TítuloRo ro 2800 ml Proyecto Nº17 26

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Escola Politécnica Superior

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RABAJO

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IN DE

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ÁSTER

CURSO

2017/2018

Ro-ro 2800 ml Proyecto Nº17-26

Máster en Ingeniería Naval y Oceánica

ALUMNA Noelia López Puentenueva

TUTOR Vicente Díaz Casas

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RESUMEN DEL PROYECTO

Este proyecto recoge ingenieria básica fundamental de un buque de carga rodada con propulsión alimentada por LNG y MDF, combustibles de bajas emisiones NOx y SOx. La estabilidad, formas y resistencia estructural son validadas mediante la herramienta software Maxsurf con valores IMO y de Sociedades de Clasificación DNV-GL.

El armamento y equipos del buque son definidos mediante procedimientos de cálculos de estándares de normas ISO, recomendaciones de fabricante y cumpliendo con las recomendaciones y reglamentación del DNV, MARPOL y SOLAS. En la disposición general se puede identificar la disposición de equipos y distribución de la carga de vehículos rodados.

Este proxecto recolle a enxeñería básica fundamental dun buque de carga rodada con propulsión alimentada por LNG e MDF, combustibles de baixas emisións NOx e SOx. A estabilidade, formas e resistencia estructural son válidas mediante a ferramenta software Maxsurf con valores IMO e de Sociedades de ClasificaciónDNV-GL.

O armamento e equipamentos do buque son definidos mediante procedementos de cálculos de estándares de normas ISO, recomendacións de fabricante e cumprimento das recomendacións e regulación do DNV, MARPOL e SOLAS. Na disposición xeral pódense identificar a disposición dos equipos e distribución da carga de vehículos rodados.

This project includes fundamental basic engineering of a roll-on/roll-off ship fuelled by LNG and MDF, fuels of low emissions NOx and SOx. Stability, shapes and structural resistance are validated through the software tool Maxsurf with IMO values and Societies of ClassificationDNV-GL.

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Escola Politécnica Superior

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CURSO

2017/2018

Ro-ro 2800 ml Proyecto Nº17-26

Máster en Ingeniería Naval y Oceánica

Cuaderno nº1

:

ELECCIÓN DE LA CIFRA DE MÉRITO Y DEFINICIÓN

DE ALTERNATIVAS

ALUMNA Noelia López Puentenueva

TUTOR Vicente Díaz Casas

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Cdno.1

Elección de la cifra de mérito y definición de

alternativas

RESUMEN

Se estudian las dimensiones preliminares partiendo de datos de buques referentes de carga rodada de los últimos años asi como la disposición de carga, también se realiza estimaciones de configuración de la carga y de pesos,francobordo para validar las dimensiones preliminares y predicción de potencia. Se recogen todas las carecterísticas generales en la especificación técnica.

As dimensións preliminares son estudadas a partir de datos de buques referentes de carga rodante dos últimos anos así como a disposición de carga, tamén se fan estimacións de configuración da carga e pesos, francobordo para validar as dimensións preliminares e predición de potencia. Todas as características xerais están incluídas na especificación técnica.

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Escola Politécnica Superior

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA NAVAL Y OCEÁNICA

TRABAJO FIN DE MASTER EN INGENIERÍA NAVAL Y OCEANICA

CURSO 2.016-2017

PROYECTO NÚMERO 17-26

TIPO DE BUQUE: Ro-ro 2800 ml

CLASIFICACIÓN, COTA Y REGLAMENTOS DE APLICACIÓN:

DNV-GL, SOLAS Y MARPOL. .

CARACTERÍSTICAS DE LA CARGA: Capacidad de carga: 180 módulos de 14,3 m y 50 turismos en cubierta fija.

VELOCIDAD Y AUTONOMÍA: 25 nudos al 85% MCR y 15% de Margen de Mar y autonomía de 8500millas. LNG para 2000 millas.

SISTEMAS Y EQUIPOS DE CARGA / DESCARGA: rampa de proa, rampa fija, rampa articulada, cubierta elevable entre cubierta principal y la superior.

PROPULSIÓN: Dos líneas de ejes accionadas por motores duales.

TRIPULACIÓN Y PASAJE: 18 tripulantes + 12 conductores.

OTROS EQUIPOS E INSTALACIONES: Excelente maniobrabilidad. Tanques de LNG tipo C

Ferrol, Octubre 2.016 ALUMNO: Dª Noelia López Puentenueva.

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INDICE

1. Generalidades 1

2. Datos de partida 2

3. Dimensionamiento preliminar 7

3.1 Estimación de la manga de trazado (B) 7

3.2 Estimación de la eslora (Lpp) 8

3.3 Estimación del puntal (Du) 11

3.4 Estimación del calado (T) 14

3.5 Estimación de eslora total (L) 15

3.6 Estimación de TPM 16

3.7 Dimensiones estimadas 17

4. Estudio preliminar de la carga 18

4.1 Datos de la carga 19

4.2 Cálculo de la alternativa más exigente 20

4.3 Cálculo por cubiertas 21

5. Coeficientes 24

5.1 Cálculo del coeficiente de bloque (CB) 24

5.1.1 Fórmula de Alexander 24

5.1.2 Fórmula de Townsin 25

5.1.2 Fórmula de Townsin 26

5.1.3 Fórmula de Schneekluth 26

5.1.4 Fórmula de Katsoulis 26

5.1.5 Fórmula de Munro Smith 27

5.1.6 Fórmula de Kerlen 27

5.1.7 Fórmula de Van Lammeren 27

5.1.8 Fórmula de Luna 27

5.2 Cálculo de otros coeficientes geométricos (CM, CP) 29

5.2.1 Coeficiente de la maestra (CM) 29

5.2.2 Coeficiente prismático longitudinal (CP) 30

6. Cifra de mérito: estudio de alternativas 30

6.1 Coste de materiales a granel (CMG) 31

6.2 Coste de mano de obra (CMo) 31

6.3 Coste de equipos del buque y montaje (CEq) 32

6.4 Coste varios (CVa) 34

7. Generación y selección de alternativas 34

7.1 Modificación de las dimensiones iniciales 34

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8. Comprobación de la capacidad de carga 38

8.1 Cubierta principal 38

8.2 Cubierta superior 38

8.3 Cubierta de la bodega 38

8.3 Cubierta intermedia 39

8.4 Cubierta fija, cardeck 39

8.5 Distribución de la carga 39

8.6 Croquis preliminar 39

9. Estimación preliminar de pesos 44

9.1 Peso en rosca 44

9.1.1 Estructura de acero 44

9.1.2 Equipo y habilitación 45

9.1.3 Maquinaria 45

9.2 Peso muerto 46

9.2.1 Peso de carga útil 46

9.2.2 Peso de tripulación 46

9.2.3 Peso de combustible 47

9.2.4 Peso de combustible de auxiliares 48

9.2.5 Peso de aceite lubricante 48

9.2.6 Peso de agua dulce y sanitaria 48

9.2.6 Peso de víveres 48

9.2.7 Peso de agua de lastre 49

Resumen Peso muerto 49

9.3 Cálculo del desplazamiento 50

10. Estimación potencia 51

10.1 Eslora de flotación 51

10.2 Área y altura de bulbo 51

10.3 Diámetro del propulsor 51

10.4 Altura del eje sobre quilla 52

10.5 Posición longitudinal de la protuberancia 52

11. Especificación 55

11.1 Generalidades 55

11.1.1 Tipo de buque 55

11.1.2 Dimensiones principales 57

11.1.3 Capacidades de carga y peso muerto 57

11.1.4 Situaciones de carga 58

11.1.5 Velocidad, consumo y autonomía 58

11.1.6 Acomodación 59

11.1.7 Clasificación, reglamentos y certificados 59

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11.2 Estructuras del casco 62

