PROYECTO FIN DE CARRERA
INGENIERÍA TÉCNICA NAVAL
Javier Ortiz Rivas 1 Capítulo. Pág.
Introducción………...…………..2
Dimensionamiento………..14
Formas……….29
Disposición General………52
Escantillonado……….……75
Cálculos de Pesos………..104
Cálculos de Arquitectura Naval………..…136
Estimación de la Potencia Propulsora y Hélice……….….207
Bibliografía………233
Javier Ortiz Rivas 2 Índice del capítulo Pág.
1.1. Objetivo del proyecto……….…..3
1.2. Evolución del buque frigorífico……….…..4
1.3. Características del buque……….…..5
Características estructurales……….…5
Medios de conservación de carga……….…5
1.4. Transporte de plátanos……….…9
1.5. Refrigerantes……….10
1.6. Metodología y criterios aplicados en el desarrollo del proyecto………11
Javier Ortiz Rivas 3
1.1. Objetivo del proyecto.
En los sucesivos documentos se desarrolla el proyecto de un buque frigorífico, cuya misión es el transporte de plátanos, con una autonomía de 6000 millas náuticas a una velocidad de crucero moderada de alrededor de los 18 nudos.
La especificación de dicho buque es la siguiente:
Tipo de buque: Buque Frigorífico Capacidad de carga: 250.000 p³ Tipo de carga: Plátanos
Reglamentos: Solas, Marpol, ABS, Convenio Líneas de Cargas.
Velocidad: 18 nudos al 85% MCR en pruebas.
Autonomía: 6000 millas Tripulación: 18 tripulantes
Sistema de propulsión: a definir
Javier Ortiz Rivas 4
1.2. Evolución del buque frigorífico:
El crecimiento de la población urbana de los países industrializados a lo largo del siglo XIX creó una gran demanda de carne a la que dichos países no podían hacer frente. Por el contrario, Australia, Nueva Zelanda y varios países americanos tenían exceso de producción de aquél producto.
En 1877, un ciudadano francés apellidado Tellier logró llevar a cabo la primera travesía de carne congelada, en su buque de vapor desde Argentina a Francia, considerado el viaje un gran éxito en su tiempo. Otros mitos históricos fueron la primera llegada de carne a Londres desde Australia en 1880 y de Nueva Zelanda en 1882.
En 1889, Lloyd’s Register publicó sus primeras reglas sobre refrigeración, y en 1906 navegaban más de 150 buques con cotas de instalación frigorífica para enfriar la carga.
El tráfico creció rápidamente, y en 1906 navegaban más de 150 buques con cotas de instalación frigorífica para enfriar la carga.
Hoy en día, se estima que se transportan 30 millones de toneladas de productos perecederos anualmente, de las cuales el 70 % se transporta en buques frigoríficos. El resto se transporta en contenedores refrigerados o por vía aérea
La porción referida a buques frigoríficos se pueden dividir en dos partes: un 32% a granel y un 68% por pallets. Por tanto, la mayor parte de la carga frigorífica es transportada mediante pallets, los cuales poseen unas dimensiones estándar. Es por ello que las geometrías de las bodegas deben ajustarse para que el aprovechamiento del espacio sea el mejor posible.
Básicamente los pallets están estandarizados en tres grupos:
• Europallet ( 800 mm x 1200 mm)
• Internacional Pallet (1000 mm x 1200 mm)
• US-Pallet (40” x 48”)
Javier Ortiz Rivas 5 Actualmente el más utilizado es el Internacional Pallet, pero el buque ha de ser lo
suficientemente flexible para poder estibar todos los tipos de pallets.
La Disposición General de estos buques estuvo condicionada muchos años por la velocidad.
Para velocidades entre 18 y 21 nudos, V/√L oscila entre 0.8 y 0.9, que son valores elevados para un buque mercante. El coeficiente de bloque oscilaba entre 0.58 y 0.66; ello aparejaba posiciones del centro de carena entre 2% y 3% de Lpp a popa de la sección media. La
disposición de pesos que ello conllevaba obligaba a disponer soluciones con la maquinaria propulsora a 3/4 a popa. Así, la bodega a popa de la Cámara de Máquinas contribuía a llevar el centro de gravedad de la carga a popa.
Los buques frigoríficos modernos, buscando la mayor eficiencia en el transporte, disponen la Cámara de Máquinas todo a popa. Así, las cargas, paletizadas en su gran mayoría, ocupan los mejores espacios del buque, al igual que la mayoría de los cargueros de hoy en día.
1.3. Características del buque frigorífico.
- Características estructurales:
El buque frigorífico es un buque de volumen, por transportar cargas poco densa o de alto coeficiente de estiba, tienen como condicionamiento más exigente el volumen de bodegas o de tanques de carga. Podemos entonces decir en términos coloquiales que estos buques “sólo tienen problemas de capacidad”. La solución más económica del diseño, en estos casos, consiste en aumentar el puntal del buque hasta conseguir el volumen de carga necesario. Estos buques se proyectan prescindiendo de los condicionantes de pesos/calado, es decir, haciendo caso omiso del francobordo, pero analizando con sumo cuidado los problemas de estabilidad del buque intacto.
Es evidente que si el barco necesita espacio, la solución de diseño más inmediata y también la más económica sea en aumentar el puntal. Este aumento del puntal está limitado por los requisitos de estabilidad del buque, que tendrán que considerarse con cuidado. Conviene por lo tanto controlar el valor de la relación B/D (estabilidad) por encima de un valor mínimo lo que puede obligar a aumentar L/B.
Javier Ortiz Rivas 6 En resumen, debe seguirse un proceso iterativo iniciado con el aumento de la dimensión “más económica” (D), corrigiendo las salidas de rango de B/D con aumentos de B y manteniendo L en el mínimo compatible con una explotación eficiente (resistencia al avance razonable).
Nuestro buque será un buque de volumen, es decir, que por transportar carga poco densa o de alto coeficiente de estiba, tendrá como condicionamiento más exigente el volumen de bodega.
El espacio de carga de un buque frigorífico está compuesto de una serie de compartimientos aislados para mantener temperaturas entre -30ºC y 12ºC. Los plátanos se transportan a 12/14ºC, necesitando un alto número de renovaciones del aire de las bodegas debido a su rápida maduración.
Complementariamente, se monta en el buque una instalación frigorífica capaz de mantener las temperaturas especificadas para los diferentes espacios de carga.
El aislamiento ha de disponerse en la tapa del doble fondo, costados y la cara inferior de la cubierta alta. Para aumentar la flexibilidad de transporte, se disponen varias zonas de temperaturas independientes. Estas zonas suelen incluir dos espacios de carga (bodega más entrepuente). En ese caso es necesario aislar las caras inferiores de los entrepuentes. Los pisos de las cubiertas se dejan sin aislar, aunque exista un puente térmico a través de la conexión directa de las cubiertas con el forro exterior.
Javier Ortiz Rivas 7 Los productos como plátanos, estibados en racimos y transportados en cajas de cartón, no admiten grandes alturas de estiba. Por ello, los buques frigoríficos han sido dotados siempre con varios entrepuentes de altura limitada. Modernamente, la obligatoriedad de transportar los plátanos en paletas (1993), hace que el buque frigorífico tenga entrepuentes de altura no inferior a 2.2 metros.
El buque frigorífico moderno se configura como un buque de cuatro cubiertas (ocasionalmente tres), con cuatro bodegas (ocasionalmente, dos o tres en buques pequeños) situadas a proa de la superestructura. La disposición multi-cubierta permite contar con muchos compartimentos, que pueden ser mantenidos a diferentes temperaturas.
