 20,810 14,664. VÁLIDO. 6,145. NO VALIDO. 5,995. VALIDO. 13,820. NO VÁLIDO. 2,305. NO VÁLIDO. 3,271. NO VÁLIDO. 48. 287,586. 49,368. NO VALIDO. 20,221 14,249. VÁLIDO. 5,971. NO VALIDO. 5,825. VALIDO. 14,222. NO VÁLIDO. 2,441. NO VÁLIDO. 3,465. NO VÁLIDO. 49. 287,586. 50,765. NO VALIDO. 19,664 13,857. VÁLIDO. 5,807. NO VALIDO 5,665 VALIDO Tabla 6.-Tabla de Alternativas.. 14,625. NO VÁLIDO. 2,582. NO VÁLIDO. 3,663. NO VÁLIDO. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 22.

(24) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. Una vez generamos las alternativas, debemos desarrollar la cifra de mérito para escoger la alternativa más favorable.. 1.6 COEFICIENTES PRELIMINARES: Los coeficientes de carena se obtienen mediante formulación, obtenida en Ref.1 “El proyecto Básico del Buque Mercante”, como se muestra a continuación:. 1.6.1 Coeficiente de Bloque (Cb):. Este parámetro es fundamental para representar las formas del buque, tiene una incidencia muy grande sobre la resistencia a la marcha y sobre la capacidad de carga, y en menor medida, sobre la estabilidad, maniobrabilidad, etc. Para la obtención del coeficiente de bloque existen varias fórmulas que definen un valor adecuado del mismo en función de la velocidad, tipo de buque y de algunas dimensiones principales, fundamentalmente la eslora. Dichas fórmulas se utilizarán para la obtención de cada alternativa y se obtienen Ref.1 “Proyecto Básico del Buque Mercante” Capítulo 3.4Formas. Con los diferentes valores obtenidos se hará la media aritmética y se obtendrá así un valor de “Cb” para cada alternativa. Las expresiones utilizadas para cada alternativa, se presentan a continuación:. 1.6.1.1 Fórmula de Alexander:. La fórmula de Alexander se basa en la aplicación de una constante k en una formula directamente proporcional a la velocidad del buque e inversamente proporcional a su eslora. La constante k cogerá valores de 1,03 para buques rápidos y 1,12 para buques lentos. Para dar mayor precisión a su valor, puede hacerse mediante la gráfica expuesta a continuación o despejando el valor de la misma de un buque de características similares a las del buque a proyectar.. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 23.

(25) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. Figura 1.: Gráfica de la constante K de la Fórmula de Alexander. Entrando en la gráfica, el valor de la constante k de nuestro buque será de 1,118. Aplicando la fórmula de Alexander:. CB = k − 0,5 ·. V (3,28 · Lpp)0,5. CB = 1,118 − 0,5 ·. 15 (3,28 · 263.85)0,5. 𝑪𝑩𝟏 = 𝟎, 𝟖𝟔𝟑. 1.6.1.2 Fórmula de Townsin:. Según esta fórmula, el coeficiente de bloque se puede calcular como: CB = 0,7 + 0,125 · atan(25 · 0,23 − FN ) CB = 0,7 + 0,125 · atan(25 · 0,23 − 0,152 ) 𝐂𝐁𝟐 = 𝟎, 𝟖𝟑𝟕. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 24.

(26) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. 1.6.1.3 Fórmula de Katsoulis:. A través de la fórmula expuesta de Katsoulis, con las dimensiones básicas del buque y un factor de corrección f de valor dado por el tipo de buque. En el caso de buques petroleros de crudo, su valor es de 0,99. −0,3072 0,1721 𝐶𝐵 = 0,8217. 𝑓. 𝐿0,42 .𝑇 . 𝑉 −0,6135 𝑃𝑃 . 𝐵. 𝐶𝐵 = 0,8217 ∗ 0,99 ∗ 2643.850,42 . 46.85−0,3072 . 16,460,1721 . 15−0,6135 𝑪𝑩𝟑 = 𝟎, 𝟕𝟗𝟗. 1.6.1.4 Fórmula de Schneekluth Las fórmulas que se muestran a continuación son válidas para buques, 0,48<Cb<0,85 y 0,14<Fn<0.32. a) CB =. 0.14 𝐹𝑛. .. 𝐿𝑝𝑝 +20 𝐵. 26. 263.85 0.14 + 46.57 20 CB = . 0.152 26 𝑪𝑩𝟒 = 𝟎, 𝟗𝟏𝟏 b) CB =. 0.23 𝐹𝑛2/3. .. 𝐿𝑝𝑝 +20 𝐵. 26. 263.85 + 20 0.23 46.57 CB = . 0.1522/3 26 𝑪𝑩𝟓 = 𝟎, 𝟕𝟗𝟖 1.6.1.5 Fórmula de Kerlen:. Se dispone de una fórmula para buques llenos de CB > 0,78 CB = 1,179 − 2,026 · FN CB = 1,179 − 2,026 ∗ 0,152 · 𝑪𝑩𝟔 = 𝟎, 𝟖𝟕𝟐. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 25.

(27) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. Realizando la media de los coeficientes calculados según diversas fórmulas, se obtiene el valor medio del coeficiente de bloque:. 𝑪𝑩 = ∑. 𝑪𝑩 𝟎, 𝟖𝟔𝟑 + 𝟎, 𝟖𝟑𝟕 + 𝟎, 𝟗𝟏𝟏 + 𝟎, 𝟕𝟗𝟖 + 𝟎, 𝟕𝟗𝟗 + 𝟎, 𝟖𝟕𝟐 = 𝒏 𝟒 𝑪𝑩 = 𝟎, 𝟖𝟒𝟕. 1.6.2 .Coeficiente de la sección media (Cm):. El coeficiente de la sección media influye sobre la resistencia a la marcha de la carena y además tiene una repercusión directa sobre la extensión de la zona curva del casco en el pantoque. Según las publicaciones de diferentes autores, el coeficiente de la sección media para un buque mercante se puede calcular a través de las fórmulas siguientes (Ref.1):. 1.6.2.1 Fórmula de Kerlen: 𝐶𝑀 = 1,006 − 0,0056. 𝐶𝐵 −3,56 𝐶𝑀 = 1,006 − 0,0056. 0,847−3,56 𝐶𝑀1 = 0,9959. 1.6.2.2 Fórmula del HSVA: 𝐶𝑀2 =. 𝐶𝑀2 =. 1 1 + (1 − 𝐶𝐵)3,5. 1 1 + (1 − 0,847)3,5. 𝐶𝑀2 = 0,9986 Realizando la media de los coeficientes calculados según diversas fórmulas, se obtiene el valor medio del coeficiente de la sección media.. 𝑪𝑴 = ∑. 𝑪𝑴 𝟎, 𝟗𝟗𝟓𝟗, 𝟎, 𝟗𝟗𝟖𝟔 = 𝒏 𝟐 𝑪𝑴 = 𝟎, 𝟗𝟗𝟕. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 26.

