Anteproyecto de Embarcación Para Transporte de Pasajeros y Carga Liviana en Lagos

Universidad Austral de Chile Facultad de Ciencias de la Ingeniería Escuela de Ingeniería Naval

ANTEPROYECTO DE EMBARCACIÓN “CREWBOAT” PARA TRANSFERENCIA DE PASAJEROS Y CARGA LIVIANA EN LAGOS, BAHÍAS Y ZONAS DE MAR PROTEGIDO Tesis para optar al título de: Ingeniero Naval Mención: Arquitectura Naval Máquinas Marinas Profesor Patrocinante: Sr. Raúl Navarro Arroyo Ingeniero en Construcción Naval, Licenciado en Ingeniería Naval Diplomado en Ingeniería especialidad Construcción Naval.

DANIEL ALFREDO GONZÁLEZ DELGADO VALDIVIA – CHILE 2012

Este Proyecto de Titulación ha sido sometido para su aprobación a la Comisión de Tesis, como requisito para obtener el grado de Licenciado en Ciencias de la Ingeniería. El Proyecto de Titulación aprobado, junto con la nota de examen correspondiente, le permite al alumno obtener el titulo de Ingeniero Naval, mención Arquitectura Naval y Máquinas marinas.

EXAMEN DE TITULO: Nota de Presentación Nota de Examen Nota Final de Titulación

(Ponderada) (1) (Ponderada) (2) (1+2)

: …………………………… : …………………………… : ……………………………

COMISION EXAMINADORA:

--------------------------------------DECANO

--------------------------------------EXAMINADOR

--------------------------------------EXAMINADOR

--------------------------------------EXAMINADOR

--------------------------------------SECRETARIO ACADEMICO

--------------------------FIRMA

--------------------------FIRMA

--------------------------FIRMA

--------------------------FIRMA

--------------------------FIRMA

Valdivia,………………………………………………………………………………………………………………………… Nota de Presentación = NC/NA * 0,6 + Nota de Tesis * 0,2 Nota Final = Nota de Presentación + Nota Examen * 0,2 NC = Sumatoria Notas de Currículo, sin Tesis NA = Número de asignaturas cursadas y aprobadas, incluida Práctica Profesional

AGRADECIMIENTOS

“Infinitas gracias a todas las personas que fueron parte de mi proceso de enseñanza y maduración; llámese profesores, compañeros y funcionarios. Agradezco en forma especial a mis padres Felix y Sofía por prestarme su apoyo incondicionalmente, sin decir un pero y entregándome todo lo que tenían y lo que no para que yo me desempeñara lo mejor posible como alumno y así lograr llegar a ser un profesional. Agradezco a mi hermana Claudita por entregarme la fuerza para salir adelante cada día y por darme clases de perseverancia, lucha y optimismo. Agradezco a mi pareja Norma por todo lo que me ha entregado en tantos años de su grandiosa compañía y por ser parte de este importante proceso de mi vida de principio a fin. Agradezco a mis abuelos y tíos por depositar su confianza en mí y apoyarme en todo momento… Agradezco a mis buenos y grandes amigos por compartir sus vidas conmigo……”

INDICE Página Resumen Introducción Capitulo I: Anteproyecto de diseño 1.1 Recopilación de información, requerimientos y perfil de misión.

1

1.2 Selección tentativa de dimensiones.

3

1.3 Elección de las formas del casco.

6

1.4 Distribución de espacios y acomodaciones.

8

1.5 Características hidrostáticas.

10

Capitulo II: Anteproyecto estructural 2.1 Elección de Reglamento de clasificación.

16

2.2 Cálculo de presiones de diseño.

18

2.3 Cálculo de escantillonado.

21

Capitulo III: Anteproyecto de máquinas 3.1 Cálculo de potencia efectiva EHP.

25

3.2 Cálculo de propulsor.

28

3.3 Cálculo de potencia propulsiva.

30

3.4 Diseño de timón.

31

Capitulo IV: Estudio de estabilidad 4.1 Estimación de pesos y centros de gravedad.

32

4.2 Cálculo de desplazamiento liviano.

32

4.3 Cálculo de peso muerto.

34

4.4 Análisis de estabilidad transversal y longitudinal.

38

Capitulo V: Estimación de costos de la embarcación, especificaciones técnicas y contrato de construcción. 5.1 Especificaciones técnicas.

50

5.2 Costos de la embarcación.

56

5.3 Contrato de construcción.

60

Conclusiones

64

Bibliografía

65

Guía de planos anexos

66

Catálogos anexos

67

RESUMEN Se desarrollará el anteproyecto de diseño y estructural de una embarcación “Crewboat” cuyo perfil de misión está destinado al apoyo logístico de empresas ya sea de la industria acuícola, portuaria o turística, 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 clasificación y reglamentación vigente de la Autoridad Marítima se diseñarán y proyectarán las formas y estructura de la nave capaces de cumplir con los estándares de una embarcación rápida, cómoda y segura para el transporte de pasajeros y carga liviana obteniendo la mejor relación costo calidad posible. Este proyecto será confeccionado en forma secuencial y explicativa, de forma que sirva como guía para futuras generaciones en cualquier materia contenida en un anteproyecto de embarcación o en proyectos de titulación. Finalmente se anexará documentación y set de planos que solicita la Autoridad marítima para la revisión y aprobación de un proyecto de Ingeniería Naval junto a toda la información recopilada para lograr concretar este proyecto de titulación.

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

INTRODUCCIÓN El uso de las embarcaciones tipo “crew boat”, es cada día más usual, principalmente en la industria petrolífera, debido a que se requiere de una embarcación pequeña y rápida que sirva como soporte logístico hacia y desde tierra, en transporte de personal, víveres, prácticos, etc. Es común 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 depreciación etc. Sin embargo, las “crewboat” se abren cada vez mas paso en el mercado portuario y en vías de navegación interoceánica como por ejemplo el canal de Panamá, donde se hace uso de estas embarcaciones para apoyo logístico entre sus exclusas y oficinas administrativas. De acuerdo a la evolución que manifiesta este tipo de embarcaciones, se desarrollará un anteproyecto cuyo perfil de misión está destinado a faenas en cualquier tipo de actividad marítima cuya operación sea en condiciones de mar Beufort 3 como máximo.

1 CAPÍTULO I ANTEPROYECTO DE DISEÑO De acuerdo a los requerimientos del armador, el perfil de misión y la normativa vigente para embarcaciones rápidas de aluminio; se diseñarán las formas de la embarcación y se definirán las dimensiones, relaciones principales, distribución de espacios y acomodaciones.

1.1 Recopilación de información, requerimientos y perfil de misión. 1.1.1 Perfil de misión. 1.1.1.1)

Función de la Nave.

La embarcación a diseñar tiene como principal función el

apoyo logístico

(transporte de pasajeros, personal y carga liviana) a empresas que realicen faenas en cualquier tipo de actividad marítima cuya operación sea en condiciones de mar Beufort 3 como máximo.

1.1.1.2)

Zona de operación

Los escantillones de la nave serán calculados para alturas de ola que no superen los máximos establecidos para condición de mar Beaufort 3, por lo que las zonas de operación se acotan a lagos, bahías y zonas de mar protegido. 1.1.1.3)

Radio de acción

La embarcación está diseñada para desenvolverse en distintas zonas de operación, por lo que el radio de acción será definido según la zona en que se opere y la función para la que se destine la nave.

1.1.1.4)

Capacidad de pasajeros

La embarcación tendrá capacidad para 50 pasajeros cómodamente sentados. 1.1.1.5)

Velocidad de Servicio

La nave a diseñar tendrá una velocidad máxima en aguas tranquilas de 18 nudos. 1.1.1.6)

Autonomía.

Debido a que el perfil de misión de la nave está orientado a distancias cortas y una rápida conectividad entre los puntos de navegación. Se definirá una autonomía razonable Universidad Austral de Chile - Facultad de Ciencias de la Ingeniería - Escuela de Ingeniería Naval Valdivia-Chile

2 la cual no implique un peso de almacenamiento de combustible que vaya en desmedro de la velocidad de la nave o en contraste, una autonomía baja que signifique retraso en las faenas por excesivas paradas de recarga de combustible. 1.1.2 Requerimientos del armador La Nave estará diseñada para armadores que soliciten una embarcación rápida, de gran maniobrabilidad, con el confort y seguridad necesarios para el transporte de su personal al menor costo posible. También se solicita un área destinada al transporte de carga liviana en cubierta; llámese boyas, documentos, víveres, instrumentos, herramientas etc. Una embarcación que solicita gran velocidad, también demanda bajo peso. Por este motivo se utilizará aluminio naval para su construcción, lo que trae consigo eficiencia (menos potencia para alcanzar mayores velocidades). Además podría darse la posibilidad de transportar la embarcación para carenas o cambios de zona de operación por trayectos vía terrestre. En cuanto a capacidad de combustible, se establecerá preliminarmente una capacidad de almacenamiento de 2000 litros. Esto se une al posible caso de que la nave opere en zonas de difícil acceso es más fácil transportar combustible vía terrestre a través de contenedores o estanques en pequeños vehículos 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 autonomía.

1.1.3 Recopilación de información. Para el desarrollo de este proyecto se recopiló el máximo de información 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 está diseñado principalmente para el apoyo logístico de plataformas petrolíferas. Sin embargo, sus características y performance son similares y se pueden extrapolar al perfil de misión de nuestro buque. La búsqueda se realizó en la web, específicamente en catálogos de proveedores de este tipo de embarcaciones y servicios como Texas crewboat, Swiftships entre otros enunciados en la bibliografía. Se tomaron las embarcaciones más significativas y se construyó la siguiente base de datos: Universidad Austral de Chile - Facultad de Ciencias de la Ingeniería - Escuela de Ingeniería Naval Valdivia-Chile

3

L (m)

B (m)

D (m)

Peso (ton)

Velocidad (Kn)

Pasajeros

Propulsión

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

TABLA 1.1.3.1 BASE DE DATOS EMBARCACIONES CREWBOAT EXTRAÍDA DE LA WEB.

A través de la recopilación de información podemos observar que estas son naves veloces de formas relativamente finas y con grandes áreas de carga, sin embargo el buque a diseñar no requiere una excesiva área destinada a carga en cubierta, ya que su función principal será la de transportar pasajeros. 1.2 Selección tentativa de dimensiones. Se tratará de encontrar un equilibrio óptimo entre los requerimientos propuestos, las condiciones de navegación y la reglamentación existente para estas embarcaciones. A través de buques base, se establecerán dimensiones y relaciones tentativas para nuestro proyecto, mas aún este tipo de embarcación no tiene formas normales, refiérase normales, a formas típicas de buques de desplazamiento, mas bien, las lanchas “crewboat" difieren en sus proporciones de acuerdo a su perfil de misión. 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 continuación se presentan los buques bases seleccionados, que cumplen con características que solicita nuestro proyecto en cuanto a velocidad y capacidad de pasajeros.

