UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
Cálculo del RAO de la embarcación
NOMBRE DEL CURSO: Dinámica del Buque FECHA: 15 Octubre de 2016
Realizaremos un análisis para obtener el Operador de Amplitud de Respuesta la hallaremos a través de software Maxurf Motions Advance y seguidamente hallaremos el comportamiento del buque en la mar. Todo esto se realizara para una embarcación BULKER que es un buque mercante especialmente diseñado para transportar sin embalar carga carga a granel.
Make an analysis for the operator amplitude response, we shall find through Maxurf Motions Advance software and then we shall find the behavior of the vessel at sea. All this will be made for a BULKER vessel is a merchant ship specially designed to transport unpackaged bulk cargo.
RESUMEN.................................................................................................................... 1 ABSTRACT .................................................................................................................. 0 LISTA DE ILUSTRACIONES ........................................................................................ 0 LISTA DE TABLAS ....................................................................................................... 1 INTRODUCCIÓN ...........................................................Error! Bookmark not defined. CAPÍTULO I .................................................................................................................. 0 BULKER ....................................................................................................................... 0 1.1.
DESCRIPCIÓN............................................................................................... 0
1.2.
CATEGORIAS ................................................................................................ 1
1.2.1.
CATEGORIAS DE TAMAÑO ................................................................... 1
1.3.
TIPOS GENERALES ...................................................................................... 1
1.4.
CARACTERÍSTICAS DE LA FLOTA............................................................... 2
1.4.1.
ESTADOS DE BANDERA ....................................................................... 2
1.4.2.
MAYORES FLOTAS ................................................................................ 3
1.4.3.
CONSTRUCTORES ................................................................................ 3
1.4.4.
LAS CARGAS DE CARGA ...................................................................... 3
CAPÍTULO II ................................................................................................................. 4 METODOLOGÍA ........................................................................................................... 4 2.1. MAXURF MOTIONS ADVANCE ........................................................................ 4 2.2. SECUENCIA DE ANALISIS................................................................................ 4 CAPÍTULO III ................................................................................................................ 0 RESULTADOS ............................................................................................................. 0 3.1. RAOS DE RESPUESTA PARA HEAVE Y PITCH. ............................................. 0 3.2. ESPECTRO DE MAR ......................................................................................... 1 CONCLUSIONES ......................................................................................................... 2 RECOMENDACIONES ................................................................................................. 3 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................. 4
Figura 1: Sabrina es un portador moderna mayor Handymax ...... E rror! B ookmark not defined. Figura 2: El crecimiento de granelero tonelaje de peso muerto en verde y el porcentaje de graneleros a toda la flota en rojo, 1977-1999 ............................... E rror! B ookmark not defined. Figura 3: Open Design .................................................................. E rror! B ookmark not defined. Figura 4: Bulker ............................................................................. E rror! B ookmark not defined. Figura 5: Embarcación Bulker ....................................................... E rror! B ookmark not defined. Figura 6: Measure Hull .................................................................. E rror! B ookmark not defined. Figura 7: Seleccionar Hull, Deck y Bonded Transops .................. E rror! B ookmark not defined. Figura 8: Insertar Number of mapped sections y Maximun number of mapping E rror! B ookmark
not defined. Figura 9: Mass Distribution ............................................................ E rror! B ookmark not defined. Figura 10: Insertar los parámetros en las casillas......................... E rror! B ookmark not defined. Figura 11: Frecuency range .......................................................... E rror! B ookmark not defined. Figura 12: : Insertar el número de frecuencias. ............................ E rror! B ookmark not defined. Figura 13: Ship theory Method ...................................................... E rror! B ookmark not defined. Figura 14: Seleccionar transom terms y Salvesen........................ E rror! B ookmark not defined. Figura 15. Vessel Type ................................................................. E rror! B ookmark not defined. Figura 16: Seleccionar Monohull ................................................... E rror! B ookmark not defined. Figura 17: Damping Factors .......................................................... E rror! B ookmark not defined. Figura 18: Seleccionar el Roll de 0.05 .......................................................................................... 6 Figura 19: Seleccionar Imputs Window ......................................... E rror! B ookmark not defined. Figura 20: Tabla de Locations, Speeds, Heading y Spectra. ........ E rror! B ookmark not defined. Figura 21: Edit add Remote Locations, Speeds, Heading y Spectra. .......... E rror! B ookmark not
defined. Figura 22: Imagen de las posiciones de los puntos analizados .................................................... 6 Figura 23: Vista Aérea del Bulker.................................................................................................. 7 Figura 24: Grafica de los raos ....................................................................................................... 7 Figura 25: Grafica del espectro de mar ......................................................................................... 7 Figura 26: Grafica del espectro wave freq. ................................................................................... 8 .........................................................................................................................................................