(28) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. 1.6.3 Coeficiente prismático longitudinal (CP):. Como en este proyecto, es de mayor importancia el coeficiente de bloque. El coeficiente prismático será calculado por la relación del coeficiente de bloque con el coeficiente de la sección media.. 𝐶𝑃 =. 𝐶𝐵 0,847 = 𝐶𝑀 0,997. 𝐶𝑃 = 0,849. 1.6.4 Coeficiente de la flotación (CWP):. El coeficiente de la flotación tiene cierta influencia sobre la resistencia hidrodinámica, pero sobre todo muy considerable efecto sobre la estabilidad inicial. Puede estimarse por la fórmula siguiente.. 1.6.4.1 Fórmula de Schneekluth para secciones normales Para buques de sección normal, se puede estimar el coeficiente de la flotación como:. 𝐶𝑊𝑃 =. 𝐶𝑊𝑃 =. (1 + 2. 𝐶𝐵) 3. (1 + 2.0,847) 3. 𝐶𝑊𝑃 = 0,898. 1.6.5 ESTIMACIÓN DE LA POTENCIA PROPULSORA:. 1.6.5.1 Fórmula de D.G.M. Watson:. La potencia se puede estimar mediante una fórmula deducida para cargueros en: Ref.1-“El Proyecto Básico del Buque Mercante” Capítulo 3.5, pero aplicable a petroleros y. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 27.

(29) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. graneleros. Proporciona la potencia necesaria en condiciones de pruebas a plena carga, con un grado de aproximación del orden del 10%.. 𝑃𝐵 =. 0,889. ∆. 2⁄ 40 3(. − 𝐿𝑝𝑝⁄ 2 61 + 400. (𝐾 − 1) − 12𝐶𝐵) . 𝑉 3 15000 − 1,81. 𝑁√𝐿𝑝𝑝. Siendo: . K: Constante de la Fórmula de Alexander; K=1,118.. . PB: Potencia desarrollada por el motor propulsor directamente acoplado, en HP.. . N: número de revoluciones del motor; se estima para motor diésel lento N=91rpm. . V= velocidad en knot. 𝑃𝐵 =. 0,889 ∗ 175194. 2⁄ 40 3(. − 263,85⁄ + 400 ∗ (1,118 − 1)2 − 12 ∗ 0.845) 61 . 153 15000 − 1,81 ∗ 91√263,85 𝐏𝐁 = 𝟐𝟑𝟕𝟏𝟎 𝐇𝐏. En kw será: 𝑃𝐵(𝐾𝑤) = 𝑃𝐵. 0,736 = 23710 ∗ 0,736 = 17450 KW. 1.6.6 ESTIMACIÓN DEL PESO EN ROSCA:. Durante esta etapa, se calculará de forma aproximada el peso y centro de gravedad del buque en rosca en la primera fase de proyecto. Se puede desglosar el peso en rosca en tres grupos como estructura de acero, equipo y habilitación y maquinaria, definidos todos ellos en el Capítulo 3.7 Ref.1-“El Proyecto Básico del Buque Mercante”.. 1.6.6.1 Peso de la estructura de acero: Para realizar una primera aproximación sólo se calculara mediante métodos basados en las características principales del buque. La estimación del peso de la estructura de acero de un buque en su fase de proyecto, puede hacerse con creciente grado de aproximación en etapas sucesivas, en que se va disponiendo de información adicional sobre las características del buque.. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 28.

(30) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. 1.6.6.1.1 Método de Sv. Aa. Harvald y J. Juncher:. Método general y sencillo para estimar el peso de la estructura de diversos tipos de buques en función de sus características principales, que se resume a continuación. 𝑊𝑆𝑇 = 𝐶𝑠 · ( 𝐿𝑃𝑃 · 𝐵 · 𝐷 + 𝑆𝑢𝑝) Siendo: - Cs: coeficiente calculado por: 2,25. 𝐶𝑠 = 𝐶𝑠𝑜 + 0,064 · 𝑒 −0,5·𝑙𝑜𝑔(∆/100)−0,1·𝑙𝑜𝑔(∆/100) -Con valor de Cso de 0,0752 para petroleros.. 𝐶𝑠 = 0,0752 + 0,064 · 𝑒 −0,5·𝑙𝑜𝑔(175194/100)−0,1·𝑙𝑜𝑔(175194/100). 2,25. 𝐶𝑠 = 0,0773 - Sup: estimado por: 𝑆𝑢𝑝 = 0,8 · 𝐵 · (1,45 · 𝐿𝑃𝑃 − 11) 𝑆𝑢𝑝 = 0,8 · 46,57 · (1,45 · 263,85 − 11) 𝑆𝑢𝑝 = 13844,2 Por tanto, el valor del peso de la estructura es: 𝑊𝑆𝑇 = 0,0774 ∗ ( 263,85 ∗ 46,57 ∗ 23,36 + 13844,2) 𝑾𝑺𝑻𝟏 = 𝟐𝟑𝟐𝟔𝟕, 𝟑 𝒕𝒐𝒏𝒔. 1.6.6.1.2 Método para petroleros con doble fondo y doble casco:. Se ha procedido a un análisis de los pesos deducidos de las informaciones publicadas sobre buques recientemente construidos, para obtener por regresión una fórmula que proporcione el peso aproximado de estos buques en función de sus dimensiones. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 29.