Universidad Austral de Chile - Facultad de Ciencias de la Ingeniería - Escuela de Ingeniería Naval Valdivia-Chile

4

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 SELECCIÓN TENTATIVA DE DIMENSIONES.

A partir de la selección 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 relación “pasajeros/L” de 0,5. La menor de todos los buques base seleccionados apelando al diseño de una embarcación compacta lo que implica menor material de construcción 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 serán: L: B: D: Pass/L :

24 5,4 2,0 0,5

(m) (m) (m)

Coeficiente de Block Existen expresiones como el método 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. Según los datos de los buques recopilados como información para este proyecto los CB oscilan entre 0,33 y 0,38. Valores que evidencian características

de lanchas

rápidas, de formas finas y bajo calado. Universidad Austral de Chile - Facultad de Ciencias de la Ingeniería - Escuela de Ingeniería Naval Valdivia-Chile

5 De acuerdo a esto utilizaremos un valor medio; 0,35, como valor de CB preliminar y las siguientes relaciones serán estimadas a través de métodos de aproximación.

Coeficiente prismático. (1.2.1)

Coeficiente de la maestra. (1.2.2)

Desplazamiento. (1.2.3)

Obs.:Como cálculo preliminar se estimó calado en un 40% de D.

Dimensiones y características 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 serán confirmados y ajustados al momento de modelar el buque mediante el software Maxsurf y través de las posteriores revisiones del proyecto.


6 1.3 Elección de las formas del casco. A partir de las dimensiones y coeficientes de forma preliminares obtenidos a través de los buques base seleccionados en la tabla (1.2.1). Estamos en condiciones de obtener más datos y características realizando el modelado del buque mediante algún software de ingeniería para estos fines, por ejemplo Freeship y/o Maxsurf. Con esto se corregirán y afinarán las dimensiones y características presentadas preliminarmente. Al modelar se tomarán las siguientes consideraciones: -

Según conocimientos adquiridos en la asignatura Resistencia a la propulsión, una embarcación apta para el semi-planeo o planeo debe contar con un número de por sobre 1,5 y más. Sumado a esto, además debe cumplirse que el

, debe estar definido en valores sobre 6,5 o

7, presentándose incluso valores que bordean 9, 10 o más para lanchas de planeo. Estas características obedecen a formas finas, bajo calado, casco en V, proa lanzada, doble pantoque para efectos de estabilidad y sustentación dinámica entre otras características propias de una lancha rápida. -

Se intentará 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 características geométricas o propiedades de formas de la nave.

FIGURA 1.3.1 CASCO DE CREWBOAT DESARROLADO EN FREESHIP.


7 A continuación se presentan las dimensiones y características definitivas del anteproyecto de diseño.

Eslora de trazado

24.0

[m]

Eslora total

24.0

[m]

Manga de trazado

5.41

[m]

Manga máxima

5.54

[m]

Calado de trazado

0.878

[m]

Posición de la Sección Media

12.000

[m]

Densidad del agua

1.025

[t/m ]

Volumen desplazado

33.225

[m ]

Desplazamiento

34.055

[ton]

Eslora total del cuerpo sumergido

21.79

[m]

Manga máxima del cuerpo sumergido

5.25

[m]

Cfte. de Bloque

0.33

Cp: Cfte. Prismático

0.735

Área de la superficie mojada

105.54

[m ]

Área de la sección media

2.073

[m ]

Cm: Cfte. de la maestra

0.449

3

Propiedades del Volumen: 3

2

Propiedades de la Sección Media: 2

TABLA 1.3.1 CARACTERÍSTICAS HIDROSTÁTICAS ENTREGADAS POR FREESHIP.

Los valores de KB y LCB son entregados por los cálculos hidrostáticos del programa Freeship: Pos. Vertical del Centro de Flotación (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 disminuyó de 0,35 a 0,33; el coeficiente prismático aumentó de 0,55 a 0,73 y el coeficiente de la sección maestra bajó de 0,64 a 0,45. Además se mantuvo la relación Pass/L = 0,5. Asumiendo todo lo anterior, estamos en condiciones de elaborar y presentar el plano de formas de la embarcación en diseño en el ANEXO I de este proyecto.


8 1.4 Distribución de espacios y acomodaciones. Primeramente se definirán los compartimentos de la embarcación según reglamentación y se distribuirán los espacios en la forma más eficiente posible según el criterio del diseñador. En la imagen 1.4.1 se puede apreciar una primera distribución de los espacios a lo largo de la eslora de la nave.

FIGURA 1.4.1 BOSQUEJO DISTRIBUCIÓN DE ESPACIOS.

Según recomendación de Lloyd Register para la cantidad y disposición mínima de mamparos. En embarcaciones de esloras inferiores a 67,1 m y con la sala de máquinas ubicada en la popa se debe contar con 3 mamparos como mínimo. Para nuestro caso y a criterio del diseñador se dispondrán 4 mamparos. Desde popa hacia proa. 1) Rasel de popa. 2) Mamparo delimitador de sala de máquinas. 3) Mamparo delimitador de sala de estanques de combustible y lubricantes. 4) Mamparo de colisión.


9 Disposición de los mamparos. 1)

El mamparo de rasel de popa se estimó según buques similares y espacio necesario para la instalación y operación del servomotor.

2)

Desde el mamparo del rasel de popa comienza la sala de máquinas. Para estimar la longitud de la sala de máquinas se utilizó la expresión (1.4.1) extraída del texto “El Proyecto Básico del buque mercante”:

(1.4.1)

La potencia BHP se estimó 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 expresión (1.4.1) está dirigida a buques cargueros, esta nos entrega un resultado bastante acertado al realizar comparaciones con algunos arreglos generales en catálogos de buques similares. La sala de máquinas estará ubicada entre secciones 2 y 15. Se estableció preliminarmente que la clara entre secciones será de 600 mm por lo que la sala de máquinas tendrá una longitud de 7,8 m.

3)

El mamparo delimitador de la sala de estanques de combustible estará ubicado entre secciones 15 y 20. Lo que entrega una longitud de 3 m.


10 4)

Mamparo de colisión. SOLAS indica que el mamparo de colisión en embarcaciones de pasaje debe

situarse a una distancia mínima de la perpendicular de proa de 0,05 L y a una distancia máxima de 0,05 L más 3,05 metros; por lo tanto, con una eslora entre perpendiculares igual a 21,8 metros, el mamparo de colisión estará situado a:

Tomando en cuenta que la clara entre secciones de la nave está prevista en 600 mm. El mamparo de colisión estará ubicado en la sección 34; a 20,4 m desde la Sección 0. De esta forma tendrá una distancia de 1,4 metros desde la perpendicular de proa para el calado de máximo desplazamiento.

Ya dispuestos los mamparos transversales de la nave, damos paso a la distribución de espacios para habitabilidad, área en cubierta destinada a carga y diseño de la superestructura, por lo que estamos en condiciones de elaborar Plano de Arreglo General ANEXO 2.

1.5 Características hidrostáticas. Ya modelado el casco de la nave en Freeship, podemos exportar el modelo a Maxsurf PRO versión 13 y con su herramienta HYDROMAX PRO tenemos la posibilidad de crear las curvas hidrostáticas y las curvas cruzadas. 1.5.1

Curvas hidrostáticas Estas curvas nos permiten conocer los valores de los cálculos hidrostáticos de

diseño a diferentes calados de la nave preestablecidos por el calculista.

Draft Amidsh. m Displacement tonne Draft at FP m

0,3

0,4

0,5

0,6

2,412

4,863

8,502

13,38

0,3

0,4

0,5

0,6


11 Draft at AP m

0,3

0,4

0,5

0,6

Draft at LCF m

0,3

0,4

0,5

0,6

17,961

20,957

21,171

21,353

1,59

2,12

2,651

3,182

WL Length m WL Beam m 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

0,21

0,282

0,355

0,427

KB m 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

0,7

0,8

0,9

1

Draft Amidsh. m 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

21,535

21,68

21,815

21,95

3,716

4,251

5,261

5,281

WL Length m WL Beam m Wetted Area m^2

71,188

84,73

107,104

114,227

Waterpl. Area m^2

65,954

78,322

97,901

101,116

0,681

0,714

0,74

0,761

0,34

0,356

0,342

0,39

0,5

0,5

0,465

0,516

Prismatic Coeff. Block Coeff. Midship Area Coeff. Waterpl. Area Coeff.

0,824

0,85

0,853

0,872


-0,267

-0,547

-0,791

-0,904


-1,206

-1,36

-1,436

-1,185

0,498

0,567

0,64

0,709

KB m 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 CARACTERÍSTICAS HIDROSTÁTICAS ENTREGADAS POR HYDROMAX PRO.


12 Curvas hidrostáticas 1,2

Legend Disp. Wet. Area WPA LCB LCF KB KMt KML Immersion (TPc) MTc

1

MTc

Immersion (TPc) 0,8

Draft m

KML

KMt 0,6 KB

LCF

0,4 LCB

WPA

0,2

Wet. Area

Disp.

0

0

5

10

15

20 25 30 Displacement tonne 100 Area m^2

120

35

40

45

50

140

160

180

200

2

2,5

3

3,5

0

20

40

60

80

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

0

1

2

3

4

5 KMt m

6

7

8

9

10

125 KML m

1 1,5 LCB, LCF, KB m

0

25

50

75

100

150

175

200

225

250

0

0,2

0,4

0,6

0,8 1 1,2 Immersion tonne/cm

1,4

1,6

1,8

2

0

0,25

0,5

0,75

1 1,25 1,5 Moment to Trim tonne.m

1,75

2

2,25

2,5

IMAGEN 1.5.1.1 CURVAS HIDROSTÁTICAS ENTREGADAS POR HYDROMAX PRO.


13 Curvas de Coeficientes:

1,2

Legend Prismatic Block Midship Area Waterplane Area

1

Waterplane Area

Draft m

0,8

Midship Area

0,6

0,4

Block

Prismatic

0,2

0 0,2

0,3

0,4

0,5

Coefficients

0,6

0,7

0,8

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 embarcación, para distintos desplazamientos, en distintos ángulos de escora. Puesto que no se conoce con exactitud la posición del centro de gravedad de la embarcación, 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 será KN, y así generamos el plano de curvas cruzadas, para cualquier condición de carga. Luego una vez conocido


14 el centro de gravedad de la nave, mediante un cálculo analítico de geometría se puede deducir la siguiente expresión. GZ = KN – KG sen θ 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 NUMÉRICAS ENTREGADAS POR HYDROMAX PRO


15 Curvas cruzadas:

IMAGEN 1.5.2.1 CURVAS CRUZADAS ENTREGADAS POR HYDROMAX PRO.