- Medios de conservación de la carga.
Materiales para aislamiento de los espacios de carga.
Los materiales más utilizados hoy en día para el aislamiento de los espacios de carga son los siguientes:
Aislamientos:
- Lana de roca
- Espuma de poliuretano expandido.
Recubrimientos:
- Tablero Warkaus.
- Tablero de contrachapado marino.
- Aluminio.
Enjaretados:
- Aluminio
- Tablero Warkaus.
- Madera dura.
Javier Ortiz Rivas 8 En caso de carga paletizada, hay que disponer estibas laterales para contención de carga. Estas pueden ser de madera o neumáticas.
La tapa del doble fondo se recubre con espuma de poliuretano inyectada “in situ” o en tiras, y se cubre con tablero contrachapado y una capa de poliéster o chapas de piso Warkaus.
Los cierres de escotillas van aislados con poliuretano lana de roca.
Disposición de paletas en bodega refrigerada
La relación entre la capacidad cúbica normal de las bodegas y el peso muerto es elevada debido a los siguientes factores:
• Valor bajo de los coeficientes de estiba de las cargas refrigeradas
• El volumen ocupado por el aislamiento y resto de los elementos de la instalación frigorífica
Javier Ortiz Rivas 9 Los buques típicos tienen una capacidad neta entre 10.000 y 17.000 m³ (350.000 y 600.000 p³), con pesos muertos correspondientes entre 8.000 y 12.000 Tn a un calado máximo de
alrededor de 9.2 m. Las cargas ligeras como los plátanos, con coeficientes de estiba entre 3.3 y 4 m³/Tn conduce a la situación de carga con “calado de plátanos”, que oscila, para los buques mencionados antes entre 6.1 y 7.6 m, quedando reducido el peso muerto en esa condición a unas 4.000/8.000 toneladas. La velocidad de estos buques, que suele especificarse al “calado de plátanos” oscila entre 18 y 22 nudos desarrollando el motor propulsor su potencia de servicio.
1.4. Transporte de plátanos
Los plátanos son unos de los productos más difíciles de transportar. Las bodegas han de ser enfriadas antes de la estiba. Los plátanos son estibados verdes y la maduración de los mismos debe ser mínima. Se ha comprobado que restos de gas etileno en contacto con los plátanos estimula su maduración. Desafortunadamente, los plátanos cuando maduran emiten etileno.
Si accidentalmente se introducen algunos plátanos maduros en un espacio cargado con plátanos verdes, se corre un gran riesgo de maduración generalizada. Para reducir el riesgo, se ventilan los espacios de carga con aire fresco.
Además, la respiración de la fruta produce dióxido de carbono, luego debe de proveerse de un sistema que mantenga baja la concentración de dióxido de carbono en los espacios de carga.
Una concentración de un 2% en volumen es adecuada para la conservación de la fruta.
Javier Ortiz Rivas 10
1.5. Refrigerantes
La importancia actual del cuidado medioambiental obliga a seleccionar unos refrigerantes y materiales aislantes que cumplan las normas de protección ambiental impuestas por las diferentes legislaciones.
Actualmente se utilizan los denominados refrigerantes naturales, como el amoniaco, R314-a, R404, R134, CO2,…etc. El amoniaco es el refrigerante más utilizado actualmente, siendo una de las principales causas de su elección su bajo coste. Pero tiene el inconveniente de ser altamente inflamable.
Criterios que se deben tener en cuenta para elegir el refrigerante para el buque frigorífico:
• Eficiencia termodinámica
• El volumen de refrigerante necesario para el servicio
• Coste del refrigerante
• Inflamabilidad
• Efectos en la vida humana
Javier Ortiz Rivas 11
1.6. Metodología y criterios aplicados en el desarrollo del proyecto.
Para realizar este proyecto se han planteado diversas partes donde se van desarrollando distintos aspectos del mismo.
El orden lógico que se ha seguido es el siguiente:
El punto de partida del Proyecto Básico lo proporcionan los datos o requerimientos del Armador que generalmente se han establecido a partir de un estudio de explotación o de mercado.
Javier Ortiz Rivas 12 Teniendo en cuenta las restricciones al proyecto la función del proyectista consiste en
seleccionar el conjunto de parámetros del buque más apropiado o solución que lo definen en forma unívoca y con el grado de precisión adecuado.
Javier Ortiz Rivas 13
PROYECTO FIN DE CARRERA
Alumno: Javier Ortiz Rivas
TIPO DE CARGA: Plátanos.
CAPACIDAD DE CARGA: 250.000 p³
REGLAMENTOS: SOLAS, MARPOL y los legalmente requeridos
VELOCIDAD EN SERVICIO: 18 nudos.
AUTONOMÍA: 6000 millas
SISTEMA DE PROPULSIÓN: a definir.
ALOJAMIENTOS: capacidad para 18 tripulantes.
Javier Ortiz Rivas 14 Índice del capítulo Pág.
2.1. Introducción……….………..15
2.2. Estudio estadístico particular……..……….…..16
Definición de una base de datos……….16
Estimación de dimensiones principales……….20
2.3. Rectas de regresión……….21
2.4. Fórmulas para la estimación de dimensiones…..……….23
2.5. Elección de las dimensiones principales……….26
Javier Ortiz Rivas 15
2.1. Introducción.
El requerimiento principal del anteproyecto es que el buque sea capaz de transportar 250.000 pies cúbicos de plátanos.
Para ello debemos conocer en primer lugar aproximadamente qué tamaño va a tener nuestro buque.
Para ello recurriré a los procedimientos enseñados que utiliza la ingeniería naval en nuestros días para la aproximación a las dimensiones principales de un buque de nueva construcción, todos ellos basados en la experiencia:
• Estudio estadístico particular.
Elección de una base de datos de buques de características similares a nuestro buque proyecto y elección de un “buque base”.
• Rectas de regresión.
Las facilitadas en “El Proyecto Básico del Buque Mercante”. En función de la carga, podemos estimar las dimensiones principales de nuestro buque.
• Fórmulas para la estimación de dimensiones.
Para este epígrafe se tendrá en cuenta las formulas empleadas en el tema de
“Dimensionamiento” de la asignatura “Proyectos” del profesor Francisco Blasco.
• Dimensiones del “buque proyecto”
Se hará una reflexión sobre los procedimientos anteriores para la elección final de las dimensiones principales del buque proyecto.
Javier Ortiz Rivas 16
2.2. Estudio estadístico particular
Definición de una base de datos
Partiremos de una estadística de buques similares al de diseño, es decir, del mismo tipo o misión, si es posible mismo tráfico, cuyo parámetro de carga ya sea TPB. Que el volumen de carga “Vc” no difiera en +/- 15%, condición que estableceremos para poder considerarlos similares.
El método a aplicar requiere de una estadística actualizada, es decir que los buques que configuren la serie estadística deben haber sido construidos en los últimos 15 años.
Se comienza realizando una búsqueda de información en revistas especializadas, publicaciones, etc. de buques frigoríficos.
El objetivo de esto son las relaciones principales (L/B, B/D, L/D, H/D) que surjan como promedio de la serie que sean representativas de la tendencia de diseño, cumpliendo con las reglamentaciones y aspectos económicos relativos a la construcción vigentes en la actualidad.