(31) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. principales. Los buques analizados tienen pesos muertos entre 45000 y 3000000 t, por lo que el petrolero a proyectar se encuentra de este rango. El peso total del acero de estos buques, incluyendo superestructuras y casetas, se puede estimar por la siguiente fórmula: 𝑊𝑆𝑇 = 0,0658 · 𝐿𝑃𝑃1,7 · 𝐵0,102 · 𝐷0,886 𝑊𝑆𝑇 = 0,0658 · 263,851,7 · 46,570,102 · 23,360,886 𝑾𝑺𝑻𝟐 = 𝟐𝟎𝟕𝟓𝟕, 𝟒 𝒕𝒐𝒏𝒔 El peso de la estructura de acero será el siguiente:. 𝑾𝑺𝑻 = ∑. 𝑾𝑺𝑻 𝟐𝟑𝟐𝟔𝟕, 𝟑 + 𝟐𝟎𝟕𝟓𝟕, 𝟒 = 𝒏 𝟐. 𝑾𝑺𝑻 = 𝟐𝟐𝟎𝟏𝟐, 𝟑𝒕𝒐𝒏𝒔. 1.6.6.1.3 Peso del equipo y habilitación:. En la fase inicial del proyecto no se conocen muchos detalles del buque para poder realizar un cálculo detallado del equipo y habilitación, no obstante, se puede estimar por la fórmula: 𝑊𝑂𝐴 = 𝐾𝑒 · 𝐿𝑃𝑃 · 𝐵 Siendo el coeficiente Ke para petroleros: 𝐾𝑒 = 0,36 − 0,53 · 10−3 . 𝐿𝑝𝑝 = 0,36 − 0,53 · 10−3 . 263,85 = 0,2201 Por lo que el peso del equipo y habilitación es: 𝑊𝑂𝐴 = 0,2201 ∗ 263,85 ∗ 46,57 𝑾𝑶𝑨 = 𝟐𝟕𝟎𝟓, 𝟒 𝒕𝒐𝒏𝒔. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 30.

(32) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. 1.6.6.2 Peso de maquinaria propulsora y auxiliar:. Se estima mediante fórmulas en base a la potencia, revoluciones y tipo de motor propulsor y las dimensiones principales del buque. El peso de este grupo, en instalaciones diésel, se divide en cuatro etapas:. 1.6.6.2.1 Peso del motor:. Si no se conoce qué motor se instalará, o no se dispone de información de su peso, se puede estimar por las siguientes fórmulas deducidas de un análisis de motores actuales. Para un motor de 2 tiempos: 𝑊𝑀𝐸 = 5 + 4. (𝑀𝐶𝑂⁄𝑁)0,925 𝑊𝑀𝐸 = 5 + 4. (23710⁄91)0,925 𝑾𝑴𝑬 = 𝟔𝟗𝟐 𝒕𝒐𝒏𝒔. 1.6.6.2.2 Peso del resto de maquinaria propulsora: El peso del resto de la maquinaria propulsora se puede estimar por la fórmula siguiente: 𝑊𝑅𝑃 = 𝐾𝑚 · 𝑀𝐶𝑂0,7 Siendo Km=0,59 para buques petroleros. 𝑊𝑅𝑃 = 0,59 · 237100,7 𝑾𝑹𝑷 = 𝟔𝟖𝟏, 𝟐 𝒕𝒐𝒏𝒔. 1.6.6.2.3 Peso de otros elementos en cámara de máquinas: El peso de otros elementos en cámara de máquinas, se puede estimar por: 𝑊𝑄𝑅 = 0,03 · 𝑉𝑀𝑄. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 31.

(33) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. Siendo VMQ el volumen en metros cúbicos de la Cámara de máquinas, para petroleros se puede estimar, según la siguiente fórmula definida en el Capítulo 3.8 de “El Proyecto Básico del Buque Mercante”:. 𝑉𝑀𝑄 = 𝐿𝑐𝑚. 𝐵. 𝐷(. 3,217. 𝐿𝑐𝑚 ) 𝐿𝑝𝑝 − 0,0655. Siendo Lcm la longitud de la cámara de máquinas; mediante la fórmula siguiente se puede aproximar la eslora en metros de la cámara de máquinas de aquellos buques propulsados por un motor diésel de 2 tiempos directamente acoplado a la hélice, como es nuestro caso: 𝐿𝑐𝑚 = 0,28. 𝐿𝑝𝑝0,67 + 0,48. 𝑀𝐶𝑂0,35 𝐿𝑐𝑚 = 0,28. 263,850,67 + 0,48. 237100,35 𝐿𝑐𝑚 = 28,04 𝑚 Entonces el volumen de la cámara de máquinas será:. 𝑉𝑀𝑄 = 28,04 ∗ 46,57 ∗ 23,36(. 3,217 ∗ 28,04 ) 263,85 − 0,0655. 𝑉𝑀𝑄 = 8435,93 𝑚3 Se estimará el peso de otros elementos en cámara de máquinas como: 𝑊𝑄𝑅 = 0,03 ∗ 8435,93 𝑾𝑸𝑹 = 𝟐𝟓𝟑, 𝟏 𝒕𝒐𝒏𝒔. 1.6.6.2.4 Peso de la línea del eje: El peso de la línea de ejes, fuera de cámara de máquinas se puede calcular de la siguiente forma: 𝑊𝑄𝐸 = 𝐾𝑛𝑒 · 𝑙𝑒𝑗𝑒 · (5 + 0,0164 · 𝐿𝑝𝑝) Siendo el coeficiente Kne de valor 1 para buques con una línea de ejes. 𝐿𝑒𝑗𝑒 = 𝐿𝑝𝑖𝑞𝑢𝑒 𝑑𝑒 𝑝𝑜𝑝𝑎 + 2. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 32.

(34) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. 𝐿𝑝𝑖𝑞𝑢𝑒 𝑑𝑒 𝑝𝑜𝑝𝑎 = 0,04. 𝐿𝑝𝑝 = 0,04 ∗ 263,85 = 10,55𝑚 𝐿𝑒𝑗𝑒 = 10,55 + 2 = 12,57 𝑚 El peso de la línea de ejes, será: 𝑊𝑄𝐸 = 1 ∗ 12.57 ∗ (5 + 0,0164 ∗ 263,85) 𝑾𝑹𝑷 = 𝟏𝟏𝟕, 𝟏 𝒕𝒐𝒏𝒔. 1.6.6.2.5 Peso maquinaria propulsora y auxiliar:. Como resultado final del peso de la maquinaria propulsora y auxiliar, se obtiene mediante la suma de los pesos calculados anteriormente, obteniendo un peso de: 𝑊𝑄 = 𝑊𝑀𝐸 + 𝑊𝑅𝑃 + 𝑊𝑄𝑅 + 𝑊𝑄𝐸 𝑊𝑄 = 692 + 681,24 + 253,1 + 117,1 𝑾𝑸 = 𝟏𝟕𝟒𝟑, 𝟏 𝒕𝒐𝒏𝒔. 1.6.6.2.6 Peso en rosca : Grupo. Peso (ton). Estructura (WST). 22012,3tons. Maquinaria (WQ). 1743,1 tons. Equipo y habilitación (WOA). 2705,4 tons. Peso en Rosca (WR). 26460,8 tons. Tabla 7.-Tabla desglose de Peso en Rosca.. 1.6.6.3 Peso Muerto:. El peso muerto del petrolero a proyectar comprende: tripulación, víveres, pertrechos, combustible, aceites, agua dulce y carga. 𝑇𝑃𝑀 = 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎ú𝑡𝑖𝑙 + 𝑃𝑡𝑟𝑖𝑝𝑢𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 + 𝑃𝑣í𝑣𝑒𝑟𝑒𝑠 + 𝑃𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒 + 𝑃𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒 + 𝑃𝑎.𝑑𝑢𝑙𝑐𝑒 + 𝑃𝑝𝑒𝑟𝑡𝑟𝑒𝑐ℎ𝑜𝑠. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 33.