16 CAPÍTULO II ANTEPROYECTO ESTRUCTURAL En este capítulo se definirá el tipo de estructura, material de construcción y mediante reglamento de clasificación se calculará el escantillonado de la embarcación. Los materiales usados en la construcción serán certificados según la casa clasificadora Lloyd’s Register of Shipping. La

embarcación

será

construida

en

aluminio

de

calidad

naval

según

especificaciones de Lloyd’s Register of Shipping con estructura de tipo mixto de acuerdo a estándares y regulaciones. Los miembros estructurales serán íntegramente soldados.

2.1 Elección de reglamento de clasificación. El apartado “Rules and Regulations for the Classification of Special Service Craft, July 2004”, de Lloyd’s Register of Shipping, es aplicable a toda clase de embarcaciones que obedecen a formas y operaciones fuera de lo habitual; incluyéndose yates, hydrofoils, embarcaciones multi-cascos, de planeo, semi-planeo entre otras. La metodología de cálculo para lanchas rápidas 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 parámetros. -

Rango de velocidad a la que opera (discrimina entre desplazamiento, planeo y semi-planeo.

-

Material de construcción (FVR, aluminio o acero).

-

Tipo de operación (pasajeros, pilot, cargo etc).

Luego el procedimiento se basa en el cálculo de las aceleraciones y presiones o cargas que actúan 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 físicas; inercia, área de sección, espesor y módulo resistente de cada una de los elementos estructurales de la nave. Antes de comenzar con él cálculo de escantillonado en si, debemos definir algunos conceptos como son: -

Eslora de reglamento (LR):

Es la distancia en metros, de la línea de calado de verano, medida desde la cara de la roda hasta la mecha de timón. La eslora de reglamento debe ser al menos el 96% de la eslora de calado de máximo calado y no debe ser mayor al 97% de dicha dimensión. Universidad Austral de Chile - Facultad de Ciencias de la Ingeniería - Escuela de Ingeniería Naval Valdivia-Chile

17 -

Manga (B):

Es la máxima manga de la embarcación, 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 más 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

-

Número de Taylor = ζ = V/ (Lwl)1/2 =2,13

El material a emplear en todas las piezas de la embarcación será aleación de aluminio naval de grado 5083-0 con las siguientes especificaciones: -

0.2 % de esfuerzo probado (mínimo)

: 125 N/mm2

-

Modulo de tensión

: 260 N/mm2

-

Modulo de elasticidad

: 69 x 10^3 N/mm2

Antes de comenzar con los cálculos en necesario definir la simbología que aparece en el presente reglamento. = 125 N/mm2

-

σa

=

Esfuerzo Admisible del aluminio

-

σu

=

260 N/mm2

-

E

=

Modulo de elasticidad del aluminio

= 69000 N/mm2

-

Ka

=

Factor de Aleación = 125/σa del aluminio

=1

-

fσ

=

Coeficiente de esfuerzo de torsión.

-

fτ

=

Coeficiente de esfuerzo de corte.

-

fδ

=

Coeficiente de esfuerzo de flexión.

-

s

=

Distancia entre refuerzos en mm.

-

γ

=

Factor de corrección de curvatura convexa.

-

β

=

Factor de corrección de relación de aspecto.

-

γ

=

Factor de corrección de curvatura convexa.

-

β

=

Factor de corrección de relación de aspecto.


18 -

p

=

Diseño de presión en KN/m2.

-

Z

=

Modulo de rigidez del refuerzo en cm3.

-

I

=

Inercia del refuerzo en mm4.

-

Aw

=

Área de sección del refuerzo en cm2.

-

φz

=

Coeficiente del modulo de rigidez.

-

φI

=

Coeficiente de la Inercia.

-

φA

=

Coeficiente del área de sección.

-

le

=

Longitud efectiva en m.

2.2 Cálculo de presiones y aceleraciones actuantes sobre la estructura. 2.2.1 Aceleración vertical. Según capítulo 2, sección 3, parte 2.4 de Lloyd’s Register of Shipping. G]

Capítulo II, punto (3.2.4)

-

Γ

:

Número de Tylor

= 2,129

-

G

:

aceleración 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 línea de agua a la altura de LCG

= 5,26 m

-

H1/3

:

altura de ola significativa en metros

= 0,5 m

-

θD

:

ángulo de astilla muerta

= 23°

-

θB

:

ángulo de trimado

= 10°

-

aV

:

aceleración vertical en G medida en LCG

= 0,35 [G]

2.2.2 Presión hidrostática. Según capítulo 2, sección 4, parte 3.1 de Lloyd’s Register of Shipping. Capítulo 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

-

Ph

:

= 0,88 m Presión hidrostática

=1

[KN/m2]


19 2.2.3 Presión hidrodinámica. Antes de calcular la presión hidrodinámica sobre el casco es necesario calcular: Según capítulo 2, sección 4, parte 4.2 de Lloyd’s Register of Shipping. Capítulo II, punto (4.4.2)

-

Pm

:

P. Hidrodinámica a flotación de funcionamiento.

= 13,23[KN/m2]

Según capítulo 2, sección 4, parte 4.3 de Lloyd’s Register of Shipping. Capítulo II, punto (4.4.3)

-

PP

:

= 28,01 [KN/m2]

Presión por pitch

Capítulo II, punto (4.4.3) -

PP > Pm → Pw = PP; por lo tanto PP

= 28,01 [KN/m2]

-

PS =PW+PH

= 29,01 [KN/m2]

:

Presión hidrodinámica

2.2.4 Presión por impacto. Según capítulo 2, sección 5, parte 2.1 de Lloyd’s Register of Shipping. Capítulo II, punto (5.2.1)

-

Pdlb

:

= 190,31 [KN/m2]

Presión por slamming

2.2.5 Casetas, amuras y superestructuras. Según capítulo 2, sección 7, parte 1.1 de Lloyd’s Register of Shipping. Capítulo II, punto (7.1.1)

-

Pdhp

:

Presión sobre planchas de cubierta

= 11,42 [KN/m2]

2.2.6 Presión 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 más desfavorable para calcular el escantillonado de los miembros.


20 Según capítulo 2, sección 7, parte 2.1 de Lloyd’s Register of Shipping. Capítulo II, punto (7.2.1)

Presión sobre mamparos estancos -

Pbh (placa)

: Presión sobre placa mamparos estancos = 13,248 [KN/m2]

-

Pbh (refuerzo)

: Presión sobre ref. mamparos estancos

= 9,634 [KN/m2]

Presión sobre estanques -

Pbh (placa)

: Presión sobre placa de tanques

= 6,384 [KN/m2]

-

Pbh (refuerzo)

: Presión sobre ref. de tanques

= 4,704 [KN/m2]

2.2.7 Cálculo de presiones de diseño La nomenclatura necesaria para el cálculo de presiones de diseño se encuentra en “Rules and Regulations for the Classification of Special Service Craft, July 2004” capítulo 3, sección 2, parte 1.1 Según capítulo 3, sección 3, parte 1.1. Tabla 3.3.1 de Lloyd’s Register of Shipping.

: :


21

2.3 Cálculo de escantillonado. Ya definidas y calculadas las presiones de diseño que actúan sobre la estructura de la nave (punto 2.2.7 de este proyecto), estamos en condiciones de calcular el escantillonado de la estructura. Según capítulo 3, sección 1, parte 16.1 de Lloyd’s Register of Shipping. Ecuación general de escantillonado. Capítulo III, punto (1.16.1)

2.3.1 Resumen de cálculo 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 -

Placas de cubierta

= 6,9

mm

-

Placas de superestructura

=6

mm

2.3.2 Cálculo de la quilla.

Capítulo III, punto (3.4.1)

-

Altura

= 487,93

mm

-

Espesor

= 22,58

mm

-

Área de sección

= 39,45

cm2

2.3.3 Cálculo de perfiles estructurales. Según capítulo 3, sección 1, parte 17.1 de Lloyd’s Register of Shipping. Ecuaciones generales de refuerzos. Capítulo III, punto (1.17.1) Capítulo III, punto (1.17.1)

Refuerzos longitudinales del fondo -

P

: presión de diseño 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 sección

=

7,128

[cm3]

-

I

: momento de inercia de la sección =

25,147

[cm4]

Refuerzos longitudinales del costado -

P


=

14,503

[KN/m2]

-

s


=

470

[mm]

-

le


=

0,6

[m]

-

Z


=

2,617

[cm3]

-

I


9,234

[cm4]

Refuerzos longitudinales de cubierta -

P


=

14,003

[KN/m2]

-

s


=

550

[mm]

-

le


=

0,6

[m]

-

Z


=

2,609

[cm3]

-

I


13,727

[cm4]

Elementos de cuadernas Universidad Austral de Chile - Facultad de Ciencias de la Ingeniería - Escuela de Ingeniería Naval Valdivia-Chile

23 -

P


=

23,205

[KN/m2]

-

s


=

600

[mm]

-

le


=

2,2

[m]

-

Z


=

28,514

[cm3]

-

I


283,300

[cm4]

Elementos de varengas -

P


=

23,205

[KN/m2]

-

s


=

600

[mm]

-

le


=

2,2

[m]

-

Z


=

34,502

[cm3]

-

I


377,072

[cm4]

-

h

: altura mínima de plancha

=

313,52

[mm]

-

tk

: espesor mínimo de plancha

=

19,62

[mm]

-

A

: área de sección mín. De plancha =

5,92

[cm2]

Elementos de mamparos -

P


=

13,248

[KN/m2]

-

s


=

800

[mm]

-

le


=

0,47

[m]

-

Z


=

0,927

[cm3]

-

I


5,811

[cm4]

Elementos de baos -

P


=

22,405

[KN/m2]

-

s


=

600

[mm]

-

le


=

2,77

[m]

-

Z


=

40,385

[cm3]

-

I


726,706

[cm4]

Elementos de superestructura -

P


=

9,138

[KN/m2]

-

s


=

600

[mm]

-

le


=

1

[m]

-

Z


=

5,16

[cm3]

-

I


28,957

[cm4]


24 Finalmente, terminado el cálculo de espesores mínimos de planchas y de las propiedades físicas de los refuerzos que cumplen con los estándares del reglamento elegido; procedemos a buscar en el mercado perfiles estructurales y planchas comerciales compatibles con las solicitudes mínimas de construcción de la nave. 2.3.4 Escantillonado final Se presenta un cuadro con las placas y perfiles estructurales seleccionados para la construcción de la nave. Se seleccionaron placas comerciales de de 12 metros de largo y perfiles L porque se acomodan bien a las propiedades físicas solicitadas por reglamento además de tener mayor cantidad de proveedores dentro del país a diferencia de un perfil bulbo por ejemplo.

