TítuloCrucero de lujo para 200 personas

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(1)ESCOLA POLITÉCNICA SUPERIOR. Grado en Ingeniería en Propulsión y Servicios del Buque. TRABAJO DE FIN DE GRADO. Proyecto Número 15-107P. Crucero de Lujo para 200 Pasajeros. CUADERNO 12. Equipos y Servicios. Alumno. Albino Pombo Silva Tutor. Fernando Lago Rodríguez. Junio de 2016.

(2) Escola Politécnica Superior. DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA NAVAL Y OCEÁNICA TRABAJO FIN DE GRADO CURSO 2015-2016 Proyecto Número 15-107P. TIPO DE BUQUE: Crucero de pasaje DUAL FUEL. CLASIFICACIÓN, COTA Y REGLAMENTOS DE APLICACIÓN: SOLAS, MARPOL, DNV Ice 1A, COMF-V(1) y C(1). CARACTERÍSTICAS DE LA CARGA: Pasajeros en cruceros turísticos de lujo incluidas zonas de hielos. VELOCIDAD Y AUTONOMÍA: 15 nudos en condiciones de servicio 90%+10% 5000 millas de autonomía. SISTEMAS Y EQUIPOS DE CARGA / DESCARGA: Los habituales en este tipo de buque. PROPULSIÓN: Diesel-eléctrica / pods DUAL (Diesel y LNG). TRIPULACIÓN Y PASAJE: 100 tripulantes 200 pasajeros. OTROS EQUIPOS E INSTALACIONES: Lo usual en este tipo de barcos.. Ferrol, diciembre de 2015 ALUMNO: D. Albino Pombo Silva.

(3) Albino Pombo Silva. Crucero de Lujo 200 PAX Cuaderno 12. Índice. 1. Evacuación y salvamento. 2. 2. Amarre y fondeo. 5. 3. Achique y sentinas. 9. 4. Detección y extinción de incendios. 11. 5. Lastre. 18. 6. Agua dulce. 19. 7. Aguas residuales. 25. 8. Tratamiento de basuras. 27. 9. Ventilación y aire acondicionado. 28. 10 Ventilación de espacios de máquinas. 36. 11 Aislamiento acústico. 38. 12 Alumbrado. 44. 13 Medios de elevación. 48. 14 Fonda y hotel. 50. 15 Navegación y comunicaciones. 53. Anexo I Fichas técnicas y catálogos comerciales. 55. 1.

(4) Albino Pombo Silva. Crucero de Lujo 200 PAX Cuaderno 12. Apartado 1. Evacuación y salvamento. Los planes de evacuación del buque comienzan ya con los primeros pasos en la planificación de la disposición general, cuando se divide la eslora en tres zonas de fuego. Tal y como se explicó en el cuaderno 7, cada zona de fuego presenta un tronco de evacuación que lo recorre de arriba abajo y por tanto permite el tránsito de personas de unas cubiertas a otras al resguardo de un eventual fuego. Por otra parte, es obligatorio que cada espacio del buque cuente con dos vías de escape separadas que conduzcan hacia los medios de evacuación dispuestos. Los medios de evacuación principales son los botes salvavidas, para los que se reserva un generoso espacio de estiba en cada costado. Por otra parte, el SOLAS exige un determinado número de plazas en balsas salvavidas. El capítulo III del SOLAS está dedicado a los medios de salvamento del buque. En él se indican todos los equipos y sistemas con los que debe contar el buque a fin de garantizar la seguridad de las personas a bordo en caso de evacuación. – Respondedor de radar: al menos uno en cada banda, dispuestos para poder ser rápidamente situados en cualquier medio salvavidas que sea lanzado al agua. – Cohetes lanzabengalas con paracaídas: 12 en el puente. – Sistemas de alarma y comunicación en posiciones estratégicas en todas las cubiertas para convocar la señal de emergencia y alertar a todas las personas a bordo. – Sistema de megafonía apto para situaciones de emergencia (conectado al cuadro de emergencia) y audible en todos los espacios, también en cubiertas a la intemperie, por encima del ruido ambiente. El sistema deberá estar formado por dos bucles independientes suficientemente separados en toda su extensión y con amplificadores independientes. – Aros salvavidas: en todas las cubiertas, a babor y a estribor, y al menos uno en las proximidades de popa. Debe haber uno de cada banda con una línea de vida (rabiza) de longitud no inferior a dos veces la altura sobre el agua, aunque no menos de 30 m. Como mínimo la mitad de los aros contarán con luces de autoencendido, y dos de estos estarán equipados además con señales de fumígenas y serán fácilmente accesibles desde el puente. No coincidirán las luces y las líneas de vida en un mismo aro. Todos los aros llevarán escritos el nombre del buque y el puerto de registro en letras mayúsculas. Por tanto, en el buque del proyecto se dispondrán dos aros en cada uno de los siguientes espacios:. 2.

(5) Albino Pombo Silva. • • • • • •. Crucero de Lujo 200 PAX Cuaderno 12. Estación de amarre y fondeo de proa Estación de amarre de popa Terraza de proa (cubierta 2) Terrazas de popa (cubiertas 2, 3, 4 y 5) Terraza del puente (cubierta 5) En la cubierta 6, que tiene espacios abiertos en toda su eslora, se situarán dos a popa, dos a proa y dos a cada lado de la estructura central.. En total son 24 aros salvavidas. Esto cumple los requisitos, pues para buques de pasaje de entre 120 y 180 m de eslora se exigen como mínimo 18 aros. De los 24, al menos 12 deberán contar con luces de autoencendido. Los que se estiban junto al puente serán los seleccionados para tener, además de luces, las señales fumígenas. De los demás, al menos uno en cada banda deberá tener una línea de vida adecuada al puntal de la cubierta. Por tanto, se disponen: • • • • • •. Estación de amarre y fondeo de proa: un aro con luces y otro con línea de vida. Estación de amarre de popa: un aro con luces y otro con línea de vida. Terraza de proa (cubierta 2): dos aros con luces. Terrazas de popa (cubiertas 2, 3, 4 y 5): dos aros con línea de vida. Terraza del puente (cubierta 5): dos aros con luces y señal de humo. Cubierta 6: dos aros con línea de vida en la popa, y los otros seis con luces.. Todas las líneas de vida medirán 30 m, que es el mínimo exigido, excepto las de la cubierta 6, que se encuentra a 17 m sobre la superficie y por tanto deben medir al menos 34 m. – Chalecos salvavidas: se llevarán uno por persona a bordo, más un 10% adicional en chalecos para niños, más otros adicionales en puente, cabinas de control y otros puestos de trabajo para la tripulación. Además se dispondrán chalecos para el 5% de las personas a bordo en los centros de reunión u otros lugares estratégicos de las cubiertas. En el buque tienen cabida hasta 200 pasajeros. La tripulación está formada por 100 trabajadores, aunque para el proyecto se contempla la posibilidad de que haya hasta 120 a bordo. Esto hace un total de 320 personas con sus respectivos chalecos. Deberá contarse además con 32 chalecos para niños, 16 chalecos en lugares públicos y otros adicionales para la tripulación en puestos de trabajo alejados: se estima un total de 400 chalecos. – Trajes de inmersión: debe proporcionarse un traje de inmersión adecuado para cada tripulante al que se le asigne un bote de rescate. Además, cada bote salvavidas contará con 3 trajes de inmersión en su interior. Habrá dos botes de rescate, pero puede haber más de un responsable por cada uno: se contará con cuatro de estos trajes, que estarán en posesión de sus eventuales usuarios. Por otra parte, en cada bote salvavidas habrá 3 de estos trajes, sumando un total de 12 trajes de inmersión adicionales. En definitiva, se requieren 16 trajes de inmersión, para los que se selecciona el modelo PS2007 de Viking, que cumple los requisitos del SOLAS.. 3.