(35) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. 1.6.6.3.1 Consumos El peso de los consumos se desglosa en: . Combustible (motor principal y maquinaria auxiliar). . Aceite. . Agua dulce. . Víveres. Estos consumos dependen de la autonomía y de la potencia instalada a bordo. El combustible es de dos tipos: . Fuel oil (0,98 ton/m3) para el motor principal. . Diésel oil (0,85 ton/m3) para los motores auxiliares. . Peso del Combustible. El peso del combustible consumido por el motor principal se calcula a partir de la siguiente expresión:. 𝑃ℎ𝑓𝑜 =. 𝐴𝑈𝑇 · 𝐵𝐻𝑃 · 𝐶ℎ𝑓𝑜 · 10−6 𝑉𝑆. Donde: -. AUT: Autonomía en millas =15000 millas (RPA). -. 𝑉𝑠 : Velocidad de servicio = 15 nudos al 85 % MCR y 15% Margen de mar (RPA). -. 𝐵𝐻𝑃: Potencia propulsora =17450 KW al 85%=14832 kw. -. 𝐶ℎ𝑓𝑜 : Consumo específico de fuel oil = 165. 𝑃ℎ𝑓𝑜 =. 𝑔 𝑘𝑤·ℎ. 15000 𝑔 · 14832 𝑘𝑤 · 165 · 10−6 15 𝑘𝑤 · ℎ 𝑃ℎ𝑓𝑜 = 2447 𝑡. El peso del combustible de los motores auxiliares se calcula como: 𝑃𝑚𝑑𝑜 = 𝐵𝐻𝑃 · 𝐶𝑚𝑑𝑜 · 48ℎ · 10−6 Donde:. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 34.

(36) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. -. 𝐵𝐻𝑃: Potencia propulsora =17450 KW al 85%=14832 kw. -. 𝐶𝑚𝑑𝑜 : Consumo específico de diésel oil = 190. -. 48ℎ: capacidad de suministro de MDO, para estos consumidores durante 2 días de. 𝑔 𝑘𝑤·ℎ. travesía (48h), que suponemos será tiempo suficiente para limpiar el sistema de abastecimiento de combustible de HFO. 𝑃𝑚𝑑𝑜 = 14832 𝑘𝑤 · 190. 𝑔 · 48 ℎ · 10−6 𝑘𝑤 · ℎ. 𝑃𝑚𝑑𝑜 = 135 𝑡 . Aceite. Se puede estimar un peso entre el 3-4 % del peso de combustible de propulsión. Lo normal es disponer un tanque de reserva igual o ligeramente superior al de servicio. Por lo tanto: 𝑃𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒 = 2 · 0,04 · 𝑃ℎ𝑓𝑜 𝑃𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒 = 2 · 0,04 · 2447 = 196 𝑡 . Agua dulce. Se estiman en uno 135. 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑝𝑒𝑟𝑜𝑛𝑎·𝑑í𝑎. , que para una tripulación de 24 personas:. 𝑃𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑑𝑢𝑙𝑐𝑒 = 𝐶𝑃𝑒𝑟𝑠𝑜𝑛𝑎.𝑑í𝑎 ·. 𝐴𝑈𝑇 · 𝑛º𝑡𝑟𝑖𝑝𝑢𝑙𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 · 10−3 𝑉𝑠 · 24. 𝑃𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑑𝑢𝑙𝑐𝑒 = 135 ·. 15000 · 24 · 10−3 15 · 24. 𝑃𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑑𝑢𝑙𝑐𝑒 = 135 𝑡 . Víveres:. Se estiman en 4 kg por tripulante y día, los víveres que consume la tripulación en el desarrollo de la vida a bordo.. 𝑃𝑣í𝑣𝑒𝑟𝑒𝑠 = 4. 𝑘𝑔 · 𝑛º 𝑡𝑟𝑖𝑝𝑢𝑙𝑎𝑛𝑡𝑒 · 𝐴𝑢𝑡𝑜𝑛𝑜𝑚í𝑎 𝑡𝑟𝑖𝑝 · 𝑑í𝑎. 𝑃𝑣í𝑣𝑒𝑟𝑒𝑠 = 4. SEPTIEMBRE 2014. 𝑘𝑔 · 24 𝑡𝑟𝑖𝑝𝑢𝑙𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 · 42 𝑑í𝑎𝑠 𝑡𝑟𝑖𝑝 · 𝑑í𝑎. DIMENSIONAMIENTO. 35.

(37) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. 𝑃𝑣í𝑣𝑒𝑟𝑒𝑠 = 4032 𝑘𝑔 = 4,032 𝑡. 1.6.6.3.2 Tripulación Dentro de este peso se incluyen los tripulantes, cargos y efectos, se consideran 125 kg por tripulante.. 125 𝑃𝑡𝑟𝑖𝑝𝑢𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 =. 𝑘𝑔 · 24𝑡𝑟𝑖𝑝𝑢𝑙𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑡𝑟𝑖𝑝 =3𝑡 1000. 1.6.6.3.3 Pertrechos, respetos y estachas Se estima un peso de 125 toneladas.. 1.6.6.3.4 Carga útil: La carga a transportar es crudo de densidad 0.86 t/m3, según las RPA el buque tendrá 145000 TPM, por lo que la carga útil se calcula a continuación: 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎ú𝑡𝑖𝑙 = 𝑇𝑃𝑀 − (𝑃𝑡𝑟𝑖𝑝𝑢𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 + 𝑃𝑣í𝑣𝑒𝑟𝑒𝑠 + 𝑃𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒 + 𝑃𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒 + 𝑃𝑎.𝑑𝑢𝑙𝑐𝑒 + 𝑃𝑝𝑒𝑟𝑡𝑟𝑒𝑐ℎ𝑜𝑠 ) 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 ú𝑡𝑖𝑙 = 145000 − (3 + 4,032 + (2447 + 135) + 196 + 135 + 125) 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 ú𝑡𝑖𝑙 = 140755 𝑡. 1.6.7 Cifra de mérito:. El término cifra de mérito en el proyecto de un buque representa un concepto del ámbito económico, aplicando esta definición nuestra cifra de mérito será el coste de construcción. Elegir el coste de construcción como la cifra de mérito tiene la ventaja de que su evaluación es muy fiable, ya que tiene pocos elementos aleatorios. Por estos motivos, se analizarán aquellas alternativas que cumpliendo los requisitos del armador, tengan el mínimo coste de construcción. Debe tenerse en cuenta que no interesa definir con exactitud cuál es el coste del buque, sino una aproximación de este, de tal manera que muchas características constructivas serán estimaciones (peso de la maquinaria, equipos, etc.); se trata de buscar la opción más. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 36.