11.2.1 Descripción general 62

11.2.2 Disposición de la estructura 62

11.3 Equipo y habilitación 64

11.3.1 Equipo de fondeo y amarre 64

11.3.2 Accesos 64

11.3.3 Equipo de seguridad y salvamento 65

11.3.4 Habilitación 65

11.3.5 Medios de carga 65

11.4 Planta propulsora 66

11.4.1 Servicios auxiliares 67

11.4.2 Planta eléctrica 67

12. Comprobación de francobordo 68

12.1 Datos reglamentarios 68

12.2 Tipo de buque 68

12.3 Regla 30. Corrección por coeficiente de bloque 69

12.4 Regla 31. Corrección por puntal 69

12.5 Regla 32. Corrección por posición de la línea de cubierta 69

12.6 Regla 33. Altura normal de superestructura 69

12.7 Regla 34. Longitud de superestructuras 69

12.8 Regla 35. Longitud efectiva de superestructuras 69

12.9 Regla 37. Reducción por superestructuras y troncos 69

12.10 Regla 38. Arrufo 69

12.11 Regla 39. Altura mínima en proa y flotabilidad de reserva 73

12.12 Regla 40.Francobordos mínimos 74

12.12.1 Francobordo de verano 74

12.12.2 Francobordo tropical 74

12.12.3 Francobordo de invierno 74

12.12.4 Francobordo de invierno en el Atlántico Norte 75

12.12.5 Francobordo de agua dulce 75

13. Bibliografía 76

Anexo I : Fichas técnicas de buques Anexo II: Cifra de mérito

1. Generación de alternativas 100

1.1 Comprobación de alternativas 102

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Cuad.1: Elección de la cifra de Mérito y Definición de alternativas dimensionamiento preliminar del buque, indicaré características de este tipo de buque y de su carga para analizar la influencia.

El buque de proyecto se trata de un ROLL-ON/ ROLL-OFF (RO-RO), diseñado para el transporte de cargas rodadas, tripulantes y conductores. De acuerdo a la velocidad de requerimiento de RPA, 25 nudos, se engloba como buque rápido con propulsión híbrida (diésel-LNG) accionada por dos líneas de ejes con motores duales.

Este tipo de buque es utilizado para el transporte de corta distancia de mercancías entre puertos de la Unión Europea o entre éstos y puertos no europeos en países ribereños del Mar mediterráneo, Negro y Báltico y de Noruega e Islandia. Concretamente el buque de proyecto se destinará a la ruta de interlineales de 928 millas n. entre Amsterdam, Esbjerg, Tananger y Trondheim operando en zona SECAs (Sulphur Emission Control Areas) y no SECA.

Figura 1 : Ruta de servicio

Fuente: Elaboración propia a partir de rutas comerciales marítimas

La carga rodada será destinada en la bodega baja (sobre tapa de doble fondo), cubierta principal, cubierta elevable y cubierta superior (semiabierta). La carga se distribuye en de 2800 metros lineales de pista con capacidad de 50 coches y 180 módulos de 14,3 metros distribuidos para plataformas (remolques y semirremolques) que serán descargadas con cabezas tractoras especiales en puerto. Para los coches dispondrá de una cubierta fija en el entrepuente de la cubierta principal y superior para aprovechar el espacio de carga.

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Cuad.1: Elección de la cifra de Mérito y Definición de alternativas Noelia López Puentenueva

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En este tipo de buques, la carga y descarga de mercancía la realizan mediante rampas del buque o vehículos tractores (cabezas tractoras o carretillas elevadoras) en varias cubiertas comunicados mediante rampas. Suelen tener gran porta abatible en proa o popa y una superestructura alta y larga.

En estos buques se definen la altura de entrepuentes que nos permita la estiba y circulación de carga sin dificultad. En relación a la propulsión se utilizan propulsores laterales para facilitar su maniobra debido a la gran superficie de obra muerta.

Los ro-ro’s se clasifican como buques de superficie de baja densidad de carga, alto coeficiente de estiba y cargas en que la altura y/o anchura son prácticamente constantes.

2. Datos de partida

Se realiza una relación de buques de referencia con características similares al buque de proyecto. Los datos de estos buques se obtienen partiendo de artículos técnicos de revistas (Ingeniería Naval, Signficant Ships) especificaciones de flotas de armadores (Seatruck, Nordana). La búsqueda se realiza partiendo de buques recientes, entregados posteriores al año 2008 mayoritariamente.

Antes de realizar la búsqueda es necesario conocer las dimensiones del tipo de carga: remolques, semirremolques (semi-tráiler) y coches (tipo europeo compacto), con el fin de calcular el “área de carretera” requerida, particularidad de este tipo de buques.

Los remolques (rolltrailers) son plataformas sin carga para transportar contenedores marítimos muy pesados de una manera segura por su baja altura de ejes como se muestra en la figura 3 mientras que los semirremolques son remolques sin eje delantero que diseñados para carga seca y frigorífica de productos perecederos (carne, pescado, frutas, hortalizas).

Figura 2 : Plataforma frigorífica

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Cuad.1: Elección de la cifra de Mérito y Definición de alternativas rodado. Cabe destacar que actualmente se permiten semitraileres europeos con longitud máxima de 16,5 m, 2,55 m de ancho y 4 m de altura. Según el “International Transport Forum” de 2013, en Suecia y Finlandia se limita a 25,25 m. para cargas muy pesadas y en Noruega a 17,5 m de longitud.

Tabla 1 : Características de carga rodada

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4

Los datos constan de un margen del 25% respecto a los datos de RPA’s. Por ello, se determina el área de aparcamiento requerido.

De acuerdo a los valores promedios incluyendo huelgos en el libro de “El proyecto básico de un buque mercante” se tomarán:

 Tráileres: 12,5 m x 3m x 4,5 m

 Coches: 4,5 m x 2m x 1,7 m

Se obtiene el área de carretera teniendo en cuenta que las calles se dividen en módulos de 14,3 m donde hay capacidad para semirremolques o remolques de 20’ dobles ,40’ o 45’ como se analizará en posteriores apartados:

Á𝑟𝑒𝑎 𝑐𝑎𝑟𝑟𝑒𝑡𝑒𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑐ℎ𝑒𝑠 = 4,5 𝑚 × 2 𝑚 × 𝑁º 𝑐𝑜𝑐ℎ𝑒𝑠 = 9 𝑚 × 50

= 𝟒𝟓𝟎 𝒎𝟐

𝑁º de tráiler =2800 m − 226m

14,3 m = 180 tráiler

Á𝑟𝑒𝑎 𝑐𝑎𝑟𝑟𝑒𝑡𝑒𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑟á𝑖𝑙𝑒𝑟 = 180 × 12,5 𝑚 × 3 𝑚 = 𝟕𝟕𝟐𝟓 𝒎𝟐

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Ro-ro 2800 ml Proyecto Nº17-26

Cuad.1: Elección de la cifra de Mérito y Definición de alternativas

Noelia López Puentenueva

Tabla 2: Características de buques referentes

Fuente : Datos obtenidos de fichas técnicas de Revistas y Armadores.

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Ro-ro 2800 ml Proyecto Nº17-26

Para el cálculo del dimensionamiento se utiliza el puntal hasta la cubierta superior, Dcs, puesto que es dato conocido en lugar del puntal a la cubierta principal. Las relaciones de datos de los anteriores buques son las siguientes:

Tabla 3: Relaciones adimensionales de buques referentes

Nombre Buque Lpp/B T/Dcs Lpp/Dcs B/Dcs B/T Lpp x B

Bore Sea 7,11 0,41 10,26 1,44 3,54 4878,96

Wedellsborg 6,48 0,35 9,65 1,49 4,30 4451,77

Williamsborg 7,05 4765,28

Seatruck FSG 746 5,32 0,24 6,23 1,17 4,81 3323,25

Clipper P 5,78 0,35 8,16 1,41 4,04 3059,00

Tasmanian Achiever 7,30 3,72 4067,93

Fiona Seaways 6,41 3,84 4499,70

Jose María Entrecanales 7,17 0,30 8,07 1,13 3,79 5035,00

Ulusoy-14 7,59 0,29 8,93 1,18 4,03 5132,14

Severine 6,45 4,07 3124,00

Fuente: Elaboración propia.