Denominación

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 CAPÍTULO III ANTEPROYECTO DE MÁQUINAS Mediante series sistemáticas y software se calculará la potencia efectiva EHP, para luego realizar cálculo de propulsor y establecer potencia propulsora necesaria para alcanzar velocidad requerida por el armador, para el caso de este proyecto, predefinida por el diseñador. Se realizará el diseño de timón/es necesario para cumplir con estándares internacionales de maniobrabilidad y/o casas de clasificación.

3.1 Cálculo de potencia efectiva EHP. Hullspeed, hace uso de varios métodos numéricos para el cálculo de resistencia del buque ya modelado en MaxSurf. Se estimará la resistencia en condición de casco desnudo. Luego a través de métodos teórico empíricos calcularemos la potencia efectiva EHP, correspondiente al trabajo mecánico por unidad de tiempo que se necesita para mover un buque a cierta velocidad. Se programará el software para que el método utilizado sea el de “Savitsky preplaning”, destinado a lanchas y embarcaciones veloces que operan en rangos de preplaneo. Datos estimados para el cálculo de potencia efectiva a través de HullSpeed:

Densidad Agua Salada

rsw - 15ºC

Densidad Aire Peso Específico Agua Salada Viscosidad Cinemática Factor de Formas

1

Coeficiente de Estela

2

Coeficiente de Succión

3

104,586

2

4

2

4

Kgf*s /m

rA

0,125

Kgf*s /m

gsw - 15ºC

1025,99

Kgf/m

3

2

usw - 15ºC

1,22E-06

m /s

1+K

1,12

-

w

0,07

-

t

0,09

-

TABLA 3.1.1 DATOS NECESARIOS PARA CÁLCULO DE POTENCIA EFECTIVA.

-El factor de formas1 (1+k) se obtuvo mediante el método de Granville. -El coeficiente de estela2 “w” se estimó como el promedio de los métodos de Kruger, Hecksher. -El coeficiente de succión3 “t” se estimó como el promedio de los métodos de Hecksher, Dankwardt y SSPA. Universidad Austral de Chile - Facultad de Ciencias de la Ingeniería - Escuela de Ingeniería Naval Valdivia-Chile

26 Memoria de cálculo. A través del modelo del casco de la nave diseñado en Max-Surf, el programa HullSpeed calcula la resistencia del casco desnudo o condición “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

Número de Taylor

[TN]

kn/√pies

1,301

1,419

1,537

1,656

1,774

Número de Froude

[FN]

-

0,387

0,422

0,458

0,493

Número de Reynolds

[RN]

-

[RR]

Kgf

729,777

980,135

1161,322

1327,414

1468,261

[CF]

-

2,481E-03

2,455E-03

2,431E-03

2,410E-03

2,390E-03

[RF]

Kgf

438,419

516,297

600,146

689,915

785,562

[RPV]

Kgf

52,003

61,240

71,186

81,834

93,179

[RV]

Kgf

490,421

577,537

671,331

771,749

878,741

1

Resistencia Residual

Coeficiente de Fricción

2

Resistencia por Fricción

3

Resistencia de Presión Viscosa Resistencia Viscosa

4

5

Resistencia por Formación de Olas

6

Resist. Total en Condición casco desnudo Resistencia de Apéndices Resistencia por Aire

7

8

Resistencia Total en Condición de Pruebas

9

Potencia Efectiva en Condición de Pruebas

1,009E+08 1,101E+08 1,192E+08 1,284E+08

0,528 1,376E+08

[RW]

Kgf

677,774

918,895

1090,137

1245,580

1375,082

[RtNH]

Kgf

1168,196

1496,432

1761,468

2017,329

2253,823

[Rap]

Kgf

81,774

104,750

123,303

141,213

157,768

[RA]

Kgf

35,046

44,893

52,844

60,520

67,615

[RtCP]

Kgf

1285,015

1646,075

1937,615

2219,062

2479,205

[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

Número de Taylor

[TN]

kn/√pies

1,892

2,010

2,129

2,247

2,365

Número de Froude

[FN]

-

0,563

0,598

0,634

0,669

Número de Reynolds

[RN]

-

[RR]

Kgf

1642,007

1740,638

1773,362

1788,123

1803,299

[CF]

-

2,372E-03

2,356E-03

2,340E-03

2,325E-03

2,312E-03

Resistencia Residual

1


2

Resistencia por Fricción

3

Resistencia de Presión Viscosa Resistencia Viscosa

4

5

Resistencia por Formación de Olas

6

Resist. Total en Condición Casco Desnudo Resistencia de Apéndices Resistencia por Aire

7

8

Resistencia Total en Condición de Pruebas

9

Potencia Efectiva en Condición de Pruebas

1,468E+08 1,559E+08 1,651E+08 1,743E+08

0,704 1,834E+08

[RF]

Kgf

887,045

994,326

1107,372

1226,148

1350,626

[RPV]

Kgf

105,216

117,941

131,350

145,438

160,203

[RV]

Kgf

992,261

1112,268

1238,722

1371,587

1510,829

[RW]

Kgf

1536,791

1622,697

1642,012

1642,684

1643,095

[RtNH]

Kgf

2529,052

2734,964

2880,734

3014,271

3153,925

[Rap]

Kgf

177,034

191,448

201,651

210,999

220,775

[RA]

Kgf

75,872

82,049

86,422

90,428

94,618

[RtCP]

Kgf

2781,957

3008,461

3168,807

3315,698

3469,317

[EHPCP]

HP

301,139

346,011

385,891

426,211

469,429

TABLA 3.1.2 MEMORIA DE CÁLCULO DE POTENCIA EFECTIVA.


27 2

-

Resistencia Residual1

= C x[½ρSV ] R

2

-


: calculado por ITTC-57 con corrección ATTC.

-

Resistencia por Fricción3

= ½ ρ S V2 [CF + δC F]

-

Resistencia de Presión Viscosa4

= RF · k

5

-

Resistencia Viscosa

-

Resistencia por Formación de Olas6 = [RtNH] - [RV]

-

Resistencia de Apéndices7

-

Resistencia por Aire

= RF + RPV = RF + RF· k : estimada en un 7% de [RtNH]

8

R.Total en Condición de Pruebas

(k factor de forma)

: estimada en un 3% de [RtNH] 9

= [RtNH] + [Rap] + [RA]

Gráficas de resistencia y potencia efectiva.

La curva naranja indica la resistencia en condición de casco desnudo o “naked hull” en función de la velocidad de la nave que nos entrega el software Hull-Speed. La curva azulada indica la resistencia total al avance en condición de pruebas correspondiente a la resistencia a casco desnudo más un 7% adicional por apéndices del casco y un 3% adicional por efecto de la resistencia del aire.


28

La curva de color verde indica la potencia efectiva EHP que solicita el casco para ser remolcado a distintas velocidades de operación. Ya resuelto en cálculo de potencia EHP, en el siguiente apartado al calcular o conocer la eficiencia del propulsor podemos realizar la estimación de potencia requerida por el o los motores necesarios para alcanzar los 18 nudos de velocidad en condición de prueba propuestos. Es importante señalar que solo un ensayo de remolque en canal de pruebas con un modelo a escala de nuestro prototipo podría entregarnos datos que garanticen al menos un 97% de fidelidad en cuanto a resistencia al avance. Las series sistemáticas por su parte nos entregan solo una buena aproximación para la etapa de anteproyecto, pero no nos garantizan resultados que nos respalden a la hora de ejecutar un proyecto propulsivo. 3.2 Cálculo de propulsor En esta etapa de anteproyecto evaluaremos distintas alternativas de sistemas propulsivos. En una primera instancia se pensó en la configuración motor, caja reductora, hélice. Por otra parte existe el sistema wáter-jet, el cual consiste en aumentar violentamente el “momentum” a una masa de agua, expulsándola a gran velocidad


29 creándose así un impulso sobre el agua que termina produciendo una reacción 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 embarcación en la zona de popa, la acelera por medio de un impulsor o impeler, luego corrige la rotación del flujo por medio de una turbina estática llamada “estator” y expulsa finalmente el chorro de agua a muy alta velocidad por una tobera que reduce la sección de salida del chorro para acelerar aún más el agua (principio de conservación de la masa). Más aún en la parte final del sistema existe un deflector de chorro que dirige el caudal de agua expulsada en cualquier dirección 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 apéndices. - Excelente maniobrabilidad. - Menor desgaste en la transmisión. - Reducción en la distancia de parada (hasta una eslora o menos). - Mayor eficiencia propulsiva para velocidades superiores a 20 o 25 nudos. - Reducción de vibraciones. - Reducción de ruido a bordo. - Reducción de peso. - Facilidad de navegación en zonas de baja profundidad. De la asignatura “Resistencia a la propulsión” y catálogos de proveedores de sistemas wáter-jet obtenemos información que nos indica que el sistema propulsivo wáterjet 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 será la eficiencia del sistema wáter jet en comparación con las hélices. De acuerdo a esto, nuestra embarcación, prediseñada para operar a 18 nudos estaría propensa a presentar una menor eficiencia propulsiva con wáter jet que con hélices. 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 operación de la nave y llevarla a zonas en que instalar un sistema wáter jet tenga igual o mayor eficiencia que un sistema convencional. Universidad Austral de Chile - Facultad de Ciencias de la Ingeniería - Escuela de Ingeniería Naval Valdivia-Chile

30 Por otra parte un sistema water-jet implica el ahorro de cajas reductoras, líneas de eje, descansos, prensas estopa, arbotantes, hélices 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 ηp ≈ 0.30 a 0.35 aproximadamente para velocidades inferiores a 15 o 20 nudos y

ηp ≈ 0.40 a

0.45 aproximadamente para velocidades altas (V ≈ 20 a 40 nudos). 3.3 Cálculo de potencia propulsiva. Puesto que ya se calculo la potencia efectiva EHP en el punto (3,1) y sabemos que BHP = EHP / ηp, para efectos de resguardo estimaremos ηp = 0,4. De esta forma podremos realizar un cálculo estimativo de la potencia del motor necesaria para cumplir con la velocidad de diseño.