(38) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. favorable de entre unas cuantas alternativas posibles, obtenidas todas ellas con el mismo procedimiento y por tanto con idéntico margen de error. Para desarrollar la cifra de mérito necesitamos estimar una serie de datos como son: potencia propulsora, peso en rosca, peso muerto, coste de construcción, para ello se han utilizado una serie de fórmulas que se explican a continuación.. 1.6.7.1 ESTIMACIÓN DE LOS COSTES DE CONSTRUCCIÓN: El presupuesto del proyecto, tan solo será una aproximación a corto plazo de los costes de fabricación del buque. Este se apoya en los precios que están sometidos a las reglas del mercado y su estabilidad, por lo que no se mantiene temporalmente. Esta primera estimación se realizará según las directrices de Ref.1 “Proyecto Básico del Buque Mercante”, Capítulo 1.4 Evaluación Económica.. 1.6.7.1.1 Costes de construcción:. El coste de construcción del buque CC, se suele calcular por el astillero como la suma del coste de los materiales a granel CMg, el coste de los equipos CEq, el coste de la mano de obra CMo, y otros costes aplicados CVa. 𝐶𝐶 = 𝐶𝑀𝑔 + 𝐶𝐸𝑞 + 𝐶𝑀𝑜 + 𝐶𝑉𝑎 𝐶𝐶 = ( 𝐶𝑚𝑔 + 𝐶𝑚𝑀𝑔 ) + ( 𝐶𝐸𝑞 + 𝐶𝑀𝑒) + 𝐶𝑉𝑎. 1.6.7.1.2 Costes de los materiales a granel:. El material a granel más importante es el acero, las chapas y perfiles que componen la estructura principal del buque. A efectos de este tema se considerará que solamente están incluidos en este apartado el coste del acero del casco y de las superestructuras y el equipo metálico del casco. 𝐶𝑀𝑔 = 𝐶𝑚𝑔 · 𝑊𝑆𝑇 + 𝐶𝑚𝑀𝑔. 𝑊𝑆𝑇 = ( 𝑐𝑐𝑠 · 𝑐𝑎𝑠 · 𝑐𝑒𝑚 · 𝑝𝑠 + 𝑐ℎ𝑚 · 𝑐𝑠ℎ) 𝑊𝑆𝑇 𝐶𝑀𝑔 = 𝑝𝑠𝑡 · 𝑊𝑆𝑇. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 37.

(39) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. Donde: 𝑝𝑠𝑡 = 𝑐𝑐𝑠 · 𝑐𝑎𝑠 · 𝑐𝑒𝑚 · 𝑝𝑠 + 𝑐ℎ𝑚 · 𝑐𝑠ℎ -. ccs = Coeficiente de aprovechamiento del acero, 1’10.. -. cas = Relación peso bruto-peso neto, 1’13.. -. cem = Incremento por equipo metálico, 1’08.. -. ps = Precio unitario del acero, 510 €/t.. -. chm = Coste horario medio, 30 Euros/hora.. -. csh = Coeficiente de horas por unidad de peso, 60 horas/tonelada. 𝑝𝑠𝑡 = 1,10 · 1,13 · 1,08 · 510 + 30 · 60 𝑝𝑠𝑡 = 2484,64 𝐶𝑀𝑔 = 2484,64 · 22012,3 𝐶𝑀𝑔 = 54692795,4 € 𝑪𝑴𝒈 = 𝟓𝟒, 𝟔𝟗 𝒎𝒊𝒍𝒍𝒐𝒏𝒆𝒔 𝒅𝒆 𝑬𝒖𝒓𝒐𝒔. 1.6.7.1.3 Coste de los equipos CEq, y su montaje CmE:. El coste de los equipos CEq, que incluye el coste de todo servicio o sistema asociado a dichos equipos (coste del equipo de manipulación de la carga está incluido el coste de todos los materiales del sistema de manipulación de la carga) y su coste de montaje CmE, que análogamente es el coste de montaje de todo el sistema, se descompone en un conjunto de sumandos que en el primer ciclo del proyecto se corresponden con el coste de los equipos de manipulación de carga CEc, de los equipos de propulsión y auxiliares, CEp, de la habitación y fonda CHf, y del equipo restante CEr. 𝐶𝐸𝑞 + 𝐶𝑚𝐸 = (𝐶𝐸𝑐 + 𝐶𝐸𝑝) + ( 𝐶𝐻𝑓 + 𝐶𝐸𝑟) El coste de los equipos de manipulación y contenido de la carga y de su montaje CEc, se obtiene por el listado de equipos:. . Bombas de descarga: 450.000 Euros. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 38.

(40) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez -. TFG Nº 14-103. Consola de funcionamiento de arranque de bombas en control de carga: 50.000 Euros.. . Instalación para monitorizar la carga, más los equipos en cubierta: -. Sistema fijo de sondas para el lastre.. -. Sistema fijo de temperatura de tanques de carga.. -. Sistema de alto nivel y de rebose de tanques de carga.. -. Sistema fijo de presión en tanques de carga.. -. Ordenador aprobado por la clase.. -. Sistema de manejo de válvulas de lastre.. -. Sistema de apertura/cierre de válvulas.. . Subtotal: 650.000 Euros. . Sondas portátiles electrónicas: 20.000 Euros. . Bomba de lastre: 25.000 Euros. . Bomba para limpiado de tanques: 25.000 Euros. . Máquina de limpiado de tanques: 170.000 Euros. . Equipo para controlar la descarga de productos oleosos de tanques de carga: 50.000 Euros.. . Sistema de calefacción de tanques de carga: 50.000 Euros. . Sistema de aireación de tanques: 30.000 Euros. . Sistema de ventilación de tanques de carga que incluye ventilador fijo y tuberías: 20.000 Euros.. . Sistema de detección de gases y de incendios en cámara de bombas que incluye consola de cámara de control de carga así como los sensores: 40.000 Euros. . Mangueras: 6.000 Euros. . Grúa de cubierta: 70.000 Euros 𝑪𝑬𝒄 = 𝟏, 𝟔𝟓𝟔 𝒎𝒊𝒍𝒍𝒐𝒏𝒆𝒔 𝒅𝒆 𝑬𝒖𝒓𝒐𝒔. El coste de los equipos de propulsión y sus auxiliares, montaje incluido, CEp, en los primeros ciclos del proyecto se puede calcular como función exponencial e incluso lineal de la potencia propulsora PB, siendo cep el coeficiente de coste unitario.. 𝐶𝐸𝑝 = 𝑐𝑒𝑝 · 𝑃𝐵 Siendo cep para motores de dos tiempos 300 < cep < 360 Euros/KW. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 39.

