• Author / Uploaded
• Charlie Aguero Porras

• Categories
• Buques
• Transporte de agua
• Cantidades fisicas
• Ingeniería mecánica
• Transporte

Citation preview

2018

CALCULO DE LA LINEA DE EJES DE UNA EMBARCACION FLUVIAL

CURSO: MAQUINAS MARINAS I MV 315 A PROFESOR: ING. VICTOR ACOSTA PASTOR ALUMNOS: QUISPE SERRANO, AUGUSTO PAREDES QUIROZ, PAUL ALEXANDER

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA

COD: 20080329I COD: 20111286D

Rímac, 15 de Noviembre de 2018

INDICE INTRODUCCION ................................................................................................................................... 2 1. ANTECEDENTES ............................................................................................................................... 3 1.1.

Clasificación ......................................................................................................................... 3

1.2.

PLANTA PROPULSORA: ........................................................................................................ 3

1.2.1.

MOTOR PRINCIPAL: ..................................................................................................... 3

1.2.2.

CAJA REDUCTORA........................................................................................................ 4

2. CALCULO DE POTENCIA Y HELICE .................................................................................................... 5 2.1. DATOS DE LA EMBARCACIÓN: .................................................................................................. 5 2.2. CALCULO DEL SHP Y BHP .......................................................................................................... 5 3. CALCULO DEL SISTEMA DE PROPULSION ........................................................................................ 7 3.1. CALCULO DEL DIAMETRO DEL EJE DE COLA ............................................................................. 8 3.2. CALCULO DEL ESPESOR DE LA CAMISA DE BRONCE ................................................................ 8 3.3. CALCULO DEL ESPESOR DE LA BRIDA DE ACOPLAMIENTO ...................................................... 9 3.4. Diámetro de los pernos de acoplamiento. ............................................................................... 9 3.5. Selección de la bocina .............................................................................................................. 9 3.6. Determinar el espesor de la bocamaza .................................................................................. 10 4. CALCULO DEL SISTEMA DE GOBIERNO .......................................................................................... 10 4.1. Dimensiones de la pala: ......................................................................................................... 10 4.2. Determinación del par Torsor máximo y de la potencia del servomotor necesaria .............. 11 4.3. Cálculo de la fuerza total que actúa en las palas (Según ABS) ............................................... 11 4.4. Cálculo del torque de diseño para cada pala (ABS)................................................................ 12 4.5. Cálculo del espesor de la pala de timon de gobierno ............................................................ 12 4.6. Eje Barón ................................................................................................................................ 12 4.7. Pernos de acoplamiento ........................................................................................................ 13 4.8. Espesor de la Brida para el eje de limera o barón.................................................................. 13

INTRODUCCION El presente informe se centrara en estudiar más a fondo la planta propulsora de nuestra embarcación, desde el motor, las caja reductora, la línea de ejes completa, hasta la hélice siguiendo las normas dictadas por las sociedades de clasificación, y de las autoridades, peruanas; así mismo haremos uso de todos los conocimientos adquiridos en nuestros cursos anteriores como son: resistencia al avance, motores marinos, resistencia de materiales, hidrodinámica, etc. El cálculo, estudio y análisis de estos datos son de vital importancia para el diseño, desarrollo y construcción de los componentes que ensamblados darán vida a nuestra embarcación para que opere en condiciones seguras, normales y optimas de operación.

1. ANTECEDENTES 1.1.

Clasificación

La construcción de la estructura del casco y superestructura serán clasificadas bajo las normas de la American Bureau of Shipping (ABS) y bajo las reglas de seguridad para naves y embarcaciones dedicadas a la navegación interior de la Dirección General de Capitanías y Guardacostas (DICAPI). Así como las normas de estabilidad de la IMO para embarcaciones fluviales de acero. CARATERISTICAS PRINCIPALES Eslora Total 44.00 m Manga 7.00 m Puntal (en la sección media) 1.80 m Potencia de Motores 2 x BHP Rating A Velocidad (a 75% de carga y en agua calmas) 9.0 Nudos Calado máximo 1.20 m Material de Casco y superestructura Acero Naval ASTM A 131 1.2.

PLANTA PROPULSORA:

1.2.1. MOTOR PRINCIPAL:

Rendimiento mecánico

𝑛𝑀 = 0.55

1.2.2. CAJA REDUCTORA La reductora pertenece a la casa ZF modelo 280-1 con una relación de reducción de 3:1

Separación entre ejes de entrada La separación de ejes de acuerdo al plano de autocad es 3m

2. CALCULO DE POTENCIA Y HELICE 2.1. DATOS DE LA EMBARCACIÓN:

2.2. CALCULO DEL SHP Y BHP

Con las formulas:

Obtenemos:

3. CALCULO DEL SISTEMA DE PROPULSION Consideraciones: Para el cálculo de los ejes de cola y de empuje se tomó como referencia el material AQUALOY 22 (Rm=689 N/mm2). Los cálculos se hicieron tomando las recomendaciones de las normas dadas por la Sociedad Clasificadora Germanischer Lloyd (G.L.) para buques de navegación interior en ríos. Determinación de las características principales del buque para el cálculo del sistema de propulsión

