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Universidad Austral de Chile Facultad de Cs. De la ingeniería Instituto de Cs. Navales y Marítimas Escuela de Ingeniería Naval Proyecto y Diseño de la Nave I

Cálculo preliminar de pesos Proyecto Remolcador 45 BP, sistema azimutal de propulsión

Valdivia, 03 de junio de 2013

Profesor:

Richard Luco

Alumnos:

Roque Castillo Eduardo Chi Francisco Peregue

Índice

Introducción

3

Desarrollo

4

A. Peso en Rosca Peso del Casco según D.G.M. Watson Y A.W. Gilfillan según Manuel Arnaldo según Cadwell's según Harvald y Juncher Peso de Equipo y Habitacion según Alvariño, Azpiroz y Meizoso según Munro - Smith Peso Maquina Propulsora según Manuel Arnaldo Peso en Rosca total

4 4 5 6 6 6 7 7 8 8 8 9

B. Peso Muerto peso combustible peso agua, provisiones y tripulación Peso Muerto total

9 9 9 10

C. Resumen Desplazamiento total

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Conclusión

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Bibliografía

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Cálculo preliminar de pesos

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Introducción

Este corresponde a la cuarta etapa del “Proyecto y Diseño de un Remolcador de 45 BP, con sistema azimutal de propulsión”.

Este segundo informe; dará a conocer el desplazamiento preliminar total de la embarcación, mediante formulaciones empíricas de distintos autores. Se mostraran los cálculos realizados y la metodología que se usara. Cabe mencionar que estos cálculos son para una etapa preliminar del proyecto, donde no hay una precisión del cien por ciento.

Cálculo preliminar de pesos

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Desarrollo

El peso (o desplazamiento) total del buque es la suma de los denominados Peso en Rosca y Peso Muerto; expresada en la siguiente relación:

El Peso en Rosca corresponde al peso del casco completamente equipado, la maquinaria propulsora y el peso de la sala de máquinas; es decir, sin tripulación, combustibles, agua, ni provisiones, también es llamado como Desplazamiento Liviano.

El Peso Muerto

corresponde al peso de los componentes que varían, se expresa como DWT (Dead Weight Tonnage).

A. Peso en Rosca

Este peso es la suma de todos los pesos del buque listo para navegar, dividiéndose en los siguientes:

Peso del casco completo. Maquinaria propulsora. Peso del equipo y habitación

Peso del casco

El peso de la estructura de acero de una embarcación en la fase de proyecto puede hacerse mediante fórmulas empíricas en función de sus características principales, como también utilizando un buque patrón de similares formas.

Cálculo preliminar de pesos

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Según D.G.M. Watson Y A. W. Gilfillan.

Este método tiene dos constantes K y E que dependen del tipo de embarcación y características. Se expresa con la siguiente fórmula: (

(

))

Donde los coeficientes K y E se dan en la siguiente tabla:

Además: (

)

(

)

Donde, l1hi, eslora y altura de superestructura, y h2l2, eslora y altura de las casetas. Por tanto E = 405,7; lo cual está dentro del rango para el numero E en los remolcadores, según la tabla descrita anteriormente. Y el valor de CB80D se obtiene de la siguiente formula: (

)

Reemplazando en la formula principal tenemos: Wst = 144,73 ton.

Cálculo preliminar de pesos

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Según Manuel Arnaldo Metodo extraido también de la tesis sobre remolcadores realizada por Jackeline Benavides, que a su vez la extrajo de la reviste “Ingenieria Naval” del año 1994, en la cual se

presentaba

un

procedimiento

para

obtener

las

dimensiones

principales,

desplazamiento, coeficientes de carena, formas, estabilidad, propulsión, resistencia y la fuerza de tracción a punto fijo de un remolcador y el peso del acero, según la siguiente expresión: Wst = α * Lpp * B * D Wst = 0,15 * 26 * 9,4 * 4,7 Wst = 172,3 ton

Segun Cadwell`s

Para esta formula se nececitan en medidas inglesas los valores: Wst = ((0,44*Lpp*B*D)/(100))*((((Lpp/D)/8)^0,5))*(1+0,05*(Cb-0,5)) Wst = ((0,44*85,3*30,84*15,42)/(100))*((((85,3/15,42)/8)^0,5))*(1+0,05*(0,52-0,5)) Wst = 148,57 ton inglesas Wst = 150,95 ton

Segun Harvald y Juncher

El peso según este método esta expresado por la siguiente formula: Wst = Cs(Lpp x B x D + Sup.) Donde Cs = Cso + 0,064 e(-0,5u – 0,1u^2,45) u = log10 (Δ/100) Sup = 0,8 B (1,45 Lpp – 11) Cso para remolcadores vale 0,0892, según tabla.

Cálculo preliminar de pesos

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Reemplazando tenemos que: WST = 248,3 Ton.

Después de utilizar estos métodos, y al ver que no dieron distintos resultados cercanos entre sí, procedimos a sacar un promedio de todos para tener así una aproximación del peso del casco. Por tanto: Promedio peso del caso = 162,53 ton

Peso de Equipo y Habilitación

Como aproximación preliminar, para el cálculo de pesos de nuestro remolcador, se utilizaron fórmulas empíricas propuestas por dos autores distintos, primero según Alvariño, Azpiroz y Meizoso, y segundo según la propuesta de Munro-Smith.