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Tabla 4: Extremos de buques referentes

Fuente: Elaboración propia

A partir de las rectas de regresión de las gráficas elaboradas con los datos de los buques de referencia se podrá realizar una estimación de las dimensiones principales del buque proyecto.

3.1 Estimación de la manga de trazado (B)

Se estimará la manga en función del número de carreteras partiendo de una regresión entre Manga de trazado, B frente Nº carreteras o Numero de tráileres en manga, NTB.

Figura 4: Regresión manga – número de tráileres

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En el caso de estibar 7 tráileres en manga si adoptamos el número de 7 carreteras de acuerdo al valor medio de la base de datos, la manga estimada según la regresión será:

𝑀𝑎𝑛𝑔𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑧𝑎𝑑𝑜 (𝐵) = 𝑦 = 1,8403 ∙ NTB + 11,827 = 24,94 m

Este valor se excede del valor mínimo inicial que considera el margen en maga, MARB y el número de tráileres en manga. Se tomará como referente el valor mínimo para 7 carreteras en manga de 3 m. se toma éste como valor estimado ya que no se dispone de un valor estándar de anchura de carretera.

𝐵𝑖 = 𝑁𝑇𝐵𝑖 ∗ 3 + 𝑀𝐴𝑅𝐵

𝐵𝑖 = 7 ∗ 3 𝑚 + 1,2 𝑚 + 3 𝑚 = 25,2 𝑚

El margen en manga será de 600 mm mínimo por costado de las bulárcamas puesto que la estructura se caracteriza por la ausencia de puntales y mamparos transversales en la medida de lo posible, no habrá que considerarlo para el margen en el sentido de la manga.

También se puede considerar la posibilidad de guardacalores laterales con el valor de 2 m.

Finalmente se estima la manga inicial y se verifica que el valor de regresión cumple el mínimo por lo podría incrementarse el valor estimado de la manga.

B = 25,2 m.

3.2 Estimación de la eslora (Lpp)

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Figura 5: Regresión Área de cubierta – metros lineales

De la gráfica resultante se observa una relación directa dada por el coeficiente de regresión R2 próximo a 1, por lo que a mayor área de aparcamiento se relaciona con mayor producto de Lpp x B.

Se tiene en cuenta que en la cubierta principal solo se estibará tráileres. Se calcula el porcentaje partiendo del valor medio de proporción de carga en la cubierta principal de buques referentes.

Tabla 5: Proporción de carga

y = 4,1089x + 321,82

600 700 800 900 1000 1100 1200

Lp

Nombre del buque % Carga Cbta.Ppal

Bore Sea 37,60

Wedellsborg 39,57

Williamsborg 37,71

Seatruck FSG 746 30,52

Clipper P 45,25

Tasmanian Achiever 43,34

Fiona Seaways 33,11

Jose María Entrecanales 30,31

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De esta manera no se determina los valores de la eslora ni de manga que aún se desconocen. Para resolver los valores, utilizo los rangos habituales de la relación

Lpp/B indicados en la tabla 4. De este rango, se observa que el valor mínimo 5,6

es referido para buques de mayor manga mientras que el valor máximo 7 lo alcanza buques más esbeltos, lo que da lugar a tener dos alternativas.

Para establecer el rango de variación de la eslora se aplica un incremento unitario con la siguiente expresión:

𝐿𝑝𝑝 ∙ 𝐵 ∙𝐿𝑝𝑝

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La disposición de tanques LNG supone la pérdida de eslora en carga útil por lo que al no tener buques de referencia propulsados con LNG para los valores próximos exigidos por RPA, se estima un aumento de eslora de 15 m. adicionales.

El valor de eslora incrementado supone la siguiente relación:

Lpp

3.3 Estimación del puntal (Du)

Se estimará el puntal del buque hasta la cubierta más alta, de acuerdo a la normativa de DNV debido a que no se presenta correlación lineal con los datos de los buques referentes.

Este puntal será la altura del doble fondo más los espacios de carga hasta la cubierta superior.

Según el reglamento, la altura mínima del doble fondo será mínimo de 760 mm y no máximo de 2000 mm correspondiendo a la siguiente fórmula:

h = 1000 ·B/20 (mm)

En este caso aplicando la manga (B)= 25,2 m resulta DDF, altura de doble fondo igual a:

DDF (reglamento)= 1260 mm

Dado que la altura de doble fondo de los buques de referencia oscila sobre 2500 mm., siguiendo la normativa DNV ‘ Pt.3 Ch.1 Sec.6 Bottom structures’ ,la altura

no ha de exceder 2000 mm por lo que se tomará el valor máximo como altura de doble fondo final:

DDF (final)= 2000 mm

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12

 Altura máxima del bao bajo cubierta principal y superior = 800 mm

 Altura máxima del bao bajo cubiertas intermedias = 600 mm

 Puntal de bodega, DHOL = 5500 mm

 Puntal entrepuente cubierta tráiler, DTRL= 4700 mm

 Puntal entrepuente cubierta coches, DCAR = 2500 mm.

𝐷𝑢 = 𝐷𝐷𝐹 + 𝐷𝐻𝑂𝐿 + (3 − 1) ∙ 𝐷𝑇𝑅𝐿 + 𝐷𝐶𝐴𝑅 + 2 ∙ 0,8 + 1 ∙ 0,6

𝐷𝑢 = 2 + 5,5 + 2 ∙ 4,7 + 2,5 + 2 ∙ 0,8 + 1 ∙ 0,6

𝐷𝑢 = 19,1 𝑚

Este valor es la estimación del puntal mínimo, para contrastar este valor con los buques de referencia se realizan regresiones utilizando datos previamente estimados de eslora (Lpp) y manga (B).

Figura 6: Regresión relación puntal1– eslora

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La siguiente alternativa se obtiene de la segunda regresión.

Figura 7: Regresión relación puntal2 – eslora

𝑥 = 𝐿𝑝𝑝 = Eslora entre perpendiculares = 173,099 m

𝑦 = 𝐵

𝐷𝑐𝑠 = −0,0009 ∗ 173,099 + 1,4603 = 1,305

𝐷𝑐𝑠2 =25,2 𝑚

1,305 = 19,318 𝑚

El valor medio resultante es 19,6 m. Esto implica que el puntal mínimo se encuentra próximo al valore medio en relación a buques de referencia.

Por otra parte si realizamos la comprobación con el factor adimensional L/D se obtiene:

y = -0,0009x + 1,4603 R² = 0,0277

0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 1,5 1,7

100 120 140 160 180 200 220

B

/D

cs

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Corresponde con el margen habitual al igual que el puntal mínimo. No obstante estimaremos el valor mínimo inicial:

𝐷𝑢 = 𝟏𝟗, 𝟏 𝒎

3.4 Estimación del calado (T)

Siguiendo al método utilizado en los anteriores apartados, se estimará el calado.

Figura 8: Regresión relación calado – eslora

Aplicando la recta de regresión se obtiene:

𝒚 = 𝑻/𝑫 = 0,0005 ∙ 173,099 + 0,2432 = 0,33 𝑚

Compruebo con el rango de la relación habitual T/D. El valor no corresponde con el rango habitual pero si se encuentra en el rango de buques referentes que oscila entre 0,24-0,41:

T = 0,3297 · 19,1 = 6,298

Si comprobamos este valor con la relación LBT-TPM, podría aumentarse en las alternativas hasta 6,43 m

𝑇 = 𝟔, 𝟐𝟗𝟖 𝒎

100 120 140 160 180 200 220

T/D

Lpp (m)

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3.5 Estimación de eslora total (L)

La estimación la realizaré con la recta de regresión

Figura 9: Regresión relación calado – eslora

Tomando el valor previamente calculado x= Lpp = 173,099 m.