3.1. CALCULO DEL DIAMETRO DEL EJE DE COLA Según DNV G.L.

𝑅𝑚 = 689 𝑁⁄𝑚𝑚2, Resistencia a la tracción del material 𝑃𝑊 = 368.8 𝐾𝑊,

Potencia Nominal transmitida por el eje

N=800 RPM, Revoluciones por minuto del eje F= 100, Eje de Cola 560 𝐶𝑊 = 𝑅 +160 = 0.66, Factor del material 𝑚

K=1.26, Rd= 1,

Factor del tipo de eje( 1.1 o 1.26) Relación Diámetro

Reemplazando: d= 84.73 mm Según ABS(American bureau of shipping)

H= 368.8 KW, Potencia Nominal transmitida por el eje R= 800 rpm, Revoluciones por minuto del eje 𝑐1=560, constante U=689.0, Resistencia a la tracción del material 𝑐2 =160, constante k=1.22, Factor Reemplazando: d= 82.0389 mm Por lo tanto el diámetro del eje de cola seleccionado es: D=88.9 mm= 3 ½ pulg. 3.2. CALCULO DEL ESPESOR DE LA CAMISA DE BRONCE Según DNV-G.L.

d= 88.9 mm entonces: t= 10.2 mm.

3.3. CALCULO DEL ESPESOR DE LA BRIDA DE ACOPLAMIENTO El espesor de la brida de acoplamiento viene dado por: 𝑡 ≥ 0.2𝑑 d=88.9 mm Entonces t=17.8 mm 3.4. Diámetro de los pernos de acoplamiento. Según DNV- G.L.

Donde: Pw=368.78 KW, potencia del motor n=800 rpm, numero de revoluciones d=500 mm z=12. Numero de pernos 𝑁 𝑅𝑚 = 689 ⁄𝑚𝑚2, esfuerzo de fluencia D=5.34 mm 3.5. Selección de la bocina

Diámetro interno de la Bocina:

𝐷𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑜 = 115.3 𝑚𝑚 = 4.5"

3.6. Determinar el espesor de la bocamaza El espesor de la bocamaza es aproximadamente el 35% del eje varón. t=24 mm

4. CALCULO DEL SISTEMA DE GOBIERNO Numero de palas de timón= 2 Según ABS: 𝐵 𝐴𝑝 = 0.01 ∗ 𝐿 ∗ 𝑇 ∗ (1 + 25 ∗ ( )2 ) 𝐿 Ap minima=1.29 Ap minima+20%=1.42Área total de palas Area por pala=0.71 𝑚2 V=9 Kn, L=44 m, T= 1.8 m, B= 7 m, Angulo de giro= 35°, sen(35°)=0.57357644 4.1. Dimensiones de la pala: Ancho (C)= Alto (H) = b= d1=

0.74m 0.95 m 0.170 m

At = S = 0.703 m2 Af = 0.162 m2 A= 0.542 m2 r (contra balance) =d1*H/S = 0.23 (0.2 - 0.3)

según los estudios de Joessel: d = c * (0.2 +0.3*seno(α) )

2.428 pies 3.117 pies 0.558 pies 7.567 pies2

Centro de presión: d=0.275 m=0.903 ft 𝑑0 = 𝑑 − 𝑑1=0.105 m= 0.346 ft

4.2. Determinación del par Torsor máximo y de la potencia del servomotor necesaria Mt = Pn*do

, formula de Joessel: Donde: Pn: Es la fuerza normal que actúa en el área de la pala del timón (en lb). S: Es el área proyectada de cada pala del timón (en pies2). V: Es la velocidad del agua que incide en el timón (en nudos). α = Es el ángulo de giro o metida de la pala del timón (en grados sexagesimales). Pn = 5007.83 lb = 2.27 tn Mt = Pn*do=1730.63 lb-ft=0.24 tn-m El cálculo se hará para la condición de marcha avante, 4.3. Cálculo de la fuerza total que actúa en las palas (Según ABS)

Donde: n = Es un factor equivalente a 0.132 kR = (b^2/At + 2)/3, que no debe ser mayor que 1.33 At = Es el área total de la pala de gobierno, que resulta de la suma del área efectiva o proyectada A y del área de contrabalance hacia proa del eje de pala Af (en m2).

A = Área proyectada o efectiva de la pala de gobierno (en m2). kc = Es una constante que depende de la disposición de la pala o palas de gobierno, kl = Es una constante dada en la Tabla 4.2 VR = Es la velocidad de rumbo del buque (en nudos). n KR KC kl VR

0.132 1.095 1 1.15 9 nudos

𝐶𝑅 = 19.14 𝐾𝑁 4.4. Cálculo del torque de diseño para cada pala (ABS) ……(KN-m) r = c*(alfa - k)=0.075 m=75.48 mm c(ancho)=0.74 m alfa(de tablas)=0.4 k=Af/A=0.298 𝑄𝑅 = 1.44 𝐾𝑁. 𝑚 4.5. Cálculo del espesor de la pala de timon de gobierno

s = espaciamiento de refuerzos=200 mm VR= 9 nudos 𝑡𝑝 = 5.2 𝑚𝑚 4.6. Eje Barón

4.7. Pernos de acoplamiento

4.8. Espesor de la Brida para el eje de limera o barón