(6) Albino Pombo Silva. Crucero de Lujo 200 PAX Cuaderno 12. – Botes salvavidas: habrá suficientes para acoger en cada banda al 50% de todas las personas a bordo, aunque puede optarse por disponer botes para el 37,5% y sustituir el resto de las plazas por balsas. Así pues, los botes salvavidas tendrán capacidad para al menos el 75% de las personas a bordo, es decir, para 240 personas, estando distribuidos por igual en ambas bandas del buque. Tal y como refleja la disposición general, se optó por disponer dos botes en cada banda entre las cubiertas 2 y 3, embarcándose en ellos desde la cubierta 3. Cada bote debe tener una capacidad para al menos 60 personas, de modo que entrando en el catálogo de Harding se escoge el modelo LBT750C, que puede albergar hasta 68 personas. Este tipo de botes se instalan junto con el propio sistema de botadura, un pescante doble que proporciona el mismo fabricante. La decisión de emplear botes tipo “davitlaunched” resulta bastante sencilla en un buque de pasaje como este, puesto que los botes de caída libre resultan más peligrosos para las personas evacuadas, especialmente si no están habituadas a maniobras de evacuación marítimas como es el caso. – Balsas salvavidas: la capacidad total será de al menos el 25% de las personas a bordo. Para desplegar y botar las balsas deberá contarse con medios igualmente repartidos en ambas bandas, que permiten hincharlas, botarlas y embarcar en ellas desde las cubiertas donde se estiban. Habrá balsas suficientes para 80 personas. Del catálogo de Viking se escogen modelos que pueden albergar hasta 16 personas. 5 de estos serían suficientes para sumar 80, pero se instalarán 6 para equiparar el número de balsas disponible en cada banda. En la terraza de proa se dispondrán dos de tipo “throw-overboard”, que se hinchan en el agua y a las que se accede por una escala que se estibará junto a ellas en el castillo. En la cubierta 6, aproximadamente en la sección media, se dispondrán las otras cuatro balsas (dos en cada banda). Debido a que esta cubierta se encuentra 17 m sobre el nivel del agua, se prefieren del tipo “davit-launched”, que se hinchan suspendidas de un pescante y descienden hasta el mar con las personas ya embarcadas. Por tanto, junto a cada par de balsas se instalará un pescante como los que proporciona el propio fabricante de balsas salvavidas. – Botes de rescate: como buque de más de 500 GT, se requiere un bote de rescate en cada banda. Se disponen en la cubierta 3, a popa de los botes salvavidas. El modelo escogido es el RRB 425 de Harding, que es un bote de rescate rígido (en oposición a los neumáticos que es frecuente encontrar) equipado con un motor fueraborda. La misma casa ofrece un sistema de estiba y botadura especialmente diseñado para los buques de rescate, que permite botarlos y recogerlos con rapidez hasta su lugar en cubierta. Al final del cuaderno se recogen los catálogos descriptivos de los botes y balsas salvavidas seleccionados.. 4.

(7) Albino Pombo Silva. Crucero de Lujo 200 PAX Cuaderno 12. Apartado 2. Amarre y fondeo. Los equipos de amarre y fondeo se dimensionarán según las indicaciones del DNV, que a su vez están en consonancia con las reglas universales de la IACS. El primer paso consiste en calcular el número de equipo a partir de algunos parámetros básicos del buque, y con este valor entrar en una tabla estándar que proporciona el número de anclas y la masa de cada una, la longitud total de cadena (a repartir homogéneamente) y el diámetro de los eslabones, la longitud de estachas de remolque y su resistencia, y por último el número de líneas de amarre, la longitud de las mismas y la resistencia a la tracción que deben ofrecer. El reglamento del DNV también permite calcular algunos parámetros de los equipos de amarre y fondeo, como la fuerza de tracción que deben soportar los molinetes, los estopores y los chigres, o la velocidad de izado del tren de fondeo. Para hallar el resto de características de los equipos se recurrirá al artículo técnico “Normas prácticas para el diseño de molinetes de anclas”, de Juan Carlos y Luís Carral Couce. El número de equipo se calcula con la fórmula: %. !" = ∆. &. + 2 · * · + + 0,1 · /. Para lo cual se toman los valores calculados en el cuaderno 1: desplazamiento Δ=8.840 t, manga B=18 m, altura efectiva (se calculará como la diferencia entre el puntal de la cubierta más alta y el calado) H=HS-T=20,01 m y área lateral proyectada de la obra viva (que ya se obtuvo en el cuaderno 6 para dimensionar el propulsor de proa) A=2.150 m2. De esta área habría que restar la correspondiente a la chimenea y la caseta con los equipos de gas, puesto que su manga es inferior a B/4; no obstante, la diferencia es pequeña y se considera despreciable. El resultado es:. Número de equipo. 1.363. Número de anclas. 2. Masa por ancla. 4.050 kg. Longitud total de cadenas. 522,5 m. Diámetro de cadenas. 56 mm (para grado K2). Carga de rotura cadenas. 1.710 kN. Longitud línea de remolque. 200 m. Carga de rotura remolque. 786 kN. 5.

(8) Albino Pombo Silva. Crucero de Lujo 200 PAX Cuaderno 12. Líneas de amarre. 4. Longitud líneas de amarre. 180 m. Carga de rotura amarre. 309 kN. Con estos datos es posible dimensionar todos los elementos de los servicios de amarre y fondeo. La longitud total de cadenas habrá de dividirse en dos tramos iguales para formar los dos trenes de fondeo exigidos. No obstante, 522,5 m equivale a 19 largos o grilletes (unidades de medida de 27,5 m), de modo que se decide instalar dos cadenas de 10 largos cada una, esto es, 275 m. Con este dato y el diámetro de los eslabones ya definido es posible calcular el volumen requerido para cada caja de cadenas: 0 = 4,84 · 1034 · 56 % · 76 = 7,313 ;& La caja de cadenas se puede dividir verticalmente en cuatro zonas, que de arriba abajo son la gatera, el cuerpo cónico, el cuerpo principal y la altura de reserva para el achique. La gatera se fija en hgatera=1,5 m de alto y el espacio inferior para el achique en hachique=0,6 m, que son los valores mínimos recomendados por el profesor Luís Carral Couce. El diámetro de la caja de cadenas debe ser superior a 25 veces el diámetro de la cadena, es decir, 1400 mm, pero se tomará algo mayor (l=1600 mm) para poder reducir su altura total manteniendo el mismo volumen. Si el cuerpo cónico se supone con un ángulo de generatriz de 30º con la horizontal, como es costumbre, ya se dispone de todos los datos para hallar la altura: A · BC 30º = 0,462 ; ⇒ 06ó>?6@ = 0,310 ;& 2 = 0 − 06ó>?6@ = 7,004 ;& ⇒ ℎGH?>6?GIJ = 3,483 ;. ℎ6ó>?6@ = 0GH?>6?GIJ. ℎ = ℎLIMNHI + ℎ6ó>?6@ + ℎGH?>6?GIJ + ℎI6O?PQN = 6,045 ; En definitiva, habrá que reservar en la proa, debajo de los molinetes de anclas, dos espacios prismáticos de 1,6 m de lado y 6,045 m de altura para albergar las cajas de cadenas. El DNV establece que los molinetes de anclas deberán ser capaces de ejercer una determinada fuerza de tracción normal durante un tiempo de 30 min con una velocidad de izado de 9 m/min, y una fuerza máxima un 50% superior durante al menos 2 min sin requisito de velocidad. Estas fuerzas exigidas son, para un grado de acero de cadena K2: S>@HTIJ = 41,7 · 56 % = 131 U" STáW?TI = 1,5 · S>@HTIJ = 196 U" Además, si la estación de fondeo cuenta con un estopor para trincar la cadena, este deberá ser capaz de ofrecer una resistencia del 80% de la carga de rotura de la cadena: SNYM@G@H = 80% · 1.710 U" = 1.368 U" Y por otra parte, el barbotén del molinete con el freno puesto deberá ser capaz de mantenerse estático con una fuerza igual al 45% de la carga de rotura de la cadena: ST@J?>NMN \HN>@ = 45% · 1.710 U" = 770 U" Con la fuerza de tracción normal del molinete y la velocidad de izado de la cadena puede estimarse la potencia al eje necesaria, suponiendo un rendimiento total (incluyendo las. 6.