Según Alvariño, Azpiroz y Meizoso:

Proponen la siguiente fórmula para remolcadores, encontrada en su libro “Proyecto Básico del Buque Mercante”:

Donde K varía entre 0,04 y 0,08, siendo el más normal 0,06. Por tanto remplazando valores tenemos que:

WEyH = 68,92 ton Cálculo preliminar de pesos

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Según Munro – Smith:

Estos dos autores, relacionan el peso del acero con el peso de los equipos y las habilitaciones, de acuerdo a la tabla que se presenta a continuación:

Peso de los Equipos y Habilitación según Munro-Smith Tipo de Remolcador

% de acero en ton

Rio

25

Puerto

33

Altura

43

Siguiendo lo indicado en la tabla, nuestro tipo de remolcador es de Puerto, por lo cual deberíamos calcular para un 33% del acero estimado anteriormente, por lo tanto tenemos que: WEyH = 162,53 * 0,33 = 53,64 ton

Después de obtener los resultados, al igual que en la etapa anterior, procedemos a sacar un promedio de ambos métodos para así entregar la aproximación final:

Promedio peso equipo y habitación = 61,28 ton

Peso Maquina Propulsora

Se utilizó la fórmula propuesta por Manuel Arnaldos según la cual el peso de la maquina propulsora estaría dado por la siguiente expresión: Wsm = 3 * Wmp Donde Wmp es igual al peso del motor que previamente se ha elegido, en nuestro caso un Caterpillar 3512C, con un peso aproximado de 7,4 ton cada motor. Por tanto tenemos que

Wsm = 3 * Wmp = 59,2

Cálculo preliminar de pesos

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Peso en Rosca total:

Después de calcular cada uno de los componentes, se procede a la sumatoria de los mismos para obtener el peso liviano total aproximado de nuestro remolcador:

Peso en rosca = 283,01 ton

B. Peso Muerto

También conocido como DEADWEIGHT, corresponde a los pesos que son variables en el buque, como lo son: El combustible, las provisiones, los tripulantes, el agua. Para el cálculo aproximado del peso muerto, seguimos las consideraciones propuestas en el Albariño, y algunas fórmulas propuestas por Miguel Arnaldos el cual explica una forma de aproximar el peso de cada uno de estos componentes de la siguiente manera:

Peso combustible Según Arnaldos: Wc = 24 * F * BHP * D = 11150 (Kg.) =11,15 ton F: consumo especifico del motor: 0,140Kg/hp*hrs BHP: potencia total de los motores, potencia instalada: (3190,84 hp) D: autonomía en días: 1,04 Peso agua, provisiones y tripulación:

Para la estimación del peso de estos elementos, nos guiamos por las consideraciones propuestas en el Albariño, en las que proponían que para calcular el peso del agua y de las provisiones se debía tomar en cuenta el número de tripulantes, y el consumo por persona que se aproxima a un total de 154 lt de agua por persona y un aproximado de 5 kg de provisiones también por persona, más una estimación de 100 kg de peso por persona.

Cálculo preliminar de pesos

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En la siguiente tabla se resume el total de peso muerto aproximado:

Ítem

Peso (ton)

Combustible

11,15

Agua

0,64

Provisiones

0,02

Tripulación

0,4

Total Peso Muerto

12,21

C. Resumen Desplazamiento total

Para finalizar, determinaremos el peso aproximado de nuestro remolcador, teniendo ya las aproximaciones del peso muerto y el peso en rosca, siguiendo la formula descrita al principio del presente informe:

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Conclusión

 La forma de poder hacer el cálculo del desplazamiento liviano lo más exacto, es desglosando cada elemento que componen la estructura del buque y pesándolos, además, se le debe agregar un porcentaje por la soldadura (5% aprox.). El peso de cada uno de los elementos que componen la maquinaria, equipos y habitación, son descritos en el catálogo del fabricante.

Pudiendo así fabricar una tabla con los

datos y pesos de la totalidad de los elementos que constituyen a la embarcación.

 Para calcular el peso muerto lo más exacto posible, es necesario desglosarlo en más ítems; no solo en peso de combustible, agua, provisiones y tripulación, sino que también, es necesario tener los pesos de las provisiones, de los elementos de desecho, aceites y lubricantes, entre otros (todos los pesos que varían durante el trayecto de la embarcación). Subdividir el peso de aguas, en agua dulce y aguas grises y negras, por ejemplo.  La estimación preliminar de pesos son cálculos estimativos, y que pueden variar del peso real final.

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Bibliografía

 “PROPUESTA ESTRUCTURAL PARA REMOLCADOR COSTERO DE 32m DE ESLORA Y 55ton DE BOLLARD PULL – JACQUELINE BENAVIDES FLORES – VALDIVIA, CHILE – 2011”  “PROYECTO DE UN REMOLCADOR FLUVIAL DE FALUCHOS ABARLOADO A ÉSTE, CON CARGA DE ÁRIDOS – JAVIER VILLANUEVA CANDIA – VALDIVIA, CHILE – 2007”  “REMOLCADOR DE SALVAMENTO CONTRAINCENDIOS Y ANTIPOLUCIÓN – VERONICA JORDAN JORDAN – MADRID, ESPAÑA – 2008”  “PROYECTO BÁSICO DEL BUQUE MERCANTE – RICARDO ALVARIÑO CASTRO – MADIRD, ESPAÑA – 1997”

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