Calculada la potencia BHP necesaria para una velocidad de 20 nudos y entendiendo que a esta velocidad contamos con un sumado a esto, el

de 2.37;

, está definido en 12, teóricamente la nave estaría

en condiciones de planear debido a las formas de su casco. Y entendiendo que en condición de planeo la embarcación tiene menor resistencia al avance por ende necesitaría 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 cálculo de potencia propulsiva. Motor elegido Se utilizará la configuración de dos motores gemelos con las siguientes características: -

Marca

: Cummins.

-

Modelo

: QSK19-M

-

Configuración : 6 cilindros, 4 tiempos diesel

-

Potencia

-

Revoluciones : 1800

: 600 BHP MCR.

Curvas de performance y especificaciones técnicas se presentan en el ANEXO de este proyecto. Universidad Austral de Chile - Facultad de Ciencias de la Ingeniería - Escuela de Ingeniería Naval Valdivia-Chile

31 Sistema water-jet seleccionado.

La forma de elegir el propulsor es mediante las características de la embarcación, velocidad y potencia requerida. Para nuestro cálculo tenemos los siguientes datos: - Velocidad

: sobre 18 nudos.

- Potencia requerida

: 2 x 600 BHP.

-

: 34 ton.

Desplazamiento

Proveedores como Hamilton, Rolls-Royce y DOEN-water jets prestan asistencia técnica especializada y en función de las características de operación de la nave ofrecen la mejor opción de compra. Solo consultando curvas de performance y características de catálogos 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 óptimas para el desplazamiento de diseño del buque.

-

Las RPM máximas del equipo son compatibles con las de los motores

preseleccionados. Las características del equipo son las siguientes: -

Marca : Rolls-Royce.

-

Tipo

-

Modelo: FF500.

: Kamewa FF-series.

Especificaciones técnicas se presentan en el ANEXO de este proyecto. 3.4 Diseño de timón Una de las mayores ventajas del sistema water-jet es la gran maniobrabilidad en la navegación que prestan estos equipos; sin duda por sobre la necesaria para cumplir con lo estándares internacionales de maniobrabilidad y/o casas de clasificación. 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 dirección incluso hacia proa para detener la embarcación en distancias ínfimas de hasta una eslora o menos y en ángulos tales que la embarcación puede girar en 360 grados prácticamente sobre su eje vertical. De acuerdo a lo anterior, el timón y sus sistemas no tienen lugar en la configuración de propulsión elegida para este proyecto.


32 CAPÍTULO IV ESTUDIO DE ESTABILIDAD En este capítulo se efectuará la estimación de pesos y centros de gravedad, cálculo de desplazamiento liviano y peso muerto, análisis de estabilidad transversal y longitudinal.

4.1 Estimación 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 embarcación 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 embarcación. Dividiremos este desplazamiento en tres ítems significativos: 1. Peso del casco y estructuras. 2. Peso de la sala de máquinas. 3. Peso de las acomodaciones. Peso muerto (deadweight):

Es el peso variable de la embarcación, aquí 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 tripulación 6. Peso de los pasajeros 7. Peso de carga

4.2 Cálculo de desplazamiento liviano. 4.2.1 Peso y centro de gravedad del casco. A través de la herramienta Autocad y Rhinoceros y de acuerdo al escantillonado de la nave se modeló la cuaderna maestra del buque para posteriormente mediante Universidad Austral de Chile - Facultad de Ciencias de la Ingeniería - Escuela de Ingeniería Naval Valdivia-Chile

33 comandos de propiedades físicas de estos programas obtener su volumen y a través del peso específico del aluminio calcular el peso de la estructura.

Elemento

Peso [ton] 3,579

Elementos transversales

LCG [m] ref.0 Mto long [t*m] 11,60 41,512

VCG [m] 1,64

Mto vertical [t*m] 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 máquinas Para estimar el peso de la sala de máquinas acudiremos a las especificaciones técnicas de los motores principales y equipos water-jets que nos entregan los catálogos 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 incluyéndolo en el ítem de equipos e instalaciones, para este cálculo se utilizará la fórmula propuesta por D. Anderson, en la cual sumado a las acomodaciones considera una serie de elementos detallados en el apunte de Diseño y Proyecto de la Nave: Universidad Austral de Chile - Facultad de Ciencias de la Ingeniería - Escuela de Ingeniería Naval Valdivia-Chile

34

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

Ítem Casco y estructura

Peso [ton] LCG [m] ref.0 11,11 11,32

Mto long [t*m] 125,78

VCG [m] 1,54


Sala de máquinas

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 Cálculo de Peso muerto. Este ítem será estimado de acuerdo requerimientos y expresiones teóricas, pero la posición definitiva de los estanques se realizará en software Hydromax sobre el modelo del casco del buque para efectos de optimización de espacios.

4.3.1 Peso del combustible

De los motores CUMMINS Diesel QSK19-M de 600 hp cada uno, obtuvimos su consumo específico a partir del catálogo para una potencia de 600 BHP (hp)/448 (KW) a 1800 RPM.


35 Respetando la predisposición de capacidad = 2000 litros de combustible la embarcación tendría capacidad de combustible para navegar por solo 8 horas a la máxima potencia MCR de los motores. Puesto que realizar faenas de combustible amerita un trámite con la Autoridad marítima y tiempo muerto de trabajo; se dispondrá de capacidad de almacenamiento para que la nave opere al menos 2 días a su máxima potencia durante 12 horas ininterrumpidas cada día. -

Bajo estas condiciones la autonomía de la nave a máxima potencia y 20 Kn de velocidad sería de 480 millas náuticas. Autonomía razonable para el perfil de misión de la embarcación que no va en desmedro del ágil desempeño que esta solicita. Según apunte de Proyecto de la Nave para obtener el peso total del combustible se sumarán los siguientes porcentajes al consumo de la maquinaria propulsora. -

Consumo de maquinaria auxiliar y estadía en puerto 15%:

-

Navegación 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 según 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 navegación correspondientes a 2 jornadas de 12 horas c/u:

(Referencia apuntes proyecto de la Nave I) Universidad Austral de Chile - Facultad de Ciencias de la Ingeniería - Escuela de Ingeniería Naval Valdivia-Chile

36 La expresión anterior se utiliza para embarcaciones de pasajeros llámese transbordadores, ferries, cruceros etc. Recordemos que la

nave de este proyecto está diseñada para navegaciones

rápidas y cortas por lo que no se consideran duchas, agua para cocina entre otras. Estimando que en un día ajetreado podrían pasar 12 horas de navegación considerando que la nave no dispone de camarotes para pasajeros se podría realizar una estimación 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 cálculo 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 tripulación correspondientes a un máximo de 2 jornadas de 12 horas de acuerdo a la autonomía de la nave de la siguiente forma: . Para el caso de los pasajeros, dado que no se contempla alojamiento de, se otorgará un peso en provisiones por persona de 500 grs. Los que pueden corresponder a alguna colación como por ejemplo: una fruta, un yogurt, un helado, un jugo etc. Por lo tanto: .

4.3.5. Peso de la tripulación

4.3.6. Peso de los pasajeros Según apunte “proyecto de la nave I”


37 En vista de que el pasaje que transportará la embarcación será personal de trabajo o turistas por trechos cortos de navegación, se estimará 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 ítem 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 función de transporte de carga solo si es realmente necesario, su principal función es transportar personal o turistas en forma rápida y cómoda entre los puntos de navegación. Por lo tanto para esta parte del proyecto se pretenderá disponer de 1ton de carga en cubierta (boyas y equipos livianos).

Ahora bien: una vez estimados todos los pesos correspondientes al ítem Peso muerto.

Finalmente se reagruparon y recalcularon los ítems del peso muerto al definir la posición final de los estanques sobre el modelo del casco. Se respetaron al máximo las capacidades calculadas anteriormente sin entorpecer de mayor manera el valor del desplazamiento de diseño de la nave.

Ítem

Capacidad

Tripulación

1

Peso [ton] 0,40

LCG [m] 10

Mto long [t*m] 4,00

VCG [m] 2


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.


38 Resumen de pesos: Ya definidos y calculados los pesos de la embarcación, el desplazamiento de diseño para un calado de 0,88 metros es el siguiente: Luego,

Ítem Light weight

Peso [ton] 21,50

LCG [m] ref.0 9,96

Mto long [t*m] 214,15

VCG [m] 1,34


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 Análisis de estabilidad transversal y longitudinal. El software HydromaxPro a partir del modelo del casco diseñado en Maxsurf posee herramientas que nos permiten insertar tanques y pesos sobre la embarcación simulando los fluidos y características físicas de los cuerpos para luego realizar curvas GZ, GM y evaluar criterios de estabilidad. Las pruebas de estabilidad se realizaron según la normativa IMO, en la cual los Criterios generales de estabilidad sin avería exigidos para todos los buques son: Para buques de pasaje y buques de carga: 1. El área bajo la curva de brazos adrizantes (curva de brazos GZ) no será inferior a 0,055 m.rad hasta un ángulo de escora θ= 30º ni inferior a 0,09 m.rad hasta un ángulo de escora θ = 40º o hasta el ángulo de inundación θf si éste es inferior a 40º. Además, el área bajo la curva de brazos adrizantes (curva de brazos GZ) entre los ángulos de escora de 30º y 40º o de 30º y θf, si este ángulo es inferior a 40º, no será inferior a 0,03 m.rad. 2. El brazo adrizante GZ será como mínimo de 0,20 m a un ángulo de escora igual o superior a 30º. 3. El brazo adrizante máximo corresponderá a un ángulo de escora preferiblemente superior a 30º pero no inferior a 25º. 4. La altura metacéntrica inicial GM no será inferior a 0,15 m. Para este buque se aplicarán las condiciones de carga correspondientes a un buque de pasaje. Buques de pasaje: Universidad Austral de Chile - Facultad de Ciencias de la Ingeniería - Escuela de Ingeniería Naval Valdivia-Chile

39 - 1. Buque en la condición de salida a plena carga, con la totalidad de provisiones y combustible y el completo de pasajeros con su equipaje; - 2. Buque en la condición de llegada a plena carga, con la totalidad de pasajeros con su equipaje, pero con sólo 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 sólo el 10% de provisiones y combustible. Condición 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

Tripulación

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

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

Aguas oleosas

Curva de brazos adrizantes Heel to Starboard degrees Displacement tonne

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

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) VCB m from DWL m

10,819

10,822

10,827

10,833

10,841

10,852

-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


9,824

10,218

10,491

10,764

11,200

11,210


40 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

Value

Units

Actual

Status

3,151

m.deg

19,293

5,157

m.deg

30,428

Resumen de criterios aprobados Criteria 3.1.2.1: Area 0 to 30 shall not be less than (>=)

Pass

3.1.2.1: Area 0 to 40 shall not be less than (>=)