(9) Albino Pombo Silva. Crucero de Lujo 200 PAX Cuaderno 12. pérdidas en la transmisión, en el barbotén y en el escobén) del 40%, que es un valor conservador: ]T@J?>NMN =. S>@HTIJ · 0?Î_@ = 49,04 Ua `. No obstante, en este aspecto se ha preferido emplear la guía ya mencionada para el dimensionamiento de molinetes. La siguiente fórmula estima la potencia necesaria en función del peso del ancla, el diámetro y la longitud de la cadena, la velocidad de izado y los rendimientos de la transmisión y del escobén (tomados respectivamente 70% y 60%): ]T@J?>NMN. 0,87 · ]I + 0,02 · 56 % · 76 · 0?Î_@ = = 64,90 Ua 4500 · `M · `N. Se tomará como válido este segundo valor, por ser mayor que el primero. El mismo recurso bibliográfico permite obtener, a partir de una segunda fórmula, la potencia necesaria para zarpar el ancla. Sin embargo, como para la velocidad de zarpado no se exige un mínimo, dicha fórmula se empleará para determinar la velocidad que se obtendría con la potencia ya calculada: ]ÎHGI_@. 2,1 · ]I + 0,02 · 56 % · 76 · 0ÎHG = = 64,90 Ua ⇒ 0ÎHG = 6,48 ;/;cd 4500 · `M · `N. Por último, se proporciona también una fórmula para calcular el diámetro interior del escobén a partir del diámetro de la cadena: eNY6@fé> =. 100 − 56 · 0,03867 + 7,5 · 56 = 515 ;;. Con respecto a los chigres de amarre, el DNV especifica que deben dimensionarse de forma que la tracción máxima soportada se sitúe entre 1/4,5 y 1/3 veces la carga de rotura de la estacha, esto es, entre 68,67 kN y 103 kN. Se tomará un valor cercano al máximo, 100 kN, que en consecuencia determinará la capacidad de los chigres junto con la velocidad de izado requerida de 20 m/min: ; 100 U" · 20 ;cd = 83,33 Ua ]6O?LHN = h 60 · 0,40 ;cd Por otra parte, con el freno activo los chigres deberán soportar el 80% de la carga de rotura, que son 247,2 kN. El cabirón puede dimensionarse con las siguientes fórmulas sacadas de los apuntes de la asignatura Proyecto de Sistemas Auxiliares del Buque. Se tiene en cuenta un diámetro de estachas de 48 mm, que se obtuvo a partir de la carga de rotura en catálogos de estachas de poliéster. eLIHLI>MI 6If?Hó> = 10 · 5NYMI6OI = 480 ;; 76If?Hó> = 0,7 · eLIHLI>MI 6If?Hó> + 100 = 436 ;; Del mismo modo se dimensiona el carretel de almacenamiento de estachas: e?>MNH?@H = 10 · 5NYMI6OI = 480 ;; eNWMNH?@H = 1,7 · e?>MNH?@H = 816 ;; 76IHHNMNJ =. 1500 · 7NYMI6OI · 5NYMI6OI % eNWMNH?@H % − e?>MNH?@H %. 7. = 1238 ;;.

(10) Albino Pombo Silva. Crucero de Lujo 200 PAX Cuaderno 12. En resumen, las prestaciones mínimas de los equipos de amarre y fondeo a instalar son: Molinete. Chigres. Potencia eje. 64,90 kW. 83,33 kW. Tracción izando. 131 kN. 100 kN. Tracción máxima. 196 kN. -. Tracción con freno. 770 kN. 8. 247,2 kN.

(11) Albino Pombo Silva. Crucero de Lujo 200 PAX Cuaderno 12. Apartado 3. Achique y sentinas. Todos los compartimentos estancos que no sean empleados como tanques de combustible, agua dulce, lastre, etc. deberán estar conectados a un sistema de achique dotado de las bombas adecuadas para descargar al mar los fluidos que puedan llegar a contener. El buque contará con al menos 3 bombas conectadas al colector de achique (4 si el coeficiente de bombas de sentina es mayor que 30), estarán situadas en compartimentos distintos, de forma que una inundación no afecte a todas ellas a la vez, y distribuidas a lo largo de la eslora del buque de modo que sea posible afrontar cualquier situación de averías para la que el buque esté preparado con una bomba de achique. El coeficiente de bombas de sentina se calcula según las indicaciones del SOLAS: –. P es el volumen total de espacios de habilitación destinados tanto a pasajeros como a tripulación que se encuentran por debajo de la cubierta de cierre; en este caso se puede considerar nulo, ya que todos estos espacios se encuentran por encima de dicha cubierta.. –. P1 es el producto 0,056·L·N, donde L es la eslora de reglamento (97% de la eslora en la flotación para buques sin timón) y N es el número de pasajeros. ]i = 0,056 · 0,97 · 126 ; · 200 = 1.369. En este caso es evidente que P1>P y por tanto el coeficiente de bombas de sentina es: jk = 72 ·. l + 2 · ]i 0 + ]i − ]. Donde M es el volumen de espacios de máquinas por debajo de la cubierta de cierre, incluyendo los tanques de combustible líquido, y V es el volumen total del buque por debajo de la cubierta de cierre. Aunque podrían estimarse aproximadamente estos valores, por la fórmula puede apreciarse que difícilmente se logrará un coeficiente CS por debajo de 30: jk = 72 ·. l + 2 · ]i < 30 ⟺ l < 0,42 · 0 − 2.163 0 + ]i − ]. Y sabiendo que M es solo un poco inferior a V (ya que la mayoría de los espacios del buque por debajo de la cubierta de cierre entran dentro de M), puede asumirse directamente que hará falta instalar 4 bombas de sentina sin realizar más cálculos. El colector de achique tendrá un diámetro no inferior al obtenido por la expresión: 5 = 25 + 1,68 · 7 · (* + e) = 120 ;;. 9.

(12) Albino Pombo Silva. Crucero de Lujo 200 PAX Cuaderno 12. Este valor se redondea al diámetro estándar 125 mm (Norma UNE 27.650). Las bombas tendrán potencia suficiente para hacer circular el agua por el colector a no menos de 2 m/s, lo cual implica un caudal no inferior a: r · 0,125 ; % 3.600 h · = 88,36 ;& /ℎ 4 1ℎ Tomando una presión de descarga de 4 bar, que se estima más que suficiente para la función de estas bombas, se escogerá el modelo de bomba centrífuga autocebante accionada por motor eléctrico Etaprime 100-100-240 L del fabricante KSB-ITUR. Se recogen al final del cuaderno las curvas de la bomba, donde fue seleccionado el modelo y donde se determinó el consumo eléctrico, que es de 16 kW a dicho régimen. q = 2 ;/h ·. Para poder verter el agua de sentinas al mar es necesario contar con una planta de tratamiento que garantice que el efluente no cuenta con más de 15 partes por millón (ppm) de hidrocarburos. Se escogió el separador de aguas oleosas FSU-5000 del fabricante DVZ, que puede procesar hasta 5.000 litros de agua cada hora, lo cual se estima suficiente para un buque como el del proyecto. El catálogo se incluye al final del cuaderno.. 10.

(13) Albino Pombo Silva. Crucero de Lujo 200 PAX Cuaderno 12. Apartado 4. Detección y extinción de incendios. El capítulo II-2 del SOLAS contiene todas las prescripciones relativas a la prevención, detección y extinción de incendios a bordo de un buque. Los servicios contra incendios que se describen en este apartado tienen la misión de detectar y extinguir cualquier fuego que se produzca, y deben cumplir en consecuencia con las reglas de la parte C “Supresión de incendios” del capítulo mencionado. En primer lugar, todos los buques deben contar con un sistema de detección y alarma que pueda activar la señal de emergencia tanto automáticamente como por medios manuales distribuidos por todas las cubiertas. Los detectores de humo se instalarán en los espacios de máquinas, espacios de servicio, puestos de control, espacios de carga y espacios de habilitación, incluidos pasillos, escaleras y vías de evacuación. No será necesario disponer detectores en baños privados ni en cocinas, así como en cualquier otro espacio en el que se estime un riesgo de incendio prácticamente nulo. En los camarotes debe existir una alarma acústica que se active tan pronto como se detecte humo. Por otra parte, los avisadores de accionamiento manual se instalarán en todos los espacios de habilitación o de servicio y en puestos de control, habiendo uno en cada salida y estando distribuidos en los pasillos de forma que ningún punto diste más de 20 m de uno de estos dispositivos. El buque contará con un puesto central de control con dotación permanente en el que estarán centralizadas todas las alarmas contra incendios del buque y desde el que se podrán manejar las puertas resistentes al fuego y los ventiladores. Una vez se haya activado la alarma de incendios debe entrar en funcionamiento el sistema de extinción o de lucha contra incendios. En el buque principalmente hay tres de estos sistemas: una red de bocas de incendio equipadas, una instalación fija automatizada y extintores portátiles manuales distribuidos por todos los espacios del buque. Sistema de agua contra incendios El sistema de suministro de agua para las bocas de incendios contará con tomas de mar, bombas, colectores, y tuberías adecuadas para abastecer todas las mangueras. En el buque del proyecto se instalarán 3 bombas contra incendios, y los colectores y tuberías aguas abajo deberán dimensionarse de forma que puedan distribuir el caudal máximo de dos de estas bombas encendidas simultáneamente. El colector principal deberá segregarse en dos secciones separadas por una válvula de aislamiento, de forma que una de ellas se sitúe fuera del espacio de máquinas en el que se encuentran las bombas y, aun con todas las válvulas de aislamiento cerradas, el sistema pueda abastecer las bocas contra incendios con el agua del. 11.