Los datos que se han incluido en la relación de buques son:
• Lpp: Eslora entre perpendiculares (m)
• B: Manga (m)
• H: Calado de diseño (m)
• D: Puntal (m)
• Vc: Volumen de carga (p³)
A continuación se expone la base de datos:
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• De los buques modelo se explota la relación entre el volumen de carga (Vc = 250000 p³) y el Numeral cúbico Nc = LBD.
Vc = 250.000 p³ LBD = 18.500 m³
225000 230000 235000 240000 245000 250000 255000 260000 265000 270000 275000
15000,0 18000,0 21000,0 24000,0 27000,0 30000,0 33000,0
Volumen de Carga
LBD
Javier Ortiz Rivas 19 Elección de un buque base:
NOVA
Eslora Total 125.25 m
Eslora entre perpendiculares 115.00 m
Manga 19.00 m
Puntal a cubierta intemperie 10.20 m
Calado a plena carga 7.75 m
Coeficiente de Bloque 0.55
Volumen de carga 271589 p³
Desplazamiento 9000.00 Tn
Propulsión 8000 BHP /123 R.P.M
RATIOS
L/B 6.05
L/D 11.27
B/D 1.86
B/H 2.45
Javier Ortiz Rivas 20 Estimación de dimensiones principales
Para determinar las medidas principales a partir de las que se iniciará el diseño, se han tomado 16 buques y se han realizado regresiones relacionando las medidas principales.
Para el cálculo de las dimensiones principales, se han utilizado fórmulas de las dimensiones principales del buque, tomadas de los apuntes de la asignatura “Proyecto de Buques I” del profesor Ricardo Segade:
Eslora entre perpendiculares, Lppmin: Lpp³ = LBD · (L/B)² · (B/D)
Lppmin = 106.31 m
Manga:
B = L / (L/B)
B = 17.40 m
Puntal a Cubierta Superior:
D = L / (L/D) = 9.22 m D = B/ (B/D) = 10 m
D = 10.00 m
Javier Ortiz Rivas 21
2.3. Rectas de regresión
Los gráficos siguientes representan las dimensiones en función del volumen de carga en miles de pies cúbicos, VCAR, y también se indican las ecuaciones correspondientes.
• Eslora entre perpendiculares:
Lpp = 52.7 + (0.25 · VCAR) - (1.56 · 10 · VCAR²) Lppmin = 105.45 m
70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170
100 200 300 400 500 600 700 800
LPP (m)
Volumen de carga (pc)/1000
Javier Ortiz Rivas 22
• Manga:
B = 12.36 + (0.027 · VCAR) – (1.33 · 10 · VCAR²) B = 18.27 m
14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
100 200 300 400 500 600 700
B (m)
Volumen de carga (pc)/ 1000
Javier Ortiz Rivas 23
• Puntal a Cubierta Superior:
D = 9 + (0.009 · VCAR) – (234.4 / VCAR) D = 10.31 m
2.4. Fórmulas para la estimación de dimensiones.
Las dimensiones principales se pueden estimar con las fórmulas que se dan a continuación, teniendo en cuenta que estamos hablando de la primera iteración del dimensionamiento y que deben irse ajustando conforme avance el desarrollo del proyecto.
Eslora
La eslora entre perpendiculares está estrechamente ligada a las necesidades de potencia propulsora para lograr la velocidad.
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
100 200 300 400 500 600 700 800
Puntal D, (m)
Volumen de carga (pc)/1000
Javier Ortiz Rivas 24 Fórmula de Jeager
Lpp = ²
Dónde:
Lpp = Eslora entre perpendiculares en m.
p = b · Δ⅓ · Vs q = b · Δ⅓ · (Vs² - 2Δ⅓)½ b = 5/6 para cargueros.
Vs = Velocidad de servicio en nudos, 18 nudos.
Δ = desplazamiento en toneladas, tomando el desplazamiento de nuestro buque base, Δ = 9000 tn
Lpp = 117.30 m
Fórmula de Nogid.
Lpp = 2.3 · Vs⅓ · Δ⅓ Lpp = 123.10 m
Javier Ortiz Rivas 25 Elección de la eslora:
Método Eslora min. (m)
Base de datos (Fórmula dimensiones) 106.31
Regresiones 105.45
Fórmula Jeager 117.30
Fórmula Nogid 123.10
De entre todas las esloras calculadas en los anteriores procedimientos, tomaremos la mayor, en éste caso la eslora de Nogid, que la redondearemos a 123 m.
Lpp = 123 m Manga
La manga se puede considerar como función de la eslora del buque.
Fórmula de Arkenbout-Schokker:
Bmin = 3.66 9 Bmin = 17.32 m
Fórmula de Watson:
B = 4.27 9 B = 17.93 m
Fórmula de Munro-Smith:
B = 0.1 · Lpp + 5.5 B = 17.80 m
Javier Ortiz Rivas 26 Puntal.
Fórmula de Murray:
D = 0.08125 · L + 2 (pies)
D = 10.60 m
Nuestro buque base tiene 2 entrepuentes y 4 bodegas. Se tomará la misma distribución para nuestro buque proyecto.
Se tomará una distancia vertical entre cubiertas de 3000 mm y utilizando la fórmula de Murray, nos quedaría un doble fondo de 1600 mm de altura.
Por lo tanto, nuestro puntal a cubierta superior, no debe ser menor a 10.60 m.
2.5. Elección de las dimensiones principales.
Eslora
Método Eslora min. (m)
Base de datos (Fórmula dimensiones) 106.31
Regresiones 105.45
Fórmula Jeager 117.30
Fórmula Nogid 123.10
Lpp = 123 m
Javier Ortiz Rivas 27 Manga
Método Manga min. (m)
Base de datos (Fórmula dimensiones)
17.40
Regresiones 18.27
Fórmula Arkenbout 17.32
Fórmula Watson 17.93
Fórmula Munro - Smith 17.80
Todos los valores están entre 17 y 19 metros. Tomaremos como manga de nuestro buque 19 metros, por ser este valor la de nuestro buque base.
B = 19.00 m
Puntal
Método Puntal min. (m)
Base de datos 10.00
Regresión 10.31
Fórmula de Murray 10.60
D = 10.60 m
Javier Ortiz Rivas 28
PROYECTO FIN DE CARRERA
Alumno: Javier Ortiz Rivas
TIPO DE CARGA: Plátanos.
CAPACIDAD DE CARGA: 250.000 p³
REGLAMENTOS: SOLAS, MARPOL y los legalmente requeridos
VELOCIDAD EN SERVICIO: 18 nudos.
AUTONOMÍA: 6000 millas
SISTEMA DE PROPULSIÓN: a definir.
ALOJAMIENTOS: capacidad para 18 tripulantes.
Javier Ortiz Rivas 29 Índice del capítulo Pág.
3.1. Introducción……….………30 3.2. Coeficientes principales de la carena ……..………..31
Coeficiente de bloque……….31 Coeficiente de la maestra………..………...….34 Coeficiente prismático………35 Coeficiente de la flotación………..36 3.3. Determinación de la posición del centro de carena……….……….36 3.4. Estimación del peso del buque……….…..……….36
Peso en rosca……….36 Peso muerto………37 Desplazamiento del buque………..38 3.5. Determinación del calado de proyecto………39 3.6. Generación o derivación de formas………..40 Comparación de resultados……….42 3.7. Análisis de los formas obtenidas………..43
Bulbo de proa……….43 Bulbo de popa………45 Cuadernas……….47 Curva de Área total……….47 ANEXO I: PLANO DE FORMAS………48
Javier Ortiz Rivas 30
3.1. Introducción
El objetivo de esta parte es la obtención de las formas de la carena así como la obra muerta del buque, exceptuando la superestructura, que se dimensionará en la “Disposición General”.
