C O N S T R U C C I O N D E T O B E R A S
P o r : I n g . N a v a l M a g a l i M a r t í n e z A p a r i c i o O . K M 1 V I A Z O N A I N D U S T R I A L D E M A M O N A L T e l é f o n o ( 5 ) 6 5 3 0 3 2 0 C e l . # 3 1 0 - 6 0 1 9 1 3 7 C a r t a g e n a - C o l o m b i a - I n g . M E C . L u í s S i e r r a I N T R O D U C C I O N E n e l a ñ o 2 0 0 3 , s e d i s e ñ a r o n , c o n s t r u y e r o n e i n s t a l a r o n 3 T o b e r a s , e n l a c i u d a d d e C a r t a g e n a , a d o s R e m o l c a d o r e s m a r í t i m o s p r o p i e d a d d e l a e m p r e s a G R U P O C O R E M A R u b i c a d a e n l a c i u d a d d e C a r t a g e n a , e s t a e m p r e s a i m p u l s o a l A s t i l l e r o C a r t a g e n a p a r a q u e d e s a r r o l l a r a m e d i a n t e s u d e p a r t a m e n t o d e I n g e n i e r í a e l d i s e ñ o d e t r e s T o b e r a s , l a s c u a l e s s e i n s t a l a r í a n , d o s e n e l R e m o l c a d o r M a r í t i m o “ C o v e ñ a s ” y u n a e n e l R e m o l c a d o r M a r í t i m o “ B a j o N u e v o ” . E l p r o y e c t o s e i n i c i o c o n e l a n á l i s i s y e v a l u a c i ó n d e t a l l a d a d e l R e m o l c a d o r “ B a j o N u e v o ” , v e r i f i c a n d o y e v a l u a n d o l a s f u n c i o n e s y s u s n e c e s i d a d e s p r o p u l s i v a s , e l D e p a r t a m e n t o T é c n i c o d e l A s t i l l e r o C a r t a g e n a , e n c a b e z a d e l I n g e n i e r o L e o n a r d o M i n n e r v i n i , a s e s o r a d o p o r l a s u s c r i t a , c o n c l u y o q u e l a s d i m e n s i o n e s ó p t i m a s y a d e c u a d a s p a r a l a t o b e r a d e b í a n s e r : T o b e r a C e n t r a l R e m o l c a d o r “ B a j o N u e v o ” c o n u n D i á m e t r o E x t e r i o r d e 3 3 5 0 m m . D e s a r r o l l a d o e l d i s e ñ o y o b t e n i d o e l v i s t o b u e n o d e l i n s p e c t o r d e l a c a s a c l a s i f i c a d o r a A . B . S , s e p r o c e d i ó e n c a b e z a d e l I n g . L u í s S i e r r a , y c o n l a c o n t r i b u c i ó n d e l a s u s c r i t a , c o n l a e t a p a d e p l a n i f i c a r l a c o n s t r u c c i ó n . S u p e r a d a l a a c t i v i d a d d e p l a n i f i c a c i ó n , s e c o n s t r u y o l a T o b e r a e n e l t i e m p o d e 2 m e s e s , e n l o s t a l l e r e s d e l A s t i l l e r o C a r t a g e n a , b a j o l a g u í a y s u p e r v i s i ó n d e l i n g e n i e r o S i e r r a , l a m o n i t o r i a d e l a s u s c r i t a y l a v e r i f i c a c i ó n y e x a m e n d e l I n s p e c t o r d e l a A . B . S . T e r m i n a d a l a T o b e r a , s e p r o c e d i ó a t r a n s p o r t a r l a a l o s A s t i l l e r o s C o t e c m a r , p a r a e l m o n t a j e d e e s t a , e n e l R e m o l c a d o r “ B a j o N u e v o ” y a q u e e l d e s p l a z a m i e n t o d e e s t e , s u p e r a l a t r o j a d e l A s t i l l e r o C a r t a g e n a . S e r e a l i z a r o n l a s p r u e b a s d e m a r r e s p e c t i v a s y h a s t a l a f e c h a e l R e m o l c a d o r n o h a p r e s e n t a d o i n c o n v e n i e n t e s , p o r l o c o n t r a r i o s e h a o p t i m i z a d o s u e f i c i e n c i a .D a d o s l o s r e s u