(41) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. 𝐶𝐸𝑝 = 350€/𝑘𝑤 · 17450,4 𝑘𝑤 𝑪𝑬𝒑 = 𝟔, 𝟏𝟎𝟕 𝒎𝒊𝒍𝒍𝒐𝒏𝒆𝒔 𝒅𝒆 𝑬𝒖𝒓𝒐𝒔 El coste, montada, de la habilitación y fonda, CHf, se puede calcular como el producto del coste unitario chf, multiplicado por el número de tripulantes NT, y por el nivel de calidad de la habilitación nch. 𝐶𝐻𝑓 = 𝑐ℎ𝑓 · 𝑛𝑐ℎ · 𝑁𝑇 Para chf = 36000 Euros/tripulante y nch = 1,05 y NT= 30 tripulantes. 𝐶𝐻𝑓 = 36000 · 1,05 · 30 𝑪𝑯𝒇 = 𝟏𝟏𝟑𝟒𝟎𝟎 𝑬𝒖𝒓𝒐𝒔 El coste del equipo restante instalado CEr, se obtiene en primera aproximación como el producto del coste unitario por peso cer, por el peso del equipo restante. 𝐶𝐸𝑟 = 𝑐𝑒𝑟 · 𝑊𝐸𝑟 = 𝑐𝑝𝑒 · 𝑝𝑠𝑡 · 𝑊𝐸𝑟 Siendo: cpe : coeficiente de comparación del coste del equipo restante con el coste del acero. 1.25<cpe<1,35, tomaremos 1,30. pst el coeficiente que representa el coste unitario del acero montado en cada astillero: 𝑝𝑠𝑡 = 𝑐𝑐𝑠 · 𝑐𝑎𝑠 · 𝑐𝑒𝑚 · 𝑝𝑠 + 𝑐ℎ𝑚 · 𝑐𝑠ℎ 𝑝𝑠𝑡 = 1,10.1,13.1,08.510 + 30.60 𝑝𝑠𝑡 = 2484,64 WEr: peso del equipo restante. 𝑊𝐸𝑟 = 0,045. 𝐿𝑝𝑝1,3 . 𝐵0,8 . 𝐷0,3 𝑊𝐸𝑟 = 0,045. 263,1,3 · 46,570,8 · 23,360,3 𝑊𝐸𝑟 = 3515,8 𝑇𝑜𝑛𝑠. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 40.

(42) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. El coste del equipo restante instalado CEr : 𝐶𝐸𝑟 = 1,3 · 2484,64 · 3515,8 𝐶𝐸𝑟 = 11356206,5 𝑒𝑢𝑟𝑜𝑠 𝑪𝑬𝒓 = 𝟏𝟏, 𝟑𝟔 𝐦𝐢𝐥𝐥𝐨𝐧𝐞𝐬 𝐝𝐞 𝑬𝒖𝒓𝒐𝒔 Por tanto, el coste de los equipos y su montaje tendrá como valor: 𝐶𝐸𝑞 + 𝐶𝑚𝐸 = ( 1,656 + 6,107 ) + ( 1,134 + 11,36) 𝐶𝐸𝑞 + 𝐶𝑚𝐸 = (7,763 + 12,49)𝑚𝑖𝑙𝑙𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐸𝑢𝑟𝑜𝑠 𝑪𝑬𝒒 + 𝑪𝒎𝑬 = 𝟐𝟎, 𝟐𝟓𝟑 𝒎𝒊𝒍𝒍𝒐𝒏𝒆𝒔 𝒅𝒆 𝑬𝒖𝒓𝒐𝒔. 1.6.7.1.4 Costes varios aplicados CVa:. Son los costes para el astillero de todo aquello que sin invertir directamente en el proceso de construcción del buque, tiene un coste directo. Estos costes aplicados CVa, se pueden calcular en función del coste de construcción CC. 𝐶𝑉𝑎 = 𝑐𝑣𝑎 · 𝐶𝐶. 𝐶𝐶 =. (𝐶𝑚𝑔 + 𝐶𝑚𝑀𝑔) + (𝐶𝐸𝑞 + 𝐶𝑚𝐸) 1 − 𝑐𝑣𝑎. Siendo: cva=0,07. 𝐶𝐶 =. (54,7) + (20,253) 1 − 0,07. 𝑪𝑪 = 𝟖𝟎𝟓𝟖𝟕𝟕𝟖𝟕, 𝟒 𝑬𝒖𝒓𝒐𝒔 𝑪𝑪 = 𝟖𝟎, 𝟓𝟗 𝐦𝐢𝐥𝐥𝐨𝐧𝐞𝐬 𝐝𝐞 𝑬𝒖𝒓𝒐𝒔 Puesto que estos datos son de 1996, es necesario aplicarle la variación del IPC que según el Instituto Nacional de Estadística es del 56.2 %, por lo que el coste total de construcción será:. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 41.

(43) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. 𝑪𝑪 = 𝟏𝟏𝟓, 𝟒𝟓 𝐦𝐢𝐥𝐥𝐨𝐧𝐞𝐬 𝐝𝐞 𝑬𝒖𝒓𝒐s. 1.6.8 Alternativa Más Favorable:. Generadas 49 alternativas, se obtiene para cada una de ellas el coste de construcción. La mejor alternativa será la que lo minimice y cumpla con todas las necesidades del buque. De las 49 alternativas estudiadas, 3 cumplen con todos los requisitos, y de ellas se elige aquella que tiene el menor coste de construcción estimado, como se muestra en la siguiente tabla:. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 42.

