Anteproyecto de Embarcación Para Transporte de Pasajeros y Carga Liviana en Lagos
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Universidad Austral de Chile Facultad de Ciencias de la Ingeniera
Escuela de Ingeniera Naval
ANTEPROYECTO DE EMBARCACIN CREWBOAT PARA TRANSFERENCIA DE PASAJEROS Y CARGA LIVIANA EN LAGOS, BAHAS Y ZONAS DE MAR PROTEGIDO
Tesis para optar al ttulo de: Ingeniero Naval
Mencin: Arquitectura Naval Mquinas Marinas
Profesor Patrocinante:
Sr. Ral Navarro Arroyo Ingeniero en Construccin Naval,
Licenciado en Ingeniera Naval Diplomado en Ingeniera
especialidad Construccin Naval.
DANIEL ALFREDO GONZLEZ DELGADO VALDIVIA CHILE
2012
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Este Proyecto de Titulacin ha sido sometido para su aprobacin a la Comisin de Tesis, como requisito para obtener el grado de Licenciado en Ciencias de la Ingeniera.
El Proyecto de Titulacin aprobado, junto con la nota de examen correspondiente, le permite al alumno obtener el titulo de Ingeniero Naval, mencin Arquitectura Naval y Mquinas marinas.
EXAMEN DE TITULO: Nota de Presentacin (Ponderada) (1) : Nota de Examen (Ponderada) (2) : Nota Final de Titulacin (1+2) :
COMISION EXAMINADORA:
--------------------------------------- --------------------------- DECANO FIRMA
--------------------------------------- --------------------------- EXAMINADOR FIRMA
--------------------------------------- --------------------------- EXAMINADOR FIRMA
--------------------------------------- --------------------------- EXAMINADOR FIRMA
--------------------------------------- --------------------------- SECRETARIO ACADEMICO FIRMA
Valdivia, Nota de Presentacin = NC/NA * 0,6 + Nota de Tesis * 0,2 Nota Final = Nota de Presentacin + Nota Examen * 0,2 NC = Sumatoria Notas de Currculo, sin Tesis NA = Nmero de asignaturas cursadas y aprobadas, incluida
Prctica Profesional
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AGRADECIMIENTOS
Infinitas gracias a todas las personas que fueron parte de mi proceso de enseanza y
maduracin; llmese profesores, compaeros y funcionarios.
Agradezco en forma especial a mis padres Felix y Sofa por prestarme su apoyo
incondicionalmente, sin decir un pero y entregndome todo lo que tenan y lo que no para
que yo me desempeara lo mejor posible como alumno y as lograr llegar a ser un
profesional.
Agradezco a mi hermana Claudita por entregarme la fuerza para salir adelante cada da y
por darme clases de perseverancia, lucha y optimismo.
Agradezco a mi pareja Norma por todo lo que me ha entregado en tantos aos de su
grandiosa compaa y por ser parte de este importante proceso de mi vida de principio a
fin.
Agradezco a mis abuelos y tos por depositar su confianza en m y apoyarme en todo
momento
Agradezco a mis buenos y grandes amigos por compartir sus vidas conmigo
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INDICE
Pgina
Resumen
Introduccin
Capitulo I: Anteproyecto de diseo
1.1 Recopilacin de informacin, requerimientos y perfil de misin. 1
1.2 Seleccin tentativa de dimensiones. 3
1.3 Eleccin de las formas del casco. 6
1.4 Distribucin de espacios y acomodaciones. 8
1.5 Caractersticas hidrostticas. 10
Capitulo II: Anteproyecto estructural
2.1 Eleccin de Reglamento de clasificacin. 16
2.2 Clculo de presiones de diseo. 18
2.3 Clculo de escantillonado. 21
Capitulo III: Anteproyecto de mquinas
3.1 Clculo de potencia efectiva EHP. 25
3.2 Clculo de propulsor. 28
3.3 Clculo de potencia propulsiva. 30
3.4 Diseo de timn. 31
Capitulo IV: Estudio de estabilidad
4.1 Estimacin de pesos y centros de gravedad. 32
4.2 Clculo de desplazamiento liviano. 32
4.3 Clculo de peso muerto. 34
4.4 Anlisis de estabilidad transversal y longitudinal. 38
Capitulo V: Estimacin de costos de la embarcacin, especificaciones tcnicas y
contrato de construccin.
5.1 Especificaciones tcnicas. 50
5.2 Costos de la embarcacin. 56
5.3 Contrato de construccin. 60
Conclusiones 64
Bibliografa 65
Gua de planos anexos 66
Catlogos anexos 67
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RESUMEN
Se desarrollar el anteproyecto de diseo y estructural de una embarcacin
Crewboat cuyo perfil de misin est destinado al apoyo logstico de empresas ya sea de
la industria acucola, portuaria o turstica, que realicen faenas en zonas de mar calmo
(iguales o inferiores a estado de mar rizada, fuerza Beufort 2 o 3).
Basado en los requerimientos del armador, reglamentos de clasificacin y
reglamentacin vigente de la Autoridad Martima se disearn y proyectarn las formas y
estructura de la nave capaces de cumplir con los estndares de una embarcacin rpida,
cmoda y segura para el transporte de pasajeros y carga liviana obteniendo la mejor
relacin costo calidad posible.
Este proyecto ser confeccionado en forma secuencial y explicativa, de forma que
sirva como gua para futuras generaciones en cualquier materia contenida en un
anteproyecto de embarcacin o en proyectos de titulacin.
Finalmente se anexar documentacin y set de planos que solicita la Autoridad
martima para la revisin y aprobacin de un proyecto de Ingeniera Naval junto a toda la
informacin recopilada para lograr concretar este proyecto de titulacin.
SUMMARY
Be developed the design and structural draft project of a vessel "Crewboat" whose
mission profile is for the companies logistics support either of the aquaculture industry,
ports, tourist performing tasks in calm sea areas (at or below statechoppy
sea, Beaufort force 2 or 3).
Based on the requirements of the shipowner, classification regulations andapplicable
regulations of the Maritime Authority will be designed and projectedshapes and structure
of the ship capable of meeting the standards of a boat fast, convenient and safe to
transport passengers and light cargo getting the bestquality possible cost.
This project will be made sequentially and explanatory, so that it serves as a guidefor
future generations in any matter contained in a draft boat or titling projects.
Finally, appended documentation and set of plans requesting the Maritime
Authority for review and approval of a draft Marine Engineering along with all the
information gathered to develop this project to achieve graduation
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INTRODUCCIN
El uso de las embarcaciones tipo crew boat, es cada da ms usual,
principalmente en la industria petrolfera, debido a que se requiere de una embarcacin
pequea y rpida que sirva como soporte logstico hacia y desde tierra, en transporte de
personal, vveres, prcticos, etc. Es comn que estas embarcaciones sean construidas en
aluminio marino por su bajo peso, lo que se traduce en eficiencia (menos potencia para
alcanzar mayores velocidades), mayor resistencia que el acero a los ambientes salinos,
menor depreciacin etc. Sin embargo, las crewboat se abren cada vez mas paso en el
mercado portuario y en vas de navegacin interocenica como por ejemplo el canal de
Panam, donde se hace uso de estas embarcaciones para apoyo logstico entre sus
exclusas y oficinas administrativas.
De acuerdo a la evolucin que manifiesta este tipo de embarcaciones, se
desarrollar un anteproyecto cuyo perfil de misin est destinado a faenas en cualquier
tipo de actividad martima cuya operacin sea en condiciones de mar Beufort 3 como
mximo.
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Universidad Austral de Chile - Facultad de Ciencias de la Ingeniera - Escuela de Ingeniera Naval Valdivia-Chile
CAPTULO I
ANTEPROYECTO DE DISEO
De acuerdo a los requerimientos del armador, el perfil de misin y la normativa
vigente para embarcaciones rpidas de aluminio; se disearn las formas de la
embarcacin y se definirn las dimensiones, relaciones principales, distribucin de
espacios y acomodaciones.
1.1 Recopilacin de informacin, requerimientos y perfil de misin.
1.1.1 Perfil de misin.
1.1.1.1) Funcin de la Nave.
La embarcacin a disear tiene como principal funcin el apoyo logstico
(transporte de pasajeros, personal y carga liviana) a empresas que realicen faenas en
cualquier tipo de actividad martima cuya operacin sea en condiciones de mar Beufort 3
como mximo.
1.1.1.2) Zona de operacin
Los escantillones de la nave sern calculados para alturas de ola que no superen
los mximos establecidos para condicin de mar Beaufort 3, por lo que las zonas de
operacin se acotan a lagos, bahas y zonas de mar protegido.
1.1.1.3) Radio de accin
La embarcacin est diseada para desenvolverse en distintas zonas de
operacin, por lo que el radio de accin ser definido segn la zona en que se opere y la
funcin para la que se destine la nave.
1.1.1.4) Capacidad de pasajeros
La embarcacin tendr capacidad para 50 pasajeros cmodamente sentados.
1.1.1.5) Velocidad de Servicio
La nave a disear tendr una velocidad mxima en aguas tranquilas de 18 nudos.
1.1.1.6) Autonoma.
Debido a que el perfil de misin de la nave est orientado a distancias cortas y una
rpida conectividad entre los puntos de navegacin. Se definir una autonoma razonable
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la cual no implique un peso de almacenamiento de combustible que vaya en desmedro de
la velocidad de la nave o en contraste, una autonoma baja que signifique retraso en las
faenas por excesivas paradas de recarga de combustible.
1.1.2 Requerimientos del armador
La Nave estar diseada para armadores que soliciten una embarcacin rpida, de
gran maniobrabilidad, con el confort y seguridad necesarios para el transporte de su
personal al menor costo posible.
Tambin se solicita un rea destinada al transporte de carga liviana en cubierta;
llmese boyas, documentos, vveres, instrumentos, herramientas etc.
Una embarcacin que solicita gran velocidad, tambin demanda bajo peso. Por
este motivo se utilizar aluminio naval para su construccin, lo que trae consigo eficiencia
(menos potencia para alcanzar mayores velocidades). Adems podra darse la posibilidad
de transportar la embarcacin para carenas o cambios de zona de operacin por
trayectos va terrestre.
En cuanto a capacidad de combustible, se establecer preliminarmente una
capacidad de almacenamiento de 2000 litros. Esto se une al posible caso de que la nave
opere en zonas de difcil acceso es ms fcil transportar combustible va terrestre a travs
de contenedores o estanques en pequeos vehculos todo terreno. Sin embargo, una vez
estimada la potencia necesaria para alcanzar la velocidad de 18 kn definida, se
determinara con mayor exactitud la capacidad de combustible y a su vez la autonoma.
1.1.3 Recopilacin de informacin.
Para el desarrollo de este proyecto se recopil el mximo de informacin posible
de embarcaciones tipo Crewboat para llegar a determinar las relaciones principales de
la nave a proyectar tales como L/B, L/D, B/D.
Este tipo de embarcaciones est diseado principalmente para el apoyo logstico
de plataformas petrolferas. Sin embargo, sus caractersticas y performance son similares
y se pueden extrapolar al perfil de misin de nuestro buque.
