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Anteproyecto Lancha Para Servicios de Prácticos 1
ÍNDICE
RESUMEN ……………………………………………………….………………………………………………………. 6
ABSTRACT ……………………………………………………………………………………………………………….
6
INTRODUCCIÓN .............................................................................................................
7
CAPÍTULO 1 PERFIL DE MISIÓN 8 1.1 Función de la nave ……………………………………………………………………………………………… 1.2 Embarcación a proyectar …………………………………………………………………………………… 1.3 Características técnicas ……………………………………………………………………………………….
8 8 9
CAPÍTULO 2 DETERMINACIÓN PRELIMINAR DE LAS DIMENSIONES Y CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES
1.4 2.1 Recopilación de información …………………………………………………………………………. 1.5 2.2 Determinación de dimensiones ……………………………………………………………………….
11 12
CAPÍTULO 3 DISEÑO DEL CASCO 3.1 Forma del casco ………………………………………………………………………………………………….. 3.2 Sección maestra ………………………………………………………………………………………………….. 3.3 Perfil longitudinal ………………………………………………………………………………………………… 3.4 Dimensiones y características principales del casco ……………………………………………..
13 13 14 15
CAPÍTULO 4 DISEÑO Y DISTRIBUCIÓN DE ESPACIOS Y ESTANQUES 4.1 Casco …………………………………………………………………………………………………………………… 4.1.1 Rasel de proa …………………………………………………………………………………………………. 4.1.2 Habitabilidad ……………………………………………………………………………………………….. 4.1.3 Sala de máquinas ………………………………………………………………………………………….. 4.1.4 Rasel de proa ……………………………………………………………………………………………….. 4.2 Cubierta ………………………………………………………………………………………………………………. 4.3 Cabina de pasajeros y puente ……………………………………………………………………………… 4.4 Requerimientos de construcción …………………………………………………………………………. 4.5 Diseño de estanques ……………………………………………………………………………………………. 4.5.1 Estanques de combustible ……………………………………………………………………………. 4.5.2 Curva EHP ……………………………………………………………………………………………………. 4.5.3 Estanques de agua potable …………………………………………………………………………….
17 17 17 17 17 17 18 18 18 18 19 20
Anteproyecto Lancha Para Servicios de Prácticos 2
CAPÍTULO 5 CÁLCULO DE ARQUEO 5.1 Dimensiones principales ………………………………………………………………………………………. 5.2 Espacios cerrados ………………………………………………………………………………………………… 5.2.1 Sobre cubierta ………………………………………………………………………………………………. 5.2.2 Bajo cubierta …………………………………………………………………………………………………. 5.3 Metodología para el cálculo de volúmenes ………………………………………………………….. 5.4 Cálculo de volúmenes …………………………………………………………………………………………. 5.4.1 Bajo cubierta ………………………………………………………………………………………………… 5.4.2 Sobre cubierta ……………………………………………………………………………………………… 5.4.3 Volumen total ………………………………………………………………………………………………. 5.5 Arqueo bruto ………………………………………………………………………………………………………. 5.6 Arqueo Neto ……………………………………………………………………………………………………….. 5.7 Francobordo ………………………………………………………………………………………………………..
21 21 21 21 21 22 22 22 22 23 23 23
CAPÍTULO 6 RESISTENCIA AL AVANCE Y POTENCIA PROPULSIVA
6.1 Resistencia al avance para condición de casco desnudo ………………………………………. 6.2 Método estimativo Serie NPL ……………………………………………………………………………… 6.3 Método estimativo Serie 63 ………………………………………………………………………………… 6.4 Método de Savitsky …………………………………………………………………………………………….. 6.5 Grafica Rt en condición de casco desnudo ………………………………………………………….. 6.6 Resistencia por apéndices …………………………………………………………………………………… 6.7 Resistencia por aire …………………………………………………………………………………………….. 6.8 Factor de servicio ………………………………………………………………………………………………… 6.9 Resistencia total en condición de servicio …………………………………………………………… 6.10 Potencia efectiva para condición de servicio (EHP servicio) ……………………………….
24 24 26 28 29 30 30 31 31 32
CAPÍTULO 7 LÍNEA DE PROPULSIÓN 7.1 Cálculos previos …………………………………………………………………………………………………… 7.1.1 Coeficiente de estela y succión ……………………………………………………………………… 7.1.2 Rendimientos ……………………………………………………………………………………………….. 7.1.3 Cálculo de los BHP ………………………………………………………………………………………… 7.2 Cálculo de la potencia del motor requerido ………………………………………………………… 7.2.1 Elección de motor …………………………………………………………………………………………. 7.2.2 Elección caja reductora …………………………………………………………………………………. 7.3 Cálculo de coeficiente de poder, Bp ……………………………………………………………………. 7.4 Relación de área Ae/Ao ………………………………………………………………………………………. 7.4.1 Cálculo de empuje ………………………………………………………………………………………… 7.4.2 Cálculo AE/AO, método de Keller ……………………………………………………………………….