(14) Albino Pombo Silva. Crucero de Lujo 200 PAX Cuaderno 12. colector segregado, para lo cual podrá contarse con otra bomba contra incendios o con la bomba de emergencia. Las bocas contra incendios deberán situarse de forma que por lo menos dos chorros de agua procedentes de dos bocas contra incendios separadas puedan alcanzar cualquier parte del buque normalmente accesible a los pasajeros o a la tripulación. Esto deberá ser posible incluso estando cerradas las puertas situadas en mamparos estancos o de separación de zonas de fuego. Cada boca de incendios estará permanentemente acoplada a una manguera adecuada para la extinción de incendios, de una longitud de entre 10 y 15 m en espacios de máquinas, y de entre 10 y 20 m en el resto de espacios. Todas las mangueras contarán con una lanza en su extremo con un mecanismo de cierre y de tipo doble efecto, es decir, aspersión y chorro. En la habilitación, las lanzas serán de 12 mm de diámetro, y para el resto de espacios podrán usarse de 12, 16 o 19 mm. La ubicación de las 3 bombas contra incendios principales será tal que habiéndose declarado un incendio en cualquier compartimento del buque no queden inutilizadas todas ellas. La bomba contra incendios de emergencia se encontrará en un espacio no contiguo a cualquier espacio de máquinas de categoría A ni al espacio en el que se encuentren las bombas principales. Tampoco se permite el acceso directo entre el espacio de máquinas y el espacio donde se encuentren la bomba de emergencia y su fuente de energía. El SOLAS establece que el caudal contra incendios no será inferior a 2/3 del caudal de achique de sentinas. Cada bomba contra incendios principal tendrá una capacidad no inferior al 80% del caudal total exigido dividido por el número de bombas, aunque estando garantizado que una sola bomba pueda suministrar agua a los dos chorros prescritos. Teniendo en cuenta el caudal de achique calculado en este mismo cuaderno, se tiene que si se instalan 3 bombas contra incendios iguales, sus caudales deberán ser, como mínimo: ;& 2 · qI6O?PQN 2 · 88,36 ℎ = 19,64 ;& /ℎ qst ≥ 3 = 3 9 Pero antes de tomar este valor hay que comprobar si dos bocas de incendios funcionando a la vez requieren un caudal mayor, en cuyo caso habría que aumentar la capacidad de las bombas. El caudal de una boca de incendios equipada (BIE) puede estimarse con la siguiente expresión: qvtw = x · ] La constante K depende de la boca de incendios, siendo 83 un valor típico. P es la presión del agua en la toma de conexión de la manguera. El SOLAS exige presiones de 4 bar, pero por recomendación del profesor José Ángel Fraguela Formoso se considerará una presión en punta de lanza de 7 bar, que es la que proporciona un chorro de características adecuadas para apagar un fuego; suponiendo una pérdida de carga de 1 bar a lo largo de la manguera, se estima necesaria una presión de 8 bar en el racor de conexión de la boca de incendios, de modo que el caudal será: qvtw = 83 · 8 = 235 7/;cd = 14,1 ;& /ℎ Y por tanto el caudal mínimo de cada bomba contra incendios será: qst = 2 · qvtw = 28,2 ;& /ℎ El colector principal del servicio contra incendios se dimensionará de forma que el agua circule a una velocidad de aproximadamente 2 m/s: qst. ; r · 5% =2 · ⇒ 5 = 70,6 ;; h 4 12.

(15) Albino Pombo Silva. Crucero de Lujo 200 PAX Cuaderno 12. Con lo cual se tomaría una tubería estándar DN80, que supondría una velocidad algo inferior. Las ramas secundarias de la instalación serían de diámetros más bajos para alcanzar velocidades próximas a los 6 m/s, que son las recomendables para un sistema de agua contra incendios como este. Para determinar la presión de las bombas hay que tener en cuenta la ubicación de las mismas y la de la BIE situada a una mayor distancia hidráulica. Las bombas contra incendios se dispondrán en la cubierta de tapa de doble fondo, cerca de la aspiración del colector de mar, y en la zona de proa, alejadas de la cámara de máquinas principal. Por tanto, cabe esperar que la boca más desfavorable sea aquella situada en la cubierta más alta y más a popa, pero debido a la diferente eslora de cada cubierta es difícil determinar hasta qué punto una mayor distancia horizontal podría superar a una altura de entrepuente en cuanto a exigencias hidráulicas. Por ello, se estimará la presión requerida a popa de cada una de las cubiertas de pasaje. El siguiente dibujo representa las distancias horizontales y verticales que se van a tomar para realizar esta aproximación. El afán es puramente estimativo, ya que no se conoce ni la posición exacta de las bombas ni la de las bocas, pero esto permitirá dar con un valor de referencia apto para un cálculo preliminar:. A las distancias horizontales y verticales medidas para cada cubierta se añadirá un 10% de margen para tener en cuenta que los trazados de las tuberías no siempre son óptimos y perfectamente perpendiculares y que puede haber trayectos en la dirección transversal del buque que no quedan reflejados en el dibujo. También se añadirán 25 m de tubería adicionales en todas las cubiertas en concepto de longitud equivalente de los accesorios, ya que como es lógico el circuito de agua no discurre tal y como ha sido representado, sino que necesita codos y válvulas para adecuarse a los trazados reales y distribuir el caudal por muchas ramas diferentes, con lo cual hay que tener en cuenta las pérdidas a mayores que estos elementos ocasionan. El cálculo de las pérdidas de carga se realiza mediante la fórmula de Hazen-Williams: 6,05 · 10y · 7 · qi,zy j i,zy · 5 {,z| En ella, C es un valor igual a 140 para tuberías de acero inoxidable (que son las escogidas para este servicio), d es el diámetro nominal de la tubería en mm, L es la longitud total de tubería (tanto la real como la equivalente de los accesorios) en m y Q el caudal de agua en L/min. El diámetro considerado será 65 mm para tratar de ponderar la coexistencia de tuberías más anchas, como los colectores principales DN80, con otras más finas, que serán las más cercanas a las bocas de incendios. ]GéH_?_IY =. La presión que deben proporcionar las bombas será la suma de la presión a obtener en las bocas de incendio (8 bar), más la presión necesaria para salvar la diferencia de altura con la bomba, más las pérdidas de presión calculadas según la fórmula de Hazen-Williams: 13.

(16) Albino Pombo Silva. Crucero de Lujo 200 PAX Cuaderno 12. ]st = ]vtw + 0,098 · ∆ℎ + ]GéH_?_IY En la siguiente tabla se realizan los cálculos para cada cubierta y se revela el consumidor más exigente, que por tanto dimensiona las bombas a instalar:. Como puede apreciarse, las pérdidas de presión son mayores en las cubiertas inferiores, que tienen más eslora, pero la diferencia de altura resulta mucho más determinante, y por tanto la BIE más desfavorable es la situada en la cubierta 6. En consecuencia, las bombas contra incendios deberán proporcionar una presión de descarga de al menos: ]st = 11,5 }~ El modelo seleccionado fue el Etanorm 65-40-315 con impulsor de 300 mm de diámetro de la casa KSB-ITUR, que consume 25 kW para el caudal previsto (las curvas de selección se recogen al final del cuaderno). Sistema de agua nebulizada Además del sistema de bocas de incendio equipadas, el buque debe contar con un sistema fijo de extinción automatizado que aplique un agente extintor aun cuando no haya ninguna persona en el espacio incendiado. La instalación será de agua nebulizada, que ha demostrado ser la opción más efectiva y eficiente a la hora de apagar múltiples tipos de fuego y tiene la ventaja de no necesitar suministros especiales, como sí lo requieren los sistemas de espuma, de agentes químicos o de CO2. Además, cuando el agua nebulizada actúa en un espacio no tiene efectos perjudiciales para las personas, al carecer de productos químicos y al no eliminar el oxígeno del lugar, permitiendo la respiración normal de los presentes; de hecho, resulta especialmente respetuosa con la salud porque en cambio sí ayuda a desplazar el humo, los gases y las partículas que se desprenden de la combustión. El funcionamiento de estos sistemas consiste grosso modo en dispersar en el aire que rodea el fuego un gran número de gotas de agua microscópicas que, debido a su elevada velocidad, pueden penetrar en las llamas y así refrigerar el producto en combustión a la vez que desplazar el oxígeno localmente con el vapor de agua generado. Gracias a su pequeño tamaño, se aumenta la superficie activa de actuación con el mismo volumen neto de agua, explicándose así la rapidez con la que desciende la temperatura tras la apertura de los nebulizadores. Un solo metro cúbico de agua líquida es suficiente para producir 1.600 m3 de agua nebulizada, lo cual explica la gran eficiencia de estos sistemas y otra de sus grandes ventajas, que es el poco volumen de agente extintor que se necesita almacenar para abastecer un gran número de espacios.. 14.