TABLA1: Principales categorías de tamaños de graneleros_______________________________4 TABLA2: Posición de los puntos en estudio___________________________________________13 TABLA3: Velocidad de una embarcación OSV_________________________________________13 TABLA4: Ángulo de encuentro_____________________________________________________13 TABLA5: Método de análisis, Periodo y altura significativa________________________________14
Para la elaboración de este trabajo me toco la embarcación BULKER que es un buque mercante. En el primer capítulo desarrollaré la descripción, categorías y tipos de este buque. Luego pasare al capítulo dos don explicare como se desarrolló en el software Maxsurf Motions Advance para obtener el Operador de Amplitud de Respuesta y finalmente en el último capítulo obtendré los resultados de las gráficas de RAO ROLL, RAO HEAVE y RAO PITCH.
1.1.
DESCRIPCIÓN.
Un buque granelero, carguero, o granelero es un buque mercante especialmente diseñado para transportar sin embalar carga a granel , tales como granos, carbón, mineral y cemento en su bodegas de carga . Desde el primer buque granelero especializada fue construido en 1852, las fuerzas económicas han impulsado el desarrollo de estos barcos, haciendo que se crecen en tamaño y sofisticación. Graneleros de hoy en día están especialmente diseñados para maximizar la capacidad, la seguridad, la eficiencia y durabilidad. Hoy en día, graneleros constituyen el 15% - 17% de la población mundial flotas mercantes y varían en tamaño desde una única bodega-mini-graneleros a los buques de mineral de mamut capaces de transportar 400.000 toneladas métricas de peso muerto.
Figura 1: Sabrina es un portador moderna mayor Handymax
1.2.
CATEGORIAS
1.2.1. CATEGORIAS DE TAMAÑO
Graneleros son segregados en seis grandes categorías de tamaño: pequeño, handysize , Handymax , panamax ,capesize ., Y muy grande muy grandes graneleros y mineral entran en la categoría capesize pero a menudo se consideran por separado. Las principales categorías de tamaño de graneleros Nombre Tamaño en DWT Handysize 10000 a 35000 Handymax 35000 a 59000 Panamax 60000 a 80000 Capesize 80000 y más de Tabla 1: Principales categorías de tamaños de graneleros
1.3.
TIPOS GENERALES
Graneleros orientadas están típicamente en el rango de tamaño de handysize
Handymax aunque hay un pequeño número de buques panamax orientadas, como todos los graneleros que cuentan con una serie de bodegas cubiertas por tapas de escotilla prominentes. Tienen grúas , grúas o transportadores que les permiten cargar o descargar la carga en los puertos sin equipo en tierra. Esto le da a los graneleros reductores flexibilidad en las cargas que pueden transportar y las rutas que pueden viajar. Cargueros mixtos están diseñados para el transporte de ambas cargas líquidas y
secas a granel. Si ambos se llevan al mismo tiempo, son segregados en bodegas y los tanques separados. Cargueros mixtos requieren un diseño especial y son caros. Portadores sin engranajes son graneleros sin grúas o transportadores. Estos buques
dependen de los equipos en tierra a sus puertos de escala para la carga y descarga. Self-descargadores son graneleros con cintas transportadoras , o con el uso de
una excavadora que se coloca en una travesía corriendo sobre toda la escotilla del buque, y que es capaz de moverse de lado también. Esto permite que puedan cumplir su carga de manera rápida y eficiente Lakers son
los graneleros prominentes en los Grandes Lagos , a menudos identificables por tener un delanter o casa que ayuda en el tránsito por las cerraduras . Operando en agua dulce, estos barcos sufren mucho menos corrosión daño y tienen una vida útil mucho más larga que los buques de agua salada
1.4.