Las formas del casco del buque deben satisfacer diversos requisitos para ser consideradas satisfactorias. De un lado, deben albergar todos los equipos e instalaciones necesarios para el funcionamiento del mismo y la carga que debe transportar cumpliendo con la especificación de proyecto. Así mismo, deben permitir alcanzar la velocidad de proyecto sin elevar
innecesariamente la potencia requerida, con el objetivo de reducir las exigencias de la planta propulsora en cuanto a potencia, tamaño, coste, etc. Además, dichas formas han de cumplir con los requerimientos de estabilidad establecidos en las reglas aplicables a este tipo de buques.
Por tanto y como punto de partida, las formas de nuestro buque proyecto han de adaptarse a los parámetros calculados en el capítulo anterior.
Lpp 123.00 m
B 19.00 m
D 10.60 m
Velocidad 18 knts
A tenor de todo esto el ingeniero naval debe adoptar una solución de compromiso que resultará en unas formas lo más esbeltas posibles buscando una resistencia al avance mínima, sin comprometer la estabilidad exigida por la sociedad de clasificación.
Además deben tenerse en cuenta los medios físicos y técnicos disponibles en el astillero, para que resulte fácil y no excesivamente caro de fabricar.
El desarrollo de las formas pues, puede obtenerse por varios métodos.
• Desarrollo de las formas desde cero.
• Interpolación mediante series sistemáticas de carenas
• Transformación de formas de buques parecidos de resultados contrastados.
Javier Ortiz Rivas 31 Para generar las formas del buque se ha recurrido a unas formas a partir de un buque similar que hayan dado un buen resultado utilizando como primera herramienta el programa
“MAXSURF”.
3.2. Coeficientes principales de la carena.
3.2.1. Coeficiente de Bloque CB.
Este coeficiente es fundamental para definir las formas del buque, ya que da una clase de lo
“lleno” que es el buque. Su valor influirá en la resistencia al avance, volumen de carga, T/cm, estabilidad y maniobrabilidad.
Para acercarnos a un valor preliminar aceptable del coeficiente de bloque que nos sirva para definir nuestras formas, utilizaremos fórmulas de diferentes autores y trazaremos la media aritmética de ellos para obtener nuestro valor de Cb.
Todas ellas vienen dadas en función de Lpp, B, velocidad (Knts) y Fn.
Fórmula de Alexander
En primer lugar, mediante la fórmula de Alexander, se halla el valor de las abscisas para posterior determinación mediante la gráfica del coeficiente K de Alexander
Javier Ortiz Rivas 32
Dónde:
√ . ∙
=
0.896Viendo que K toma el valor de 1.05
CB = 0.5 V
3.28∙123
Cb = 0.602 1,02
1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,1 1,11 1,12 1,13
0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 1 1,05 1,1
K
V / √(3,28 · Lpp)
Javier Ortiz Rivas 33 Fórmula de Townsin
Cb = 0.7 + 0.125 · tan (25(0.23 – Fn)) Dónde:
Fn = "
#$ = 0.266 Por lo que:
Cb = 0.698
Fórmula de Schneekluth
CB = %.
&'⅔
·
)**+ , % - Cb = 0.566
Fórmula de Kerlen
CB = 1.179 – 2.026 Fn Cb = 0.640
Coeficiente de bloque medio.
CBmed = 0.625
Javier Ortiz Rivas 34 3.2.2. Coeficiente de la sección media CM
El coeficiente de la sección media o también conocido como coeficiente de maestra, influye en la resistencia al avance así como en la extensión de la zona curva del casco en el pantoque.
Procedemos a calcularlo por las diferentes fórmulas de algunos autores que vienen dadas en función del Cb.
Fórmula de Kerlen
CM = 1.006 – 0.0056 ./ . - CM = 0.976
Fórmula del HSVA
CM =
, 01 .2
CM = 0.968
Fórmula de M - Meizoso
CM = 1 – 0.062 34%.56 CM = 0.978
El CM medio
CMmed = 0.973
Javier Ortiz Rivas 35 3.2.3. Coeficiente prismático.
Cálculo directo del CP
CP = 07 08 CP = 0.642
Fórmula de L. Troost
CP = 1.2 – 2.12 Fn CP = 0.636
Coeficiente prismático
CPmed = 0.639
Javier Ortiz Rivas 36 3.2.4. Coeficiente de la flotación.
Fórmula para secciones normales de Shnneekluth
CF = , 07
CF = 0.75
3.3. Determinación de la posición longitudinal del centro de carena:
Fórmula de L. Trost:
Xcc = 17.5 Cp – 12.5 = - 1.265%
Posición medida con respecto a la perpendicular de popa:
PosLCB =
9:: – (0.01265 · Lpp) = 59.70
3.4. Estimación del peso del buque.
3.4.1. Peso en rosca.
Tenemos que el LSW, Light Ship Weight, el peso del buque vacío, se podrá calcular que para una acero normal de 0.2 toneladas por metro cúbico multiplicado por el numeral cúbico del buque, esto es:
Peso en rosca = Lpp x B x D x 0.2 = 123 x 19 x 10.60 = 4954.44Tn
Javier Ortiz Rivas 37 3.4.2. Peso muerto.
El peso muerto del buque DWT (Deadweight tonnage) será la suma de la carga total más los consumibles.
DWT = Carga + Consumibles
Carga = ;<=>?@A B@ CDEFD
GDHI<E @JIKLD
=
%%%% M% NOP = 3125 Tn
Consumibles = Fuel Oil + Diesel oil + Agua + Tripulantes + Víveres + Aceite
Peso Fuel Oil = (g · BHP · Aut/V) · 1.15 = (0.150 · 8000 · 6000/18) · 1.15 = 460 Tn Siendo g el consumo específico de Fuel Oil (Kg/Hp hora) del motor principal, que puede tomarse del orden de 0.150 kg/ Hp hora. El factor 1.15 es el margen de seguridad que habitualmente se considera.
Como aún no sabemos el motor a instalar, tomaremos como referencia la potencia del buque base.
Peso Diesel Oil = 10 - 15% de Fuel Oil = 70 Tn
Incluye el consumo Diesel Oil para arranque parada y maniobra de los motores principales, así como el consumo de los motogeneradores en navegación y en puerto.
Javier Ortiz Rivas 38 Peso Aceites = 30 - 100 Tn = 70 Tn
Se incluye el aceite limpio y el aceite sucio de lubricación de motores así como los fluidos hidráulicos de hélice de paso controlable, caja reductora, hélice proel, tapas de escotilla, maquinaría de cubierta, etc.
Peso Agua Potable = 150 lts · trip · dia = 150 · 16 · 14 = 33.60 Tn
Incluye el agua bebida, duchas y lavabos.
Peso Tripulación = 150 kg · trip = 150 · 16 = 2.40 Tn
Peso Víveres = 5 kg · trip · dia = 5 · 16 · 14 = 1.12 Tn
Consumibles = 460 + 70 + 70 + 33.6 + 2.4 + 1.12 = 637.12 Tn
3.4.3. Desplazamiento del buque.
Será la suma del peso muerto más el peso en rosca, es decir:
Δ = LSW + DWT Δ = 8717 Tn DWT = 3763 Tn
Javier Ortiz Rivas 39
3.5. Determinación del calado de proyecto.
Una vez conocido el Cb de nuestro buque, y tomando como desplazamiento él calculado anteriormente, podemos hacer una estimación del calado de diseño.