La bsqueda se realiz en la web, especficamente en catlogos de proveedores
de este tipo de embarcaciones y servicios como Texas crewboat, Swiftships entre otros
enunciados en la bibliografa. Se tomaron las embarcaciones ms significativas y se
construy la siguiente base de datos:
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TABLA 1.1.3.1 BASE DE DATOS EMBARCACIONES CREWBOAT EXTRADA DE LA WEB.
A travs de la recopilacin de informacin podemos observar que estas son naves
veloces de formas relativamente finas y con grandes reas de carga, sin embargo el
buque a disear no requiere una excesiva rea destinada a carga en cubierta, ya que su
funcin principal ser la de transportar pasajeros.
1.2 Seleccin tentativa de dimensiones.
Se tratar de encontrar un equilibrio ptimo entre los requerimientos propuestos,
las condiciones de navegacin y la reglamentacin existente para estas embarcaciones.
A travs de buques base, se establecern dimensiones y relaciones tentativas
para nuestro proyecto, mas an este tipo de embarcacin no tiene formas normales,
refirase normales, a formas tpicas de buques de desplazamiento, mas bien, las lanchas
crewboat" difieren en sus proporciones de acuerdo a su perfil de misin. Es por esto que
sus relaciones L/B, L/D, y B/D en embarcaciones del mismo tipo son en ocasiones muy
distantes unas de las otras.
A continuacin se presentan los buques bases seleccionados, que cumplen con
caractersticas que solicita nuestro proyecto en cuanto a velocidad y capacidad de
pasajeros.
L (m) B (m) D (m) Peso (ton) Velocidad (Kn) Pasajeros Propulsin Potencia Hp L/B L/D B/D
12,2 4,3 - - - 15 2 x GM 6V92TA 2 x 430 2,9 - -
33,5 7,6 3,0 241 20 56 4 x Detroit Series 60 2400 4,4 11 2,5
13,7 4,3 - 19 22 26 2 x 3208 turbo 2 x 375 3,2 - -
45,7 9,8 3,7 66 22 70 4 x Caterpillar 3512 5800 4,7 12,5 2,7
15,2 4,6 0,76 - 27 24 2 x Styer Diesels 2 x 250 3,3 20,0 6,0
44,2 8,5 3,54 - 22 81 5 x Cummins K19 3500 5,2 12,5 2,4
29,0 7,0 2,74 61 13 36 2 x Detroit 12V71TI 1200 4,1 10,6 2,6
36,6 7,5 3,05 65 21 45 4 x Detroit 12V71TI 2040 4,9 12 2,5
32,0 7,2 2,74 - 21 46 3 x Detroit 12V71TI 2025 4,5 11,7 2,6
14,3 4,9 - - 24 - 2 x Detroit V8-71 370 2,9 - -
32,0 6,1 1,8 65 20 41 3 x Detroit 12V71TI 1575 5,3 17,5 3,3
41,2 8,2 3,7 - 68 68 4 x Cummins KT19 4 x 640 5,0 11,25 2,3
23,5 5,5 2,6 12,8 21 28 2 x GM 12V71TI 1050 4,2 9,17 2,2
12,8 4,0 2,0 40 - 14 2 x Detroit - 6-71 - 3,2 6,46 2,0
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Astillero L (m) B (m) T (m) Pasajeros Velocidad L/B L/D B/D Pasajeros/L
Gulfcraft 33,5 7,6 3,0 56 20 4,4 11 2,5 1,7
- 45,7 9,8 3,7 70 22 4,7 12,5 2,7 1,5
- 15,2 4,6 0,76 36 13 3,3 20,0 6,0 2,4
Gulfcraft 44,2 8,5 3,54 24 27 5,2 12,5 2,4 0,5
Monarch 29,0 7,0 2,74 36 13 4,1 10,6 2,6 1,2
Swiftships 36,6 7,5 3,05 45 21 4,9 12,0 2,5 1,2
Camcraft 32,0 7,2 2,74 46 21 4,5 11,7 2,6 1,4
Halter 32,0 6,1 1,8 41 20 5,3 17,5 3,3 1,3
Breaux Brothers 41,2 8,2 3,7 68 20 5,0 11,3 2,3 1,7
Gulf Craft 23,5 5,5 2,6 28 21 4,2 9,2 2,2 1,2
- 12,8 4,0 2,0 14 17 3,2 6,5 2,0 1,1
Promedio 31,4 6,9 2,7 42 19,5 4,4 12,2 2,8 1,4
TABLA 1.2.1 BUQUES BASE SELECCIONADOS PARA SELECCIN TENTATIVA DE DIMENSIONES.
A partir de la seleccin de buques base determinaremos las dimensiones
tentativas del buque a proyectar.
Partiremos por fijar la eslora en 24 (m) utilizando el criterio de partir por una
relacin pasajeros/L de 0,5. La menor de todos los buques base seleccionados apelando
al diseo de una embarcacin compacta lo que implica menor material de construccin sin
dejar de lado el espacio para garantizar la comodidad de los pasajeros.
Luego a partir de la eslora fijada en 24 metros, se calculan manga y calado por
medio de las relaciones principales promedio de los buques base seleccionados.
Por lo tanto nuestras dimensiones tentativas sern:
L: 24 (m)
B: 5,4 (m)
D: 2,0 (m)
Pass/L : 0,5
Coeficiente de Block
Existen expresiones como el mtodo de Watson (1.2.1 y 1.2.2), que nos entregan
ciertas relaciones para estimar algunos coeficientes de formas, pero estas obedecen a
buques mercantes.
Segn los datos de los buques recopilados como informacin para este proyecto
los CB oscilan entre 0,33 y 0,38. Valores que evidencian caractersticas de lanchas
rpidas, de formas finas y bajo calado.
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De acuerdo a esto utilizaremos un valor medio; 0,35, como valor de CB preliminar y
las siguientes relaciones sern estimadas a travs de mtodos de aproximacin.
Coeficiente prismtico.
(1.2.1)
Coeficiente de la maestra.
(1.2.2)
Desplazamiento.
(1.2.3)
Obs.:Como clculo preliminar se estim calado en un 40% de D.
Dimensiones y caractersticas preliminares
L (m) 24
B (m) 5,4
D (m) 2,0
T (m) 0,78
CB 0,35
CP 0,55
CX 0,64
(ton) 36,54
TABLA 1.2.2 RESUMEN DE DIMENSIONES Y COEFICIENTES DE FORMA PRELIMINARES.
Obs.:Los valores obtenidos son preliminares y sern confirmados y ajustados al momento
de modelar el buque mediante el software Maxsurf y travs de las posteriores revisiones
del proyecto.
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1.3 Eleccin de las formas del casco.
A partir de las dimensiones y coeficientes de forma preliminares obtenidos a travs
de los buques base seleccionados en la tabla (1.2.1). Estamos en condiciones de obtener
ms datos y caractersticas realizando el modelado del buque mediante algn software de
ingeniera para estos fines, por ejemplo Freeship y/o Maxsurf. Con esto se corregirn y
afinarn las dimensiones y caractersticas presentadas preliminarmente.
Al modelar se tomarn las siguientes consideraciones:
- Segn conocimientos adquiridos en la asignatura Resistencia a la propulsin, una
embarcacin apta para el semi-planeo o planeo debe contar con un nmero de
por sobre 1,5 y ms. Sumado a esto, adems debe
cumplirse que el , debe estar definido en valores sobre 6,5 o
7, presentndose incluso valores que bordean 9, 10 o ms para lanchas de
planeo.
Estas caractersticas obedecen a formas finas, bajo calado, casco en V, proa
lanzada, doble pantoque para efectos de estabilidad y sustentacin dinmica entre
otras caractersticas propias de una lancha rpida.
- Se intentar ajustar el modelo del casco a las dimensiones principales estimadas
en la tabla (1.2.2).
En la figura (1.3.1) se muestra el modelo del casco desarrollado en el software Freeship,
de donde se obtienen las caractersticas geomtricas o propiedades de formas de la nave.
FIGURA 1.3.1 CASCO DE CREWBOAT DESARROLADO EN FREESHIP.
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A continuacin se presentan las dimensiones y caractersticas definitivas del anteproyecto
de diseo.
Eslora de trazado 24.0 [m]
Eslora total 24.0 [m]
Manga de trazado 5.41 [m]
Manga mxima 5.54 [m]
Calado de trazado 0.878 [m]
Posicin de la Seccin Media 12.000 [m]
Densidad del agua 1.025 [t/m3]
Propiedades del Volumen:
Volumen desplazado 33.225 [m3]
Desplazamiento 34.055 [ton]
Eslora total del cuerpo sumergido 21.79 [m]
Manga mxima del cuerpo sumergido 5.25 [m]
Cfte. de Bloque 0.33
Cp: Cfte. Prismtico 0.735
rea de la superficie mojada 105.54 [m2]
Propiedades de la Seccin Media:
rea de la seccin media 2.073 [m2]
Cm: Cfte. de la maestra 0.449
TABLA 1.3.1 CARACTERSTICAS HIDROSTTICAS ENTREGADAS POR FREESHIP.
Los valores de KB y LCB son entregados por los clculos hidrostticos del programa
Freeship:
Pos. Vertical del Centro de Flotacin (KB) 0.624 [m]
Pos. Long. Centro de Boyantes (LCB). Ref. Sec. 0 10.160 [m]
Pos. Long. Centro de Boyantes (LCB). Ref. 1/2Lpp -8.443 [%]
LCF 9.390 [m]
Concluimos que mediante el modelo logramos acercarnos bastante a las
dimensiones preliminares. Podemos observar que el coeficiente de bloque disminuy de
0,35 a 0,33; el coeficiente prismtico aument de 0,55 a 0,73 y el coeficiente de la seccin
maestra baj de 0,64 a 0,45. Adems se mantuvo la relacin Pass/L = 0,5.
Asumiendo todo lo anterior, estamos en condiciones de elaborar y presentar el
plano de formas de la embarcacin en diseo en el ANEXO I de este proyecto.
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1.4 Distribucin de espacios y acomodaciones.
Primeramente se definirn los compartimentos de la embarcacin segn
reglamentacin y se distribuirn los espacios en la forma ms eficiente posible segn el
criterio del diseador.
En la imagen 1.4.1 se puede apreciar una primera distribucin de los espacios a lo
largo de la eslora de la nave.
FIGURA 1.4.1 BOSQUEJO DISTRIBUCIN DE ESPACIOS.
Segn recomendacin de Lloyd Register para la cantidad y disposicin mnima de
mamparos. En embarcaciones de esloras inferiores a 67,1 m y con la sala de mquinas
ubicada en la popa se debe contar con 3 mamparos como mnimo.
Para nuestro caso y a criterio del diseador se dispondrn 4 mamparos.
Desde popa hacia proa.
1) Rasel de popa.
2) Mamparo delimitador de sala de mquinas.
3) Mamparo delimitador de sala de estanques de combustible y lubricantes.
4) Mamparo de colisin.
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Disposicin de los mamparos.
1) El mamparo de rasel de popa se estim segn buques similares y espacio necesario
para la instalacin y operacin del servomotor.
2) Desde el mamparo del rasel de popa comienza la sala de mquinas.
Para estimar la longitud de la sala de mquinas se utiliz la expresin (1.4.1) extrada
del texto El Proyecto Bsico del buque mercante:
(1.4.1)
La potencia BHP se estim de acuerdo a comparaciones con buques de la base de datos
tabla (1.1.3.1). De esta forma se obtiene:
A pesar de que la expresin (1.4.1) est dirigida a buques cargueros, esta nos
entrega un resultado bastante acertado al realizar comparaciones con algunos arreglos
generales en catlogos de buques similares.