𝑦 = 𝐿𝑡 = 1,0589 ∙ 173,099 + 1,6925 = 184,831 𝑚

Lt = 184,831 m

y = 1,0589x + 1,6925 R² = 0,983

4,00 54,00 104,00 154,00 204,00 254,00

120 140 160 180 200 220

Lt

(m

)

Lpp (m)

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3.6 Estimación de TPM

A modo orientativo se realizará una estimación del valor del peso muerto (TPM), tomando el valor obtenido en función del cubo de los metros lineales ML.

Figura 10: Regresión TPM – metros lineales

Como se muestra en la gráfica se presenta correlación de los datos por lo que permitirá obtener el desplazamiento en base a los datos. Partiendo de Lpp obtenida aplica en la recta de regresión obtendremos:

𝑦 = √𝑇𝑃𝑀3 = 0,0019 ∙ 2800 + 16,03 = 21,35 𝑡

ML = 2800 m  y^3 = 9731,81 t TPM = 9731, 81 t

Si nos guiamos por la correlación de datos, ofrece mayor correlación entre TPM y Lpp.

y = 0,0019x + 16,03 R² = 0,3422

4,00 9,00 14,00 19,00 24,00 29,00

1200 1700 2200 2700 3200 3700 4200 4700

TPM

ML

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17

𝑦 = √𝑇𝑃𝑀3 = 0,0915 ∙ 173,099 + 5,871 = 21,71 𝑡

Lpp = 173,099 m  y^3 = 10231,812 t

TPM = 10231,812 t

3.7 Dimensiones estimadas

Los valores finales son redondeados al alza. Las dimensiones finales estimadas se resumen en la siguiente tabla:

Tabla 6: Dimensiones estimadas

Dimensiones Unidad

Eslora entre perpendiculares (Lpp) 173,1 m

Manga de trazado (B) 25,2 m

Calado (T) 6,3 m

Puntal hasta la cubierta superior (Du) 19,1m

Eslora total (L) 184,8 m

Peso muerto (TPM) 10232 t

y = 0,0915x + 5,871 R² = 0,7808

4,00 9,00 14,00 19,00 24,00 29,00

120 130 140 150 160 170 180 190 200 210

TPM

Lpp (m)

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4. Estudio preliminar de la carga

En este estudio se pretende comprobar que las dimensiones estimadas permiten la estiba de la carga planteada en el RPA. Partiendo de que dispondremos la carga en 4 cubiertas incluyendo la cubierta fija para coches y la bodega.

Para conocer la distribución de carga, se partirá de la proporcionalidad en cubierta con el buque base (J.M.Entrecanales). La proporción del área necesaria del total de la cubierta intermedia se repartirá entre la cubierta principal y superior.

Por otra parte, solo se considera la proporción de carga de tráileres dado que se trata del área de carga mayor.

Tabla 7: Proporciones de carga en buque base

Áreas de

En el buque proyecto se aplica la siguiente proporción:

Tabla 8: Proporciones de carga en buque proyecto

% Área de Carga

Cbta. Bodega 8,22

Cbta. Principal 35,71

Cbta.intermedia 21,07

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19

4.1 Datos de la carga

Los datos que se consideraran son referidos al tipo de carga a estibar: tráileres de varias modalidades y coches. Los módulos solo estibarán la carga y no llevaran cabezas tractoras, éstas se tomarán de puerto.

Tabla 9: Dimensiones de traileres

Dimensiones Largo (m) Ancho (m) Alto (m)

Contenedor Reefer 40'High cube 12,192 2,438 2,895

Contenedor Reefer 40' 12,192 2,438 2,591

Contenedor dry-cargo 40' 12,192 2,438 2,591

Mafi trailers 40' 12,3 2,49 1,59

Rolltrailers 40' 12,3 2,5 0,75

Contenedor dry-cargo 45' 13,716 2,438 2,591

Mafi trailers 45' 13,8 2,49 1,59

Fuente: Varios fabricantes y medidas ISO.

En la cubierta principal o superior podría estibarse una combinación de contenedores de carga seca de 40’ o 45’ sobre mafi trailers. En el espacio restante podría estibarse contenedores frigoríficos de 40’ o 40’ High cube sobre mafi trailers también. El uso de rolltrailer se reserva para áreas de altura limitada.

Como se puede comprobar en la tabla, cada módulo de 14,3 m puede albergar la carga citada.

COCHES (incluidos huelgos)

Dimensiones Largo (m) Ancho (m) Alto (m)

Vehículo compacto 4,5 2 1,7

(32)

20

La carga total de 2800 m.l será distribuida en 2575 m.l para tráiler y 225 m.l para coches.

4.2 Cálculo de la alternativa más exigente

Como ya se citó anteriormente, los metros lineales se medirán por módulos por lo que la carga de tráiler será el referente del cálculo siendo los metros de carretera máximo:

MC0 = 2575 m.l

Para estimar los metros máximos por cubierta (MC_Cu) se considera la manga de 3 metros para el módulo y de eslora referente, se toma la estimada en la regresión.

𝑀𝐶0_𝐶𝑢 = 𝐿𝑝𝑝 ∙𝐵

3

𝑀𝐶0_𝐶𝑢 = 173,1 𝑚 ∙25,2

3 = 1454,04 𝑚

Para estimar la eslora entre perpendiculares Lpp0_Cu se aplica según estándar ISO 9367:

𝐿𝑝𝑝0𝐶𝑢 =

𝑀𝐶0_𝐶𝑢− 1000

(33)

Se obtienen las dimensiones del buque mediante que ecuaciones que relacionan la dimensión de la carga que se distribuirá en la cubierta de bodega, cubierta principal, cubierta fija intermedia y cubierta superior.

 CUBIERTA PRINCIPAL

i. El área necesaria de carga para esta cubierta sería:

𝐴𝑁𝐶𝑎_𝐶𝑃 = 35,71% ∙ 𝐴𝑁𝐶𝑎1 = 2758,59  2756 𝑚2

ii. El número de tráiler (NT) en la cubierta será:

𝑁𝑇𝐶𝑃 =

𝐴𝑁𝐶𝑎_𝐶𝑃

14,3 ∙ 3 = 64,24 64 𝑡𝑟𝑎𝑖𝑙𝑒𝑟

iii. El número de tráiler en eslora (NTL) en la cubierta será:

𝑁𝑇𝐿𝐶𝑃 =

𝐿𝑝𝑝 ∙ 95%

14,3 = 10,934 10 𝑡𝑟𝑎𝑖𝑙𝑒𝑟

iv. El número de tráiler en manga (NTB) en la cubierta será:

𝑁𝑇𝐵_𝐶𝑃 = 𝑁𝑇𝐶𝑃

𝑁𝑇𝐿_𝐶𝑃 = 6,4  6 𝑡𝑟𝑎𝑖𝑙𝑒𝑟

Partiendo de lo anterior se obtiene el valor en manga teórico B1:

B1CP = NTBCP

3

95%= 18,947 m

Los metros reales de carretera serán:

MC_CP = NT_CP∙ 14,3 = 𝟗𝟏𝟓, 𝟐 𝐦𝐥

Los metros teóricos de carretera (MCT) serán:

𝑀𝐶𝑇_𝐶𝑃= 𝑀𝐶𝐶𝑃

95% = 963,368 𝑚𝑙

 CUBIERTA BODEGA

𝐴𝑁𝐶𝑎𝐻𝑂𝐿𝐷 = 8,2% ∙ 𝐴𝑁𝐶𝑎1 = 633,45 𝑚2

𝑁𝑇𝐻𝑂𝐿𝐷 =

𝐴𝑁𝐶𝑎_{𝐻𝑂𝐿𝐷}

(34)