(17) Albino Pombo Silva. Crucero de Lujo 200 PAX Cuaderno 12. El sistema de agua nebulizada se instalará en todos los espacios del buque, tanto los de habilitación como los de máquinas, puesto que también resulta una modalidad de extinción respetuosa con los equipos, y el coste de ampliar el sistema a los espacios de máquinas no es tan grande como podría serlo el de implementar un sistema independiente de otro tipo. El servicio está formado por una red de tuberías que distribuyen agua a presión hacia todas las boquillas de nebulización del buque, las cuales se abren automáticamente cuando se activa la señal de alarma tras la detección de un fuego. El SOLAS no incluye requisitos sobre este tipo de sistemas, de modo que se ha recurrido a la regla americana NFPA 750 de la Asociación Nacional de Protección contra el Fuego, que trata específicamente de los sistemas de agua nebulizada y proporciona algunas indicaciones útiles. El sistema se escogerá de tipo tubería húmeda, es decir, que los conductos estarán permanentemente llenos de agua y las boquillas serán automáticas, estando cada una de ellas dotada de una válvula de accionamiento automatizado que es sensible a la temperatura y descarga el agua tan pronto como se dan las condiciones programadas. El suministro de agua será inmediato gracias a unos tanques a presión que tendrán capacidad como para proporcionar el máximo caudal requerido a la presión de servicio durante no menos de 60 segundos, momento a partir del cual ya habrán entrado en funcionamiento las bombas principales. Deberá garantizarse una continuidad de suministro de agua dulce durante al menos 30 minutos, de modo que el sistema de agua dulce del buque deberá estar preparado para satisfacer este consumo adicional. Además, contará con una toma de mar situada en el mismo espacio que las bombas que permita emplear agua salada para la extinción por nebulización durante al menos 120 minutos, contando para ello con filtros adecuados para soportar la peor calidad de agua esperable. En el certificado F-19538 del DNV (recogido al final del cuaderno) se aprueban los sistemas de agua nebulizada HI-FOG manufacturados por la compañía finlandesa Marioff, y en él se recogen algunos datos de interés. Para proteger espacios públicos con una altura de techo de hasta 2,5 m se deben instalar nebulizadores modelo 1MB 6MB 100A espaciados a intervalos de 3,50 m. En este caso, aunque la altura del techo sea algo inferior al entrepuente de 3 m, a falta de un dato más exacto se dimensionará la instalación con un espaciado de 3,30 m que es el que se estipula para alturas de hasta 3 m. Esto permite estimar el número de boquillas de agua nebulizada que habrá que disponer por m2 de superficie en todos los espacios públicos de habilitación: "NYGI6?@Y GúfJ?6@Y =. 1 3,3 ;. %. = 0,092 }ÅÇÉcAA~h/;%. En los camarotes de los pasajeros, como exceden los 16 m2 se instalarán el mismo tipo de nebulizadores, aunque permitiéndose el espaciado de 3,5 m independientemente de la altura: "6ITIH@MNY GIYIÑN =. 1 3,5 ;. %. = 0,082 }ÅÇÉcAA~h/;%. En los camarotes de la tripulación, puesto que no llegan a medir 16 m2 se instalará un nebulizador del mismo modelo en cada uno. En los pasillos y accesos se instalarán nebulizadores centrados a intervalos de 3,75 m, lo cual implica un ratio: "GIY?JJ@Y =. 1 = 0,267 }ÅÇÉcAA~h/; 5Ö Ü~hcAAÅ 3,75 ;. 15.

(18) Albino Pombo Silva. Crucero de Lujo 200 PAX Cuaderno 12. Para determinar el caudal total a aportar por las bombas se calculará el caudal requerido para extinguir un fuego en el local más extenso del buque, que en este caso es el restaurante principal para el pasaje, situado en la cubierta 1. Su área es de 435 m2, muy superior a la mínima exigida por la regla NFPA 750 para realizar el diseño de la instalación, que es 280 m2. Vistos los anteriores ratios, habrá que disponer: }ÅÇÉcAA~h · 435 ;% = 40 }ÅÇÉcAA~h ;% Cada boquilla nebulizadora expide un caudal de agua que sigue una expresión similar a la antes vista para las bocas de incendio equipadas: "HNYMIQHI>MN si = 0,092. qf@PQ?JJI = x · ] La presión de diseño del servicio es de 120 bar en las boquillas, aunque el sistema debe poder soportar hasta 140 bar. El modelo 1MB 6MB 100A tiene un factor K=1,45 por lo que el caudal total de agua para abastecer todas las boquillas del restaurante será: 7 7 ;& q = 40 · 1,45 · 120 }~ = 635,36 = 38,12 min ℎ ;cd · }~i/% Y este será por tanto el caudal que debe entregar el grupo de bombas. La presión debe ser la suficiente para proporcionar a la boquilla más lejana una presión de 120 bar, con lo cual deben estimarse las pérdidas de carga producidas en los conductos. No obstante, en este caso se supondrá directamente una presión de descarga de las bombas de 140 bar, que es el valor definido como la presión máxima de la instalación, y que por comparación con los cálculos realizados anteriormente sobre las pérdidas de carga del sistema de abastecimiento de las bocas de incendios cabe juzgar suficiente para vencer las pérdidas y la altura de columna de agua hasta los nebulizadores de la última cubierta. El propio fabricante produce equipos de bombeo estándar con las capacidades requeridas para la instalación. Las SPU 5 (Sprinkler Pump Unit de 5 bombas) pueden impulsar hasta 487 L/min de agua a 140 bar (se recoge catálogo al final del cuaderno). Integran 5 bombas con accionamiento eléctrico con un consumo de 27 kW cada una, lo cual hace un total de 135 kW. También incluyen acumuladores de agua a presión para garantizar un disparo instantáneo de agua nebulizada allí donde se detecte un fuego. Teniendo en cuenta el caudal que se necesita, se instalarán dos SPU 5 que serán ubicadas en dos zonas de fuego diferentes para mayor seguridad. Todas las tuberías deberán ser de acero inoxidable y estar lógicamente preparadas para soportar las altas presiones del agua que conducen. Se recomienda una velocidad del flujo no inferior a 6 m/s, como en otras instalaciones contra incendios, lo cual implica un diámetro no superior a: ; r · 5% 7 · = 2 · 487 ⟺ 5 ≤ 58 ;; h 4 ;cd Y en consecuencia se tomarán tuberías con diámetro estándar DN50. q=6. El consumo de agua dulce durante los 30 min requeridos equivale a un volumen de agua total de menos de 30 m3, que entra dentro del margen tomado al dimensionar el servicio de agua dulce del buque, con lo cual no se considera necesario corregir la planta de generación de agua dulce.. 16.

(19) Albino Pombo Silva. Crucero de Lujo 200 PAX Cuaderno 12. Extintores portátiles Además del los sistemas fijos contra incendios, el buque deberá contar con extintores portátiles de aplicación manual por exigencia del SOLAS. – En la habilitación no se deben emplear extintores de CO2, por lo que se recurrirá a extintores de polvo ABC de 12 kg, que resultan muy eficaces y son más seguros para el usuario al emplearse a mayores distancias del fuego. Se estiman suficientes 4 extintores en cada zona de fuego de cada cubierta de habilitación. En las cocinas se situarán cuatro a mayores dado el mayor riesgo de incendio que existe. – En puestos de control y otros espacios que contengan equipo eléctrico o electrónico se dispondrán extintores de CO2, que son los más adecuados para extinguir fuegos sin causar mayores daños en los sistemas. – En cada espacio de máquinas que contenga motores de combustión se llevarán, además de extintores de polvo, al menos 2 extintores de espuma de 45 L de capacidad, en cantidad suficiente para poder alcanzar cualquier punto de los motores y sus auxiliares sin que sea necesario caminar más de 10 m para alcanzar uno de ellos. Se opta por dotar a cada cámara de máquinas de 2 extintores de espuma. – A bordo se llevarán cargas de respeto suficientes para recargar completamente 10 extintores y hasta el 50% el resto.. 17.

(20) Albino Pombo Silva. Crucero de Lujo 200 PAX Cuaderno 12. Apartado 5. Lastre. El buque contará con tanques de lastre suficientes para garantizar las condiciones de flotabilidad y estabilidad deseadas en cada momento. En un buque de pasaje el peso muerto es una fracción pequeña del desplazamiento, por lo que no se prevé que el buque pueda oscilar notablemente sus condiciones de carga y en consecuencia las necesidades de lastre son muy inferiores a las de un buque de carga. Por ello, el servicio de lastre se dimensionará sencillamente para llenar y vaciar los tanques de lastre que se reservaron en el doble fondo (véase la disposición general) en un tiempo de no más de 8 h. El volumen total de estos tanques se estimó teniendo en cuenta las dimensiones lineales de dichos tanques, la altura de doble fondo y un coeficiente de bloque de tanques de 0,85 para los de pantoque y de 0,60 para los de los piques de proa y popa: 0 = 633,33 ;& Por tanto el caudal total necesario a aportar por todas las bombas será: 633,33 ;& = 79,17 ;& /ℎ 8ℎ Las sociedades de clasificación permiten emplear como bombas de lastre las bombas de achique obligatorias. En este caso, puesto que el caudal total de achique que se calculó es superior al caudal de lastre, se usarán las bombas de achique para realizar las funciones de lastrado del buque, de modo que no será necesario instalar más bombas a bordo. qJIYMHN =. 18.