La sala de mquinas estar ubicada entre secciones 2 y 15. Se estableci
preliminarmente que la clara entre secciones ser de 600 mm por lo que la sala de
mquinas tendr una longitud de 7,8 m.
3) El mamparo delimitador de la sala de estanques de combustible estar ubicado entre
secciones 15 y 20. Lo que entrega una longitud de 3 m.
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4) Mamparo de colisin.
SOLAS indica que el mamparo de colisin en embarcaciones de pasaje debe
situarse a una distancia mnima de la perpendicular de proa de 0,05 L y a una distancia
mxima de 0,05 L ms 3,05 metros; por lo tanto, con una eslora entre perpendiculares
igual a 21,8 metros, el mamparo de colisin estar situado a:
Tomando en cuenta que la clara entre secciones de la nave est prevista en 600
mm. El mamparo de colisin estar ubicado en la seccin 34; a 20,4 m desde la Seccin
0. De esta forma tendr una distancia de 1,4 metros desde la perpendicular de proa para
el calado de mximo desplazamiento.
Ya dispuestos los mamparos transversales de la nave, damos paso a la
distribucin de espacios para habitabilidad, rea en cubierta destinada a carga y diseo
de la superestructura, por lo que estamos en condiciones de elaborar Plano de Arreglo
General ANEXO 2.
1.5 Caractersticas hidrostticas.
Ya modelado el casco de la nave en Freeship, podemos exportar el modelo a
Maxsurf PRO versin 13 y con su herramienta HYDROMAX PRO tenemos la posibilidad
de crear las curvas hidrostticas y las curvas cruzadas.
1.5.1 Curvas hidrostticas
Estas curvas nos permiten conocer los valores de los clculos hidrostticos de
diseo a diferentes calados de la nave preestablecidos por el calculista.
Draft Amidsh. m 0,3 0,4 0,5 0,6
Displacement tonne 2,412 4,863 8,502 13,38
Draft at FP m 0,3 0,4 0,5 0,6
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Draft at AP m 0,3 0,4 0,5 0,6
Draft at LCF m 0,3 0,4 0,5 0,6
WL Length m 17,961 20,957 21,171 21,353
WL Beam m 1,59 2,12 2,651 3,182
Wetted Area m^2 20,381 31,82 44,742 57,85
Waterpl. Area m^2 18,766 29,455 41,529 53,683
Prismatic Coeff. 0,549 0,534 0,591 0,641
Block Coeff. 0,275 0,267 0,296 0,32
Midship Area Coeff. 0,5 0,5 0,5 0,5
Waterpl. Area Coeff. 0,657 0,663 0,74 0,79
LCB from Amidsh. (+ve fwd) m 1,945 1,298 0,633 0,114
LCF from Amidsh. (+ve fwd) m 1,192 0,181 -0,567 -0,968
KB m 0,21 0,282 0,355 0,427
BMt m 1,104 1,526 2,014 2,581
BML m 131,63 142,283 137,358 121,337
KMt m 1,314 1,808 2,369 3,008
KML m 131,84 142,566 137,713 121,764
Immersion (TPc) tonne/cm 0,192 0,302 0,426 0,55
MTc tonne.m 0,145 0,316 0,534 0,743
Draft Amidsh. m 0,7 0,8 0,9 1
Displacement tonne 19,52 26,91 36,19 46,4
Draft at FP m 0,7 0,8 0,9 1
Draft at AP m 0,7 0,8 0,9 1
Draft at LCF m 0,7 0,8 0,9 1
WL Length m 21,535 21,68 21,815 21,95
WL Beam m 3,716 4,251 5,261 5,281
Wetted Area m^2 71,188 84,73 107,104 114,227
Waterpl. Area m^2 65,954 78,322 97,901 101,116
Prismatic Coeff. 0,681 0,714 0,74 0,761
Block Coeff. 0,34 0,356 0,342 0,39
Midship Area Coeff. 0,5 0,5 0,465 0,516
Waterpl. Area Coeff. 0,824 0,85 0,853 0,872
LCB from Amidsh. (+ve fwd) m -0,267 -0,547 -0,791 -0,904
LCF from Amidsh. (+ve fwd) m -1,206 -1,36 -1,436 -1,185
KB m 0,498 0,567 0,64 0,709
BMt m 3,204 3,864 5,698 4,67
BML m 106,617 94,454 87,435 73,388
KMt m 3,702 4,432 6,338 5,379
KML m 107,115 95,022 88,076 74,097
Immersion (TPc) tonne/cm 0,676 0,803 1,004 1,037
MTc tonne.m 0,952 1,163 1,448 1,56
TABLA 1.5.1.1 CARACTERSTICAS HIDROSTTICAS ENTREGADAS POR HYDROMAX PRO.
-
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0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
-1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2
0 0,25 0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5
Disp.
Wet. Area
WPA
LCB
LCF
KB
KMt
KML
Immersion (TPc)
MTc
Displacement tonne
Dra
ft
m
Area m^2
LCB, LCF, KB m
KMt m
KML m
Immersion tonne/cm
Moment to Trim tonne.m
LegendDisp.
Wet. Area
WPA
LCB
LCF
KB
KMt
KML
Immersion (TPc)
MTc
Curvas hidrostticas
IMAGEN 1.5.1.1 CURVAS HIDROSTTICAS ENTREGADAS POR HYDROMAX PRO.
-
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0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
Prismatic
Block
Midship Area
Waterplane Area
Coefficients
Dra
ft
m
LegendPrismatic
Block
Midship Area
Waterplane Area
Curvas de Coeficientes:
IMAGEN 1.5.1.2 CURVAS DE COEFICIENTES ENTREGADAS POR HYDROMAX PRO
1.5.2 Curvas cruzadas
Estas curvas nos indican el brazo adrizante de la embarcacin, para distintos
desplazamientos, en distintos ngulos de escora.
Puesto que no se conoce con exactitud la posicin del centro de gravedad de la
embarcacin, se estima el centro de gravedad en el punto K, (punto mas bajo de las
formas del casco) por lo tanto nuestro supuesto brazo adrizante ser KN, y as generamos
el plano de curvas cruzadas, para cualquier condicin de carga. Luego una vez conocido
-
14
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el centro de gravedad de la nave, mediante un clculo analtico de geometra se puede
deducir la siguiente expresin.
GZ = KN KG sen
Donde GZ es el brazo adrizante.
Disp (ton) LCG (m) KN 5 deg. Stb. KN 10 deg. Stb. KN 15 deg. Stb. KN 20 deg. Stb.
1 13,355 0,08 0,176 0,345 1,32
4,3 12,323 0,154 0,345 0,824 1,395
7,6 11,66 0,202 0,48 0,983 1,414
10,9 11,235 0,244 0,613 1,044 1,41
14,2 10,942 0,281 0,692 1,071 1,398
17,5 10,729 0,33 0,737 1,084 1,385
20,8 10,566 0,38 0,765 1,089 1,372
24,1 10,436 0,412 0,782 1,091 1,359
27,4 10,33 0,433 0,791 1,089 1,348
30,7 10,235 0,446 0,795 1,086 1,338
34 10,145 0,453 0,796 1,081 1,329
Disp (ton) LCG (m) KN 25 deg. KN 30 deg. KN 40 deg. KN 50 deg. KN 60 deg.
1 13,355 2,213 2,458 2,46 2,352 2,185
4,3 12,323 1,845 2,175 2,388 2,384 2,309
7,6 11,66 1,765 2,048 2,34 2,391 2,362
10,9 11,235 1,717 1,971 2,299 2,395 2,395
14,2 10,942 1,679 1,917 2,264 2,396 2,418
17,5 10,729 1,648 1,875 2,231 2,395 2,432
20,8 10,566 1,621 1,841 2,2 2,392 2,438
24,1 10,436 1,598 1,812 2,172 2,388 2,436
27,4 10,33 1,579 1,788 2,148 2,383 2,429
30,7 10,235 1,563 1,768 2,127 2,375 2,417
34 10,145 1,549 1,75 2,109 2,363 2,401
TABLA 1.5.2.1 CURVAS CRUZADAS NUMRICAS ENTREGADAS POR HYDROMAX PRO
-
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Curvas cruzadas:
IMAGEN 1.5.2.1 CURVAS CRUZADAS ENTREGADAS POR HYDROMAX PRO.
-
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CAPTULO II
ANTEPROYECTO ESTRUCTURAL
En este captulo se definir el tipo de estructura, material de construccin y
mediante reglamento de clasificacin se calcular el escantillonado de la embarcacin.
Los materiales usados en la construccin sern certificados segn la casa
clasificadora Lloyds Register of Shipping.
La embarcacin ser construida en aluminio de calidad naval segn
especificaciones de Lloyds Register of Shipping con estructura de tipo mixto de acuerdo a
estndares y regulaciones. Los miembros estructurales sern ntegramente soldados.
2.1 Eleccin de reglamento de clasificacin.
El apartado Rules and Regulations for the Classification of Special Service Craft, July
2004, de Lloyds Register of Shipping, es aplicable a toda clase de embarcaciones que
obedecen a formas y operaciones fuera de lo habitual; incluyndose yates, hydrofoils,
embarcaciones multi-cascos, de planeo, semi-planeo entre otras.
La metodologa de clculo para lanchas rpidas de planeo tanto en este reglamento
como en ABS, DNV, Bureau veritas o similares; consiste primeramente en clasificar la
nave a calcular de acuerdo a los siguientes parmetros.
- Rango de velocidad a la que opera (discrimina entre desplazamiento, planeo y
semi-planeo.
- Material de construccin (FVR, aluminio o acero).
- Tipo de operacin (pasajeros, pilot, cargo etc).
Luego el procedimiento se basa en el clculo de las aceleraciones y presiones o cargas
que actan sobre el casco y por ende sobre la estructura, para finalmente definir
presiones actuantes puntuales sobre las distintas zonas de la estructura y de acuerdo a
esto, definir propiedades fsicas; inercia, rea de seccin, espesor y mdulo resistente de
cada una de los elementos estructurales de la nave.
Antes de comenzar con l clculo de escantillonado en si, debemos definir algunos
conceptos como son:
- Eslora de reglamento (LR):
Es la distancia en metros, de la lnea de calado de verano, medida desde la cara de la
roda hasta la mecha de timn. La eslora de reglamento debe ser al menos el 96% de
la eslora de calado de mximo calado y no debe ser mayor al 97% de dicha
dimensin.
-
17
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- Manga (B):
Es la mxima manga de la embarcacin, en metros.
- Puntal (D):
Es la altura, en metros, medida en la mitad de la Eslora de Reglamento, desde el
borde de la quilla hasta el borde del bao de la cubierta continua ms alta.
- Calado (d):
Es el calado de verano, en metros, medidos desde el borde de la quilla.