(44) E.P.S.. Alt.. Lpp. B. Paula Cartelle Martínez. CONDICION B. D. T. CONDICION T. TFG Nº 14-103. Condición L/B. L/D. Condición L/D. B/D. Condición B/D. B/T. Condición B/T. 24 263,840 45,176. VÁLIDO. 24,086 16,973. VÁLIDO. 7,113 VÁLIDO 5,840. D-T. L/B. VALIDO. 10,954. VALIDO. 1,876. VALIDO. 2,662. VALIDO. 0,152 VALIDO. FN. 25 263,840 46,573. VÁLIDO. 23,363 16,464. VÁLIDO. 6,899 VÁLIDO 5,665. VALIDO. 11,293. VALIDO. 1,993. VALIDO. 2,829. VALIDO. 0,152 VALIDO. 31 271,756 45,176. VÁLIDO. 23,384 16,479. VÁLIDO. 6,905 VÁLIDO 6,015. VALIDO. 11,621. VALIDO. 1,932. VALIDO. 2,742. VALIDO. 0,149 VALIDO. Alt.. Cb. Cm. Cp. CWP. XB. LP. ENTA. Vol carena. ∆. PB(HP). PB(KW). WST. WOA. Wmaq. PR. TPM. >145000TPM. 24. 0,852. 0,997. 0,854. 0,901. 2,873. 47,692. 52,872. 172382,17. 176691,72. 23778,25. 17500,79. 22244,92. 2624,21. 1744,80. 26613,93. 150077,79. CUMPLE. 25. 0,848. 0,997. 0,850. 0,899. 2,878. 47,484. 52,663. 171588,35. 175878,05. 23741,18. 17473,51. 22011,33. 2705,37. 1743,87. 26460,57. 149417,48. CUMPLE. 31. 0,856. 0,998. 0,858. 0,904. 2,868. 47,857. 53,052. 173104,93. 177432,55. 23788,86. 17508,60. 22518,75. 2651,44. 1737,91. 26908,10. 150524,45. CUMPLE. Alternativa. CMg. Cec. Cep. Chf. Cer. CC. CC_final. 24. 55270726. 1656000. 6125278. 1134000. 11184566. 81043624. 126590141. 25. 54690322. 1656000. 6115728. 1134000. 11356206. 80593825. 125887554. 31. 55951086. 1656000. 6128010. 1134000. 11520103. 82138924. 128301000. Tabla 8.-Tabla alternativas favorables.. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 43.

(45) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. 1.7 DIMENSIONES FINALES:. Resumiendo, el buque presentará las siguientes dimensiones y características:. Lpp. 264,000 m. B. 47,000. m. D. 23,500. m. T diseño. 16,500. m. ∆. 177816. t. Cb. 0,847. Cm. 0,997. Cp. 0,850. CWP. 0,897. Fn. 0,152. V. 15,000. knot. Peso en Rosca. 26745. t. TPM_diseño. 149417. t. Tabla 9.-Dimensiones preliminares finales.. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 44.

(46) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. 1.8 ESTIMACIÓN DEL FRANCOBORDO: Una primera aproximación al francobordo es muy útil en las fases preliminares del dimensionamiento. Siguiendo Ref 1. “El Proyecto Básico del buque mercante” Capítulo3.2 Francobordo, se realiza un cálculo simplificado del francobordo por medios de tablas y fórmulas.. . FRANCOBORDO TABULAR. Para ello supondremos que la eslora de francobordo es igual a la eslora entre perpendiculares obtenida anteriormente. Con la eslora de francobordo obtendremos el francobordo tabular correspondiente a nuestro buque, el cual siguiendo el “Convenio de Lineas de Carga de 1966” está clasificado como buque Tipo A. 𝐿𝐹𝑏 = 𝐿𝑝𝑝 = 264 𝑚 El francobordo tabular correspondiente es 𝐹𝑇 = 3095 𝑚𝑚.. . CORRECCIÓN POR COEFICIENTE DE BLOQUE:. Si el Cb > 0,68, el francobordo tabular se multiplicará por:. 𝐶𝐶𝑏 =. 𝐶𝑏85%𝐷 + 0,68 1,36. Donde: -. Coeficiente de Bloque al 85% del puntal: 𝐶𝑏85%𝐷 = 1,01 · 𝐶𝑏. -. 𝐶𝑏 = 0,847 𝐶𝑏85%𝐷 = 1,01 · 0,847 = 0,855. La corrección por coeficiente de bloque será:. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 45.

(47) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. 𝐶𝐶𝑏 =. . TFG Nº 14-103. 0,855 + 0,68 = 1,128 1,36. CORRECCIÓN POR PUNTAL. Si el puntal del buque excede de L/15, El francobordo se aumenta en:. 𝐶𝐷 = (𝐷 −. 𝐿 )·𝑅 15. Donde: -. 𝑅 = 250; para L>= 120m.. La corrección por puntal será:. 𝐶𝐷 = (23,50 −. 264 ) · 250 15. 𝐶𝐷 = 1475 𝑚𝑚. . CORRECCION POR SUPERESTRUCTURAS. Si la longitud de la superestructura es igual a la eslora del buque, se aplica al francobordo una corrección sustractiva, De, definida como -. 𝐷𝑒 = 1070 𝑚𝑚 ; para buques de eslora L>122 m.. Si la longitud de la superestructura E es menor que la eslora del buque, a la deducción anterior se le aplica un porcentaje según la siguiente tabla:. La superestructura que tenemos, la estimamos del buque base Anexo I E= 24 m , Longitud del Castillo. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 46.

(48) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. 𝐸 24 = = 0,09 ≈ 0,1 𝐿 264 Como el buque a proyectar es del Tipo A, 𝑃𝑜𝑟 = 7 La corrección por superestructura tiene un valor de:. 𝐶𝑠𝑢𝑝 = 𝐷𝑒 ·. . 𝑃𝑜𝑟 7 = 1070 · = 75 𝑚𝑚 100 100. CORRECCIÓN POR ARRUFO. La corrección por arrufo es la siguiente:. 𝐶𝑎𝑟𝑟𝑢𝑓𝑜 = (1 −. 𝐴 𝐸 ) · (4,168 · 𝐿 + 125) · (0,75 − ) 100 2𝐿. Donde A es el porcentaje del área de la curva real de arrufo respecto al área de la curva estándar. En lo buques actuales, es normal que la cubierta no tenga casi arrufo, pues ello simplifica y abarata el proceso constructivo. Po ello, en la práctica, el valor del coeficiente A es normalmente 0. 𝐴=0. 𝐶𝑎𝑟𝑟𝑢𝑓𝑜 = (1 −. 0 24 ) · (4,168 · 264 + 125) · (0,75 − ) 100 2 · 264 𝐶𝑎𝑟𝑟𝑢𝑓𝑜 = 864 𝑚𝑚. . FRANCOBORDO TOTAL. El francobordo se calcula como: 𝐹𝑏 = 𝐹𝑇 · 𝐶𝑐𝑏 + 𝐶𝐷 − 𝐶𝑠𝑢𝑝 + 𝐶𝑎𝑟𝑟𝑢𝑓𝑜 = (3095 · 1,128) + 1475 − 75 + 864 𝐹𝑏 = 5755 𝑚𝑚. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 47.