Pass


1,719

m.deg

11,135

0,200

m

1,279

shall not be less than (>=)

25,0

deg

50,0

0,0

deg

0,150

m

4,83

10,0

deg

0,0

Pass Pass

3.1.2.5: Passenger crowding: angle of equilibrium shall not be greater than (<=)

Pass Pass

3.1.2.4: Initial GMt spec. heel angle

Pass Pass

3.1.2.3: Angle of maximum GZ shall not be less than (>=)

Pass Pass

3.1.2.2: Max GZ at 30 or greater shall not be less than (>=)

Pass

Pass Pass Pass


41 Condición 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

Tripulación

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

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

100%

0,5866

16,783

0,335

0,000

Total Weight=

31,01

LCG=10,861

VCG=1,457

TCG=0,000

Combustible

Aguas negras


0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

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 VCB from DWL m

10,868

10,872

10,878

10,886

10,896

10,906

-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) TCF m to zero pt. m

10,015

10,172

10,451

10,784

11,308

11,236

0,000

0,814

1,233

1,581

1,914

2,248


0,4

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0


0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0


42

Resumen de criterios aprobados Criteria

Value

Units

Actual


Pass 3,151

m.deg

17,862

5,157

m.deg

27,998


1,719

m.deg

10,136

0,200

m

1,135

25,0

deg

49,0

0,150

m

4,059

Pass Pass


Pass Pass

3.1.2.4: Initial GMt shall not be less than (>=)

Pass Pass


Pass Pass


Pass Pass


Status

Pass Pass

10,0

deg

0,0

Pass



Quantity

Weight tonne

Long.Arm m

Vert.Arm m

Trans.Arm m

Lightship

1

21,50

9,960

1,340

0,000

Tripulación

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

0%

0,0000

11,300

0,538

0,000

Aguas oleosas Combustible

100%

2,645

10,309

0,819

-1,282

Agua Dulce

100%

0,9938

19,626

0,607

0,000

0%

0,0000

17,973

0,339

0,000

0%

0,0000

16,783

0,335

0,000

Total Weight=

34,33

LCG=11,006

VCG=1,358

TCG=0,000

Aguas Grises Aguas negras


0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

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


11,013

11,016

11,021

11,028

11,037

11,048

-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) TCF m to zero pt. m

10,053

10,278

10,552

10,866

11,306

11,316

0,000

0,789

1,222

1,578

1,916

2,185


0,6

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0


0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

Ddddddddddddddddddddddd


44


Value

Units

Actual

3,151

m.deg

19,540


Pass


5,157

m.deg

30,907

1,719

m.deg

11,367

0,200

m

1,311

25,0

deg

51,0

0,150

m

4,535

Pass Pass


Pass Pass


Pass Pass


Pass Pass


Pass Pass


Status

Pass Pass

10,0

deg

0,0

Pass



Quantity

Weight tonne

Long.Arm m

Vert.Arm m

Trans.Arm m

Lightship

1

21,50

9,960

1,340

0,000

Tripulación

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

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

100%

0,5866

16,783

0,335

0,000

Total Weight=

30,01

LCG=11,083

VCG=1,414

TCG=0,000

Combustible

Aguas negras


0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

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


11,092

11,096

11,103

11,111

11,122

11,133

-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 TCF to zero pt. m

10,179

10,239

10,515

10,904

11,435

11,314

0,000

0,825

1,239

1,587

1,921

2,252


0,5

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0


0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0


46


Value

Units

Actual

3,151

m.deg

18,060


Pass


5,157

m.deg

28,414

1,719

m.deg

10,354

0,200

m

1,164

25,0

deg

49,0

Pass Pass

0,150

m

3,691

10,0

deg

0,0


Pass Pass


Pass Pass


Pass Pass


Pass Pass


Status

Pass Pass Pass


47 Condición de carga 5: Se calculará esta condición de carga en forma opcional ya que puede que nuestra embarcación regrese del muelle de destino sin pasajeros. Tomando en cuenta que gran parte del peso de la embarcación se concentra en el pasaje y las provisiones, veremos si la estabilidad es apta en esta condición.

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

Tripulación

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

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

Combustible

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


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


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


0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0


0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0


48


Value

Units

Actual


Pass 3,151

m.deg

19,677


5,157

m.deg

31,332

1,719

m.deg

11,656

0,200

m

1,270


Pass Pass

25,0

deg

48,0

0,150

m

2,722


Pass Pass


Pass Pass


Pass Pass


Status

Pass Pass Pass Pass

10,0

deg

0,0

Pass


49 De acuerdo a los cálculos de estabilidad se evidencia que la embarcación aprueba todos los criterios propuesto por OMI según “CODIGO DE ESTABILIDAD SIN AVERIA PARA TODOS LOS TIPOS DE BUQUES REGIDOS POR LOS INSTRUMENTOS DE LA O.M.I.” TM-063; e incluso el criterio número 5 que se el más desfavorable en términos de estabilidad en el cual podría navegar la embarcación. También se concluye que esta embarcación no solicita de lastre en caso de navegar sin pasaje, con un 10% de provisiones, 10 % de combustible y sin carga.


50 CAPITULO V ESTIMACION DE COSTOS, ESPECIFICACIONES TECNICAS Y CONTRATO DE CONSTRUCCION.

5.1 Especificaciones técnicas. 5.1.1 Características Principales Carena: Eslora Total

24 m.

Eslora en entre perpendiculares

21,787 m.

Eslora en flotación

21,787 m.

Manga Total Manga en flotación Puntal Calado en max. carga

5,54 m. 5.257 m. 2,7 m. 0,88 m.

Calado en condición liviana

0,768 m.

Desplazamiento liviano

24,4 ton.

Desplazamiento en max. carga

34,172 ton.

CB

0,331

CP

0,734

CM

0,453

CWP

0,846

Capacidades: Agua Potable

1 m³

Aguas oleosas

0,443 m³

Aguas grises

0,463 m³

Aguas negras

0,572 m³

Combustible (Diesel)

6,782 m³

Lubricante motores principales

0,092 m³

Carga: Área de carga

20 m²

Capacidad de carga

1 ton.

Andar: La embarcación fue proyectada para una velocidad máxima de 18 nudos en aguas protegidas (estado de mar Beufort 1 o 2).


51 Desempeño: Condición de pruebas (aguas tranquilas) Velocidad máxima (intermitente)

20 Kn

Velocidad crucero (MCR)

18 Kn

Consumo máximo

164,4 L/hr

Consumo crucero

137,8 L/hr

Tripulación y Pasajeros: Dotación (Oficiales/Tripulantes)

1/3

Pasajeros

50

Acomodaciones: Asientos pasajeros

50

Asientos piloto/ tripulante (puente)

2

5.1.2 Construcción Los materiales usados en la construcción son certificados según la casa clasificadora Lloyd’s Register of Shipping. La construcción completa del casco y superestructura es de aluminio, todo regido bajo la guía para clasificación y construcción “Rules and Regulations for the Classification of Special Service Craft”. La embarcación será construida

en aluminio de calidad naval según

especificaciones de Lloyd’s Register of Shipping con estructura mixta de acuerdo a estándares y regulaciones e íntegramente soldados. La soldadura de la embarcación, será realizada con proceso MIG, y se realizará en un ambiente adecuado para estos tipos de construcciones, o sea en un espacio cerrado, protegiéndolo de corrientes de aire, humedad, ambiente salino entre otros.

Arreglo General, distribución de cubiertas y acomodaciones El buque esta dividido en tres cubiertas más el doble fondo, estas pueden ser visualizadas en el plano de Arreglo General anexado al informe.

Doble Fondo: Posee una altura mínima de 0,35 m en popa y 0,737 m en proa. En este se encuentran estanques de combustible, lubricantes, aguas oleosas, aguas negras, aguas grises y agua dulce.


52 Cubierta de Pasajeros: Se compone de las acomodaciones dispuestas para los pasajeros. Posee 50 butacas, 2 baños (dama y varón) dotados de WC y lavamanos, un pasillo central, 2 accesos mediante escaleras por proa y por popa desde cubierta principal, 4 ventanas 1585x650 mm a cada banda, ambiente climatizado y accesos a bebidas y colaciones. Además contiene escotillas de ingreso a estanques de agua potable, aguas grises y aguas negras.

Cubierta Principal: Podemos dividir esta cubierta según zonas o espacios: -

Zona de ingreso al pique de proa: Esta zona consta de escotilla estanca de acceso al pique de proa exigido por SOLAS, espacio destinado a contener espías y cables de maniobra.

-

Área de carga: Ubicada en la zona de proa, esta área de 20 m2 está diseñada y destinada para el transporte de cargas menores (Max 1 ton) diversas; muertos, boyas, boyarines, maquinarias, herramientas, etc. Por los costados del barco en dicha zona se encuentran unas protecciones para permitir el tránsito del personal.

-

Zona de ingreso a sala de estanques de combustible: zona ubicada entre sala de pasajeros y sala de máquinas. Mediante escotilla en cubierta principal existe acceso a sala de estanques y combustibles.

-

Zona de ingreso a Rasel de popa: en este espacio se encuentra la escotilla de acceso al sistema de gobierno y propulsión water-jets.

Cubierta de Puente de Mando: El puente de mando debe satisfacer las siguientes exigencias. -Buena visibilidad en todo su contorno. -Debe ir equipada con vista clara hacia proa, popa y costados para facilidad al navegar en una zona de alto tráfico de embarcaciones. -Limpiadores y desempañadores de vidrios en todas las ventanas del puente. -2 Sillones ergonométricos para piloto y tripulante. -Estante o rack para documentación de la nave e información propia de los trabajos administrativos de las faenas. Universidad Austral de Chile - Facultad de Ciencias de la Ingeniería - Escuela de Ingeniería Naval Valdivia-Chile

53

Terraza: Esta corresponde a la zona exterior al puente de mando, acá podemos encontrar pasadizos con sus respectivas barandas de protección, una balsa de rescate con remos y también se ubican las aspiraciones del sistema de aire acondicionado.

Puente de mando: En este se encuentran los controles de la embarcación y sistemas de navegación, también un baño para la tripulación equipado solo con WC y lavamanos puesto que se dispondrá de un baño completamente equipado junto a camarotes para tripulación dispuestos bajo sala de pasajeros.

5.1.3 Maquinaria Principal y auxiliar Propulsión La maquinaria esta compuesta por dos motores propulsores gemelos, uno a cada banda de la embarcación. Motor Principal: 2 x Cummins QSK19-M 600 Hp a1800 RPM c/u. Especificaciones. Versión

: 6 cilindros en línea

Cilindrada

: 19.0 litros

Diámetro y carrera

: 159 mm x 159 mm (6.25 in x 6.25 in)

Descripción

: Turbo sobrealimentado y enfriador de aire.