l t a d o s l a E m p r e s a G R U P O C O R E M A R , d e c i d i ó o r d e n a r l a c o n s t r u c c i ó n d e d o s t o b e r a s p a r a e l R e m o l c a d o r “ C o v e ñ a s ” c o n d i á m e t r o s e x t e r n o s d e 2 0 4 6 m m . T a n t o e l d i s e ñ o c o m o l a C o n s t r u c c i ó n f u e r o n i n s p e c c i o n a d a s p o r e l I n s p e c t o r d e l a c a s a c l a s i f i c a d o r a L l o y d ’ s . G E N E R A L I D A D E S S i g u i e n d o l o s l i n e a m i e n t o s r e c o m e n d a d o s e n e l d i s e ñ o d e l a s T o b e r a s d e K O R T , l a c u a l e s u n a n i l l o c o n e l p e r f i l a e r o d i n á m i c o q u e c o n t i e n e l a h é l i c e , s i e n d o s u e x t r e m o d e s a l i d a u n á r e a m e n o r q u e e l d e s u e n t r a d a . L o c u a l p o d e m o s a n a l i z a r e n e l s i g u i e n t e g r a f i c o . F i g . 1
D o n d e = T α R e l a c i ó n e n t r e e l á r e a d e e n t r a d a y e l á r e a d e s a l i d a = T β R e l a c i ó n e n t r e e l á r e a d e s a l i d a y l a s e c c i ó n m í n i m a = D l R e l a c i ó n e n t r e l a l o n g i t u d d e l a T o b e r a y e l D i á m e t r o m í n i m o I n t e r i o r d e l a t o b e r a . = D a R e l a c i ó n e n t r e e l c l a r o y e l d i á m e t r o m í n i m o i n t e r i o r d e l a T o b e r a . = a D i s t a n c i a e n t r e e l e x t r e m o m á x i m o d e P r o a d e l a p a l a y e l E x t r e m o m á x i m o a P o p a d e l a t o b e r a . P a r a n u e s t r a t o b e r a s e u s a r o n l o s p a r á m e t r o s r e c o m e n d a d o s e n l a s d i f e r e n t e s t a b l a s y e c u a c i o n e s d a d a s e n l o s e s t u d i o s d e l a s T o b e r a s K o r t . 2 . 1 = T α ; βT =1.03; = 0.5 D l ; =0.005 D a S i e n d o e n t o n c e s l a s d i m e n s i o n e s d e l a T o b e r a a s í : R a d i o d e l a s e c c i ó n d e e n t r a d a 3 3 5 0 m m R a d i o d e l a s e c c i ó n m í n i m a 2 8 0 0 m m R a d i o d e l a s e c c i ó n d e s a l i d a 2 9 0 0 m m L o n g i t u d d e l a T o b e r a 1 4 0 0 m m P e s o d e l a t o b e r a 4 8 5 0 k g
C O N S I D E R A C I O N E S D E D I S E Ñ O 1 - L a f u e r z a p o r t a n t e p r o y e c t a d a a l e j e d e l a h é l i c e e n l a T o b e r a , a u m e n t a e l e m p u j e d e e s t a . ( F i g . 2 ) 2 - E n l a T o b e r a l a v e l o c i d a d d e l a g u a a u m e n t a p o r q u e l a v e l o c i d a d e n e l d i s c o d e l a h é l i c e e s m a y o r 3 - D i s m i n u y e e l c o e f i c i e n t e d e c a r g a , p o r l o t a n t o a u m e n t a l a e f i c i e n c i a D P T A V T C × = 2 2 ρ 4 - S i e n d o e l f l u j o a l r e d e d o r d e l a h é l i c e u n a f u e n t e d e p e r d i d a d e e f i c i e n c i a , a l l o g r a r d i m i n u i r l o c o n l a p r e s e n c i a d e l a t o b e r a ( e l c l a r o e n t r e l a t o b e r a y l a h é l i c e e s m í n i m o ) c o n s e c u e n t e m e n t e l a d i f e r e n c i a d e p r e s i o n e s e n l a c a r a d e p r e s i ó n y l a c a r a d e s u c c i ó n e n l a h é l i c e d i s m i n u y e , a u m e n t a n d o l a e f i c i e n c i a . 