7.5 Diagrama Bp – δ ………………………………………………………………………………………………….. 7.6 Diámetro hélice …………………………………………………………………………………………………… 7.7 Cavitación ……………………………………………………………………………………………………………. 7.8 Relación de área no cavitante ………………………………………………………………………………
33 33 33 34 35 35 36 36 36 37 37 38 39 40 40
Anteproyecto Lancha Para Servicios de Prácticos 3
CAPÍTULO 8 MANIOBRABILIDAD 8.1 Área de timón ……………………………………………………………………………………………………… 8.1.1 Área según P.N.A. 98 …………………………………………………………………………………….. 8.1.2 Área según DNV ……………………………………………………………………………………………. 8.2 Características del timón a diseñar ……………………………………………………………………… 8.3 Envergadura ………………………………………………………………………………………………………… 8.4 Relación de estrechamiento ……………..………………………………………………………………….. 8.5 Cuerda ………………………………………………………………………………………………………………… 8.6 Relación de aspecto ……………………………………………………………………………………………… 8.7 Compensación del timón …………………………………………………………………………………….. 8.7.1 Relación de balance ……………………………………………………………………………………… 8.8 Velocidad de entrada del flujo al timón, según Taplin ………………………………………….. 8.8.1 Coeficiente de resbalamiento ……………………………………………………………………….. 8.9 Ángulo de Stall (α Stall) ……………………………………………………………………………………….. 8.9.1 Relación de aspecto efectiva (RAE)………………………………………………………………….. 8.9.2 Cálculo ángulo de stall a estribor ……………………………………………………………………… 8.9.3 Cálculo del ángulo de Stall a estribor ……………………………………………………………. 8.10 Fuerzas que actúan sobre la pala del timón ……………………………………………………... 8.10.1 Cálculo de fuerzas ………………………………………………………………………………………. 8.10.2 Cálculo de coeficientes de fuerzas ……………………………………………………………… 8.10.3 Cálculo del momento de torsión ………………………………………………………………… 8.10.4 Momento flector ……………………………………………………………………………………….. 8.10.5 Resumen de cálculo …………………………………………………………………………………… 8.11 Sistema de accionamiento ……………………………………………………………………………… 8.12 Escantillonado del timón …………………………………………………………………………………… 8.12.1 Fuerza del timón …………………………………………………………………………………………. 8.12.2 Momento torsor …………………………………………………………………………………………. 8.12.3 Diámetro del eje del timón …………………………………………………………………………. 8.12.4 Pernos de acoplamiento ……………………………………………………………………………… 8.12.5 Flange de acoplamiento ……………………………………………………………………………… 8.12.6 Brazos del timón …………………………………………………………………………………………. 8.12.7 Espesor de timón ……………………………………………………………………………………….. 8.12.8 Peso del timón ……………………………………………………………………………………………. 8.13 Maniobrabilidad ………………………………………………………………………………………………. 8.13.1 Método de Shiba ………………………………………………………………………………………...
43 43 43 44 44 44 44 45 45 45 45 47 47 47 47 48 48 49 49 50 50 50 50 52 52 52 53 53 54 54 54 54 54 55
CAPÍTULO 9 ANTEPROYECTO ESTRUCTURAL 9.1 Caculos previos …………………………………………………………………………………………………… 9.1.1 Numero de Froude ……………………………………………………………………………………….. 9.1.2 Numero de Taylor …………………………………………………………………………………………. 9.1.3 Aceleración vertical ………………………………………………………………………………………. 9.2 Cargas que actúan sobre el casco ………………………………………………………………………… 9.2.1 Distribución de presión total ………………………………………………………………………… 9.2.2 Presión hidrostática ……………………………………………………………………………………… 9.2.3 Presión hidrodinámica Pw …………………………………………………………………………….. 9.2.4 Distribución de presión hidrodinámica Pm ……………………………………………………
58 58 58 56 58 59 60 60 60
Anteproyecto Lancha Para Servicios de Prácticos 4
9.2.5 Distribución de presión hidrodinámica Pp …………………………………………………….. 9.2.6 Presión por impacto Pdl ………………………………………………………………………………… 9.2.7 Presión sobre casetas, amura y superestructuras …………………………………………. 9.2.8 Presión en mamparos estancos y estanques …………………………………………………. 9.2.9 Resumen ………………………………………………………………………………………………………. 9.3 Cálculo presiones de diseño ………………………………………………………………………………… 9.3.1 Factores de diseño ……………………………………………………………………………………….. 9.3.2 Presiones de diseño ……………………………………………………………………………………… 9.4 Determinación de escantillonado ………………………………………………………………………… 9.4.1 Espesor de planchaje ……………………………………………………………………………………. 