(21) Albino Pombo Silva. Crucero de Lujo 200 PAX Cuaderno 12. Apartado 6. Agua dulce. El agua dulce se emplea a bordo con dos fines: por una parte, como agua potable para la habilitación (camarotes, cocinas, lavandería, aseos y demás) y por otra como agua técnica (refrigeración, agua nebulizada, aire acondicionado…). Según la norma UNE-EN ISO 15748, el agua potable debe haber sido obtenida por evaporación a más de 80 ºC (si no se alcanza esta temperatura, debe pasar por un proceso de esterilización) o por ósmosis inversa para ser considerada como tal. El agua potable se considera fría si baja de 25 ºC y caliente si excede los 50 ºC. El servicio de agua dulce estará formado por las tomas de mar, la planta de generación de agua dulce, la conexión al suministro público, los tanques de agua dulce, las bombas principales, el tanque de agua a presión (tanque hidróforo), la planta de esterilización, el calentador de agua, las bombas de circulación, y todas las líneas, válvulas y accesorios pertinentes. Entre estos accesorios estarían filtros previos a las bombas, manómetros, termómetros, sensores de la calidad del agua, válvulas antirretorno, reductoras de presión y limitadoras de caudal, entre otros. Los tanques de agua dulce, en caso de ser estructurales, deben tener aplicado un tratamiento anticorrosión en el acero, siendo preferible que cuenten con el menor número de refuerzos posible. Es importante también que estos tanques no sean contiguos a otros taques destinados a otros usos, así como a posibles fuentes de calor o suciedad. Los conductos de aireación de los tanques tendrán al menos 32 mm de diámetro y deberán disponerse de forma que impidan la entrada de agua de mar: el extremo superior de la tubería no estará a menos de 400 mm sobre la cubierta y se situará en un lugar resguardado del agua exterior y la suciedad. Para dimensionar estos tanques se considerará la posibilidad de que la planta de generación de agua dulce se averíe y el buque deba recurrir al agua almacenada mientras aquella no sea reparada. Aunque un crucero no suele navegar más de 3 días seguidos sin hacer escala en puerto, se tomará un tiempo de 5 días como parámetro para dimensionar los tanques de almacenamiento, pues se entiende que el buque podría abastecerse de agua dulce procedente de tierra al menos una vez cada 3 días, pero contando con cierto margen para poder soportar cualquier eventualidad. Las bombas principales son las que aspiran de los tanques y proporcionan la presión a todo el servicio de agua. Son dos, estando normalmente una en servicio y otra en stand-by. Estas bombas descargan en el tanque hidróforo, y se activan cuando la presión en el mismo baja de un valor determinado: este sistema permite que no estén permanentemente encendidas, sino que solo lo hagan cuando el consumo es elevado y el tanque hidróforo no puede suministrar toda el agua a presión requerida. Si los tanques de agua dulce se encuentran por debajo de las bombas, será necesario instalar bombas autocebantes.. 19.

(22) Albino Pombo Silva. Crucero de Lujo 200 PAX Cuaderno 12. La planta de esterilización se encarga de garantizar que el agua dulce que se emplee como agua potable sea apta para el consumo humano. Esto puede lograrse por medio de varios métodos, como son filtrados sucesivos, radiación ultravioleta o adición de germicidas químicos. El calentador de agua será de tipo flujo continuo cerrado, de modo que contendrá cierta cantidad de agua potable y la mantendrá a una temperatura superior a 60 ºC para evitar la formación de depósitos y la reproducción de legionela. El calentador tendrá una entrada de alimentación de agua fría, otra de agua caliente de recirculación, una salida a la línea de suministro de agua caliente y un desagüe. El funcionamiento será eléctrico y estará regulado por un termostato. El agua dentro del calentador está aguas abajo del tanque hidróforo, por lo que se encuentra a la presión de servicio. Con respecto a la red de distribución, para el agua técnica existe una tubería que sale del tanque hidróforo y no pasa por la planta de esterilización. Para el agua potable es necesario tender líneas de agua fría que salen de dicha planta y otras paralelas de agua caliente que salen del calentador. Por las líneas principales del buque estará circulando agua continuamente, y de estas saldrán ramales hacia todos los consumidores de las distintas cubiertas. Las líneas principales cierran su recorrido regresando a la entrada de la planta de esterilización (en el caso del agua fría) y al calentador (para el agua caliente). Por otra parte, en las líneas de suministro será necesario instalar reductoras de presión, puesto que el servicio genera la presión necesaria para alcanzar el consumidor más alejado de la fuente, pero los más cercanos deben recibir con independencia de aquellos la presión manométrica habitual para su funcionamiento: 1 bar para grifos en lavabos, duchas, fregaderos y bidets, 1 bar para lavadoras y lavavajillas, y 1,5 bar para retretes de vacío, por poner algunos ejemplos. La regla UNE-EN ISO 15748 proporciona un método de cálculo para estimar los caudales de agua requeridos por los consumidores en función del número de personas a bordo. La siguiente tabla resume el consumo diario por persona a bordo de cada tipo de equipo sanitario, permitiendo así obtener el volumen de agua requerido al día:. Esto permite dimensionar la planta de generación de agua dulce. Se escogerá el modelo AQE-70D de la casa Gefico, una planta de ósmosis inversa con capacidad para potabilizar 70 m3 diarios, con un consumo nominal de 25,5 kW. Se instalarán dos de estas para poder afrontar el consumo calculado con cierto margen. Así mismo, conociendo el consumo diario es posible dimensionar los tanques de almacenamiento de agua dulce. Para la autonomía de 5 días que se justificó antes, el volumen total de tanques es de unos 500 m3, si bien a la hora de disponer estos tanques se tomará cierto margen, procurando no bajar de los 600 m3.. 20.

(23) Albino Pombo Silva. Crucero de Lujo 200 PAX Cuaderno 12. Para determinar el caudal de las bombas principales debe tenerse primero una estimación del caudal punta, que es el caudal máximo que podrá solicitar la red de agua en un instante determinado. La norma ya mencionada contiene un método para hallar este valor. En primer lugar, se calcula el caudal requerido por todos los consumidores del buque. Se tendrá en cuenta lo siguiente: – Los 100 camarotes para pasajeros tienen cada uno un retrete, un bidet, dos lavabos y una bañera, y 30 de ellos cuentan también un plato de ducha. – Hay 24 camarotes para tripulación, 13 para oficiales, 1 para el capitán y 1 para el jefe de máquinas; todos tienen un retrete, un lavabo y un plato de ducha; los del capitán y el jefe de máquinas tienen también un bidet. – Los aseos públicos pueden estimarse en 40 retretes, 40 lavabos y 20 urinarios de pared. – A efectos de cálculo se supondrán 10 fregaderos, 5 lavavajillas y 5 lavadoras. – Se dispondrán tomas de agua de servicio para fines varios a razón de cuatro por cubierta. Con esto en mente se determinan los siguientes caudales:. El resultado es un caudal bruto de 171,06 L/s. La figura A.3 de la norma contiene una gráfica que permite obtener el caudal punta a considerar en los cálculos a partir del anterior caudal calculado. El valor obtenido es inferior, pues tiene en cuenta que no todos los consumidores van a activarse a la vez:. 21.