Para los 18Kn, velocidad de operación de la nave en aguas tranquilas, se requieren 965 BHP, los cuales son entregados por la sumatoria de los 2 motores propulsores, cada uno trabajando a un régimen de 1800 RPM. Cada motor se encuentra acoplado a equipos gemelos water-jets Rolls-Royce modelo F500 1400 Hp/1900 RPM.

Motor auxiliar

: motor generador KOHLER POWER SYSTEMS.

Modelo

: 100REOZJB.

Obs: en Anexo se presentan fichas técnicas de motores y equipos Jet.


54 Sistema de Combustible: Sistema de inyección electrónica independiente para cada unidad, filtro de combustible secundario montado en motor, el filtrado primario está compuesto por una serie de filtros antes de la llegada al sistema de inyección al motor.

Sistema de Lubricación: Sistema de lubricación interno mediante salpicadura. Filtros duales montados en cada motor.

Sistema de partida: Alternador 24V/100 amperes, sistema de transmisión por correa.

Sistema de Refrigeración: Intercambiador de calor de placas de titanio modular, sistema enfriamiento integral con líquido refrigerante que sede la temperatura extraída del motor al agua de mar del sistema de enfriamiento y esta a su vez es enfriada por aire. Bomba de agua autocebante de engranajes con 2,5 "de entrada.

Sistema de alimentación de aire: Sistema de aire de entrada - Filtro de aire de admisión con silenciador y sistema de ventilación cerrado de 24V de aire de emergencia de stand-by en caso de emergencia. Anexado a este proyecto se presentará un extracto del catálogo del motor con sus características principales. 5.1.4 Equipamiento Amarre y Fondeo -

2 Anclas de 120 Kg cada una con sus respectivos paños de cadena + 1 respeto.

-

2 amarras de longitud mínima 60 metros con carga de rotura mínima de 3000 Kg.

Dispositivos de salvamento, rescate y primeros auxilios: -

6 aros salvavidas con cabo de vida.

-

68 chalecos salvavidas con señal luminosa y pito.

-

5 bengalas de mano

-

2 tablas espinales.


55 -

1 botiquines

-

2 balsas salvavidas con capacidad de 32 personas equipadas con paquete tipo B

-

Bote de rescate a remo con capacidad para 3 personas ubicado en la cubierta del puente de mando.

Equipo de detección y extinción de incendio: -

2 Bombas contra incendio ubicadas en la sala de máquinas de las cuales una será de accionamiento independiente y o portátil. También será posible el uso de las bombas de sentina

mediante un manifold. Según reglamento las bombas

deben tener un caudal mínimo de 11 m³/hora. -

3 extintores fijos de espuma de 45 Kg.

-

5 extintores portátiles de polvo químico de 9Kg.

-

2 grifos ramal de incendio.

-

2 estaciones de incendio, manguera y pitón.

-

2 hachas.

-

1 bocina de alarma contra incendio.

-

2 cortes a distancia de válvulas de petróleo.

-

2 pulsadores de alarma contra incendio.

-

4 planos de seguridad o plan de incendio.

-

6 detectores de humo

-

2 tableros de distribución de emergencia

-

2 paradas remotas de ventiladores

Equipos de comunicaciones y navegación. -

1 radio VHF Furuno Radio teléfono FM-8800S marino de tipo aprobado con antena instalada de tal forma que de atraque para embarco

no pueda golpearse contra muelles en las maniobras y desembarco de pasajeros.

-

1 radio VHF portátil de tipo aprobado, de respeto.

-

1 radio HF Furuno Radio teléfono FS-1570.

-

1 radar Furuno Radar Marino 1932 MK2, 48 nm.

-

1 GPS: 1 x Furuno Navigator GP-15.

-

1 compás magnético Anschuetz Standard 22 Compact.

-

1 Echo Sonda Furuno FE-700.

-

Focos dirigibles para alumbrar zona de muelles.


56 -

Focos fijos en zona de cubierta principal y borda.

-

Luces de navegación de acuerdo al Reglamento Internacional para Prevenir Abordajes. (Regla 29)

Obs.: Equipos obtenidos a partir de base de de datos de buques similares y de tesis de anteproyecto de una embarcación pilot.

Acomodaciones para pasajeros Las acomodaciones deben cumplir con los mayores estándares de comodidad y calidad para prestar un viaje reponedor y fuera de riesgos al personal. Para lograr esto a bordo se prestará un servicio básico de atención que se compone de los siguientes items: - 50 butacas de cuero y respaldo alto. - Sistema de aire acondicionado, con recirculación de aire. - 2 Televisores de 32” LG, dispuestos de tal manera que puedan ser vistos por la totalidad de los 50 pasajeros. - Sistema de audio Dolby TrueHD. - Chalecos salvavidas dispuestos en respaldo de cada butaca. - 1 zona con acceso a refrescos y agua potable, además de café, con disponibilidad de termos. - Dos accesos, uno por zona de popa y otro por zona de proa. - Baño dama y baño varón entre sala de pasajeros y área de carga. 5.2 Costos de la embarcación El cálculo se basará

en las recomendaciones propuestas en el apunte de

Proyecto y Diseño de la Nave. Debido a que no poseemos datos característicos sobre valores de HH y de tarifas salariales horarias para cada astillero, los cuales son factores que determinan la productividad y eficiencia, trabajaremos con valores aproximados y estimativos. Antes de proceder definiremos los componentes del costo de la embarcación: (Costos Materias Primas + Horas Hombres + Costos Generales + Costos Diversos + Ganancia) Por lo tanto nos enfocaremos en calcular los costos de los siguientes ítems: 1. Costos Materias Primas 2. Horas Hombres 3. Costos Generales Universidad Austral de Chile - Facultad de Ciencias de la Ingeniería - Escuela de Ingeniería Naval Valdivia-Chile

57 4. Costos Diversos 5. Ganancia 5.2.1 Costos Materias Primas El primer paso es obtener el peso del aluminio

que ya fue calculado en las

primeras etapas del proyecto. Peso del casco en Aluminio = 14 toneladas. El peso del aluminio facturado corresponderá a un 10% adicional al peso en aluminio del casco:

El Aluminio a usar en la construcción es de tipo naval: AW 5754 – H112 El costo de este tipo de aluminio bordea los $4130 el kg. o en dólares U$ 8,88 el Kg.

Costo por consumo de soldadura y gases de corte corresponderán a un 15% del precio del aluminio.

5.2.2 Horas Hombres (HH): En esta etapa todos los métodos conocidos o recomendaciones para estimar la cantidad de horas hombres se basan en el peso del acero por lo que si ocupamos el peso del aluminio nos entregara valores erróneos, así que para esta etapa usaremos el peso como si fuera acero, suponiendo que el tiempo en procesar el aluminio sea igual al utilizado en acero. Peso en acero equivalente total = 11,11 ton alum x (7,85/2,7) = 32,3 toneladas.

Ítem Cuadernas y mamparos

% acero total 24

Peso ítem (ton) 7,752

HH x tonelada 230

Total horas 1783

Doble fondo y costados

15

4,845

190

921

Planchaje del casco

28

9,044

200

1809

Cubierta y escotillas

13

4,199

210

882

Caseta y puente de gobierno

12

3,876

250

969


58

Amuras y defensas

4

1,292

210

271

Fundamentos y bases de equipos

4

1,292

280

362

Totales

100

32,3

-

6996

Tenemos un total de HH = 6.996 horas. Instalaciones de equipos:

Donde: - Wi = peso de equipos e instalaciones - C = Coef. Que avería según la eficiencia del astillero entre 15000 y 25000 (se escogió el valor máximo para conservar un margen de error a favor del calculista)

Instalación de la maquinaria (sala de máquinas):

Los SHP se obtuvieron mediante un rendimiento mecánico igual al 95%, por lo que los SHP serán = 0,95*850 = 1140 hp. Sumando los tres puntos anteriores tenemos un total de HH igual a 35.140 horas. Asumiendo un valor igual a $2400 la hora trabajada en el astillero, en base al mercado actual de salarios, podemos calcular el total en costo de HH para la construcción del buque. Total costos HH= $ 84.336.000 = U$ 181.368 5.2.3 Costos Generales Corresponden a

costos de combustibles, electricidad, agua, mantenciones de

equipos, servicios asistenciales, etc. Se considera como un 30% del valor de las HH Universidad Austral de Chile - Facultad de Ciencias de la Ingeniería - Escuela de Ingeniería Naval Valdivia-Chile

59 Costos Generales = U$ 54.410 En estos costos incluiremos los costos de maquinarias, equipos e instalaciones: Debido a que en este tipo de costos se debe realizar una cotización de equipo por equipo y no contamos con todos estos, se hará una estimación mediante la siguiente formula propuesta para el costo de la maquinaria (sala de máquinas).

Los BHP usados corresponden a 1200 HP.

Costo Maquinaria (sala de máquinas) = U$ Finalmente tenemos: Total Costos Generales = U$ 1.673.086

5.2.4 Costos diversos Corresponden a costos

de planos, andamiajes, alumbrado provisional, lanzamiento,

dique seco, viaje de pruebas, etc.

Se estimo en un total de = $ 25.000.000 = U$ 53.763,44

5.2.5 Ganancia: La ganancia se considerará en un 10% de: (Costos materias primas+ horas hombres + costos generales + costos diversos) = U$ 2.033.008 Total Ganancia = U$ 203.300 5.2.6 Precio estimado de la nave El costo total de venta incluye ganancia e IVA, el cual corresponde a un 19%.

El costo total de venta del buque será: U$ 2.661.206. Universidad Austral de Chile - Facultad de Ciencias de la Ingeniería - Escuela de Ingeniería Naval Valdivia-Chile

60 5.3 Contrato de construcción Es necesario mencionar que un astillero al elaborar un contrato de construcción debe asesorarse jurídicamente por un profesional especialista en el tema el cual maneje los intereses, riesgos o resquicios legales en estos negocios. Más aún sabiendo que en una obra de ingeniería naval se manejan altas primas. En este anteproyecto se ha elaborado un contrato que a criterio del proyectista cubre los puntos y resguardos tanto para el armador como para el diseñador. Sin embargo este contrato es más bien la materia prima para que un abogado competente le aplique los argumentos técnicos necesarios para entrgarle vaidez jurídica.