Dimensiones por reglamento
- LR = 21,13 m
- B = 5,54 m
- D = 2,7 m
- d = 0,88 m
- Nmero de Taylor = = V/ (Lwl)1/2 =2,13
El material a emplear en todas las piezas de la embarcacin ser aleacin de aluminio
naval de grado 5083-0 con las siguientes especificaciones:
- 0.2 % de esfuerzo probado (mnimo) : 125 N/mm2
- Modulo de tensin : 260 N/mm2
- Modulo de elasticidad : 69 x 10^3 N/mm2
Antes de comenzar con los clculos en necesario definir la simbologa que aparece en el
presente reglamento.
- a = Esfuerzo Admisible del aluminio = 125 N/mm2
- u = 260 N/mm2
- E = Modulo de elasticidad del aluminio = 69000 N/mm2
- Ka = Factor de Aleacin = 125/a del aluminio = 1
- f = Coeficiente de esfuerzo de torsin.
- f = Coeficiente de esfuerzo de corte.
- f = Coeficiente de esfuerzo de flexin.
- s = Distancia entre refuerzos en mm.
- = Factor de correccin de curvatura convexa.
- = Factor de correccin de relacin de aspecto.
- = Factor de correccin de curvatura convexa.
- = Factor de correccin de relacin de aspecto.
-
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- p = Diseo de presin en KN/m2.
- Z = Modulo de rigidez del refuerzo en cm3.
- I = Inercia del refuerzo en mm4.
- Aw = rea de seccin del refuerzo en cm2.
- z = Coeficiente del modulo de rigidez.
- I = Coeficiente de la Inercia.
- A = Coeficiente del rea de seccin.
- le = Longitud efectiva en m.
2.2 Clculo de presiones y aceleraciones actuantes sobre la estructura.
2.2.1 Aceleracin vertical.
Segn captulo 2, seccin 3, parte 2.4 de Lloyds Register of Shipping.
G] Captulo II, punto (3.2.4)
- : Nmero de Tylor = 2,129
- G : aceleracin de gravedad = 9,81 m/s2
- L1 : LWLBC3/BW con LWL/BW no menor que 3 = 10,7
- H1 : H1/3/BW no inferior a 0,2 = 0,095
- BC : manga entre pantoques a la altura de LCG = 4,45 m
- BW : manga en la lnea de agua a la altura de LCG = 5,26 m
- H1/3 : altura de ola significativa en metros = 0,5 m
- D : ngulo de astilla muerta = 23
- B : ngulo de trimado = 10
- aV : aceleracin vertical en G medida en LCG = 0,35 [G]
2.2.2 Presin hidrosttica.
Segn captulo 2, seccin 4, parte 3.1 de Lloyds Register of Shipping.
Captulo II, punto (4.3.1)
- Z : Distancia L.B a K.G =0,78 m
- TX : Distancia Forro a L.F a 1/2 LWL. =0,387 m
- ZK : Distancia L.B a Forro. a 1/2 LWL. = 0,493m
- TX + ZK = 0,88 m
- Ph : Presin hidrosttica = 1 [KN/m2]
-
19
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2.2.3 Presin hidrodinmica.
Antes de calcular la presin hidrodinmica sobre el casco es necesario calcular:
Segn captulo 2, seccin 4, parte 4.2 de Lloyds Register of Shipping.
Captulo II, punto (4.4.2)
- Pm : P. Hidrodinmica a flotacin de funcionamiento. = 13,23[KN/m2]
Segn captulo 2, seccin 4, parte 4.3 de Lloyds Register of Shipping.
Captulo II, punto (4.4.3)
- PP : Presin por pitch = 28,01 [KN/m2]
Captulo II, punto (4.4.3)
- PP > Pm Pw = PP; por lo tanto PP = 28,01 [KN/m2]
- PS =PW+PH : Presin hidrodinmica = 29,01 [KN/m2]
2.2.4 Presin por impacto.
Segn captulo 2, seccin 5, parte 2.1 de Lloyds Register of Shipping.
Captulo II, punto (5.2.1)
- Pdlb : Presin por slamming = 190,31 [KN/m2]
2.2.5 Casetas, amuras y superestructuras.
Segn captulo 2, seccin 7, parte 1.1 de Lloyds Register of Shipping.
Captulo II, punto (7.1.1)
- Pdhp : Presin sobre planchas de cubierta = 11,42 [KN/m2]
2.2.6 Presin en mamparos y estanques.
Para el caso de las presiones actuantes sobre mamparos y sus refuerzos; se
calcula en forma independiente cada mamparo y posteriormente se elige el caso ms
desfavorable para calcular el escantillonado de los miembros.
-
20
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Segn captulo 2, seccin 7, parte 2.1 de Lloyds Register of Shipping.
Captulo II, punto (7.2.1)
Presin sobre mamparos estancos
- Pbh (placa) : Presin sobre placa mamparos estancos = 13,248 [KN/m2]
- Pbh (refuerzo) : Presin sobre ref. mamparos estancos = 9,634 [KN/m2]
Presin sobre estanques
- Pbh (placa) : Presin sobre placa de tanques = 6,384 [KN/m2]
- Pbh (refuerzo) : Presin sobre ref. de tanques = 4,704 [KN/m2]
2.2.7 Clculo de presiones de diseo
La nomenclatura necesaria para el clculo de presiones de diseo se encuentra en
Rules and Regulations for the Classification of Special Service Craft, July 2004 captulo
3, seccin 2, parte 1.1
Segn captulo 3, seccin 3, parte 1.1. Tabla 3.3.1 de Lloyds Register of Shipping.
:
:
-
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2.3 Clculo de escantillonado.
Ya definidas y calculadas las presiones de diseo que actan sobre la estructura
de la nave (punto 2.2.7 de este proyecto), estamos en condiciones de calcular el
escantillonado de la estructura.
Segn captulo 3, seccin 1, parte 16.1 de Lloyds Register of Shipping.
Ecuacin general de escantillonado.
Captulo III, punto (1.16.1)
2.3.1 Resumen de clculo de espesores de placas.
- Placa fondo de casco = 7,022 mm
- Roda = 6,82 mm
- Placas del costado del casco = 7,022 mm
- Placas de la cinta = 8,43 mm
- Placas del pantoque = 8,43 mm
- Placas del espejo = 7,022 mm
-
22
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- Placas de cubierta = 6,9 mm
- Placas de superestructura = 6 mm
2.3.2 Clculo de la quilla. Captulo III, punto (3.4.1)
- Altura = 487,93 mm
- Espesor = 22,58 mm
- rea de seccin = 39,45 cm2
2.3.3 Clculo de perfiles estructurales.
Segn captulo 3, seccin 1, parte 17.1 de Lloyds Register of Shipping.
Ecuaciones generales de refuerzos.
Captulo III, punto (1.17.1)
Captulo III, punto (1.17.1)
Refuerzos longitudinales del fondo
- P : presin de diseo del elemento = 23,205 [KN/m2]
- s : clara entre refuerzos = 800 [mm]
- le : longitud efectiva del refuerzo = 0,6 [m]
- Z : modulo resistente de la seccin = 7,128 [cm3]
- I : momento de inercia de la seccin = 25,147 [cm4]
Refuerzos longitudinales del costado
- P : presin de diseo del elemento = 14,503 [KN/m2]
- s : clara entre refuerzos = 470 [mm]
- le : longitud efectiva del refuerzo = 0,6 [m]
- Z : modulo resistente de la seccin = 2,617 [cm3]
- I : momento de inercia de la seccin = 9,234 [cm4]
Refuerzos longitudinales de cubierta
- P : presin de diseo del elemento = 14,003 [KN/m2]
- s : clara entre refuerzos = 550 [mm]
- le : longitud efectiva del refuerzo = 0,6 [m]
- Z : modulo resistente de la seccin = 2,609 [cm3]
- I : momento de inercia de la seccin = 13,727 [cm4]
Elementos de cuadernas
-
23
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- P : presin de diseo del elemento = 23,205 [KN/m2]
- s : clara entre refuerzos = 600 [mm]
- le : longitud efectiva del refuerzo = 2,2 [m]
- Z : modulo resistente de la seccin = 28,514 [cm3]
- I : momento de inercia de la seccin = 283,300 [cm4]
Elementos de varengas
- P : presin de diseo del elemento = 23,205 [KN/m2]
- s : clara entre refuerzos = 600 [mm]
- le : longitud efectiva del refuerzo = 2,2 [m]
- Z : modulo resistente de la seccin = 34,502 [cm3]
- I : momento de inercia de la seccin = 377,072 [cm4]
- h : altura mnima de plancha = 313,52 [mm]
- tk : espesor mnimo de plancha = 19,62 [mm]
- A : rea de seccin mn. De plancha = 5,92 [cm2]
Elementos de mamparos
- P : presin de diseo del elemento = 13,248 [KN/m2]
- s : clara entre refuerzos = 800 [mm]
- le : longitud efectiva del refuerzo = 0,47 [m]
- Z : modulo resistente de la seccin = 0,927 [cm3]
- I : momento de inercia de la seccin = 5,811 [cm4]
Elementos de baos
- P : presin de diseo del elemento = 22,405 [KN/m2]
- s : clara entre refuerzos = 600 [mm]
- le : longitud efectiva del refuerzo = 2,77 [m]
- Z : modulo resistente de la seccin = 40,385 [cm3]
- I : momento de inercia de la seccin = 726,706 [cm4]
Elementos de superestructura
- P : presin de diseo del elemento = 9,138 [KN/m2]
- s : clara entre refuerzos = 600 [mm]
- le : longitud efectiva del refuerzo = 1 [m]
- Z : modulo resistente de la seccin = 5,16 [cm3]
- I : momento de inercia de la seccin = 28,957 [cm4]
-
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Finalmente, terminado el clculo de espesores mnimos de planchas y de las
propiedades fsicas de los refuerzos que cumplen con los estndares del reglamento
elegido; procedemos a buscar en el mercado perfiles estructurales y planchas
comerciales compatibles con las solicitudes mnimas de construccin de la nave.
2.3.4 Escantillonado final
Se presenta un cuadro con las placas y perfiles estructurales seleccionados para
la construccin de la nave.
Se seleccionaron placas comerciales de de 12 metros de largo y perfiles L porque
se acomodan bien a las propiedades fsicas solicitadas por reglamento adems de tener
mayor cantidad de proveedores dentro del pas a diferencia de un perfil bulbo por ejemplo.
Denominacin Elemento
Roda PL 7
Placas de fondo PL 8
Placas de costado PL 8
Placas de cinta PL 9
Placas de espejo PL 8
Quilla PLT 480x24
Longitudinales fondo L 65x50x8
Longitudinales costado L60x40x5
Cuadernas L120x80x12
Varengas PLT 320x20
Baos L150x75x15
Vagras PLT 200x8
Mamparos PL 6
Refuerzos mamparos L40x25x5
Placas de cubierta PL 7
Longitudinales cubierta L60x30x5
Placas de superestructura PL 6
Refuerzos superestructura L65x50x7
TABLA 2.3.4 CUADRO DE ESCANTILLONADO.
-
25
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CAPTULO III
ANTEPROYECTO DE MQUINAS
Mediante series sistemticas y software se calcular la potencia efectiva EHP,
para luego realizar clculo de propulsor y establecer potencia propulsora necesaria para
alcanzar velocidad requerida por el armador, para el caso de este proyecto, predefinida
por el diseador.
Se realizar el diseo de timn/es necesario para cumplir con estndares
internacionales de maniobrabilidad y/o casas de clasificacin.