(24) Albino Pombo Silva. Crucero de Lujo 200 PAX Cuaderno 12. El resultado es que se tomará un caudal punta de 12 L/s para el agua fría y 6 L/s para el agua caliente, haciendo un total de 65 m3/h. Este será por tanto el caudal entregado por las bombas principales del servicio. También será el caudal que sea capaz de procesar la planta esterilizadora de agua, que garantiza que el agua distribuida a la habilitación sea apta para el consumo humano. Para esta función se instalarán dos lámparas de radiación ultravioleta UV6 fabricadas por Gefico, que es el modelo que el propio fabricante ha sugerido para el caudal de agua que se requiere esterilizar. La presión de descarga de las bombas se determinará teniendo en cuenta que habrán de proporcionar una presión de 1,5 bar al consumidor situado en la posición más desfavorable desde un punto de vista hidráulico. Tras la experiencia adquirida con los cálculos para el sistema contra incendios cabe suponer que tal posición será la del consumidor situado más a popa de la cubierta 6. Teniendo en cuenta que las bombas de agua dulce se situarán en la cubierta de tapa de doble fondo, como las de contra incendios, la altura de la columna de agua a superar será de unos 23 m. Las pérdidas de carga se estimarán a continuación mediante la fórmula de Hazen-Williams: 6,05 · 10y · 7 · qi,zy j i,zy · 5 {,z| De nuevo se tomará un valor C=140 por emplear tuberías de acero inoxidable. El diámetro de las mismas se calculará teniendo en cuenta que, según la norma, no se deben exceder 1,4 m/s en las tuberías que circulen por espacios de habilitación para no causar molestias en las personas. En consecuencia: ]GéH_?_IY =. ; r · 5% 7 q\HíI = 1,4 · = 12 ⟺ 5\HíI ≥ 105 ;; h 4 h ; r · 5% 7 q6IJ?N>MN = 1,4 · =6 ⟺ 56IJ?N>MN ≥ 74 ;; h 4 h Por tanto se tomarán tuberías DN125 para el agua fría y DN80 para el agua caliente. A falta de saber la ubicación exacta de las bombas de agua dulce, se tomará una distancia de tuberías igual a la diferencia de altura con la cubierta 6 más la eslora del buque, que resulta un valor por encima del real para tener en cuenta las peculiaridades de la instalación y las pérdidas adicionales en accesorios y válvulas. Las pérdidas así estimadas ascienden a: ]GéH_?_IY \HíI = 0,121 }~ ]GéH_?_IY 6IJ?N>MN = 0,296 }~ La presión mínima de descarga de las bombas será por tanto la suma de la mayor de las pérdidas de carga, la presión geométrica y la presión en el consumidor: ]YNHå?6?@ = 1,5 }~ + 0,098 · ∆ℎ + ]GéH_?_IY 6IJ?N>MN = 4,05 }~ Sin embargo, el servicio cuenta con un tanque hidróforo entre las bombas y la red de abastecimiento que hace de buffer para no obligar a las bombas a trabajar de forma continua. Si 4,05 bar es la presión mínima a entregar al servicio de agua dulce, el tanque debe trabajar en un rango de presiones con un mínimo igual a dicho valor. Este rango de presiones suele rondar los 2 bar, de modo que la presión de salida del tanque oscilará entre los 4,05 y los 6 bar; cuando baje de 4,05 bar, las bombas entrarán en funcionamiento y volverán a incrementar la presión hasta los 6 bar. Por consiguiente, las bombas de agua dulce deberán proporcionar una presión de descarga de 6 bar. Se instalarán dos de estas bombas con una capacidad de 65 m3/h cada una. El modelo escogido es el Etaprime 100-100-240 L, una bomba autocebante con un consumo. 22.

(25) Albino Pombo Silva. Crucero de Lujo 200 PAX Cuaderno 12. de 17,4 kW al caudal de diseño (se recogen las curvas de funcionamiento al final del cuaderno). Por otro lado, la tabla A.6 de la norma UNE-EN ISO 15748 permite dimensionar el calentador de agua que requiere la instalación en función del número de personas a bordo. Puesto que en el buque del proyecto habrá entre 301 y 500 personas, se tomará un calentador de 7.000 L con una potencia de calentamiento de 300 kW que permita calentar su contenido desde 10 ºC hasta 65 ºC en 90 minutos. Tal y como recomienda la norma, se preferirá instalar 3 calentadores de no más de 3.000 L cada uno con capacidad total igual a la del requerido por la tabla. Por ello se instalarán 3 calentadores modelo DSSY-3000XM.120 de Diko Marine, con capacidades de 3.000 L y potencias de 120 kW (características técnicas recogidas al final del cuaderno). El fabricante asegura que con esta potencia puede calentarse el contenido de agua 37 ºC en 64,5 minutos de modo que se estima suficiente para las condiciones solicitadas por la norma.. Por último, queda dimensionar las bombas de circulación de agua fría y de agua caliente, que son las que hacen recircular el agua que no es consumida de nuevo hacia la planta esterilizadora y el calentador respectivamente. Los diámetros de las tuberías de recirculación son siempre inferiores a los de los conductos principales, tal y como establece la tabla A.7 de la norma. Así, las tuberías de agua fría pasarán de DN125 a DN32 y las de agua caliente de DN80 a DN25. La tabla A.8 permite aproximar el volumen de agua contenido en un metro de tubería, siendo para tuberías de acero inoxidable: e"32 ⇒ 1,207 7/; e"25 ⇒ 0,731 7/; La longitud total de las líneas de circulación es difícil de estimar en una etapa tan temprana del proyecto. Se considerará que recorren toda la eslora del buque en cada cubierta además 23.

(26) Albino Pombo Silva. Crucero de Lujo 200 PAX Cuaderno 12. de tramos verticales para descender hasta la cámara de máquinas. A partir de las longitudes de tuberías contra incendios en cada cubierta que se aproximaron en el apartado dedicado parece razonable tomar un valor total de aproximadamente 600 m. Esto permite hallar un volumen total de agua en los conductos; si se realizan 3 renovaciones por hora, tal y como recomienda la norma, el caudal de las bombas será: 7 · 3 ℎ3i = 4.345 7/ℎ ; 7 q6?H6QJI6?ó> 6IJ?N>MN = 600 ; · 0,731 · 3 ℎ3i = 1.316 7/ℎ ; Estas bombas deberán proporcionar una presión suficiente para vencer las pérdidas de carga, pero teniendo en cuenta que estas no son muy elevadas y sobre todo que las tuberías de circulación juegan con la diferencia de altura a su favor, se considerarán suficientes presiones de 1 bar para ambas bombas. Con tal motivo se escoge el modelo Etaprime 40-40-110 B para ambos circuitos (las curvas de funcionamiento se incluyen al final del cuaderno). El consumo para los caudales calculados es de 0,55 kW para la de agua fría y de 0,49 kW para la de agua caliente. q6?H6QJI6?ó> \HíI = 600 ; · 1,207. 24.

(27) Albino Pombo Silva. Crucero de Lujo 200 PAX Cuaderno 12. Apartado 7. Aguas residuales. Las aguas residuales o de desecho de un buque se clasifican en dos tipos: las aguas negras son las que contienen residuos humanos y por tanto son las que provienen de retretes, urinarios, bidés y zonas médicas; las aguas grises engloban el resto de aguas de desecho que han de evacuarse, y son las que provienen de lavabos, duchas, fregaderos, lavavajillas, lavadoras, gambuzas, piscinas, desagües de baldeo y maquinaria en general, a condición de no contener aceites, químicos contaminantes o sustancias inflamables. Los sistemas de tratamiento de aguas residuales, también conocidos como sistemas de achique sanitario, constan fundamentalmente de una red de líneas de achique que transportan aguas de desecho desde los desagües hasta los colectores, donde se almacenan las aguas no tratadas, y de estos hasta la planta de tratamiento, de donde se obtiene el agua tratada que podrá ser vertida o almacenada en un tanque de retención en función de las exigencias medioambientales. Como es lógico, las líneas de aguas grises y negras deben permanecer separadas a lo largo de todo su recorrido. Debido a las considerables dimensiones del sistema de aguas de desecho en el buque del proyecto, se opta por un sistema de vacío, en el que los desagües incorporan un mecanismo de achique por vacío integrado (como en el caso de los retretes) o externo. Las líneas de achique finalizan en la unidad generadora de vacío, de donde el agua es llevada hasta los colectores o plantas de tratamiento. La norma UNE-EN ISO 15749 proporciona datos para poder estimar la producción diaria de aguas negras y grises por personas a bordo del buque. Los colectores principales almacenan en primera instancia las aguas recibidas, y para dimensionarlos se tendrá en cuenta que deberán ser capaces de albergar el volumen de aguas de desecho generadas a bordo durante un hipotético período de tiempo en el que el buque no pudiera verterlas al mar ni descargarlas a puerto. Según el Anexo IV del convenio MARPOL, dedicado a la prevención de la contaminación del mar por aguas sucias, los vertidos de aguas negras podrán realizarse una vez estas hayan sido adecuadamente tratadas, dependiendo el nivel de exigencia del tratamiento de la distancia a la costa. Además, las últimas versiones del reglamento han catalogado el Mar Báltico como una zona especial a efectos de contaminación por aguas sucias, motivo por el que los requisitos de vertido son más estrictos. Puesto que se trata de una región marítima en la que el buque del proyecto es probable que navegue, se tendrá en cuenta la posibilidad de que el buque no pueda verter aguas tratadas al mar. Es muy poco frecuente que un crucero navegue sin hacer escala en ningún puerto durante más de 3 días (especialmente en el Mar Báltico), de modo que se tomará este tiempo como parámetro para dimensionar los tanques de aguas sucias.. 25.