22

𝑁𝑇𝐿_{𝐻𝑂𝐿𝐷}= 𝐿𝑝𝑝 ∙ 81%

14,3 = 6,97  7 𝑡𝑟𝑎𝑖𝑙𝑒𝑟

𝑁𝑇𝐵𝐻𝑂𝐿𝐷 =

𝑁𝑇_{𝐻𝑂𝐿𝐷}

𝑁𝑇𝐿_{𝐻𝑂𝐿𝐷} = 14  14 𝑡𝑟𝑎𝑖𝑙𝑒𝑟

B2_HOLD = NTB_HOLD 3

81%= 25,93 m

MC_HOLD = NT_HOLD∙ 14,3 = 𝟑𝟎, 𝟎𝟑 𝐦𝐥

𝑀𝐶𝑇𝐻𝑂𝐿𝐷=

𝑀𝐶_{𝐻𝑂𝐿𝐷}

81% = 37,4 𝑚𝑙

CUBIERTA INTERMEDIA

𝐴𝑁𝐶𝑎_𝐶𝑆 = 21,07% ∙ 𝐴𝑁𝐶𝑎1 = 1627,65 → 1628 𝑚2

𝑁𝑇_𝐶𝑖 =𝐴𝑁𝐶𝑎𝐶𝑖

14,3 ∙ 3 = 37,95  37 𝑡𝑟𝑎𝑖𝑙𝑒𝑟

𝑁𝑇𝐿_𝑐𝑖 =𝐿𝑝𝑝 ∙ 93,21%

14,3 = 10,729  10 𝑡𝑟𝑎𝑖𝑙𝑒𝑟

𝑁𝑇𝐵𝑐𝐼 =

𝑁𝑇_𝑐𝐼

𝑁𝑇𝐿𝑐𝐼

= 3,7  3 𝑡𝑟𝑎𝑖𝑙𝑒𝑟

B3_CI = NTB_CI 3

93,21%= 25,748 m

MCCI= NTCI∙ 14,3 = 𝟏𝟏𝟕𝟐, 𝟔 𝐦𝐥

(35)

v. El área necesaria de carga para esta cubierta sería:

𝐴𝑁𝐶𝑎_𝐶𝑆= 35,02% ∙ 𝐴𝑁𝐶𝑎1 = 2705,295 → 2706 𝑚2

vi. El número de tráiler (NT) en la cubierta será:

𝑁𝑇_𝐶𝑆 =𝐴𝑁𝐶𝑎𝐶𝑆

14,3 ∙ 3 = 63,07  63 𝑡𝑟𝑎𝑖𝑙𝑒𝑟

vii. El número de tráiler en eslora (NTL) en la cubierta será:

𝑁𝑇𝐿_𝑐𝑠= 𝐿𝑝𝑝 ∙ 96%

14,3 = 11,05  11 𝑡𝑟𝑎𝑖𝑙𝑒𝑟

viii. El número de tráiler en manga (NTB) en la cubierta será:

𝑁𝑇𝐵𝑐𝑠=

𝑁𝑇_𝑐𝑠

𝑁𝑇𝐿𝑐𝑠

= 5,727  5 𝑡𝑟𝑎𝑖𝑙𝑒𝑟

B4_CS = NTB_CS 3

96%= 15,625 m

MC_CS = NT_CS∙ 14,3 = 𝟗𝟎𝟎, 𝟗 𝐦𝐥

𝑀𝐶𝑇_𝐶𝑆 =𝑀𝐶𝐶𝑆

96% = 938,44 𝑚𝑙

Partiendo de los valores de mangas obtenidos previamente se estimará el valor promedio dicho valor con el máximo:

Max.[18,947;25,93;25,748;15,625]= 21,562.

Los valores iniciales estimados para la carga serían:

B0CU = 21,562 m. ; L0CU = 128,16 m.

(36)

24

5. Coeficientes

5.1 Cálculo del coeficiente de bloque (CB)

El coeficiente de bloque da la relación entre el volumen de carena del buque y el paralelepípedo que contiene al casco. Asimismo, se relaciona en mayor parte con el cálculo de desplazamiento, potencia propulsiva requerida y capacidad de carga.

𝐶𝐵 = 𝛥

𝐿𝑝𝑝 ∙ 𝐵 ∙ 𝑇 ∙ 𝛾𝐴𝑆

El valor del coeficiente de bloque ha de adecuarse a la relación empírica con el número de Froude correspondiente, siendo este:

obstante se realizará el cálculo con distintas formulaciones propuestas por distintos autores, obteniéndose el valor medio con menor diferencia porcentual respecto al CB del buque proyecto. Por otra parte se aplicará la fórmula que mejor se ajusta al CB real de buques de referencia. Debido a que solo se dispone el CB de un buque de referencia (Wedelsborg), se aplicará solo sobre éste. 5.1.1 Fórmula de Alexander

Se trata de una fórmula eficaz si se ajusta el coeficiente K que se puede obtener partiendo de la gráfica o de la aplicación de la fórmula a un buque moderno.

𝐶B = K − 0,5 ∙ V

√Lpp

Donde:

 K = coeficiente que varía entre 1,03 para buques rápidos y 1,12 para buques lentos. Se obtendrá la gráfica ya que no disponemos de CB real.

 V = velocidad expresada en nudos.

(37)

25

Figura 11: Gráfica Constante K

El valor de K de la gráfica resultante es 1,035 partiendo de:

𝑉

√3,28 ∙ 𝐿𝑝𝑝

25 𝑛𝑢𝑑𝑜𝑠

√3,28 ∙ 173,1 𝑚= 1,049

Para el buque de proyecto se obtiene:

𝐶𝐵 = 1,035 −0,5 ∙ 25 𝑛𝑢𝑑𝑜𝑠

√173,1 𝑚 = 𝟎, 𝟎𝟖𝟓

5.1.2 Fórmula de Townsin

𝐶𝐵 = 0,7 +1

8𝑎𝑡𝑎𝑛

(23 − 100 ∙ 𝐹𝑛)

4

CB = 0,7 +1

8atan

(23 − 100 ∙ 0,312)

(38)

Para el buque de proyecto se obtiene:

𝐶𝐵 = 1,035 −0,5 ∙ 25 𝑛𝑢𝑑𝑜𝑠

Presenta dos fórmulas válidas para los límites de 0,48<CB<0,85 y Fn entre 0,14 y 0,32. En este caso se encuentra en el límite superior de Fn por lo que no se

Siendo f el factor de corrección. Para el buque proyecto el f de Roros = 0,97

(39)

27 5.1.5 Fórmula de Munro Smith

Para cargueros en general sería:

𝐶𝐵 = 1 − 0,23 ∙ 𝑉

Sólo es válido para CB > 0,78, por lo que este caso no se considera.

𝐶𝐵 = 1,179 − 2,026 ∙ 𝐹𝑛

𝐶𝐵 = 1,179 − 2,026 ∙ 0,312 = 0,547

5.1.7 Fórmula de Van Lammeren

(40)

28

Tabla 10: Coeficientes de bloque con distintas formulaciones

Medias B.

referencia CB B. proyecto Diferencia (%)

Formula Alexander 0,233 0,085 14,83%

Formula Townsin 0,889 0,888 0,07%

Formula Schneekluth 0,603 0,464 13,98%

Formula Katsoulis 0,559 0,491 6,79%

Formula Munro-Smith 0,816 0,775 4,06%

Formula Kerlen 0,657 0,547 11,04%

Formula Van

Lammeren 0,653 0,551 10,27%

Formula Luna 0,702 0,662 3,93%

(41)

29

Tabla 11: Comparativa de coeficientes de bloque

CB.real

(Wedellsborg) CB fórmula Diferencia (%)

Formula Alexander 0,719 0,446 27,29%

Formula Townsin 0,719 0,889 -17,03%

Formula Katsoulis 0,719 0,629 8,99%

Formula Munro-Smith 0,719 0,855 -13,57%

Formula Kerlen 0,719 0,770 -5,14%

Formula Van Lammeren 0,719 0,758 -3,90%

Formula Luna 0,719 0,740 -2,05%

La fórmula válida que mejor se ajusta sin restricciones de aplicación es la fórmula de Luna y la de Schneekluth (2ª opción), optando por el valor más restrictivo se toma el valor del CB de Luna.

CB = 0,662

5.2 Cálculo de otros coeficientes geométricos (CM, CP)

5.2.1 Coeficiente de la maestra (CM)

El coeficiente de la sección relaciona el área de la sección maestra y el rectángulo que la circunscribe. Este valor influye en la resistencia a la marcha.