3.1 Clculo de potencia efectiva EHP.
Hullspeed, hace uso de varios mtodos numricos para el clculo de resistencia
del buque ya modelado en MaxSurf.
Se estimar la resistencia en condicin de casco desnudo. Luego a travs de
mtodos terico empricos calcularemos la potencia efectiva EHP, correspondiente al
trabajo mecnico por unidad de tiempo que se necesita para mover un buque a cierta
velocidad.
Se programar el software para que el mtodo utilizado sea el de Savitsky pre-
planing, destinado a lanchas y embarcaciones veloces que operan en rangos de pre-
planeo.
Datos estimados para el clculo de potencia efectiva a travs de HullSpeed:
Densidad Agua Salada rsw - 15C 104,586 Kgf*s2/m
4
Densidad Aire rA 0,125 Kgf*s2/m
4
Peso Especfico Agua Salada gsw - 15C 1025,99 Kgf/m3
Viscosidad Cinemtica usw - 15C 1,22E-06 m2/s
Factor de Formas1 1+K 1,12 -
Coeficiente de Estela2 w 0,07 -
Coeficiente de Succin3 t 0,09 -
TABLA 3.1.1 DATOS NECESARIOS PARA CLCULO DE POTENCIA EFECTIVA.
-El factor de formas1 (1+k) se obtuvo mediante el mtodo de Granville.
-El coeficiente de estela2 w se estim como el promedio de los mtodos de Kruger,
Hecksher.
-El coeficiente de succin3 t se estim como el promedio de los mtodos de Hecksher,
Dankwardt y SSPA.
-
26
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Memoria de clculo.
A travs del modelo del casco de la nave diseado en Max-Surf, el programa Hull-
Speed calcula la resistencia del casco desnudo o condicin Naked Hull.
A partir de la resistencia y utilizando datos de la tabla 3.1.1 de este proyecto;
podemos calcular la potencia efectiva EHP.
Velocidad Buque V kn 11 12 13 14 15
Velocidad Buque V m/s 5,659 6,173 6,688 7,202 7,717
Nmero de Taylor [TN] kn/pies 1,301 1,419 1,537 1,656 1,774
Nmero de Froude [FN] - 0,387 0,422 0,458 0,493 0,528
Nmero de Reynolds [RN] - 1,009E+08 1,101E+08 1,192E+08 1,284E+08 1,376E+08
Resistencia Residual 1 [RR] Kgf 729,777 980,135 1161,322 1327,414 1468,261
Coeficiente de Friccin2 [CF] - 2,481E-03 2,455E-03 2,431E-03 2,410E-03 2,390E-03
Resistencia por Friccin3 [RF] Kgf 438,419 516,297 600,146 689,915 785,562
Resistencia de Presin Viscosa4 [RPV] Kgf 52,003 61,240 71,186 81,834 93,179
Resistencia Viscosa5 [RV] Kgf 490,421 577,537 671,331 771,749 878,741
Resistencia por Formacin de Olas6 [RW] Kgf 677,774 918,895 1090,137 1245,580 1375,082
Resist. Total en Condicin casco desnudo [RtNH] Kgf 1168,196 1496,432 1761,468 2017,329 2253,823
Resistencia de Apndices7 [Rap] Kgf 81,774 104,750 123,303 141,213 157,768
Resistencia por Aire8 [RA] Kgf 35,046 44,893 52,844 60,520 67,615
Resistencia Total en Condicin de Pruebas9 [RtCP] Kgf 1285,015 1646,075 1937,615 2219,062 2479,205
Potencia Efectiva en Condicin de Pruebas [EHPCP] HP 95,631 133,637 170,415 210,181 251,594
Velocidad Buque V kn 16 17 18 19 20
Velocidad Buque V m/s 8,231 8,746 9,260 9,774 10,289
Nmero de Taylor [TN] kn/pies 1,892 2,010 2,129 2,247 2,365
Nmero de Froude [FN] - 0,563 0,598 0,634 0,669 0,704
Nmero de Reynolds [RN] - 1,468E+08 1,559E+08 1,651E+08 1,743E+08 1,834E+08
Resistencia Residual 1 [RR] Kgf 1642,007 1740,638 1773,362 1788,123 1803,299
Coeficiente de Friccin2 [CF] - 2,372E-03 2,356E-03 2,340E-03 2,325E-03 2,312E-03
Resistencia por Friccin3 [RF] Kgf 887,045 994,326 1107,372 1226,148 1350,626
Resistencia de Presin Viscosa4 [RPV] Kgf 105,216 117,941 131,350 145,438 160,203
Resistencia Viscosa5 [RV] Kgf 992,261 1112,268 1238,722 1371,587 1510,829
Resistencia por Formacin de Olas6 [RW] Kgf 1536,791 1622,697 1642,012 1642,684 1643,095
Resist. Total en Condicin Casco Desnudo [RtNH] Kgf 2529,052 2734,964 2880,734 3014,271 3153,925
Resistencia de Apndices7 [Rap] Kgf 177,034 191,448 201,651 210,999 220,775
Resistencia por Aire8 [RA] Kgf 75,872 82,049 86,422 90,428 94,618
Resistencia Total en Condicin de Pruebas9 [RtCP] Kgf 2781,957 3008,461 3168,807 3315,698 3469,317
Potencia Efectiva en Condicin de Pruebas [EHPCP] HP 301,139 346,011 385,891 426,211 469,429
TABLA 3.1.2 MEMORIA DE CLCULO DE POTENCIA EFECTIVA.
-
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- Resistencia Residual1 == CCRR xx [[ SS VV
22
]]
- Coeficiente de Friccin2 : calculado por ITTC-57 con correccin ATTC.
- Resistencia por Friccin3 = S V2 [CF + C F]
- Resistencia de Presin Viscosa4 = RF k (k factor de forma)
- Resistencia Viscosa5 = RF + RPV = RF + RF k
- Resistencia por Formacin de Olas6 = [RtNH] - [RV]
- Resistencia de Apndices7 : estimada en un 7% de [RtNH]
- Resistencia por Aire8 : estimada en un 3% de [RtNH]
- R.Total en Condicin de Pruebas9 = [RtNH] + [Rap] + [RA]
-
Grficas de resistencia y potencia efectiva.
La curva naranja indica la resistencia en condicin de casco desnudo o naked
hull en funcin de la velocidad de la nave que nos entrega el software Hull-Speed.
La curva azulada indica la resistencia total al avance en condicin de pruebas
correspondiente a la resistencia a casco desnudo ms un 7% adicional por apndices del
casco y un 3% adicional por efecto de la resistencia del aire.
-
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La curva de color verde indica la potencia efectiva EHP que solicita el casco para
ser remolcado a distintas velocidades de operacin.
Ya resuelto en clculo de potencia EHP, en el siguiente apartado al calcular o
conocer la eficiencia del propulsor podemos realizar la estimacin de potencia requerida
por el o los motores necesarios para alcanzar los 18 nudos de velocidad en condicin de
prueba propuestos.
Es importante sealar que solo un ensayo de remolque en canal de pruebas con
un modelo a escala de nuestro prototipo podra entregarnos datos que garanticen al
menos un 97% de fidelidad en cuanto a resistencia al avance. Las series sistemticas por
su parte nos entregan solo una buena aproximacin para la etapa de anteproyecto, pero
no nos garantizan resultados que nos respalden a la hora de ejecutar un proyecto
propulsivo.
3.2 Clculo de propulsor
En esta etapa de anteproyecto evaluaremos distintas alternativas de sistemas
propulsivos.
En una primera instancia se pens en la configuracin motor, caja reductora,
hlice. Por otra parte existe el sistema wter-jet, el cual consiste en aumentar
violentamente el momentum a una masa de agua, expulsndola a gran velocidad
EugenioLnea
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crendose as un impulso sobre el agua que termina produciendo una reaccin cuya
fuerza es el empuje propulsivo.
Para que se genere este efecto una bomba succiona el agua por una toma situada
en el fondo de la embarcacin en la zona de popa, la acelera por medio de un impulsor o
impeler, luego corrige la rotacin del flujo por medio de una turbina esttica llamada
estator y expulsa finalmente el chorro de agua a muy alta velocidad por una tobera que
reduce la seccin de salida del chorro para acelerar an ms el agua (principio de
conservacin de la masa). Ms an en la parte final del sistema existe un deflector de
chorro que dirige el caudal de agua expulsada en cualquier direccin dependiendo de la
maniobra que solicite la nave.
Antes de inclinarnos por un sistema u otro es necesario evaluar de forma integra el
asunto estudiando las ventajas y desventajas que tienen los sistemas propulsivos antes
mencionados.
Principales ventajas del sistema water-jet
- Ausencia de resistencia por apndices.
- Excelente maniobrabilidad.
- Menor desgaste en la transmisin.
- Reduccin en la distancia de parada (hasta una eslora o menos).
- Mayor eficiencia propulsiva para velocidades superiores a 20 o 25 nudos.
- Reduccin de vibraciones.
- Reduccin de ruido a bordo.
- Reduccin de peso.
- Facilidad de navegacin en zonas de baja profundidad.
De la asignatura Resistencia a la propulsin y catlogos de proveedores de
sistemas wter-jet obtenemos informacin que nos indica que el sistema propulsivo wter-
jet es mas eficiente que un sistema convencional para naves de planeo que operen a
velocidades por sobre los 20 o 25 nudos. Se sabe que a mayor velocidad, mayor ser la
eficiencia del sistema wter jet en comparacin con las hlices. De acuerdo a esto,
nuestra embarcacin, prediseada para operar a 18 nudos estara propensa a presentar
una menor eficiencia propulsiva con wter jet que con hlices. Sin embargo evaluando las
ventajas que anteriormente se enunciaron y en vista que las formas de la nave cumple
con una performance apta para pre planeo o planeo podemos aumentar la velocidad de
operacin de la nave y llevarla a zonas en que instalar un sistema wter jet tenga igual o
mayor eficiencia que un sistema convencional.
-
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Por otra parte un sistema water-jet implica el ahorro de cajas reductoras, lneas de
eje, descansos, prensas estopa, arbotantes, hlices junto a todo su sistema; factores que
compensan el precio de estos sofisticados equipos y el valor de su mantenimiento.
De acuerdo a apuntes de Resistencia al avance segundo semestre 2011,
podemos estimar la eficiencia propulsivo de un sistema water-jet en un orden de p 0.30
a 0.35 aproximadamente para velocidades inferiores a 15 o 20 nudos y p 0.40 a
0.45 aproximadamente para velocidades altas (V 20 a 40 nudos).
3.3 Clculo de potencia propulsiva.
Puesto que ya se calculo la potencia efectiva EHP en el punto (3,1) y sabemos que
BHP = EHP / p, para efectos de resguardo estimaremos p = 0,4. De esta forma
podremos realizar un clculo estimativo de la potencia del motor necesaria para cumplir
con la velocidad de diseo.
Calculada la potencia BHP necesaria para una velocidad de 20 nudos y
entendiendo que a esta velocidad contamos con un de 2.37;
sumado a esto, el , est definido en 12, tericamente la nave estara
en condiciones de planear debido a las formas de su casco. Y entendiendo que en
condicin de planeo la embarcacin tiene menor resistencia al avance por ende
necesitara igual o menos potencia para alcanzar incluso velocidades por sobre los 20
nudos.