./ Q ∆
∙ S ∙ T ∙ 1.025
Por lo tanto;
T Q ∆
∙ S ∙ ./ ∙ 1.025
H = 5.82 m
Javier Ortiz Rivas 40
3.6. Generación o derivación de formas.
El proceso seguido para la obtención de las formas del buque ha sido el de derivación de formas. Para ello, se escogió de las formas de los buques disponibles las más adecuadas y que pudieran cumplir mejor a priori la misión del buque proyecto.
Se ha optado por la transformación paramétrica que realiza el programa Maxsurf. Se
seleccionaron las formas de un buque frigorífico, disponible en la base de datos del programa.
Antes de nada, definiremos las líneas de referencia.
Se procederá a una transformación de los parámetros Cb, L, B, H y D.
Javier Ortiz Rivas 41 Y se obtendrán las hidrostáticas preliminares.
Hidrostáticas
Displacement 8922,64 tonne
Volume 8705,02 m^3
Draft to Baseline 5,82 m
Lwl 123 m
Beam wl 18,999 m
WSA 2805,988 m
Max cross sect area 112,356 m^2 Waterplane area 1710.249 m^2
Cp 0.647
Cb 0.640
Cm 0.989
Cwp 0.732
LCB from zero pt 61,40 m
LCF from zero pt 59.22 m
KB 3.089 m
BMt 4.671 m
BMl 156.865 m
KMt 7.76 m
KMl 159,954 m
Immersion (TPc) 17,53 tonne/cm
MTC 116.034 tonne.m
Rm at 1 deg = Gmt.Dis 1208.404 tonne.m
Precision Medium 50 stations
Densidad agua mar 1.025 tonne/m^3
Javier Ortiz Rivas 42 3.6.1. Comparación con los resultados anteriores.
Concepto MAXSURF DIMENSIONAMIENTO ERROR %
Desplazamiento 8922.64 8717 2.30 %
Coeficiente Bloque 0.640 0.625 2.34 %
Coeficiente Prismático 0.647 0.639 1.24 %
Coeficiente Sección Media 0.989 0.973 1.62 %
Coeficiente de Flotación 0.732 0.750 - 2.46 % LCB desde LWL 61.40 59.70 2.76 %
Finalmente el modelo de buque que se obtiene se considera bueno, cuando los resultados de las hidrostáticas que nos da el programa, sean casi idénticas a las definidas en el
“Dimensionamiento del buque”. En todos los conceptos analizados, el error cometido no supera en ningún caso el 3%.
Javier Ortiz Rivas 43
3.7. Análisis de las formas obtenidas.
Bulbo de Proa
El bulbo apropiado, propulsivamente hablando, actúa de las siguientes formas:
• Reduce la resistencia de formación de olas, al disminuir el tren de olas generado por el buque.
• Reduce la resistencia por olas rompientes, al conseguir menos olas y más amortiguadas.
• Reduce la resistencia residual de carácter viscoso al disminuir los torbellinos de proa.
• Aumento la resistencia friccional por aumentar la superficie mojada.
La existencia o no de bulbo viene recomendada en el libro “Proyecto Básico del buque Mercante”. En dicho libro se establecen unos márgenes entre los cuales el hecho de
encontrarse los valores de nuestro buque proyecto implica la adecuación de la existencia de bulbo. Tienen bulbo el 95% de los buques, que están simultáneamente dentro de los dos rangos siguientes:
5.5 < L/B < 7.0 0.16 < Fn < 0.57
Nuestro buque tiene un Fn = 0.266 y una relación L/B = 6.47 por lo tanto cumpliría con ambos rangos.
No son apropiados los bulbos de proa para buques en los que se verifique:
CB x B/L > 0.135 Para nuestro caso:
0.096 < 0.135
Javier Ortiz Rivas 44 Tipo de bulbo
Se optará por un bulbo tipo nabla, o de peonza, con concentración del volumen en la parte alta. Son los bulbos más empleados por su buen comportamiento con mala mar, dado que en la condición de completamente sumergido su efecto de amortiguamiento es muy alto. Son fáciles de alisar con secciones tipo V.
Los parámetros principales para definir nuestro bulbo de proa son los siguientes:
• Altura del bulbo, Hb:
- Estará comprendida entre el 35% y el 55% del calado en la perpendicular de proa.
• Área transversal en la perpendicular de proa, Sa20:
- En función del Número de Froude, para valores en el rango, 0.22 < FN < 0.45 se verifica:
Sa20= 40 · FN – 3.5
PRAMETROS DEL BULBO DE PROA Altura de bulbo 2.6 m Área transversal 7.14 m²
Javier Ortiz Rivas 45 Bulbo de popa.
Es de vital importancia, ya que en ella se sitúan tanto el timón como el propulsor, y su diseño va a efectuar de forma decisiva a la maniobrabilidad del buque y a su propulsión
Las formas de popa son importantes, además, desde el punto de vista de capacidad, es decir, deben poder albergar en su interior volúmenes necesarios para equipos que debe disponer el buque, como lo es el motor principal. Esta reflexión es importante en este punto de desarrollo del proyecto, pues hay que asegurarse de que hay capacidad suficiente para el motor principal a una altura de línea de base igual al doble fondo de la cámara de máquinas.
Una tercera reflexión es la situación del centro geométrico del eje del propulsor. En las características dadas por los fabricantes de motores, viene especificada la altura existente entre la base del motor y el centro del eje del propulsor; de esta manera, sabiendo esta altura, y conociendo la altura del centro del eje respecto a la Línea Base, podremos conocer la altura del doble fondo de la cámara de máquinas.
Análisis del codaste.
Para definir adecuadamente la zona del codaste del buque tendremos que hacer un cálculo aproximado de la hélice que vamos a incorporar en nuestro buque.
Se intentará disponer de una hélice del mayor diámetro posible, ya que cuanto mayor sea éste, mayor será el rendimiento del propulsor, aunque hay otra serie de parámetros que han de tenerse en cuenta al determinar el propulsor, sobre todo los relacionados con la posible existencia de cavitación y la inmersión total de ésta en cualquier situación de carga.
El diámetro del propulsor tiene unas limitaciones que vienen dadas por las Sociedades de Clasificación o por reglamentos, en nuestro caso, el DNV.
El DNV incluye en sus reglas recomendaciones sobre los valores mínimos que deben tener los huelgos entre la hélice y el casco para que las vibraciones excitadas por la hélice no excedan de unos valores establecidos.
Javier Ortiz Rivas 46 Siendo:
• H = el calado
• D = diámetro de la hélice. Para propulsión convencional, se tiende al mayor diámetro posible por limitaciones geométricas se sitúa entre 0.63 / 0.67 H, tomaremos 0.65H, es decir, 3.783 m.
• B = inmersión de la popa mínima recomendable = 0.5 / 0.1 H
• Distancias recomendadas por los registros (DNV):
a ≥ 0.2 R
b ≥ (0.7 – 0.04 Z) R c ≥ (0.48 – 0.02 Z) R d ≥ 0.07 R
Diámetro 3.78 m
Número de palas 4 palas
B 0.86 m
a 0.37 m
b 1.02m
C 0.75 m
d 0.13 m
Javier Ortiz Rivas 47 Cuadernas
Las cuadernas en la parte de proa tienen una forma en V, común en buques de velocidades altas.
En la zona de centro del buque, son de tipo U, para maximizar la capacidad de carga.