CARACTERÍSTICAS DE LA FLOTA.
En la actualidad, la flota de graneleros del mundo incluye 6.225 buques de más de 10.000 toneladas de peso muerto, y representan el 40% de todos los buques en términos de tonelaje y un 39,4% en términos de los vasos. La inclusión de los buques más pequeños, graneleros tiene una capacidad combinada total de casi 346 millones de toneladas de peso muerto. Cargueros mixtos son una porción muy pequeña de la flota, lo que representa menos del 3% de esta capacidad.
Figura 2: El crecimiento de granelero tonelaje de peso muerto en verde y el porcentaje de graneleros a toda la flota en rojo, 1977-1999
1.4.1. ESTADOS DE BANDERA
A partir de 2005, la Administración Marítima de los Estados Unidos contaba 6.225 graneleros de 10.000 toneladas de peso muerto o mayor en todo el mundo. Más graneleros están registrados en Panamá , con 1.703 buques, que cualquier otros cuatro estados de bandera combinados. En términos del número de graneleros registrados, los cinco estados de bandera también incluyen Hong Kong con 492 barcos, Malta (435), Chipre (373), y china (371)
1.4.2. MAYORES FLOTAS
Grecia, Japón y China son los tres principales propietarios de buques graneleros, con 1.326, 1.041 y 979 embarcaciones, respectivamente. Estas tres naciones representan más del 53% de la flota mundial.
1.4.3. CONSTRUCTORES
Las empresas asiáticas dominan la construcción de buques graneleros. De 6.225 graneleros del mundo, casi el 62% fueron construidos en Japón por los astilleros como Oshima construcción naval y Sanoyas Hishino Meisho . Corea del Sur, con notables astilleros Daewoo y Hyundai Heavy Industries , ocupa el segundo lugar entre los constructores, con 643 barcos.
1.4.4. LAS CARGAS DE CARGA
Hay varios factores que afectan el costo de mover una carga a granel por barco. El mercado de carga a granel es muy volátil y fluctúa, junto con el tipo de carga, el tamaño de la nave, y la ruta recorrida, afectan el precio final. Mover una carga capesize de carbón de América del Sur a Europa costar entre $ 15 a $ 25 por tonelada en 2005
2.1. MAXURF MOTIONS ADVANCE Programa de análisis de comportamiento en la mar en el paquete del software Maxsurf Motions Advance. Se obtener el Operador de Amplitud de Respuesta definido por las condiciones del usuario. Maxurf también es capaz de proporcionar una animación de la respuesta a las condiciones del mar especificados. Maxurf, es capaz de proporcionar predicciones razonablemente exactas de seakeeping, sobre todo para una amplia gama de tipos de buques.
2.2. SECUENCIA DE ANALISIS 1. Ubicar la carpeta donde se encuentra la embarcación BULKER
F IGURA 3: OPEN DESIGN
F IGURA 4: BULKER
2. Abrir carpeta donde se encuentra la embarcación BULKER
F IGURA 5: E MBARCACIÓN BULKER
3. Ahora desde el entorno del Maxurf, debemos cambiar los parámetros como se muestra en la imagen.
F IGURA 6: MEASURE HULL
4. Para poder analizar solo el casco de la embarcación OSV tiene que estar activos los siguientes ítems en Measure Hull.
F IGURA7: SELECCIONAR HULL , DECK Y BONDED T RANSOPS
Poniendo en las casillas respectivamente 50 y 5
F IGURA 8: INSERTAR NUMBER OF MAPPED SECTIONS Y M AXIMUN NUMBER OF MAPPING
5. Cambiar los parámetros de distribución de masa, frecuencia, y el método teórico del buque como se muestra.
F IGURA 9: M ASS DISTRIBUTION
F IGURA 10: INSERTAR LOS PARÁMETROS EN LAS CASILLAS
F IGURA 11: F RECUENCY RANGE
F IGURA 12: INSERTAR EL NÚMERO DE FRECUENCIAS .