De acuerdo a lo anterior, en esta punto estamos en condiciones de elegir motores
marinos y equipos water-jets para dar como finalizado el clculo de potencia propulsiva.
Motor elegido
Se utilizar la configuracin de dos motores gemelos con las siguientes caractersticas:
- Marca : Cummins.
- Modelo : QSK19-M
- Configuracin : 6 cilindros, 4 tiempos diesel
- Potencia : 600 BHP MCR.
- Revoluciones : 1800
Curvas de performance y especificaciones tcnicas se presentan en el ANEXO de este
proyecto.
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Sistema water-jet seleccionado.
La forma de elegir el propulsor es mediante las caractersticas de la embarcacin,
velocidad y potencia requerida.
Para nuestro clculo tenemos los siguientes datos:
- Velocidad : sobre 18 nudos.
- Potencia requerida : 2 x 600 BHP.
- Desplazamiento : 34 ton.
Proveedores como Hamilton, Rolls-Royce y DOEN-water jets prestan asistencia
tcnica especializada y en funcin de las caractersticas de operacin de la nave ofrecen
la mejor opcin de compra.
Solo consultando curvas de performance y caractersticas de catlogos de
proveedores; se han preseleccionado para efectos de anteproyecto equipos gemelos que
conjuntamente cumplen con los siguientes cometidos:
- Sobrepasan la potencia al freno requerida.
- Operan en condiciones ptimas para el desplazamiento de diseo del buque.
- Las RPM mximas del equipo son compatibles con las de los motores
preseleccionados.
Las caractersticas del equipo son las siguientes:
- Marca : Rolls-Royce.
- Tipo : Kamewa FF-series.
- Modelo: FF500.
Especificaciones tcnicas se presentan en el ANEXO de este proyecto.
3.4 Diseo de timn
Una de las mayores ventajas del sistema water-jet es la gran maniobrabilidad en la
navegacin que prestan estos equipos; sin duda por sobre la necesaria para cumplir con
lo estndares internacionales de maniobrabilidad y/o casas de clasificacin.
Esto se debe al deflector de choro instalado en el sistema, el cual es capaz de
orientar el caudal de salida de agua en cualquier direccin incluso hacia proa para detener
la embarcacin en distancias nfimas de hasta una eslora o menos y en ngulos tales que
la embarcacin puede girar en 360 grados prcticamente sobre su eje vertical.
De acuerdo a lo anterior, el timn y sus sistemas no tienen lugar en la
configuracin de propulsin elegida para este proyecto.
-
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CAPTULO IV
ESTUDIO DE ESTABILIDAD
En este captulo se efectuar la estimacin de pesos y centros de gravedad,
clculo de desplazamiento liviano y peso muerto, anlisis de estabilidad transversal y
longitudinal.
4.1 Estimacin de pesos y centros de gravedad.
En esta etapa del proyecto el objetivo es estimar el desplazamiento liviano y el
desplazamiento o peso muerto del buque para posteriormente evaluar la estabilidad de la
nave.
Desplazamiento liviano (lightweight)
Es el peso de la embarcacin completa, lista para navegar con sus aceites y
fluidos en niveles de trabajo, sin combustible, ni agua de bebida, ni provisiones, por lo
tanto representa el peso fijo de la embarcacin.
Dividiremos este desplazamiento en tres tems significativos:
1. Peso del casco y estructuras.
2. Peso de la sala de mquinas.
3. Peso de las acomodaciones.
Peso muerto (deadweight):
Es el peso variable de la embarcacin, aqu se consideran los siguientes
puntos:
1. Peso del combustible
2. Peso del lubricante
3. Peso de agua potable
4. Peso de provisiones
5. Peso de la tripulacin
6. Peso de los pasajeros
7. Peso de carga
4.2 Clculo de desplazamiento liviano.
4.2.1 Peso y centro de gravedad del casco.
A travs de la herramienta Autocad y Rhinoceros y de acuerdo al escantillonado
de la nave se model la cuaderna maestra del buque para posteriormente mediante
-
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comandos de propiedades fsicas de estos programas obtener su volumen y a travs del
peso especfico del aluminio calcular el peso de la estructura.
Elemento Peso [ton] LCG [m] ref.0 Mto long [t*m] VCG [m] Mto vertical [t*m]
Elementos transversales 3,579 11,60 41,512 1,64 5,868
Quilla 0,746 10,6 7,91 0,26 0,194
Plancha Cubierta 1,483 10,7 15,86 2,7 4,003
Refuerzo long de cubierta LC 0,027 10,7 0,29 2,7 0,073
Refuerzo long de cubierta LC 0,224 10,7 2,39 2,7 0,604
Refuerzo long cubierta pass. 0,096 14 1,35 1,7 0,164
Refuerza long fondo y cuad. 0,588 10,4 6,11 1,3 0,764
Plancha fondo casco 2,079 10,55 21,93 0,53 1,102
Planchas cinta. 0,413 10,64 4,40 0,9 0,372
Plancha costado. 1,458 12,26 17,88 1,62 2,362
Plancha costado amura. 0,081 14 1,13 2,5 0,203
Superestructura. 0,334 15 5,01 4,3 1,436
Total 11,11 11,32 125,778 1,54 17,143
TABLA 4.2.1 MEMORIA DE PESO Y CENTRO DE GRAVEDAD DEL CASCO.
4.2.2 Peso y centro de gravedad de sala de mquinas
Para estimar el peso de la sala de mquinas acudiremos a las especificaciones
tcnicas de los motores principales y equipos water-jets que nos entregan los catlogos
de estos equipos.
Elemento Peso [ton] LCG [m] ref.0 Mto long [t*m] VCG [m] Mto vertical [t*m]
Motores 4,672 3,2 14,95 1,35 6,30
Jets 1,68 1,14 1,92 0,83 1,39
Maquinaria auxiliar 0,93 7,5 7,01 1 0,93
Total 7,29 3,28 23,87 1,19 8,63
TABLA 4.2.2 MEMORIA DE PESO Y CENTRO DE GRAVEDAD DE SALA DE MAQUINAS.
4.2.3 Peso y centro de gravedad de las acomodaciones:
Dada la cantidad de elementos y equipos en este punto, existe una forma de
estimar el peso de las acomodaciones incluyndolo en el tem de equipos e instalaciones,
para este clculo se utilizar la frmula propuesta por D. Anderson, en la cual sumado a
las acomodaciones considera una serie de elementos detallados en el apunte de Diseo
y Proyecto de la Nave:
-
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Elemento Peso [ton] LCG [m] ref.0 Mto long [t*m] VCG [m] Mto vertical [t*m]
Equipos e instalaciones 3,11 8,5 26,44 1 3,1104
Ahora bien: una vez estimados todos los pesos correspondientes al Light Weight.
Resumen de pesos y centros de gravedad Light Weight
tem Peso [ton] LCG [m] ref.0 Mto long [t*m] VCG [m] Mto vertical [t*m]
Casco y estructura 11,11 11,32 125,78 1,54 17,14
Sala de mquinas 7,29 8,5 61,93 1,19 8,636
Equipos e instalaciones 3,11 8,5 26,44 1 3,1104
Total 21,50 9,96 214,15 1,34 28,89
TABLA 4.2.2 MEMORIA DE PESO Y CENTRO DE GRAVEDAD DE LIGHT WEIGHT.
4.3 Clculo de Peso muerto.
Este tem ser estimado de acuerdo requerimientos y expresiones tericas, pero la
posicin definitiva de los estanques se realizar en software Hydromax sobre el modelo
del casco del buque para efectos de optimizacin de espacios.
4.3.1 Peso del combustible
De los motores CUMMINS Diesel QSK19-M de 600 hp cada uno, obtuvimos su
consumo especfico a partir del catlogo para una potencia de 600 BHP (hp)/448 (KW) a
1800 RPM.
-
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Respetando la predisposicin de capacidad = 2000 litros de combustible la
embarcacin tendra capacidad de combustible para navegar por solo 8 horas a la
mxima potencia MCR de los motores.
Puesto que realizar faenas de combustible amerita un trmite con la Autoridad
martima y tiempo muerto de trabajo; se dispondr de capacidad de almacenamiento para
que la nave opere al menos 2 das a su mxima potencia durante 12 horas
ininterrumpidas cada da.
-
Bajo estas condiciones la autonoma de la nave a mxima potencia y 20 Kn de
velocidad sera de 480 millas nuticas. Autonoma razonable para el perfil de misin de la
embarcacin que no va en desmedro del gil desempeo que esta solicita.
Segn apunte de Proyecto de la Nave para obtener el peso total del combustible
se sumarn los siguientes porcentajes al consumo de la maquinaria propulsora.
- Consumo de maquinaria auxiliar y estada en puerto 15%:
- Navegacin en mal tiempo 5%:
ton.
4.3.2. Peso del lubricante
El peso del lubricante se estima en un 1,5% del combustible total, o bien, puede
estimarse entre 1 a 2 grs. Por BHP-Hr segn apunte de Proyecto de la Nave por lo tanto:
Ton.
4.3.3 Peso de agua potable
(Referencia apuntes proyecto de la Nave I)
horas de navegacin correspondientes a 2 jornadas de 12 horas c/u:
(Referencia apuntes proyecto de la Nave I)
-
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La expresin anterior se utiliza para embarcaciones de pasajeros llmese
transbordadores, ferries, cruceros etc.
Recordemos que la nave de este proyecto est diseada para navegaciones
rpidas y cortas por lo que no se consideran duchas, agua para cocina entre otras.
Estimando que en un da ajetreado podran pasar 12 horas de navegacin
considerando que la nave no dispone de camarotes para pasajeros se podra realizar una
estimacin de consumo por pasajero de 20 litros por persona, cantidad que contempla 2
litros promedio de consumo diario por persona para beber y una suma restante para
consumo sanitario.
De acuerdo al clculo de almacenamiento de combustible 4.3.1; y para que las
faenas de agua potable y combustible se hagan en manera conjunta:
4.3.4. Peso de provisiones
Estimaremos el peso de las provisiones para la tripulacin correspondientes a un
mximo de 2 jornadas de 12 horas de acuerdo a la autonoma de la nave de la siguiente
forma:
.
Para el caso de los pasajeros, dado que no se contempla alojamiento de, se
otorgar un peso en provisiones por persona de 500 grs. Los que pueden corresponder a
alguna colacin como por ejemplo: una fruta, un yogurt, un helado, un jugo etc.
Por lo tanto:
.
4.3.5. Peso de la tripulacin
4.3.6. Peso de los pasajeros
Segn apunte proyecto de la nave I
-
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En vista de que el pasaje que transportar la embarcacin ser personal de trabajo o
turistas por trechos cortos de navegacin, se estimar el peso de los pasajeros de la
forma que se hizo para los tripulantes y se le adicionaran 20 kg para equipaje.
4.3.7. Peso de carga
Este tem es sumamente complicado de calcular ya que se necesita saber acerca
del comportamiento de la estabilidad del buque al colocar carga en cubierta, sin embargo
sabemos que este buque cumple una funcin de transporte de carga solo si es realmente
necesario, su principal funcin es transportar personal o turistas en forma rpida y
cmoda entre los puntos de navegacin. Por lo tanto para esta parte del proyecto se
pretender disponer de 1ton de carga en cubierta (boyas y equipos livianos).