5 - E l e m p u j e t o t a l d e l e q u i p o T o b e r a - H é l i c e , e s l a s u m a t o r i a d e l o s e m p u j e s d e l a h é l i c e y l a t o b e r a , e l c u a l s i e m p r e s e r á m a y o r q u e e l d e l a h é l i c e . U s a n d o l a s e c u a c i o n e s r e c o m e n d a d a s p a r a e l “ D I S E Ñ O D E H E L I C E S C O N T O B E R A S K O R T ” T a l e s c o m o : H p H p T T D k k d k + = + − = λ ν ρ 1 ' 4 4 1 ' H p H p n T T k k k + = + = ρ η ν λ DHP D k k p νp ρνp π λ η= = 2 3 2 75 '' 4 2 3 2 75 '' DHP k k p p ρνp η ν π λ η= = Y l o s G r á f i c o s 1 a l 4
F i g . 2
G r a f i c o 2
S e o b t u v i e r o n l a s o r d e n a d a s p a r a o b t e n e r e l p e r f i l d e l a t o b e r a l x X = − D D Dx = x − D e e= x − 0 3350 101,6 1 0 0 3230 97,37 2 0 0 3124 93,34 3 0 0 3032 89,51 4 0 0 2954 85,88 5 0 0 2890 82,45 6 0 0 2840 79,22 7 0 0 2804 76,19 8 0 0 2758 74,9 9 0 0 2747 72,5 1 0 0 0 2750 70,3 1 1 0 0 2767 68,3 1 2 0 0 2798 66,5 1 3 0 0 2843 64,9 1 4 0 0 2902 63,5 L a s u n i d a d e s t o d a s s o n e n m i l í m e t r o s F i g . 3
S i e n d o e l d i á m e t r o d e l a h é l i c e = D m p p 06 . 3 67 . 2 * 37 . 0 03 . 3 = = = η λ ν D e l o s d i a g r a m a s k1+k2 = f(H/D,λp)=0.18 E l e m p u j e d e l a h é l i c e + T o b e r a = Tt = ρk1η2D4 =102363.9kgf E l A r r a s t r e RT =Tt(1−t)=92128kgf L a r e s i s t e n c i a d e l R e m o l c a d o r R EHP kgf p B 3495.14 515 . 0 75 2 = = ν L a f u e r z a d e r e m o l q u e FR =RT −RB =88632kgf P R O C E S O D E C O N S T R U C C I O N S e c o n s t r u y e r o n e s c a n t i l l o n e s e n T , e n a c e r o e s t r u c t u r a l A - 3 6 , u n t o t a l d e 1 6 , f o r m a n d o u n a r m a z ó n c i r c u n f e r e n c i a l , c o l o c a d o s c a d a 2 2 . 2 º , f o r r a d o e n l a m i n a d e a c e r o A - 1 3 1 , c o n u n e s p e s o r d e ½ ” y e n l a z o n a c e n t r a l i n t e r i o r d e l a t o b e r a , u n a n i l l o d e d e s g a s t e e n a c e r o i n o x i d a b l e 3 0 4 d e ½ ” e s p e s o r y a n c h o 1 2 ” , a s í c o m o u n a f r a n j a i n t e r n a d e r e s p a l d o a l a n i l l o , e n l a m i n a n a v a l A - 1 3 1 d e ½ ” . C o l o c a n d o e n e l e x t r e m o d e e n t r a d a u n t u b o d e φ 3 ” S H C 4 0 y e n s u e x t r e mo d e s a l i d a u n a b a r r a d e a c e r o A I S I 1 0 4 5 d e φ 1 ½ ” . T o d o s l o s p r o c e d i m i e n t o s d e t r a z a d o , c o r t e a r m a d a y s o l d a d u r a f u e r o n i n s p e c c i o n a d o s p o r e l i n s p e c t o r d e l a c a s a c l a s i f i c a d o r a A . B . S
VISTA CORTE TRANSVERSAL
A r m a d a A n i l l o ( F o t o 1 )
C o n t i n ú a e l a r m a d o ( F o t o 3 )
-C o l o c a c i ó n f o r r o i n t e r n o ( F o t o 5 )
E s t r u c t u r a ( f o t o 7 )
T o b e r a s d e l R e m o l c a d o r C o v e ñ a s φ = 20 4 6 mm ( f o to 9 )
M o l d e s d e p r e n s a p a r a l o s e s c a n t i l l o n e s I n t e r n o s ( F o t o 1 0 )
A p l i c a c i ó n S o l d a d u r a s d e a c a b a d o ( F o t o 1 1 )
T o b e r a d e l R e m o l c a d o r B a j o N u e v o , s i n f o r r o e x t e r n o y s i n P i n t u r a ( F o t o 1 2 )
T o b e r a d e l R e m o l c a d o r C o v e ñ a s c o n p i n t u r a d e B a s e y s i n f o r r o e x t e r i o r ( f o t o 1 3 )