Y en la zona de popa, tienen una forma en V e la zona cercana a la hélice y de U en la zona más alta del mismo.
Curvas de Área Total
La curva de áreas muestra la distribución longitudinal de los empujes del buque y permiten comprobar cualitativamente el buen comportamiento de la carena. La posición longitudinal del centro de gravedad del área encerrada por la curva coincide con la posición longitudinal del centro de carena del buque LCB.
Javier Ortiz Rivas 48
ANEXO I:
PLANO DE FORMAS
Javier Ortiz Rivas 49
Javier Ortiz Rivas 50
Javier Ortiz Rivas 51
PROYECTO FIN DE CARRERA
Alumno: Javier Ortiz Rivas
TIPO DE CARGA: Plátanos.
CAPACIDAD DE CARGA: 250.000 p³
REGLAMENTOS: SOLAS, MARPOL y los legalmente requeridos
VELOCIDAD EN SERVICIO: 18 nudos.
AUTONOMÍA: 6000 millas
SISTEMA DE PROPULSIÓN: a definir.
ALOJAMIENTOS: capacidad para 18 tripulantes.
Javier Ortiz Rivas 52 Índice del capítulo Pág.
4.1. Criterios y características generales……….………..………..54 4.2. Estructura del casco………..55 Compartimentado………..55 Clara de cuadernas……….55 Clara de bulárcamas………..55 División vertical. Mamparos transversales………56 División horizontal……….59 4.3. Espacios de carga……….60
Equipo para el manejo de carga y descarga………..60 Escotillas y brazolas de escotillas……….60 Disposición de la carga………61 4.4. Cámara de máquinas………62 4.5. Otros espacios………..63 Tanques de doble fondo……….63 Taques para mejorar la estabilidad……….63 4.6. Habilitación………..64 Cubierta principal……….64 Primera cubierta de superestructura……….64 Segunda cubierta de superestructura………65 Tercera cubierta de superestructura………..65
Javier Ortiz Rivas 53 4.7. Puente de navegación……….65
ANEXO II: DISPOSICIÓN DE LA CARGA………..67 ANEXO III: DISPOSICIÓN GENERAL………68 ANEXO IV: PUENTE DE GOBIERNO………..………….70
Javier Ortiz Rivas 54
4.1. Criterios y características generales:
El objetivo es la obtención general de todos los espacios del buque, así como la determinación de los flujos existentes partiendo de las formas obtenidas del buque proyecto y atendiendo a las especificaciones marcadas.
El proceso seguido hasta la obtención del plano de disposición general, ha comenzado con un esquema inicial para, posteriormente, apoyándose en los diferentes documentos elaborados, perfilar la disposición definitiva.
Para realizar la disposición general del buque se tuvieron en cuenta aspectos tales como:
• Ajustar la capacidad de carga a las dimensiones principales del buque (L,B,D,H) estimadas anteriormente.
• El buque deberá tener capacidad para transportar 250.000 toneladas de plátanos.
• La disposición general será típica de los buques frigoríficos.
• Habilitación suficiente para oficiales y tripulación (18).
Nuestro buque analizado tendrá la siguiente descripción general:
• Buque frigorífico con doble fondo.
• Una única línea de ejes.
• No dispondrán de doble fondo el pique de proa ni el de popa.
• El pique de proa albergará la caja y pozo de cadenas.
• Dispondrá de cuatro bodegas y 2 entrepuentes
• En la bodega nº1, que será la de menor superficie para carga por la forma que tiene el buque en el extremo de proa, se diseñará para el transporte de combustible y de lastre, mejorando de ésta manera la estabilidad del buque, ya que se conseguirá reducir el trimado por proa.
• Sobre cubierta principal y en la zona de proa (Castillo), se proyectará una bodega para carga.
• La estructura del buque deberá cumplir con los reglamentos vigentes como Bureau Veritas (BV) y SOLAS.
Javier Ortiz Rivas 55
4.2. Estructura del casco
4.2.1. Compartimentado.
Es necesario subdividir el buque en compartimentos separados por mamparos estancos que aseguren unas determinadas condiciones de seguridad y estabilidad al buque en caso de avería.
Para poder cumplir los requerimientos de estabilidad después de averías, se han colocado divisiones estancas que se describen a continuación.
Se intentado en cualquier caso, hacer coincidir los mamparos con las bulárcamas, buscando un mejor aprovechamiento del material. Dicha compartimentación se extiende desde el techo del doble fondo hasta la cubierta principal de compartimentado.
4.2.2. Clara de Cuadernas.
La elección de la clara de cuadernas responde exclusivamente a la conveniencia del proyectista y en su determinación entran en juego diversos factores:
Colocación de mamparos estancos coincidentes con bulárcamas para evitar refuerzos redundantes que aumenten el peso en rosca y el coste por material.
Seguir las recomendaciones de la Sociedad de Clasificación, que proporciona una clara de cuaderna recomendada a modo orientativo y que se define a efectos de escantillonado en sus reglamentos, y SOLAS, atendiendo a la longitud mínima de avería.
Poder situar los camarotes entre bulárcamas, facilitando tanto la
modularización de la construcción de la habilitación, como la disposición de las ventanas de los camarotes y evitando refuerzos excesivos.
En nuestro caso obtenemos una clara de cuadernas de 700 mm.
Javier Ortiz Rivas 56 4.2.3. Clara de Bulárcamas.
La distancia entre bulárcamas deberá ser múltiplo de la distancia entre cuadernas. Se dispondrá una bulárcama cada cuatro cuadernas, con lo que la clara de bulárcamas será de 2800 mm.
4.2.4. División Vertical. Mamparos Transversales.
Según define la Sociedad de Clasificación para buques de eslora 115m y 125 m y con la cámara de máquinas a popa, como es nuestro caso, debe de haber al menos 6 mamparos
transversales.
Para nuestro buque se han dispuesto de un total de 8 mamparos transversales, que se nombran a continuación:
Mamparo nº 1: Mamparo de colisión
Mamparo nº 2: Mamparo de proa de la bodega nº 1.
Mamparo nº 3: Mamparo de proa de la bodega nº 2 Mamparo nº 4: Mamparo de proa de la bodega nº 3.
Mamparo nº 5: Mamparo de proa de la bodega nº 4.
Mamparo nº 6: Mamparo de proa de Cámara de Máquinas.
Mamparo nº 7: Mamparo de prensaestopas o pique de popa.
Mamparo de colisión.
El pique de proa es el espacio del barco comprendido entre el mamparo de colisión y la roda.
Por tanto para determinar su longitud nos basta con definir la posición del mamparo de colisión.
La posición del mamparo de colisión viene recogida en el reglamento SOLAS en las que se dice que, <…se instalará un mamparo de colisión que será estanco hasta la cubierta de
francobordo…>, en nuestro buque se ha dispuesto hasta la cubierta expuesta, <…este mamparo estará situado a una distancia de la perpendicular de proa no inferior al 5% de la eslora entre perpendiculares del buque o a 10 metros, cualquiera que sea menor, y a no más del 8% de la eslora entre perpendiculares…>
Javier Ortiz Rivas 57 En nuestro buque será de 123 m.
5% ∙ Lpp = 6.15 m 8% ∙ Lpp= 9.84 m
Por tanto, nuestro mamparo de colisión lo colocaremos en la cuaderna 164, a una distancia de 8.20 m de la perpendicular de proa, quedando esta distancia dentro de nuestro intervalo.
Mamparo de prensaestopas o pique de popa.
El pique de popa es el espacio del buque comprendido entre el mamparo de prensaestopas y el codaste.