Cm = Área de sección maestra / Área rectángulo = Am / (B x T) Utilizando la fórmula de M. Meizoso para Ro-Ros, obtenemos el coeficiente CM en función del número de Froude:

CM = 1 − 0,062 ∙ Fn0,792

(42)

30 CM= 0,975

5.2.2 Coeficiente prismático longitudinal (CP)

Relación entre el desplazamiento de un buque y el producto de su eslora en la línea de flotación y el área de su sección transversal media por debajo de la superficie del agua.

CP=CB/CM

Este coeficiente es utilizado para calcular la resistencia a la marcha especialmente en buques rápidos. Como resultado de la fórmula se obtiene:

CP=0,679

6. Cifra de mérito: estudio de alternativas

La cifra de mérito pretende optimizar la elección de la mejor configuración. En este proyecto se tendrá el criterio de un coste mínimo de construcción favorable para el astillero. Este criterio se aplica a la construcción del buque o en la oferta económica satisfaciendo las condiciones del RPA para lo que se realiza una previa evaluación técnica de las alternativas detalladas en el siguiente apartado.

No se considera el criterio de inversión total o coste de ciclo de vida por desconocimiento de datos económicos de la operación del buque.

El buque será óptimo para un valor mínimo del coste de construcción (CC) dado por:

CC = CM_G+ CE_q+ CM_O+ CV_a

Siendo:

CMG, Coste de materiales a granel

CEq, Coste de equipos

CMo, Coste de mano de obra

CVa, Costes varios

(43)

31

6.1 Coste de materiales a granel (CMG)

Se calcula con la siguiente expresión:

CMg = cmg × PS = (ccs × cas × cem × ps) × PS

 ccs, coeficiente ponderado de chapas y acero de distintas calidades. Adquiere valores distintos valores según sea acero estándar o inoxidable 1,05 < ccs < 1,5. Para el proyecto se adquiere 1,5 para acero de alta resistencia.

 cas, Coeficiente de aprovechamiento del acero. Varía entre 1,08 < cas < 1,15 según el tamaño del buque. Se tomará el valor de 1,15.

 cem, incremento por equipo metálico incluido en la estructura (escotillas, barandillas, etc.). Varía entre 1,03 < cas < 1,10 según el tamaño del buque. Se tomará el valor de 1,10.

 ps, precio unitario del acero de referencia. Se tomará el valor de 450€/t.  PS, Peso de acero del buque. De acuerdo al libro de “Proyectos de buques

y artefactos” se estima a partir de lo siguiente:

PS = K × L × B × D × (𝐿

𝐷)

1 2

Siendo K = 0.3

6.2 Coste de mano de obra (CMo)

𝐶𝑀𝑂 = 𝐶𝑀𝑚+ 𝐶𝑀𝑒 = (𝑐ℎ𝑚 𝑥 𝑐𝑠ℎ 𝑥 𝑃𝑆) + 𝐶𝑀𝑒

 CMm , coste de mano de obra de montaje del material a granel.

a) chm, coste horario medio del astillero oscila entre 25-40€/h. Tomándose el valor de 35 €/h.

(44)

32

 CMe , coste de mano de obra de montaje de los equipos e instalaciones del

buque.

6.3 Coste de equipos del buque y montaje (CEq)

Se incluye el coste de sistemas de carga y descarga, equipos de propulsión, habilitación y restantes.

𝐶𝐸_𝑞+ 𝐶𝑀_𝐸 = 𝐶𝐸_𝑐+ 𝐶𝐸_𝑝+ 𝐶𝐻_𝑓+ 𝐶𝐸_𝑟

 CME, coste de mano de obra del montaje de todo el servicio o sistema.

 CEc, coste de equipos de manipulación y contención de carga y de

montaje. Se supone un coste constante para todas las alternativas. No se considera en la cifra de mérito.

 CEp, coste de equipos de propulsión, auxiliares y su montaje. Equivalente a:

CEp= cep X BP.

a) cep, coste unitario de potencia propulsora variable entre 300-400 €/KW. Se tomará el valor medio de 350 €/Kw.

(45)

Cuad.1: Elección de la cifra de Mérito y Definición de alternativas fórmula, se tomará el valor de 1,08. Los valores se comprenden desde 1,03 -1,12 para buques lentos y rápidos respectivamente.

𝐶𝐵 = 𝑘 − 0,5 ∙ 𝑉

√3,28 ∙ 𝐿𝑝𝑝

V, velocidad en nudos, en condiciones de pruebas a plena carga.

N, r.p.m del motor propulsor. En base a los datos de buques de referencia de Oscila entre 32000 y 35000 €/tripulante para el año 2002. Estimándose el valor de 34000 €.

b) nch, coeficiente de nivel de calidad de la habilitación que oscila entre 0,9 y 1,2. Se tomará 1,2 para considerar la importancia de los armadores en el acabado.

c) NT, número de tripulantes. De acuerdo al RPA se tomará el valor de 18+ 12 conductores sumando el total de 30.

 CEr, coste de equipo restante incluido su montaje. Equivalente a: CEr = ccs X

ps X PEr.

a) Per, peso de equipo restante. Se obtiene de la siguiente fórmula:

(46)

34

La constante K varía entre 0,3-0,5. Se tomará el valor medio de 0,4. 6.4 Coste varios (CVa)

Son costes referidos indirectamente al producto (construcción del buque) y directos al astillero como por ejemplo: Sociedades de Clasificación.

CV_a = cva x CC

 Cva, coeficiente de costes varios que oscila entre el 5% y el 10%. Se considera el 10%.

7. Generación y selección de alternativas

7.1 Modificación de las dimensiones iniciales

Se variaran los valores iniciales calculados previamente de eslora entre perpendiculares (Lpp), manga de trazado (B), calado (T), puntal (D) con la condición de cumplir con las características del RPA y manteniendo las relaciones adimensionales habituales de los buques de referencia.

La carga a transportar del buque será de dos tipos lo que supone áreas de carretera diferentes por lo que se adoptará la mejor alternativa cuyas áreas ya se citaron en apartados previos.

La mayor área de carga es la de tráiler por lo que se estudiará esta como referente para la modificación de dimensiones principales. Las dimensiones de partida serán las indicadas en la Tabla 14. Las alternativas son generadas bajo los siguientes criterios:

a) Eslora: se tratará para carga modular. Se aumentará y disminuirá la eslora en 14,3 m y a este valor se le aplicará un incremento proporcional del 5-20% para ajustar más el resultado. El margen de aparcamiento de tráiler va incluido en la medida del aparcamiento de cada módulo.

b) Manga: Se aumentará o disminuirá el valor de manga el ancho de carretera (3 m) que permitirá conocer la posibilidad de disponer o no de una carretera.

c) Calado: se partirá de la siguiente expresión:

𝑇𝑖𝑗 = 0

(47)

35

d) Puntal: como en el calado se parte de la siguiente expresión:

𝐷𝑖𝑗 = (𝐿0∙ 𝐵0

𝐿_𝑖 ∙ 𝐵_𝑖𝑗) ∙ 𝐷0

e) Coeficiente prismático: la variación de este coeficiente se hará partiendo de la siguiente expresión:

𝐶𝑃𝑖𝑘 = 𝐶𝑃_𝑖0+ 𝑐𝑝𝑘

Siendo:

i. CPi0= 1,23-2,12×Fni donde Fn es el número de Froude.

ii. Cpk=0,01;0,02;0,03

f) Coeficiente de la maestra: se estimará con la fórmula de Meizoso.

