TEOTIA DE BUQUE II
Calcular la potencia total, todas las potencias y las características del motor para un buque q tiene como características: Eslora: 35.35m Manga: 7.92 Puntal: 3.2m Calado: 2.55m CB: 0.60 ρ agua de mar: 1.026 TON/m3 V. diseño: 18 nudos→9.2592m/seg Dos motores 4 tiempos con caja reductora Zona de navegación con viento moderado Nota: Para hacer el cálculo de toda la instalación propulsora es necesario calcular una serie de variantes, como lo son la resistencia total al avance, la resistencia total al remolque, las cuales precederemos a calcular. Calculo de la resistencia total al avance: Rt = Rf + Rd + Ro + Rap + Rpr + Ra Calculo de la resistencia por formación de olas: Ro =_ko .∆2/3_.V4_ L Ro =_0.05 .(439.4943)2/3_.(18)4_ 35.35 Ro =8583.0064 ∇ = L.B.T.CB → ∇ = 428.3571
∇ = 35.35 X 7.92 X 2.55 X 0.60
∆= ∇ . ρ → ∆= 428.3571 x 1.026 ∆= 439.4943 Calculo de la superficie mojada: Sm = 1.74 x L x T + _ ∇ _ → Sm = 1.74 x 35.35 x 2.55 + _428.3571_ T 2.55 Sm = 328.1907 Calculo de la resistencia por fricción: Rf= Kf. ρ .Sm.V1.825 Donde: Kf= 0.14 → valor promedio Rf= 0.14 x 1.026 x 328.1907 (9.2592)1.825
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Rf= 2737.7780
Calculo de la resistencia por la formación de remolques: Rd= 5% de Rf Rd= 1368.889 Como la zona de navegación es con viento moderado, entonces la resistencia por aire será el 2% de la resistencia total al remolque Calculo de la resistencia total al remolque: Rt= Rf + Rd + Ro Rt= 2737.7780 + 1368.889 + 8583.0064 Rt= 12689.6734 Ra= 2537.9346 Calculo de la resistencia por apéndice: Para hacer el calculo de esta resistencia hay que tomar en cuenta una serie de especificaciones, por ejemplo como en este caso el buque tiene dos hélices por lo tanto la resistencia por apéndice será el 20% de Rf Rap= 547.5556 Calculo de la resistencia a la propulsión: Rpr= 10% de Rt Rpr= 1268.9673 Nota: ahora como ya tenemos las variantes que nos hacían falta para hacer el cálculo de la resistencia total al avance, procedemos a hacer el cálculo de la misma. Rt = Rf + Rd + Ro + Rap + Rpr + Ra Rt = 2737.7780 + 1368.889 + 8583.0064 + 547.5556 + 1268.9673 + 2537.9346 Rt = 17044.1309 Nota: una vez teniendo la Resistencia total al avance, procedemos a hacer el cálculo de las potencias
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Calculo de la potencia total: Potencia efectiva o de remolque (EHP = Effective Horsepower) es la potencia que realmente se emplea en mover el barco o la potencia que sería necesario emplear para remolcar el barco a la velocidad de proyecto (puede obtenerse descontando de la anterior las pérdidas debidas a la forma del barco, apéndices, etc). EHP= Rt . V 76 EHP= 17044.1309 x 9.2592 76 EHP= 2076.5133 Calculo de la potencia efectiva: Potencia indicada (IHP = Indicated Horsepower) es la potencia del ciclo térmico del motor nr= nm nt. np. nc = EHP IHP Nota: para hacer el cálculo de todas las potencias, es necesario obtener los diferentes rendimientos, deacuerdo a las características del buque. Como los motores son 4 tiempos entonces el rendimiento mecánico será: nm= 0.80 Como los motores tienen caja reductora entonces el rendimiento de transmisión será: Como el buque tiene dos hélices entonces el rendimiento propulsor será: Donde: nrr: es el rendimiento rotativo relativo no: es el rendimiento a la hélice en aguas abiertas np= nrr . no nrr= 0.95 no= 0.6 np= 0.95 x 0.6 np= 0.57 Como el buque tiene dos hélices entonces el rendimiento de la instalación propulsora será: nr= nm nt. np. nc nc= 1 -t
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1-w Donde: w: es el coeficiente de estela t: es el coeficiente de empuje w= t = (0.55.cb) - 0.20 w= t = (0.55 x 0.60) - 0.20 w= t = 0.13 nc= 1 – 0.13 1 – 0.13 nc= 1 nr= 0.80 x 0.94 x 0.57 x 1 nr= 0.4286 nr = EHP → IHP= EHP IHP nr IHP= 2076.5133 0.4286 IHP=4844.8747 Calculo de la potencia al freno: La Potencia al freno (BHP = Brake Horsepower) es la potencia del motor, medida en el acoplamiento del motor al eje (por medio de un freno). nm= BHP → BHP= nm.IHP IHP BHP= 0.80 x 4844.8747 BHP= 3875.8997 Calculo de la potencia del eje: La Potencia en el eje (SHP = Shaft Horsepower) es la potencia transmitida a través del eje (medida con un torsiómetro tan cerca de la hélice como sea posible). nt= SHP → SHP= nt.BHP BHP SHP= 0.94 x 3875.8997 SHP= 3643.1204 Calculo de la potencia de entrada a la hélice:
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laPotencia entregada a la hélice (PHP = Propeller Horsepower) es la potencia entregada a la hélice (descontando las pérdidas en el eje de la anterior). nt= PHP → PHP= nt.BHP BHP PHP= 0.94 x 3875.8997 PHP= 3643.1204 Características del motor para buscar las características del motor dividí el BHP entre dos, lo cual me dio 1937.9498hp, como en los catálogos no me aparece ese valor exacto, entonces lo aproximo al valor superior que es 200hp Motor:
LE In/mm
Serie: U.S.gph= L/h= 391
Min/m ax
123.7/31 41
H In/mm 80.8/2053
Introducción
WE In/mm 67.1/170 3
3516 Rpm=1800 103.2
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El presente proyecto refleja el calculo de toda las instalaciones propulsoras de un buque, deacuerdo a las especificaciones dadas para lo cual fue necesario hacer el calculo, de una serie de variantes como lo son los distintos tipos de rendimientos, la resistencia total, tomando en cuenta una serie de especificaciones, como lo son los la cantidad de hélices que posee el motor, si este tiene caja reductora, o si es de u tiempos o dos tiempos, la zona de navegación del buque, entre otros. Una vez calculada la potencia propulsiva necesaria para la condición de navegación especificada, se habrá de elegir el motor propulsor, dentro de la gama disponible.
Conclusión En la elaboración de este proyecto se hicieron los cálculos necesarios, para hallar la potencia requerida que necesita el motor que va a
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utilizar el buque, con las dimensiones principales dadas, durante el proceso de desarrollo de estos cálculos, fue necesaria la implementación de una serie de rendimientos entre los cuales están, el Rendimiento del motor, el cual nos indica su eficacia en convertir la energía generada en los pistones en potencia mecánica. El rendimiento mecánico de la línea de ejes (ηm) que nos indica su eficacia en convertir la energía generada en los pistones en potencia mecánica. El Rendimiento propulsivo (ηp); Este rendimiento nos da idea de eficacia propulsiva del proyecto y se compone de cuatro factores, el rendimiento del casco (ηh), el rendimiento del propulsor (ηo), y el rendimiento rotativo relativo (ηrr) y el rendimiento mecánico de la línea de ejes (ηm).
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