No existe reglamentación que regule la posición del mamparo del pique de popa ni sus dimensiones, sino que queda condicionado a las necesidades de lastre, el espacio necesario para albergar la bocina del eje de cola y la limera del timón.
Este mamparo puede llegar sólo hasta la primera cubierta por encima de la línea de flotación a plena carga, siempre que el compartimento que quede a popa sea totalmente estanco.
El mamparo de pique de popa estará situado en la cuaderna 10, y llegará verticalmente hasta la cubierta de entrepuente superior.
La bocina va encerrada en un espacio de reducido volumen estanco de agua entre las cuadernas 5 y 10.
Javier Ortiz Rivas 58 Mamparo de popa de cámara de máquinas.
La cámara de máquinas incluye los tanques del doble fondo, el interior del guardacalor y el de chimenea.
En los buque frigorífico lo normal es que la cámara de máquinas se situé a popa.
La longitud de la cámara de máquinas depende fundamentalmente del tamaño del motor principal, es decir, de la potencia instalada. No obstante, también influirían la cantidad de equipos auxiliares instalados y la capacidad de los tanques de servicio.
Una estimación frecuente en frigoríficos, es el gráfico dado en “Proyecto del buque Mercante”
• BHP de buque base 8000 BHP
• Lpp 123 m
La longitud de cámara de máquinas se tomará alrededor de 20 m, 28 cuadernas, dando una distancia de 19.6 m.
Javier Ortiz Rivas 59 Por tanto, nuestro mamparo de prensaestopas o pique de popa estará situado en la cuaderna 38.
Separación entre mamparos.
Mamparo nº Cuaderna nº
Distancia a la perpendicular de popa
(m)
1 164 114.8
2 162 113.4
3 122 85.4
4 94 65.8
5 66 46.2
6 38 26.6
7 10 7.0
4.2.5. División Horizontal.
Disposición de las cubiertas:
o Cubierta principal: se halla a 10.60 metros del fondo del casco, y sin arrufo.
o Cubierta inferior: la distancia vertical entre ésta y la cubierta principal y la baja será de 3 metros respectivamente.
o Cubierta Baja.
o Doble fondo. Su altura será de 1.6 m y se extenderá hasta la cuaderna número 124.
Javier Ortiz Rivas 60 Disposición de longitudinales.
En el doble fondo y fondo se instalarán 7 longitudinales a cada banda, separados 700 mm, y en la cubierta principal se dispondrán de 12 longitudinales a cada banda separados 700 mm.
El perfil considerado será tipo L.
4.3. Espacios de carga.
Se dispondrán de cuatro bodegas. La altura de cada una de ellas será, una vez restados los refuerzos, aislantes y enjaretados de 2.5 m
4.3.1. Equipo para el manejo de carga y descarga.
La carga y descarga de las bodegas se realizará mediante dos grúas electrohidráulicas, colocadas entre las bodegas 1-2 y 3-4 respectivamente.
4.3.2. Escotillas y brazolas de escotilla.
Sus dimensiones finales son de 9 x 7 metros, ajustándose a las necesidades de proyecto.
La altura de la brazola de escotilla será de 1 metro.
Y las tapas de escotilla serán de tipo plegadizo, como se puede ver en la siguiente figura.
Javier Ortiz Rivas 61 4.3.3. Disposición de la carga.
La carga será transportada en cajas de cartón y éstas sobre pallet.
Dimensiones:
Fondo (cm) Anchura (cm) Altura (cm)
Caja 60 20 34
Pallet 120 100 12
Se dispondrán 70 cajas encima de cada pallet.
Peso:
Peso (kg)
Caja 17
Pallet (madera) 25
Javier Ortiz Rivas 62 El peso total por unidad de pallet será de 1215 kg.
Se ha dado un espacio entre pallets de 5 cm, porque éstos no irán completamente unidos en la bodega.
En el ANEXO II, se puede ver la distribución de la carga en bodegas.
4.4. Cámara de Máquinas
Como se ha dicho anteriormente, la cámara de máquinas tendrá una longitud de 19.6 m.
Los motores auxiliares se disponen en la misma cubierta de Cámara de Máquinas, a popa de los motores principales.
El local del servomotor, estará situado en la misma vertical que la chimenea del buque, concretamente desde la cuaderna 8 hasta la 15.
En el esquema puede verse con más detalle la disposición general de la cámara de máquinas y los distintos equipos y servicios con los que se equipado.
Javier Ortiz Rivas 63
4.5. Otros espacios.
4.5.1. Tanques de doble fondo:
En cámara de máquinas.
En el doble fondo de cámara de máquinas se han construido los siguientes espacios:
2 tanques de lodos.
2 tanques de sentinas.
2 tanques de aceite para motores.
2 tanques de almacenamiento de aceite sucio.
2 tanques de agua de servicio.
2 tomas de mar.
En el resto del buque
Estarán situados debajo de las bodegas 4, 3 y 2. Tendrán una altura de 1600 mm, se dispondrán 3 tanques a babor y 3 a estribor.
Se situará el túnel de tuberías en el doble fondo en crujía, y tendrá una anchura de 2 claras de cuadernas, 1400 mm.
4.5.2. Tanques para mejorar la estabilidad.
Estarán situados en la proa del buque, en el lugar de la bodega más baja. De esta manera se conseguirá reducir el trimado por proa.
Javier Ortiz Rivas 64
4.6. Habilitación.
La habilitación del buque se reparte en tres cubiertas, con unas alturas brutas de 2.80 m.
Se proporcionará a alojamiento para una tripulación de 18 personas.
Se colocará la habilitación a popa, repartida de la siguiente forma:
4.6.1. Cubierta principal.
Pañol de pinturas Lavandería Pañol de motores Control de máquinas.
Vestuario
Pañol de motores Gimnasio
Incinerador
Maquinaria frigorífica.
Gambuzas.
Cocina
Comedor tripulación.
Local CO2
4.6.2. Primera cubierta de superestructura.
Sala de CO2
Sala de aire acondicionado Enfermería.
Camarotes para tripulación Pañol ropa
Javier Ortiz Rivas 65 4.6.3. Segunda cubierta de superestructura.
Sala oficiales.
Oficinas.
Camarote para 2º oficial de máquinas Camarote para 2 oficiales
Camarote para electricista y calderetero Camarote para cocinero y contramaestre.
4.6.4. Tercera cubierta de superestructura.
Camarote para 1º oficial de máquinas Camarote Jefe de máquinas
Camarote Capitán
En el ANEXO III, se puede ver la Disposición General del buque.
4.7. Puente de navegación.
• HABILITACION
Estará compuesta por los siguientes espacios:
Un cuarto de botellas de CO2, de dimensiones 800 x 600 mm
Otro espacio para acumuladores o baterías de 24V, de 1300 x 1500 mm.
Un baño con dimensiones 1300 x 1100 mm Y un dormitorio de 1500 x 2600mm.
La superficie total de este espacio será de 9.10 m².
Javier Ortiz Rivas 66
• CONSOLAS:
CONSOLA PRINCIPAL, donde se instalaran:
Luces de navegación.
Radio
Carta electrónica.
2º radar Alarmas.
Panel central de control del motor.
GPS
CONSOLA AUXILIAR.
Radio Teléfono.
Girocompás
Registrador de curso.
Compás magnético.
Indicador de asiento AUTOPILOTO.
Selector de rumbo Panel de control
Controlador de timón de emergencia OTROS:
Taxímetro.