𝐶𝑀𝑖 = 1 − 0,062 ∙ 𝐹𝑛_𝑖0,792

g) Coeficiente de bloque: se estimará con la fórmula siguiente:

𝐶𝐵𝑖 = 𝐶𝑃_𝑖𝑘 ∙ 𝐶𝑀_𝑖

h) Desplazamiento: se empleará el valor de la fórmula:

𝛥_𝑖𝑗𝑘 = 1,026 ∙ 𝐶𝐵_𝑖𝑘∙ 𝐿𝑝𝑝_𝑖∙ 𝐵_𝑖𝑗 ∙ 𝑇_𝑖𝑗

(48)

36

7.2 Selección de alternativas

Una vez que se generan las alternativas dimensionales, en las que se combina la alternativa de la eslora con todas las alternativas de manga, se obtienen 55 alternativas. Estas alternativas se filtran con la condición de que las dimensiones estén entre el rango establecido.

En este caso se han tomado los extremos de los rangos de las relaciones dimensionales de los buques de referencia y los rangos habituales para 10 < TPM/10 < 20 puesto que la mayoría pertenecen a este grupo, pero para contemplar las excepciones se consideran los valores máximos y mínimos (en negrita) de la combinación de ambos rangos de la Tabla 12.

Tabla 12: Rango de relaciones adimensionales referentes y habituales

Lpp/B T/Dcs Lpp/Dcs B/Dcs B/T Lpp x B

Máx. referentes 7,59 0,41 10,26 1,49 4,81 5132,14

Mín. referentes 5,32 0,24 6,23 1,13 3,54 3059,00

Máx. habituales 6,50 0,47 11,00 1,70 4,00

Mín. habituales 5,10 0,35 8,00 1,20 2,80

Finalmente los rangos de valores adimensionales resultan de la siguiente manera:

Tabla 13: Rango de relaciones adimensionales referentes

Lpp/B T/Dcs Lpp/Dcs B/Dcs B/T Lpp x B

Máximos 7,59 0,47 11 1,7 4,81 5132,14

(49)

37

Con estas condiciones se han filtrado 5 alternativas, el resto de alternativas han sido rechazadas porque no cumplían todas las condiciones. Con las 5 alternativas filtradas se han generado nuevas alternativas derivadas del coeficiente prismático (CP).

La alternativa elegida ha de cumplir las condiciones dimensionales impuestas y las del RPA. Además de todas las alternativas que cumplan, se elegirá la de menor valor de cifra de mérito, en este caso, la de menor coste de construcción. Las alternativas filtradas se recogen en el Anexo II, donde se muestra que la alternativa que cumple los requerimientos y de menor coste es la alternativa nº51 para un cpk= 0.01 del CP.

Tabla 14: Dimensiones finales

Dimensión

Eslora entre perpendiculares (Lpp) 179,44 m

Manga (B) 25,2 m

Puntal a la cubierta superior (Du) 18,42 m

Calado (T) 6,04 m

CB 0,666

CM 0,976

CP 0,59

Velocidad 25 nudos

(50)

38

8. Comprobación de la capacidad de carga

Partiendo de la relación de áreas necesarias y metros teóricos disponibles por cubierta se impone la condición de que los metros reales de carga sean mayores que los estimados, al igual que la capacidad para coches

MC ≥ MC0 ; NV ≥NV0 seleccionada para las dimensiones de la tabla 14:

𝑁𝑇𝐿_𝐶𝑃 = 𝐿𝑝𝑝𝑖 ∙ 95%

8.3 Cubierta de la bodega

𝑁𝑇𝐿_{𝐻𝑂𝐿𝐷}= 𝐿𝑝𝑝𝑖 ∙ 80%

14,3 = 10,038  10 𝑡𝑟𝑎𝑖𝑙𝑒𝑟

𝑁𝑇𝐵_{𝐻𝑂𝐿𝐷}= 𝐵_𝑖𝑗80%

3 = 6,72 = 6 𝑡𝑟𝑎𝑖𝑙𝑒𝑟

(51)

39

8.3 Cubierta intermedia

𝑁𝑇𝐿_{𝐻𝑂𝐿𝐷}= 𝐿𝑝𝑝𝑖 ∗ 0,6 ∙ 93,21%

14,3 = 7,017 7 𝑡𝑟𝑎𝑖𝑙𝑒𝑟

𝑁𝑇𝐵_{𝐻𝑂𝐿𝐷} = 𝐵_𝑖𝑗93,21%

3 = 7,829 = 8 𝑡𝑟𝑎𝑖𝑙𝑒𝑟

𝑁𝑇𝐻𝑂𝐿𝐷= 𝑁𝑇𝐿𝐶𝑃 ∙ 𝑁𝑇𝐿𝐶𝑃 = 56 𝑡𝑟𝑎𝑖𝑙𝑒𝑟

8.4 Cubierta fija, cardeck

𝑁𝐶𝐿_{𝐶𝐴𝑅𝐷𝐸𝐶𝐾} =𝐿𝑝𝑝𝑖 ∙ 34%

4,5 = 13,558  13 𝑐𝑜𝑐ℎ𝑒𝑠

𝑁𝐶𝐵𝐶𝐴𝑅𝐷𝐸𝐶𝐾= 𝐵𝑖𝑗

34%

2 = 4,284 = 4 𝑐𝑜𝑐ℎ𝑒𝑠

𝑁𝑇_{𝐶𝐴𝑅𝐷𝐸𝐶𝐾} = 𝑁𝑇𝐿_𝐶𝑃∙ 𝑁𝑇𝐿_𝐶𝑃 = 52 𝑐𝑜𝑐ℎ𝑒𝑠

8.5 Distribución de la carga

Considerando la alternativa seleccionada, se redistribuirá la carga como indica la tabla 15, reduciendo la capacidad en las cubiertas estudiadas y añadiendo la nueva zona de carga a la cubierta elevable entre la cubierta principal y superior. La cubierta superior difiere bastante a lo estudiado debido a la incorporación de los tanques LNG.

Tabla15: Resumen de distribución de carga

NTL NTB Total TL NCL NCB Total Car

Bodega 4 5 17

Cbta. Principal 11 7 66

Cbta. Superior 8 7 48

Cbta. Fija 9 6 50

(52)

Ro-ro 2800 ml Proyecto Nº17-26

8.6 Croquis preliminar

(53)

(54)

(55)

(56)

Ro-ro 2800 ml Proyecto Nº17-26

9. Estimación preliminar de pesos

Con las dimensiones seleccionadas se estimará inicialmente el peso en rosca y el peso muerto.

9.1 Peso en rosca

En primer lugar se procede a un cálculo inicial del peso en rosca y su centro de gravedad que será ajustado en fases posteriores del proyecto debido a que está condicionado por factores desconocidos hasta el momento.

El peso en rosca se divide en tres grupos: 1. Estructura de acero

2. Equipo y habilitación 3. Maquinaria

9.1.1 Estructura de acero

Se realiza el cálculo mediante dos procedimientos diferentes y se obtendrá la media:

Siendo C2= 1 para acero de alta resistencia en la cubierta superior.

𝑃𝑆 = 𝑊𝑆𝑇 = (0,075 ∙ 179,440,005∙ 179,44 ∙ 25,2 ∙ 18.42

+ 80√0,576 ∙ 6,04 ∙ 18,42 ∙ 4 ∙ 2

(57)

45

La media de ambos métodos obtiene un resultado de PS = 8075,574 t

9.1.2 Equipo y habilitación

Partiendo de las dimensiones principales se estimará un resultado que posteriormente se desglosará con más detalle. La estimación se realiza con la siguiente expresión:

La maquinaria será determinada partiendo de formulaciones que estiman el peso en función de la potencia, revoluciones, tipo de motor propulsor y dimensiones principales del buque.

El peso de la maquinaria se divide en: motores propulsores y el resto de maquinaria.

A. PESO DEL MOTOR PROPULSOR

Al desconocer el peso concreto de la maquinaria que aún no se ha

MCO, potencia máxima continua (KW). Tomaremos 9160 KW por su alta

velocidad.

N, revoluciones por minuto (r.p.m). Se estima a 600 rpm.

El valor obtenido individual de 144 t. se multiplicará por 4 siendo el número estimado de motores propulsores para alcanzar dicha velocidad.

WME = 463,932 t.