Contrato En

el

presente

contrato

se

estipulará

el

acuerdo

adquirido

entre

Astilleros………………………...……………………………………………,representado por su Gerente General Sr. ………………………………….…………………………….., domiciliado en……………………………………………………………………………………….y el armador Sr…………………………………..……………………………...…………….., representado por ………………………………………………………….domiciliado en……………………………………………………………………………………………………… Para la construcción y ejecución de una embarcación tipo “Crew-boat Vessel” cuya categoría le permita ser clasificada por Lloyd´s Register of Shipping. La embarcación ha sido proyectada y diseñada por el departamento de Proyectos de Astilleros……………………………………………………………………………………... bajo la responsabilidad del Sr. Daniel González Delgado, Gerente Técnico del astillero. Todo lo que se acordará en el siguiente contrato reflejará el deseo mutuo entre ambas partes para la buena ejecución de la obra en marcha. A continuación, se estipularán las condiciones legales que, tanto constructor y armador, se comprometen a cumplir en el periodo que dure la obra.

Primera: En Santiago, a……..de…………………. del 2012, las partes contratantes, Constructor y Armador,

acuerdan;

El

constructor

(Astilleros…………………………………………..),

acepta proyectar, diseñar, construir, lanzar, y vender. Por su parte el armador, acepta comprar una embarcación tipo “Crew Boat vessel “con su maquinaria y equipos.


61 Segunda: Las

partes,

para

todos

los

efectos

legales,

fijan

sus

domicilios

en…….………………………..………………………………………………………….constructor y..………………………………………………………………………………..………armador,

y

convienen que se apliquen las leyes vigentes en la República de Chile. Tercera: Las normas y características que rigen la construcción de la embarcación serán estipuladas en el presente contrato basadas en el documento: “Especificaciones Técnicas”, el cual forma parte del anteproyecto. Cuarta: El astillero confeccionará un programa según la planificación del mismo, el cual contemplará cada una de las etapas con sus fechas de término y avances desde la puesta de quilla hasta la entrega del buque. Quinta: El pago al Astillero se realizará en dólares, suma igual a: U$ 2.661.206 este se hará de acuerdo al siguiente orden: Primer pago correspondiente al 35% del total al momento de firmar el contrato de construcción; Segundo pago correspondiente al 15% al momento del lanzamiento del casco al agua, dicha condición de lanzamiento será estipulada mas adelante y por último el 50% restante se cancelará parcelado en 12 pagos mensuales a partir de un año transcurrido luego de la entrega del buque al armador. Sexta: Para establecer el pago del 15%, se define el lanzamiento del casco cuando la nave se encuentre con toda su estructura de casco y maquinaria instalada, no así superestructura Séptima: La nave será considerada desde la firma del contrato hasta la entrega final, propiedad del armador,

sujeta

solamente

a

los

derechos

del

constructor,

basados

en

las

especificaciones técnicas. Octava: El constructor obtendrá un certificado para la clase de embarcaciones y construirá la nave de acuerdo a lo programado y estipulado en las especificaciones

técnicas y en el

siguiente contrato.


62 Novena: El Armador tendrá derecho a enviar a un Inspector al establecimiento de construcción, durante las horas de trabajo, con motivo de inspeccionar la calidad de los materiales, equipos utilizados, calidad de las uniones de soldaduras y verificar que se cumplan las especificaciones al pie de la letra con motivo de generar una embarcación de óptima calidad. Cualquier defecto o disconformidad con la calidad de la obra, el Astillero deberá corregir a fin de satisfacer al Inspector del armador. Décima: La embarcación estará terminado y lista para el viaje de pruebas a mas tardar el día …………………………………………………………….del año 2012, y si no fuera terminado, el constructor deberá pagar al Armador, una indemnización de perjuicios que de antemano las partes avalúan en el 1 por 1000, por cada día hábil de retraso; (lo que significa que el total de construcción de la embarcación se dividirá por 1000, y el valor que resulte deberá pagarse diariamente al armador). Si la entrega de la nave se demorase por accidentes, disputa laboral, incendio, tormenta, o cualquier otra causa que escape al control absoluto del constructor, o por motivos de modificaciones ordenadas por el armador, o si se produce retraso en el pago de alguna cuota, al constructor se le abonará la extensión de un día hábil por cada día perdido. Undécima: Si el constructor falla de terminar la obra, conforme al contrato, el armador tendrá el derecho de entrar al astillero, utilizar las instalaciones y todos los materiales provistos para terminar la nave. El costo involucrado se deducirá del precio de compra impago. Si dicha cantidad es insuficiente para cubrir los gastos, la diferencia será abonada por el constructor. Duodécima: El constructor asegurará la nave durante su construcción contra todo riesgo. Si fuera destruida por incendio u otra causa, antes de la entrega, entonces cesa el contrato y el constructor devolverá las cuotas canceladas sin intereses. Si la nave es reparada por el constructor de los daños mencionados a satisfacción del armador, el armador deberá recibir la nave, sin tener derecho a esgrimir la cláusula Décima, por atraso en la entrega. Décima tercera: El armador pagará al constructor la suma correspondiente al 0.025% del costo total, por cada día de entrega por anticipado. Décimo cuarta: Universidad Austral de Chile - Facultad de Ciencias de la Ingeniería - Escuela de Ingeniería Naval Valdivia-Chile

63 Para cualquier discrepancia entre las partes Constructor y Armador, se recurrirá al fallo inapelable de un comité representado por casa de clasificación acordada. Décimo Quinta: Inmediatamente

terminada

la

nave,

se

harán

las

pruebas

indicadas

en

las

especificaciones, así como el viaje de pruebas de mar. Para la prueba, el constructor proveerá la tripulación y el combustible. Si todo resulta bien, se firmará el acta de entrega de la nave, de lo contrario, se hará presente por escrito al constructor de los aspectos no aceptados. Décimo sexta: El constructor garantizará la maquinaria por un periodo de seis meses, contra defectos de material y mano de obra. El Ingeniero de máquinas del constructor, durante el período de garantía, será contratado por el armador. Ampliado este plazo, todo tipo de defecto en maquinaria, equipos e instalaciones son responsabilidad de los proveedores de cada ítem antes mencionado. Décimo séptima: La velocidad de la nave comprometida por parte del constructor es 18 Kn en condición de pruebas (aguas calmas) y el incumplimiento de esta condición faculta al armador a rechazar de la obra y solicitar la devolución de todas las primas que el armador pagó a la fecha al constructor. Sr: ………………………………………… Rut: ……………………………… Gerente General Astilleros……………………………………Ltda.

Sr:………………………………………….. Rut: ………………………………… Armador.

Daniel Alfredo González Delgado 16.905.510-6 Gerente Técnico Astilleros…………………... C


64 CONCLUSIONES Finalizada el anteproyecto de la nave se han abarcado un sinnúmero de ítems y sub ítems que comprenden la gran tarea de diseñar y proyectar un buque. Sin duda es una misión compleja el manejar variables que se interrelacionan entre sí para obtener el mejor diseño posible enmarcándonos en una serie de reglamentos, normativas, sugerencias y criterios de diseño y construcción. Desde la etapa de recopilación de información para crear una base de datos de embarcaciones similares a la que se pretende proyectar, hasta la etapa final de diseño donde finalmente se desarrollan las formas del buque; se presenta un camino colmado de revisiones y procesos iterativos de cálculos para llegar a las formas de carena que se acomoden lo mejor posible a la operación de la nave y una distribución de espacios que cumplan con las expectativas del diseñador y requerimientos del armador que para este caso, fue un armador tipo con pretensiones de una nave para realizar cualquier tipo de faena en zonas de mar protegido en forma rápida eficiente y segura. En la etapa de anteproyecto estructural el objetivo fue lograr interpretar un reglamento de clasificación que para el caso de una “Crewboat”, se utiliza un reglamento para naves especiales que por ende abarca variables especiales, inherentes a la operación misma de las naves como por ejemplo, alturas de ola, velocidad, aceleraciones entre otras. Finalizado el cálculo de escantillonado se obtuvieron dimensiones de placas y elementos estructurales acordes a embarcaciones rápidas de aluminio comparadas con escantillones revisados en práctica profesional y consultas en la web de embarcaciones similares por lo que se cumplió el objetivo para esta etapa de proyecto. El estudio de estabilidad de la embarcación por su parte, cumplió con todos los requisitos y normativas vigentes estipulados por OMI para embarcaciones de trasporte de pasajeros, lo que evidencia un buen diseño del casco en cuanto formas, pesos y distribución de espacios. Finalmente y de acuerdo a la estimación teórica del costo de una embarcación que cuenta con las especificaciones técnicas presentadas en el capítulo 5 del proyecto podemos concluir que la construcción de la nave podría ser perfectamente viable, obviamente indagando más en los precios de cada uno de los equipos, realizando un detalle más fino de los costos de construcción, además de realizar un cálculo de potencia respaldado por un ensayo de canal y asesorados por un profesional especialista en propulsión water-jets. Universidad Austral de Chile - Facultad de Ciencias de la Ingeniería - Escuela de Ingeniería Naval Valdivia-Chile

65 BIBLIOGRAFÍA 

Apuntes de la Guía 1 de Proyecto y Diseño de la Nave



Apuntes de la Guía 2 de Proyecto y Diseño de la Nave



El proyecto básico del buque mercante. Ricardo Alvariño Castro, Juan José Azpíroz Azpíroz, Manuel Meizoso Fernández.



http://www.pancanal.com/



http://www.texascrewboats.com/vessels.html



http://www.swiftships.com/common.php?ec&ilh



http://crewboats.leefelterman.com/



http://www.scrutonmarine.com/Crew%20Boats.htm



http://www.mtu-online.com/



http://marine.cummins.com/



http://www.wartsila.com/en/engines/medium-speed-engines/Wartsila32



http://www.rolls-royce.com/



http://www.doen.com/



http://www.hamjet.co.nz/jet_applications


66 GUÍA DE PLANOS ANEXOS. El set de planos de anteproyecto está contenido en un CD-Room anexado a la versión escrita del presente Proyecto de Titulación los cuales presentan el siguiente orden y denominación:

ANEXO 1

:

PLANO DE LINEAS

ANEXO 2

:

PLANO ARREGLO GENERAL

ANEXO 3

:

PLANO SIST. COMBUSIBLE

ANEXO 4

:

PLANO CIRCUITO ACHIQUE E INCENDIO

ANEXO 5

:

PLANO CIRCUITO ELECTRICO, DIAGRAMA UNILINEAL Y LUCES DE NAVEGACIÓN

ANEXO 6

:

PLANO SEGURIDAD

ANEXO 7

:

PLANO CUADERNA MAESTRA

ANEXO 8

:

PLANO CUBIERTAS Y CORTE EN LC

ANEXO 9

:

PLANO SECCIONES TÍPICAS


Anteproyecto de Embarcación Para Transporte de Pasajeros y Carga Liviana en Lagos

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