Cajas de maniobra (empujadores de proa, control de máquina, indicadores de ángulo de pala)
Sala de radiocomunicaciones (publicaciones, reloj, banderas, mesa de carta, libros de navegación, 2º GPS, Sonda, corredera y megáfono)
En el ANEXO IV, se puede ver la disposición del Puente de Gobierno
Javier Ortiz Rivas 67
ANEXO II:
DISPOSICIÓN DE LA CARGA
Javier Ortiz Rivas 68
Javier Ortiz Rivas 69
ANEXO III:
DISPOSICIÓN GENERAL
Javier Ortiz Rivas 70
Javier Ortiz Rivas 71
Javier Ortiz Rivas 72
ANEXO IV:
PUENTE DE GOBIERNO
Javier Ortiz Rivas 73
Javier Ortiz Rivas 74
PROYECTO FIN DE CARRERA
Alumno: Javier Ortiz Rivas
TIPO DE CARGA: Plátanos.
CAPACIDAD DE CARGA: 250.000 p³
REGLAMENTOS: SOLAS, MARPOL y los legalmente requeridos
VELOCIDAD EN SERVICIO: 18 nudos.
AUTONOMÍA: 6000 millas
SISTEMA DE PROPULSIÓN: a definir.
ALOJAMIENTOS: capacidad para 18 tripulantes.
Javier Ortiz Rivas 75 Índice del capítulo Pág.
5.1. Introducción……….………77 5.2. Elección del tipo de estructura ……..………...…..77 5.3. Materiales……….78 5.4. Consideraciones iniciales………78 Eslora de escantillonado……….78 Manga……….79 Puntal………..79 Calado de escantillonado………79 Coeficiente de bloque………79 Clara de cuaderna……….80 Clara de bulárcama………..80 5.5. Escantillones mínimos………81 Centro del buque, momentos de flexión………..81 Módulo de la sección viga-casco……….81 Módulo mínimo………..82 5.6. Escantillonado de doble fondo y fondo………..83 Altura de doble fondo y quilla………83 Espesor de la quilla………83 Espesor del doble fondo para estructura longitudinal…..84 Espesor de la quilla plana………..84 Espesor en el centro del buque………....84 Longitudinales de fondo……….85 Varengas………85 Vagras……….86 Cielo del fondo……….86 Pantoque………..87 Quilla de balance……….87
Javier Ortiz Rivas 76 5.7. Escantillonado de las cubiertas………...88
Traca de cinta………...88 Espesor de la cubierta principal………88 Espesor de las cubiertas de entrepuente………88 Baos de entrepuentes……….89 Bao reforzado………90 Longitudinales de cubierta………...91 Esloras……….91 5.8. Escantillonado del costado………..93
Espesor minimo de las planchas del forro del costado 0.4L central del buque……….93 Traca de trancanil………93 Cuadernas……….94 5.9. Escantillonado de los puntales………..95 Carga admisible……….95 Carga real………..96 5.10. Mamparos……….97 Mamparos estancos………97 Mamparos montantes………..98 ANEXO V: MÓDULO RESISTENTE DE LA CUADERNA MAESTRA………..99
Javier Ortiz Rivas 77
5.1. Introducción
- Determinaremos el escantillonado de la estructura metálica del buque, y en especial de la Cuaderna Maestra, que de todas, es la más representativa a efectos de resistencia estructural.
- De acuerdo con la especificación del proyecto, seguiremos el reglamento de la sociedad de clasificación ABS, prestando especial atención en los capítulos 2 y 3.
5.2. Elección del tipo de estructura.
- La estructura común en los buques frigorífico es mixta, cuya disposición típica se resume a continuación:
Fondo y Doble Fondo de estructura longitudinal (longitudinales de fondo y doble fondo) para un mejor comportamiento del buque viga. En el fondo se ha previsto la instalación de longitudinales además de para resistir las cargas locales de tanques e hidrostáticas, para un adecuado dimensionamiento, ya que en esta zona se producen las mayores tensiones derivadas de la flexión global del buque.
Para dar una adecuada rigidez al Doble Fondo, se dispondrán de varengas y vagras.
Además las varengas soportarán los esfuerzos cortantes de esta zona. La colocación de las varengas se hará de tal modo que coincidan con los mamparos estancos
asegurando en su conjunto estanqueidad y con los costados transversales de los tanques situados en el doble fondo.
En el Costado, desde la parte alta del pantoque hasta la cubierta principal se utilizará estructura transversal.
La cubierta principal tendrá estructura longitudinal y las cubiertas de entrepuente transversal, asegurando de este modo un adecuado comportamiento frente a flexión y facilitando grandes espacios libres para tendido de cables y tuberías.
Javier Ortiz Rivas 78
5.3. Materiales
- En la construcción naval se emplean diversos tipos de acero según la zona del buque y la misión que desempeña ésta durante la vida del mismo
- Estos aceros se clasifican en base al límite elástico mínimo, dado (ReH) en N/mm², entre acero de Resistencia Normal, cuyo ReH =235 N/mm², y de Alta Resistencia cuyos límites elásticos oscilan entre los 315 y los 390 N/mm².
- Los aceros de resistencia normal se dividen en 4 clases, A,B,D y E, que significan las propiedades a impacto a las temperaturas respectivas de 0, -20, -40 y -60ºC, respectivamente.
- El acero empleado en el proceso de dimensionamiento de la estructura de nuestro buque, será de acero de Resistencia Normal, de límite elástico 235 N/mm² de clase A, cuyo módulo elástico es de 206 GPa, y una densidad de 7.85 t/m³.
5.4. Consideraciones iniciales
5.4.1. Eslora de escantillonado:
Es la distancia en metros, medida al nivel de la flotación correspondiente al francobordo de verano, entre la cara de proa de la roda y la cara de popa del codaste, o al eje de la mecha del timón si no existe codaste proel. Esta eslora L, no deberá tomarse inferior al 96 % de la eslora en la flotación y ni mayor del 97% de la misma. La eslora en la flotación será de 123m
Por lo tanto tomaremos una eslora de escantillonado :
96% Lft < Lescantillonado < 97%
118.18 m < lescantillonado < 119.31 m Lesc = 119.00 m
Javier Ortiz Rivas 79 5.4.2. Manga B:
La manga en metros, se mide, en todos los casos, fuera de miembros en la cuaderna maestra, en la parte más ancha del buque.
B = 19.00 m
5.4.3. Puntal Ds:
El puntal, en metros, se mide en el punto medio de la eslora L, entre la cara alta de la quilla y la horizontal que pasa por la intersección con el costado de la cara alta de los baos (o de los transversales) de la cubierta completa más alta.
Ds = 10.60 m 5.4.4. Calado de Escantillonado D:
Se medie, en metros, en el punto medio de la eslora L, entre la cara alta de la quilla y la flotación correspondiente al francobordo de verano.
D = 5.82 m
5.4.5. Coeficiente de bloque:
Viene definido por la fórmula:
Cb = Δ / ( Lpp* B* H* 1.025)
En la que el desplazamiento Δ, en toneladas, incluyendo apéndices, será calculado para el calado anterior D.
Cb = 0.64
Javier Ortiz Rivas 80 5.4.6. Clara entre cuadernas:
El reglamento ABS exige que la clara de cuaderna sea inferior a 800 mm y superior a 700mm, por lo tanto, tomaremos el mínimo.
S = 700 mm
5.4.7. Clara entre bulárcamas:
Serán cuatro veces la separación entre clara de cuadernas, es decir:
S = 2800 mm