Ahora bien: una vez estimados todos los pesos correspondientes al tem Peso muerto.
Finalmente se reagruparon y recalcularon los tems del peso muerto al definir la
posicin final de los estanques sobre el modelo del casco. Se respetaron al mximo las
capacidades calculadas anteriormente sin entorpecer de mayor manera el valor del
desplazamiento de diseo de la nave.
tem Capacidad Peso [ton] LCG [m] Mto long [t*m] VCG [m] Mto vertical [t*m]
Tripulacin 1 0,40 10 4,00 2 0,80
Pasajeros 1 6,00 14 84,00 2 12,00
Provisiones 1 0,07 12 0,78 1 0,07
Carga 1 1,00 4,2 4,20 2,75 2,75
Combustible (est.) 100% 2,65 10,309 27,27 0,819 2,17
Lubricante 100% 0,08 10,8 0,91 0,234 0,02
Combustible (babor) 100% 2,65 10,309 27,27 0,819 2,17
Agua Dulce 100% 0,99 19,626 19,51 0,607 0,60
Total 13,83 12,14 167,93 1,49 20,57
TABLA 4.3 MEMORIA DE PESO Y CENTRO DE GRAVEDAD DEAD- WEIGHT.
-
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Resumen de pesos:
Ya definidos y calculados los pesos de la embarcacin, el desplazamiento de diseo para
un calado de 0,88 metros es el siguiente:
Luego,
tem Peso [ton] LCG [m] ref.0 Mto long [t*m] VCG [m] Mto vertical [t*m]
Light weight 21,50 9,96 214,15 1,34 28,89
Dead weight 13,83 12,14 167,93 1,49 20,57
Total 35,33 10,81 382,08 1,40 49,46
TABLA 4.4 MEMORIA DE PESO Y CENTRO DE GRAVEDAD DE LA NAVE.
4.4 Anlisis de estabilidad transversal y longitudinal.
El software HydromaxPro a partir del modelo del casco diseado en Maxsurf posee
herramientas que nos permiten insertar tanques y pesos sobre la embarcacin simulando
los fluidos y caractersticas fsicas de los cuerpos para luego realizar curvas GZ, GM y
evaluar criterios de estabilidad.
Las pruebas de estabilidad se realizaron segn la normativa IMO, en la cual los
Criterios generales de estabilidad sin avera exigidos para todos los buques son:
Para buques de pasaje y buques de carga:
1. El rea bajo la curva de brazos adrizantes (curva de brazos GZ) no ser inferior a 0,055
m.rad hasta un ngulo de escora = 30 ni inferior a 0,09 m.rad hasta un ngulo de escora
= 40 o hasta el ngulo de inundacin f si ste es inferior a 40. Adems, el rea bajo
la curva de brazos adrizantes (curva de brazos GZ) entre los ngulos de escora de 30 y
40 o de 30 y f, si este ngulo es inferior a 40, no ser inferior a 0,03 m.rad.
2. El brazo adrizante GZ ser como mnimo de 0,20 m a un ngulo de escora igual o
superior a 30.
3. El brazo adrizante mximo corresponder a un ngulo de escora preferiblemente
superior a 30 pero no inferior a 25.
4. La altura metacntrica inicial GM no ser inferior a 0,15 m.
Para este buque se aplicarn las condiciones de carga correspondientes a un buque de
pasaje.
Buques de pasaje:
-
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- 1. Buque en la condicin de salida a plena carga, con la totalidad de provisiones y
combustible y el completo de pasajeros con su equipaje;
- 2. Buque en la condicin de llegada a plena carga, con la totalidad de pasajeros con su
equipaje, pero con slo el 10% de provisiones y combustible;
- 3. Buque sin carga pero con la totalidad de provisiones y combustible y de pasajeros con
su equipaje;
- 4. Buque en las mismas condiciones que en 3, pero con slo el 10% de provisiones y
combustible.
Condicin de carga 1:
Reporte entregado por Hydromax
Item Name Quantity Weight tonne Long.Arm m Vert.Arm m Trans.Arm m
Lightship 1 21,50 9,960 1,340 0,000
Tripulacin 1 0,400 10,000 2,000 0,000
Pasajeros 1 6,000 14,000 2,000 0,000
Provisiones 1 0,065 12,000 1,000 0,000
Carga 1 1,000 4,200 2,750 0,000
Combustible 100% 2,645 10,309 0,819 1,282
Lubricante 100% 0,084 10,801 0,234 0,000
Aguas oleosas 0% 0,000 11,300 0,538 0,000
Combustible 100% 2,645 10,309 0,819 -1,282
Agua Dulce 100% 0,993 19,626 0,607 0,000
Aguas Grises 0% 0,000 17,973 0,339 0,000
Aguas negras 0% 0,000 16,783 0,335 0,000
Total Weight= 35,33 LCG=10,813 VCG=1,398 TCG=0,000
Curva de brazos adrizantes
Heel to Starboard
degrees
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0
Displacement tonne 35,33 35,33 35,33 35,33 35,33 35,33
Draft at FP m 0,817 0,719 0,525 0,243 -0,175 -0,832
Draft at AP m 0,817 0,719 0,525 0,243 -0,175 -0,832
WL Length m 21,933 21,886 21,755 21,531 21,610 21,838
Immersed Depth m 0,946 0,884 0,775 1,010 1,165 1,235
WL Beam m 5,257 4,257 3,895 3,786 3,845 3,429
Wetted Area m^2 105,978 92,592 88,495 87,214 86,389 83,370
Waterpl. Area m^2 97,478 80,385 74,158 72,266 71,615 64,189
Prismatic Coeff. 0,701 0,709 0,714 0,719 0,716 0,724
Block Coeff. 0,316 0,418 0,525 0,419 0,356 0,373
LCB from Amidsh. (+ve
fwd) m
10,819 10,822 10,827 10,833 10,841 10,852
VCB from DWL m -0,264 -0,259 -0,270 -0,293 -0,322 -0,352
GZ m 0,000 0,540 0,832 1,031 1,189 1,279
LCF from Amidsh. (+ve
fwd) m
9,824 10,218 10,491 10,764 11,200 11,210
-
40
Universidad Austral de Chile - Facultad de Ciencias de la Ingeniera - Escuela de Ingeniera Naval Valdivia-Chile
TCF to zero pt. m 0,000 0,778 1,216 1,573 1,909 2,175
Max deck inclination deg 0,4 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0
Trim angle (+ve by stern)
deg
0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
Resumen de criterios aprobados
Criteria Value Units Actual Status
3.1.2.1: Area 0 to 30 Pass
shall not be less than (>=) 3,151 m.deg 19,293 Pass
3.1.2.1: Area 0 to 40 Pass
shall not be less than (>=) 5,157 m.deg 30,428 Pass
3.1.2.1: Area 30 to 40 Pass
shall not be less than (>=) 1,719 m.deg 11,135 Pass
3.1.2.2: Max GZ at 30 or greater Pass
shall not be less than (>=) 0,200 m 1,279 Pass
3.1.2.3: Angle of maximum GZ Pass
shall not be less than (>=) 25,0 deg 50,0 Pass
3.1.2.4: Initial GMt Pass
spec. heel angle 0,0 deg
shall not be less than (>=) 0,150 m 4,83 Pass
3.1.2.5: Passenger crowding: angle of equilibrium Pass
shall not be greater than (
-
41
Universidad Austral de Chile - Facultad de Ciencias de la Ingeniera - Escuela de Ingeniera Naval Valdivia-Chile
Condicin de carga 2:
Reporte entregado por Hydromax
Item Name Quantity Weight tonne Long.Arm m Vert.Arm m Trans.Arm m
Lightship 1 21,50 9,960 1,340 0,000
Tripulacin 1 0,4000 10,000 2,000 0,000
Pasajeros 1 6,000 14,000 2,000 0,000
Provisiones 1 0,0065 12,000 1,000 0,000
Carga 1 1,000 4,200 2,750 0,000
Combustible 10% 0,2643 10,368 0,378 0,682
Lubricante 10% 0,0084 10,804 0,069 0,000
Aguas oleosas 100% 0,4182 11,300 0,538 0,000
Combustible 10% 0,2643 10,368 0,378 -0,682
Agua Dulce 10% 0,0993 19,517 0,268 0,000
Aguas Grises 100% 0,4630 17,973 0,339 0,000
Aguas negras 100% 0,5866 16,783 0,335 0,000
Total Weight= 31,01 LCG=10,861 VCG=1,457 TCG=0,000
Curva de brazos adrizantes
Heel to Starboard
degrees
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0
Displacement tonne 31,01 31,01 31,01 31,01 31,01 31,01
Draft at FP m 0,780 0,669 0,463 0,167 -0,275 -0,960
Draft at AP m 0,780 0,669 0,463 0,167 -0,275 -0,960
WL Length m 21,859 21,805 21,671 21,400 21,494 21,667
Immersed Depth m 0,895 0,828 0,717 0,951 1,107 1,170
WL Beam m 5,248 4,149 3,799 3,695 3,771 3,332
Wetted Area m^2 96,674 88,511 84,613 82,912 81,957 77,975
Waterpl. Area m^2 89,492 77,604 71,648 69,296 68,502 61,814
Prismatic Coeff. 0,693 0,696 0,699 0,703 0,700 0,708
Block Coeff. 0,294 0,404 0,512 0,402 0,337 0,358
LCB from Amidsh. (+ve
fwd) m
10,868 10,872 10,878 10,886 10,896 10,906
VCB from DWL m -0,252 -0,238 -0,246 -0,271 -0,302 -0,329
GZ m 0,000 0,502 0,771 0,946 1,074 1,134
LCF from Amidsh. (+ve
fwd) m
10,015 10,172 10,451 10,784 11,308 11,236
TCF to zero pt. m 0,000 0,814 1,233 1,581 1,914 2,248
Max deck inclination deg 0,4 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0
Trim angle (+ve by stern)
deg
0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
-
42
Universidad Austral de Chile - Facultad de Ciencias de la Ingeniera - Escuela de Ingeniera Naval Valdivia-Chile
Resumen de criterios aprobados
Criteria Value Units Actual Status
3.1.2.1: Area 0 to 30 Pass
shall not be less than (>=) 3,151 m.deg 17,862 Pass
3.1.2.1: Area 0 to 40 Pass
shall not be less than (>=) 5,157 m.deg 27,998 Pass
3.1.2.1: Area 30 to 40 Pass
shall not be less than (>=) 1,719 m.deg 10,136 Pass
3.1.2.2: Max GZ at 30 or greater Pass
shall not be less than (>=) 0,200 m 1,135 Pass
3.1.2.3: Angle of maximum GZ Pass
shall not be less than (>=) 25,0 deg 49,0 Pass
3.1.2.4: Initial GMt Pass
shall not be less than (>=) 0,150 m 4,059 Pass
3.1.2.5: Passenger crowding: angle of equilibrium Pass
shall not be greater than (
-
43
Universidad Austral de Chile - Facultad de Ciencias de la Ingeniera - Escuela de Ingeniera Naval Valdivia-Chile