(28) Albino Pombo Silva. Crucero de Lujo 200 PAX Cuaderno 12. Según la norma ya mencionada, el sistema debe dimensionarse para un volumen diario de aguas residuales de:. La planta de tratamiento tendrá capacidad para procesar al menos 59,2 m3 de aguas de desecho al día. Se escoge el modelo comercial HL-CONT 40 del fabricante Hamann AG, que puede procesar hasta 96.000 L al día con un consumo de 8,5 kW (se incluye ficha al final del cuaderno). Los tanques de almacenamiento darán cabida a las aguas producidas durante 3 días, lo que significa capacidades de al menos 154 m3 para aguas grises y 24 m3 para aguas negras.. 26.

(29) Albino Pombo Silva. Crucero de Lujo 200 PAX Cuaderno 12. Apartado 8. Tratamiento de basuras. Las basuras generadas a bordo provienen principalmente de los restos de comida, envases y embalajes que resultan de la actividad humana. Para manejar estos residuos se instalarán una trituradora, una compactadora para facilitar la descarga de basuras y una incineradora para deshacerse de aquellos residuos que puedan ser quemados. En la incineradora es posible además quemar lodos procedentes de la depuración de hidrocarburos del buque y del tratamiento de aguas residuales. Se instalarán dos trituradoras Delitek DT-575SR con capacidad conjunta para triturar 1 m3 (se incluye catálogo del fabricante al final del cuaderno). Cada una tiene un consumo eléctrico de 7,5 kW. Junto a ellas se situarán dos compactadoras DT-500MC, modelo que el fabricante recomienda específicamente para acompañar a las trituradoras escogidas (catálogo incluido al final del cuaderno). Entre las dos unidades se puede compactar hasta 1 m3 de basura, con un consumo inferior a los 2 kW cada una. Delitek sugiere también emplear los contenedores de acero C-500 para almacenar los residuos ya triturados y compactados, teniendo cada uno una capacidad de 0,5 m3. Para la incineradora se escogió el modelo IRLA-30 de Detegasa (catálogo incluido al final del cuaderno), que puede quemar hasta 50 kg de residuos por hora, combinados con hasta 39 L de lodos por hora. Requiere un aporte eléctrico de 14,7 kW.. 27.

(30) Albino Pombo Silva. Crucero de Lujo 200 PAX Cuaderno 12. Apartado 9. Ventilación y aire condicionado. Todos los espacios de habilitación del buque estarán climatizados gracias unos sistemas centrales de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC en inglés) cuya misión es ventilar adecuadamente los espacios empleando para ello aire limpio con unas características de temperatura y humedad que proporcionen el máximo confort a las personas a bordo. En el cuaderno 7 se reservó un área generosa en cada zona de fuego para instalar estos equipos. Se deduce de ello que cada sistema HVAC se encargará de acondicionar una zona de fuego entera, desde la cubierta 1 hasta la 6. En este apartado se calcularán las necesidades de cada espacio a fin de determinar los equipos que hay que instalar y sus consumos eléctricos. En cualquier buque el dimensionamiento de los sistemas HVAC debe realizarse teniendo en cuenta las dos condiciones más extremas a las que debe enfrentarse, que son las bajas temperaturas en invierto y las altas temperaturas y radiación solar en verano; la potencia la determinará la condición más exigente de ambas. En el buque del proyecto resulta evidente que la condición de invierno va a ser la que condicione la instalación, pues su propósito es navegar en zonas de hielos y por tanto con muy bajas temperaturas. En consecuencia, se obviará el cálculo de la condición veraniega. Por otra parte, el buque del proyecto cuenta con la nota de clase COMF-C(1), que conlleva ciertas exigencias en cuanto a climatización de espacios y confort térmico. Por ejemplo, el DNV exige que cada espacio cuente con un control de temperatura automático con termostato y diferenciado de los espacios adyacentes. También se requiere cierta redundancia y que, en caso de avería, la climatización pueda volver a funcionar en no más de 12 h en espacios tipo A y B (esencialmente camarotes y hospital). Con tal motivo es también un requisito que la inspección, la limpieza y el posible reemplazo de componentes sean fáciles y se realicen con cierta frecuencia. No obstante, quizá donde más exige la sociedad de clasificación es en las condiciones del aire, que deben ajustarse a los parámetros indicados en la siguiente tabla:. 28.

(31) Albino Pombo Silva. Crucero de Lujo 200 PAX Cuaderno 12. Como puede observarse, en condiciones de invierno (temperatura exterior por debajo de 15 ºC) debe ser posible alcanzar 24 ºC en los espacios interiores independientemente de su categoría. También son de interés los caudales mínimos de aire por persona, la velocidad máxima del aire y la humedad relativa del mismo, propiedades que deberán manipular los equipos HVAC. La norma UNE-EN ISO 7547 establece condiciones de diseño y bases de cálculo para los sistemas de aire acondicionado y ventilación de los buques. En primer lugar deben hallarse las pérdidas de calor que se producen a través de los mamparos y cubiertas, pérdidas que habrán de ser compensadas por el calor añadido a través del aire de climatización. El flujo de calor a través de una superficie es: ç = ∆S · (Uå · /å + UL · /L ) Donde ΔT es la diferencia de temperatura entre las dos caras de la superficie, kv es el coeficiente de transmisión de calor de los mamparos, Av es el área de mamparos restando ventanas y portillos, y kg y Ag son los equivalentes para las ventanas y portillos. Para simplificar los cálculos en los mamparos exteriores con ventanas, se hallará un valor ponderado que representará el coeficiente efectivo del mamparo con ventanas: U=. Uå · /å + UL · /L /å + /L. En la siguiente imagen obtenida de la disposición general puede apreciarse el área de ventanas que hay en relación al área de mamparo, pudiendo así deducir el coeficiente final:. 29.

(32) Albino Pombo Silva. Crucero de Lujo 200 PAX Cuaderno 12. En la norma se especifica que los mamparos de acero exteriores tienen coeficientes kv=0,9 W/m2K mientras que las ventanas rectangulares de cristal simple tienen kg=6,5 W/m2K. Por tanto, el coeficiente de transmisión que se considerará de aquí en adelante para los mamparos con ventanas es: U=. 0,9 · 9,037 + 6,5 · 1,463 = 1,680 W/;% K 10,5. Para las cubiertas y los mamparos exteriores sin ventanas se empleará el valor k=0,9 W/m2K, a excepción de la cubierta 1, que separa un espacio acondicionado de espacios de máquinas (no climatizados) y por tanto debe ser considerado k=0,8 W/m2K. Para calcular las áreas se tomará una altura de los mamparos igual a 3 m salvo para los mamparos a proa de la superestructura, que se encuentran a una pendiente de 30º y por tanto su altura se considerará el doble, 6 m, para tener en cuenta su mayor superficie por metro de longitud en el plano. Las diferencias de temperatura también son especificadas por la norma: según esta, para el cálculo de invierno debe suponerse una temperatura interior de 22 ºC y una exterior de -20 ºC. Sin embargo, el DNV exige poder alcanzar los 24 ºC en cualquier espacio para conceder la nota de clase de confort; por otra parte, para el buque del proyecto es razonable suponer que la condición más desfavorable es el invierno en una región ártica, por lo que se dotará al sistema HVAC con capacidad para trabajar con temperaturas más extremas que las previstas por la norma: hasta -40 ºC. En consecuencia, el valor ΔT se tomará igual a 64 ºC para todos los mamparos y cubiertas exteriores. La cubierta 1, por separar la habilitación de los espacios de máquinas, se supondrá expuesta a una diferencia de temperatura de 17 ºC. El resto de superficies no contabilizarán en los balances térmicos, pues separan espacios acondicionados y por tanto se suponen a igual temperatura. Al valor de la potencia calorífica calculada se le añadirá un 10% de margen. Una vez hallado el calor que hay que aportar por unidad de tiempo en cada espacio, el caudal de aire entrante necesario para realizar tal función es: q=. ç ê · j · ∆S. Donde ρ=1,2 kg/m3 es la densidad del aire, C=1,01 kJ/kgK es el calor específico del aire y ΔT es la diferencia de temperatura del aire nuevo con el ya existente dentro del espacio. Se supondrá que el aire se introduce 20 ºC por encima de la temperatura imperante en el espacio (la norma limita esta diferencia a 23 ºC), de modo que habrá que calentar el aire fresco desde la temperatura exterior hasta 20 ºC más que la interior. El siguiente croquis se obtuvo simplificando la disposición general de las cubiertas de habilitación y trata de resaltar gráficamente los mamparos y cubiertas a través de los cuales se producirán pérdidas de calor:. 30.

(33) Albino Pombo Silva. Crucero de Lujo 200 PAX Cuaderno 12. En una hoja de cálculo se introducen las diferencias de temperatura, los coeficientes de transmisión y las áreas de cada superficie, obteniendo el calor y el caudal de aire totales a introducir en cada espacio del buque:. 31.