F IGURA 13: SHIP THEORY METHOD
Por tener espejo usaremos transmon terms.
F IGURA 14: SELECCIONAR TRANSOM TERMS Y S ALVESEN
F IGURA 15: V ESSEL T YPE
F IGURA 16: SELECCIONAR MONOHULL
F IGURA 17: D AMPING F ACTORS
F IGURA 18: SELECCIONAR EL ROLL DE 0.05
6. Luego agregamos los parámetros de nuestra embarcación y el método con el cual se va analizar.
F IGURA 19: SELECCIONAR IMPUTS W INDOW
Llenamos los datos de Locations, Speeds, Heading, Spectra como indican las tablas siguientes:
F IGURA 20: T ABLA DE LOCATIONS , SPEEDS , HEADING Y SPECTRA
F IGURA 21: E DIT ADD REMOTE LOCATIONS , SPEEDS , HEADING Y SPECTRA
F IGURA 1: IMAGEN DE LAS POSICIONES DE LOS PUNTOS ANALIZADOS
F IGURA 23: V ISTA AÉREA DEL BULKER
T ABLA 2: POSICIÓN DE LOS PUNTOS EN ESTUDIO
Horizontal(m)
Altura(m)
Sala Maquinas
50
6
Puente de mando Cubierta de proa
32.00
22.00
150.00
10.00
Hélice
4.00
2.80
Fondo de proa
147.00
0
Speeds
T ABLA 3: V ELOCIDAD DE UNA EMBARCACIÓN OSV
knt Velocidad
13
Heading
T ABLA 4: ÁNGULO DE ENCUENTRO
Encuentro (deg) Angulo de encuentro
180
Espectra
T ABLA 5: MÉTODO DE ANALISIS , PERIODO Y ALTURA SIGNIFICATIVA
Altura sig. Código 5
ITTC(2 Param. Pierson Moskowitz\Bretschneider)
7. Corremos el programa.
3.25
Teriodo 8.500
3.1. RAOS DE RESPUESTA PARA HEAVE Y PITCH.
F IGURA 24: GRAFICA DE LOS RAOS
Donde los máximos son: RAO HEAVE: 1.37998, para we: 0.70912 RAO PITCH: 1.1497616, para we: 0.638216
3.2. ESPECTRO DE MAR
F IGURA 25: GRAFICA DEL ESPECTRO DE MAR
SWAVE: 0.63270109, para we: 1.14785174
F IGURA 26 GRAFICA DEL ESPECTRO WAVE FREQ
SWAVE (WAVE FREQ.): 1.2499480, para we: 0.7681604
De la grafica obtuvimos un RAO HEAVE: 1.37998, para we: 0.70912, notamos que a medidad aumenta encuentro de frecuencia el RAO HEAVE ira disminuyendo De la grafica obtuvimos un RAO HEAVE: 1.37998, para we: 0.70912, notamos que a medidad aumenta encuentro de frecuencia el RAO HEAVE ira disminuyendo La curva de Roll RAO es muy insignficativa
Para poder obtener el Operador de Amplitud de Respuesta es necesario saber en qué condiciones va estar sujeto la embarcación. Al realizar la corrida del programa obtendremos muchos datos a analizar por ello podríamos tener algún error.
Tener en cuenta que al insertar el diseño bulker este se encuentra con sus datos iniciales.
Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Bulk_carrier
Seakeeper. Windows Versión 13. User Manual