B. RESTO DE MAQUINARIA PROPULSORA

El resto de la siguiente maquinaria propulsora se evalúa con lo siguiente;

(58)

46 Km, para este buque será 0,56

El WRP obtenido de la fórmula para 4 motores, se obtiene finalmente lo siguiente.

WRP = 876,914 t.

El valor total de maquinaria corresponde a: WME+WRP = 546,208 +377,714 = 1340,846 t.

Finalmente el valor total estimado del peso en rosca sería: WST + WSM + (WME+WRP) = 8075,574 + 964,190t +1340, 846

PR = 10380,61 t.

El peso de otros elementos de cámara de máquinas y el de línea de ejes fuera de cámara de máquinas no son estimados porque no se disponen de datos. Al peso en rosca obtenido se le debería de aplicar el margen del 3% en peso resultado en un total de 10692,028 t.

9.2 Peso muerto

El peso muerto se compone de distintas cargas útiles, tripulación y pasaje, combustible, aceite, víveres, etc.

9.2.1 Peso de carga útil

La carga útil que se dispondrá será: tráileres y coches.

𝑃𝑡𝑟𝑎𝑖𝑙𝑒𝑟𝑒𝑠 = 180 𝑡𝑟𝑎𝑖𝑙𝑒𝑟𝑒𝑠 ∙ 35

Los 12 conductores se consideran como parte de la tripulación.

𝑃_{𝑡𝑟𝑖𝑝𝑢𝑙𝑎𝑛𝑡𝑒} = 30 𝑡𝑟𝑖𝑝𝑢𝑙𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 ∙ 0,125 𝑡

(59)

Cuad.1: Elección de la cifra de Mérito y Definición de alternativas millas para LNG a una velocidad de 25 nudos.

Se partirá de las características similares de motores del mismo tipo empleados en buques de referencia, determinándose un consumo de 183 gr/Kwh al 100% de carga.

La potencia se ha de suministrar con motores duales por eje por lo que la potencia total requerida al de 85%MCR de 46716 Kw ha de repartirse entre 4 motores.

Para los tanques de sedimentación consideramos la operación mínima de 24 horas y un margen del 14% en volumen y se obtiene:

𝑃_𝑀𝐷𝐹 = 205,177 𝑡 𝑉_𝑀𝐷𝐹 = 259,89 𝑚3

Para los tanques de servicio diario consideramos la operación mínima de 8 horas y un margen del 4% en volumen y se obtiene:

𝑃𝑀𝐷𝐹 = 68,392 𝑡 𝑉𝑀𝐷𝐹 = 79,031 𝑚3

El peso total de MDF sin el consumo de auxiliares sería  3180,269 t El volumen total de MDF para este peso sería de  3697,721 m3

El peso del LNG se obtiene a partir del poder calorífico de 55530 Kj/Kg. Para el cálculo del LNG, se toma de referencia el motor dual Wartsila 46 DF.

(60)

48

PLNG =

46716 Kw ∙ 7331,4_KwhKJ ∙2000 mn

25mn

h

55530_KgKJ

= 493,418 t

𝑉𝐿𝑁𝐺 =493,418 𝑡

0,451 𝑡

𝑚3

= 1094,05 𝑚3

La totalidad en peso y volumen de LNG para maquinaria principal será:

𝑃_𝐿𝑁𝐺 = 493,418 𝑡 𝑉_𝐿𝑁𝐺 = 1094,05 𝑚3

9.2.4 Peso de combustible de auxiliares

Se estimará con el 10% del combustible

𝑃_𝑎𝑢𝑥 = 0,1 ∙ (3180,269 + 493,418) = 367,369 𝑡

9.2.5 Peso de aceite lubricante

Se estimará con el 5% del combustible

𝑃_𝑎𝑢𝑥 = 0,05 ∙ 3673,687 = 183,684 𝑡

9.2.6 Peso de agua dulce y sanitaria

Se estima en 120 l./ persona diarios para la tripulación y conductores durante la autonomía de 17,5 días de duración. En relación al agua dulce de refrigeración y calderas en caso de que hubiese, no se considera por existencia de generador de agua dulce.

𝑃_{𝑠𝑎𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑎}= (120 𝑙 ∙ 30 𝑝𝑒𝑟𝑠.∙ 17,5 𝑑í𝑎𝑠) ∙ 𝛾_𝑎𝑑. = 63 𝑡

9.2.6 Peso de víveres

Se estimará 5 Kg. diarios por persona.

(61)

49 9.2.7 Peso de agua de lastre

Se estima partiendo de lo calculado previamente dado que no se dispone del desplazamiento del buque referente.

𝐶𝐹 = 1 − 0,3 ∗ (1 − 𝐶𝑃) = 0,877

En la tabla siguiente se muestra la relación de los pesos estimados. No se considera en esta fase la estimación de pertrechos.

Tabla 16: Resumen de peso muerto

(62)

50

Agua dulce 63

Víveres 2,625

Total PM 10694,115 t

9.3 Cálculo del desplazamiento

El desplazamiento estimado resulta de la suma del peso en rosca y el peso muerto. Al peso en rosca, PR se le añade un 3% de margen.

∆_{𝑒𝑠𝑡𝑖𝑚𝑎𝑑𝑜} = 21386,14 𝑡

El desplazamiento requerido en base a las dimensiones seleccionadas será:

∆_{𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑜}= 𝛾 ∙ 𝐶𝐵 ∙ 𝐿𝑝𝑝 ∙ 𝐵 ∙ 𝑇 = 1,025 · 0,662 · 179,44 · 25,2 · 6,04

= 𝟏𝟖𝟓𝟑𝟐, 𝟕 𝒕

Se reajustan los valores seleccionados en la alternativa para reducir la diferencia entre desplazamientos y evitar problemas de estabilidad. Los valores resultantes son:

Dimensión

Eslora entre perpendiculares (Lpp) 179,7 m

Manga (B) 25,2 m

Puntal a la cubierta superior (Du) 18,5 m

Calado (T) 6,2 m

CB 0,666

CM 0,976

(63)

51

10. Estimación potencia

Se calcula la potencia propulsora del buque con el método Andersen. Con este método se obtendrá de resistencia de remolque, el rendimiento del propulsor en aguas libres utilizado para el cálculo del rendimiento y potencia propulsora. Se utiliza este método puesto que es uno de los que mejor se adapta a los coeficientes del buque proyecto.

En este método se utilizarán más datos dimensionales de los calculados como se muestra a continuación. Los datos introducidos son calculados en base al libro “El proyecto básico de un buque mercante” y otros proyectos realizados. Se considera el cálculo de resistencia en condiciones ideales en aguas tranquilas, profundas y sin viento. Se aplica rugosidad de 0,15, valor estándar para un buque nuevo. Se estiman la resistencia de los apéndices en un 5% y los debidos por la superestructura se indican con la referencia del buque base. Los datos introducidos son los calculados a continuación y los dados por Andersen como base experimental y estadística. Se dimensiona la hélice bajo el criterio de total resistencia y en función de la curva de potencia se calculará la potencia propulsora.

10.1 Eslora de flotación

Se tomará el 1% de la eslora entre perpendiculares.

𝐿𝑤𝑙 = 1,01 ∙ 𝐿𝑝𝑝 = 1,01 ∙ 179,7 𝑚 = 𝟏𝟖𝟏, 𝟒𝟗𝟕 𝒎

10.2 Área y altura de bulbo

El área de bulbo estimado será:

𝐴𝑏𝑢𝑙𝑏𝑜= 0,08 ∙ 𝐶𝑀 ∙ 𝐵 ∙ 𝑇

𝐴𝑏𝑢𝑙𝑏𝑜 = 0,08 ∙ 0,976 ∙ 25,2 ∙ 6,2 = 𝟏𝟐, 𝟏𝟗𝟗 𝒎𝟐

La altura de bulbo estimada será:

𝐻_{𝑏𝑢𝑙𝑏𝑜} =𝑇

3=

6,2

3 = 𝟐, 𝟎𝟔𝟔 𝒎