Condicin de carga 3:
Reporte entregado por Hydromax
Item Name Quantity Weight tonne Long.Arm m Vert.Arm m Trans.Arm m
Lightship 1 21,50 9,960 1,340 0,000
Tripulacin 1 0,4000 10,000 2,000 0,000
Pasajeros 1 6,000 14,000 2,000 0,000
Provisiones 1 0,0650 12,000 1,000 0,000
Carga 1 0,0000 4,200 2,750 0,000
Combustible 100% 2,645 10,309 0,819 1,282
Lubricante 100% 0,0842 10,801 0,234 0,000
Aguas oleosas 0% 0,0000 11,300 0,538 0,000
Combustible 100% 2,645 10,309 0,819 -1,282
Agua Dulce 100% 0,9938 19,626 0,607 0,000
Aguas Grises 0% 0,0000 17,973 0,339 0,000
Aguas negras 0% 0,0000 16,783 0,335 0,000
Total Weight= 34,33 LCG=11,006 VCG=1,358 TCG=0,000
Curva de brazos adrizantes
Heel to Starboard
degrees
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0
Displacement tonne 34,33 34,33 34,33 34,33 34,33 34,33
Draft at FP m 0,789 0,684 0,483 0,194 -0,235 -0,909
Draft at AP m 0,789 0,684 0,483 0,194 -0,235 -0,909
WL Length m 21,951 21,905 21,778 21,574 21,653 21,895
Immersed Depth m 0,949 0,889 0,769 1,002 1,156 1,224
WL Beam m 5,254 4,240 3,882 3,776 3,841 3,437
Wetted Area m^2 102,774 91,700 87,668 86,236 85,181 82,331
Waterpl. Area m^2 94,607 79,853 73,710 71,645 70,748 63,905
Prismatic Coeff. 0,688 0,697 0,702 0,704 0,704 0,709
Block Coeff. 0,306 0,406 0,515 0,410 0,348 0,364
LCB from Amidsh. (+ve
fwd) m
11,013 11,016 11,021 11,028 11,037 11,048
VCB from DWL m -0,264 -0,256 -0,266 -0,288 -0,317 -0,346
GZ m 0,000 0,543 0,844 1,051 1,215 1,311
LCF from Amidsh. (+ve
fwd) m
10,053 10,278 10,552 10,866 11,306 11,316
TCF to zero pt. m 0,000 0,789 1,222 1,578 1,916 2,185
Max deck inclination deg 0,6 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0
Trim angle (+ve by stern)
deg
0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
Ddddddddddddddddddddddd
-
44
Universidad Austral de Chile - Facultad de Ciencias de la Ingeniera - Escuela de Ingeniera Naval Valdivia-Chile
Resumen de criterios aprobados
Criteria Value Units Actual Status
3.1.2.1: Area 0 to 30 Pass
shall not be less than (>=) 3,151 m.deg 19,540 Pass
3.1.2.1: Area 0 to 40 Pass
shall not be less than (>=) 5,157 m.deg 30,907 Pass
3.1.2.1: Area 30 to 40 Pass
shall not be less than (>=) 1,719 m.deg 11,367 Pass
3.1.2.2: Max GZ at 30 or greater Pass
shall not be less than (>=) 0,200 m 1,311 Pass
3.1.2.3: Angle of maximum GZ Pass
shall not be less than (>=) 25,0 deg 51,0 Pass
3.1.2.4: Initial GMt Pass
shall not be less than (>=) 0,150 m 4,535 Pass
3.1.2.5: Passenger crowding: angle of equilibrium Pass
shall not be greater than (
-
45
Universidad Austral de Chile - Facultad de Ciencias de la Ingeniera - Escuela de Ingeniera Naval Valdivia-Chile
Condicin de carga 4:
Reporte entregado por Hydromax
Item Name Quantity Weight tonne Long.Arm m Vert.Arm m Trans.Arm m
Lightship 1 21,50 9,960 1,340 0,000
Tripulacin 1 0,4000 10,000 2,000 0,000
Pasajeros 1 6,000 14,000 2,000 0,000
Provisiones 1 0,0065 12,000 1,000 0,000
Carga 1 0,0000 4,200 2,750 0,000
Combustible 10% 0,2643 10,368 0,378 0,682
Lubricante 10% 0,0084 10,804 0,069 0,000
Aguas oleosas 100% 0,4182 11,300 0,538 0,000
Combustible 10% 0,2643 10,368 0,378 -0,682
Agua Dulce 10% 0,0993 19,517 0,268 0,000
Aguas Grises 100% 0,4630 17,973 0,339 0,000
Aguas negras 100% 0,5866 16,783 0,335 0,000
Total Weight= 30,01 LCG=11,083 VCG=1,414 TCG=0,000
Curva de brazos adrizantes
Heel to Starboard
degrees
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0
Displacement tonne 30,01 30,01 30,01 30,01 30,01 30,01
Draft at FP m 0,747 0,632 0,420 0,115 -0,340 -1,043
Draft at AP m 0,747 0,632 0,420 0,115 -0,340 -1,043
WL Length m 21,879 21,825 21,694 21,437 21,540 21,735
Immersed Depth m 0,899 0,833 0,711 0,944 1,098 1,159
WL Beam m 5,241 4,132 3,786 3,685 3,767 3,336
Wetted Area m^2 93,268 87,629 83,758 81,746 80,616 76,469
Waterpl. Area m^2 86,306 77,086 71,179 68,487 67,504 60,849
Prismatic Coeff. 0,680 0,683 0,685 0,687 0,685 0,691
Block Coeff. 0,284 0,390 0,501 0,393 0,329 0,348
LCB from Amidsh. (+ve
fwd) m
11,092 11,096 11,103 11,111 11,122 11,133
VCB from DWL m -0,251 -0,235 -0,242 -0,266 -0,296 -0,323
GZ m 0,000 0,503 0,782 0,964 1,099 1,164
LCF from Amidsh. (+ve
fwd) m
10,179 10,239 10,515 10,904 11,435 11,314
TCF to zero pt. m 0,000 0,825 1,239 1,587 1,921 2,252
Max deck inclination deg 0,5 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0
Trim angle (+ve by stern)
deg
0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
-
46
Universidad Austral de Chile - Facultad de Ciencias de la Ingeniera - Escuela de Ingeniera Naval Valdivia-Chile
Resumen de criterios aprobados
Criteria Value Units Actual Status
3.1.2.1: Area 0 to 30 Pass
shall not be less than (>=) 3,151 m.deg 18,060 Pass
3.1.2.1: Area 0 to 40 Pass
shall not be less than (>=) 5,157 m.deg 28,414 Pass
3.1.2.1: Area 30 to 40 Pass
shall not be less than (>=) 1,719 m.deg 10,354 Pass
3.1.2.2: Max GZ at 30 or greater Pass
shall not be less than (>=) 0,200 m 1,164 Pass
3.1.2.3: Angle of maximum GZ Pass
shall not be less than (>=) 25,0 deg 49,0 Pass
3.1.2.4: Initial GMt Pass
shall not be less than (>=) 0,150 m 3,691 Pass
3.1.2.5: Passenger crowding: angle of equilibrium Pass
shall not be greater than (
-
47
Universidad Austral de Chile - Facultad de Ciencias de la Ingeniera - Escuela de Ingeniera Naval Valdivia-Chile
Condicin de carga 5:
Se calcular esta condicin de carga en forma opcional ya que puede que nuestra
embarcacin regrese del muelle de destino sin pasajeros. Tomando en cuenta que gran
parte del peso de la embarcacin se concentra en el pasaje y las provisiones, veremos si
la estabilidad es apta en esta condicin.
Reporte entregado por Hydromax:
Item Name Quantity Weight tonne Long.Arm m Vert.Arm m Trans.Arm m
Lightship 1 21,50 9,960 1,340 0,000
Tripulacin 1 0,4000 10,000 2,000 0,000
Pasajeros 1 0,0000 14,000 2,000 0,000
Provisiones 1 0,0065 12,000 1,000 0,000
Carga 1 0,0000 4,200 2,750 0,000
Combustible 10% 0,2643 10,368 0,378 0,682
Lubricante 10% 0,0084 10,804 0,069 0,000
Aguas oleosas 100% 0,4182 11,300 0,538 0,000
Combustible 10% 0,2643 10,368 0,378 -0,682
Agua Dulce 10% 0,0993 19,517 0,268 0,000
Aguas Grises 100% 0,4630 17,973 0,339 0,000
Aguas negras 100% 0,5866 16,783 0,335 0,000
Total Weight= 24,01 LCG=10,355 VCG=1,267 TCG=0,000
Curva de brazos adrizantes
Heel to Starboard degrees 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0
Displacement tonne 24,01 24,01 24,01 24,01 24,01 24,01
Draft at FP m 0,771 0,652 0,435 0,125 -0,342 -1,044
Draft at AP m 0,771 0,652 0,435 0,125 -0,342 -1,044
WL Length m 21,615 21,554 21,354 21,033 21,091 20,996
Immersed Depth m 0,761 0,684 0,602 0,836 0,994 1,044
WL Beam m 4,044 3,941 3,614 3,509 3,600 3,178
Wetted Area m^2 79,764 81,118 77,659 75,342 72,762 67,823
Waterpl. Area m^2 73,798 72,247 66,848 63,838 61,244 55,510
Prismatic Coeff. 0,706 0,697 0,697 0,701 0,701 0,718
Block Coeff. 0,352 0,403 0,505 0,380 0,310 0,339
LCB from Amidsh. (+ve fwd) m 10,354 10,357 10,363 10,370 10,381 10,390
VCB from DWL m -0,221 -0,198 -0,202 -0,233 -0,273 -0,294
GZ m 0,000 0,529 0,861 1,083 1,233 1,266
LCF from Amidsh. (+ve fwd) m 9,530 9,843 10,144 10,530 11,018 10,883
TCF to zero pt. m 0,000 0,864 1,259 1,589 1,938 2,357
Max deck inclination deg 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0
Trim angle (+ve by stern) deg 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
-
48
Universidad Austral de Chile - Facultad de Ciencias de la Ingeniera - Escuela de Ingeniera Naval Valdivia-Chile
Resumen de criterios aprobados
Criteria Value Units Actual Status
3.1.2.1: Area 0 to 30 Pass
shall not be less than (>=) 3,151 m.deg 19,677 Pass
3.1.2.1: Area 0 to 40 Pass
shall not be less than (>=) 5,157 m.deg 31,332 Pass
3.1.2.1: Area 30 to 40 Pass
shall not be less than (>=) 1,719 m.deg 11,656 Pass
3.1.2.2: Max GZ at 30 or greater Pass
shall not be less than (>=) 0,200 m 1,270 Pass
3.1.2.3: Angle of maximum GZ Pass
shall not be less than (>=) 25,0 deg 48,0 Pass
3.1.2.4: Initial GMt Pass
shall not be less than (>=) 0,150 m 2,722 Pass
3.1.2.5: Passenger crowding: angle of equilibrium
Pass
shall not be greater than (
-
49
Universidad Austral de Chile - Facultad de Ciencias de la Ingeniera - Escuela de Ingeniera Naval Valdivia-Chile
De acuerdo a los clculos de estabilidad se evidencia que la embarcacin aprueba
todos los criterios propuesto por OMI segn CODIGO DE ESTABILIDAD SIN AVERIA
PARA TODOS LOS TIPOS DE BUQUES REGIDOS POR LOS INSTRUMENTOS DE LA
O.M.I. TM-063; e incluso e