(49) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. 1.9 CÁLCULO PRELIMINAR DE LA POTENCIA: Para realizar la estimación de la potencia, se utiliza el software NAVCAD2012, partiendo de las características del buque obtenidas en le dimensionamiento. En el software NAVCAD2012, primero introducimos las características principales, con las cuales nos permite elegir entre varios métodos dependiendo el tipo de buque y sus características. Las características necesarias para este cálculo son las siguientes: -. Eslora de flotación, se puede estimar como Lpp más un 1,5% 𝐿𝑤𝑙 = 1,015 · 𝐿𝑝𝑝 = 1,015 · 264 = 267,96 𝑚. -. Manga del buque: 𝐵 = 47 𝑚. -. Calado del buque: 𝑇 = 16,50 𝑚. -. Desplazamiento: ∆= 177743 𝑡. -. Superficie mojada:. 0,5 𝑆𝑚 = 𝐿𝑝𝑝 (2𝑇 + 𝐵)𝐶𝑚 (0,453 + 0,4425𝐶𝑏 − 0,2862𝐶𝑚 − 0,03467. 𝐵 𝐴𝑡 + 0,3696𝐶𝑤𝑙 ) + 2,38 ) 𝑇 𝐶𝑏. Donde: -. At: Área transversal del bulbo. Se calcula mediante la siguiente fórmula 𝐴𝑡 = 𝑆𝑎20 · 𝑆𝑎10. -. 𝑆𝑎20 = 10,53 %. -. 𝑆𝑎10 = 𝐵 · 𝑇 · 𝐶𝑀 = 47 · 16,50 · 0,997 = 1101. 𝐴𝑡 =. 10,53 · 1101 = 116 𝑚2 100. La superficie mojada será: 𝑆𝑚𝑜𝑗𝑎𝑑𝑎 = 18526 𝑚2. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 48.

(50) E.P.S. -. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. Semiángulo de entrada de la flotación (ENTA).. Influye en la resistencia al avance de la carena, y se puede estimar por la siguiente fórmula.. 𝐸𝑁𝑇𝐴 = 125,67.. 𝐵 6,8(𝑇𝐴 − 𝑇𝐹) 3 − 162,25. 𝐶𝑃2 + 234,32. 𝐶𝑃3 + 0,1551[𝑋𝐵 + ] 𝐿𝑝𝑝 𝑇. 𝐸𝑁𝑇𝐴 = 125,67.. 47 − 162,25. 0,8472 + 234,32. 0,8473 + 0,1551. (2,881)3 264 𝐸𝑁𝑇𝐴 = 51,60 𝑔𝑟𝑎𝑑𝑜𝑠. -. Debido a que estamos en una fase preliminar, el resto de datos necesarios se estiman mediante el programa NAVCAD2012.. A continuación se muestra los métodos posibles para nuestro casco:. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 49.

(51) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. -Método Holtrop:. Se ha elegido el método “Holtrop”, ya que no tiene valores fuera de los límites, y es uno de los métodos más utilizados para esta tipo de buques. Para elegir el factor de forma del casco, se sigue el mismo criterio, elegimos aquel cuyos valores están dentro del rango. En este caso se elige el método “Holtrop”, debido a que de los métodos disponibles es el que cumple todos de ellos..  Resistencia Total (Rt) y Potencia Efectiva (EHP): Con los datos anteriores y en “Mode :Resistance”, se realiza el cálculo de la resistencia total al avance (Rtotal) y de la potencia efectiva (EHP): A continuación, se muestra la gráfica de Rt-velocidad y la tabla de resultados correspondiente a este cálculo:. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 50.

(52) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. Se obtiene que a una velocidad de 15 nudos, es necesaria una Potencia efectiva (PEtotal =EHP) de 12198,6 kW para vencer una resistencia total al avance (Rtotal) 1580 kN. 𝐸𝐻𝑃 = 12198,6 𝐾𝑊 𝑅𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿 = 1580 𝑘𝑁. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 51.

(53) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103.  Potencia de Freno( BHP): Una vez que conocemos tanto la resistencia al avance como la potencia efectiva, dimensionamos por empuje, en “Mode Propulsion” marcando en Propeller sizing la opción “by thrust”. Metemos el número de palas, en este caso estimamos 4 palas, así como la altura desde la línea base hasta el eje de la hélice. Por último marcaremos la opción “Size” para que el programa dimensione los datos que nos faltan.. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 52.

(54) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. Calculamos la potencia de freno, tomando unas RPM del 100% (estimamos 91 rpm) y un régimen de servicio del 100% como marca las RPA. Aquí se muestra la gráfica resultante potencia de freno (BHP)-velocidad:. Los resultados obtenidos son los siguientes:. Velocidad (nudos). Rt (KN). EHP(kW). BHP(kW). 15. 1580. 12198,6. 18831. Los BHP que nos proporciona el programa, están calculados con el margen de mar del 15%, mientras que no se incluye el régimen de servicio al 85% y puesto que no disponemos de alternador de cola, la potencia del motor se calcula de la siguiente forma:. 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 =. SEPTIEMBRE 2014. 𝐵𝐻𝑃 𝜂𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑐𝑖𝑜. =. 18831 = 𝟐𝟐𝟏𝟓𝟒 𝒌𝑾 0.85. Velocidad (nudos). RPM. BHP(kW). 15. 91. 22154. DIMENSIONAMIENTO. 53.

(55) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. BIBLIOGRAFÍA:. 1. ALVARIÑO CASTRO, Ricardo., AZPÍROZ AZPÍROZ, Juan José y MEIZOSO FERNÁNDEZ, Manuel. El Proyecto Básico del Buque Mercante. Madrid: Fondo Editorial de Ingeniería Naval, Colegio Oficial de Ingenieros Navales, 1997. ISBN: 84-921750-2-8. 2. JUNCO OCAMPO, Fernando. Proyectos de Buques y Artefactos. Selección de configuración: dimensiones y coeficientes. Ferrol: Escuela Politécnica Superior, Universidad de A Coruña, 2003. ISBN: 84-688-3364-9. 3. Register of Ships 2009-10. Surrey: Lloyd’s Register – Fairplay Ltd., 2009. ISBN: 978-1-906313-30-2.. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 54.

(56) E.P.S.. Anexo. Paula Cartelle Martínez. I. TFG Nº 14-103. –Buque. Base “Rio 2016” :. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 55.

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(59) E.P.S.. Paula Cartelle Martínez. TFG Nº 14-103. Anexo II – Base de datos:. SEPTIEMBRE 2014. DIMENSIONAMIENTO. 56.

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