9.4.2 Resumen cálculo de espesores ……………………………………………………………………… 9.5 Perfiles estructurales ………………………………………………………………………………………….. 9.5.1 Modulo resistente e Inercia ………………………………………………………………………….. 9.6 Determinación de estructuras …………………………………………………………………………….. 9.6.1 Refuerzos longitudinales de fondo ……………………………………………………………….. 9.6.2 Refuerzos longitudinales de costado ……………………………………………………………… 9.6.3 Refuerzos longitudinales de cubierta ……………………………………………………………. 9.6.4 Cuadernas ………………………………………………………………………….…………………………. 9.6.5 Baos ……………………………………………………………………………………………………………… 9.6.6 Refuerzos Superestructura ……………………………………………………………………………. 9.6.7 Elementos de mamparo ……………………………………………………………………………….. 9.6.8 Corruga de los mamparos …………………………………………………………………………….. 9.6.9 Quilla ………………………………………………………………………………………………………….. 9.6.10 Fundamentos ……………………………………………………………………………………………… 9.7 Resumen de escantillando ……………………………………………………………………………………
61 61 62 62 63 63 63 63 63 63 65 65 65 66 66 66 66 67 67 67 67 67 69 69 70
CAPÍTULO 10 SISTEMAS AUXILIARES
10.1 Sistema de achique e incendio …………………………………………………………………………. 10.2 Sistema de achique ………………………………………………………………………………………….. 10.2.1 Tamaño de tuberías …………………………………………………………………………………… 10.2.2 Diámetro de los ramales ……………………………………………………………………………. 10.2.3 Bomba ……………………………………………………………………………………………………….. 10.2.4 Altura manométrica …………………………………………………………………………………… 10.3 Sistema de incendio …………………………………………………………………………………………. 10.4 Sistema de combustible ……………………………………………………………………………………. 10.5 Sistema de agua dulce y sanitario …………………………………………………………………….. 10.5 Sistema eléctrico y alumbrado …………………………………………………………………………. 10.6 Sistema de timón y gobierno ………………………………….………………………………………… 10.7 Sistema de amarre y fondeo ……………………………………………………………………………… 10.7.1 Número de equipo ………………………………………………………………………………………
73 73 73 73 74 74 76 77 77 77 77 78 78
CAPÍTULO 11 CÁLCULO DE PESOS Y CENTRO DE GRAVEDAD
11.1 Desplazamiento en rosca …………………………………………………………………………………… 11.1.1 Peso del acero del buque P ………………………………………………………………….
79 79
Anteproyecto Lancha Para Servicios de Prácticos 5
11.1.2 Pesos y centro de gravedad de la sala de máquinas P …………………………….. 11.1.3 Peso de equipo e instalaciones P ………………………………………………………
11.1.4 Resumen …………………………………………………………………………………………………….. 11.2 Peso muerto ……………………………………………………………………………………………………… 11.2.1 Peso de tripulantes, efectos personales y provisiones ………………………………… 11.2.2 Peso combustible y agua potable ………………………………………………………………..
80 80 81 81 82 80
CAPÍTULO 12 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD PRELIMINAR
12.1 Consideraciones ………………………………………………………………………………………………… 12.2 Condiciones de carga a examinarse ……………………………………………………….………….. 12.3 Condición i ………………………………………………………………………………………………………… 12.3.1 Curva de brazo adrizante …………………………………………………………………………….. 12.3.2 Aplicación de criterio …………………………………………………………………………………… 12.4 Condición ii ……………………………………………………………………………………………………….. 12.4.1 Curva de brazo adrizante …………………………………………………………………………….. 12.4.2 Aplicación de criterio ………………………………………………………………………………….. 12.5 Condición iii ……………………………………………………………………………………………………… 12.5.1 Curva de brazo adrizante …………………………………………………………………………….. 12.5.2 Aplicación de criterio ………………………………………………………………………………….. 12.6 Evaluación de la estabilidad transversal …………………………………………………………….. 12.7 Análisis de flotabilidad ……………………………………………………………………………………….. 12.7.1 Casos de inundación …………………………………………………………………………………….
83 83 84 85 85 86 86 87 87 87 88 88 89 89
CAPÍULO 13 ESTIMACION DE COSTOS
13.1 Costo de materias primas ………………………………………………………………………………….. 13.1.1 Costo de acero, soldadura y gases de corte ………………………………………………… 13.1.2 Costos de arenado y pintura ……………………………………………………………………….. 13.1.3 Costos de aislación, forro interior y tabiquería ……………………………………………. 13.1.4 Resumen materias primas …………………………………………………………………………… 13.2 Horas hombres o mano de obra ………………………………………………………………………… 13.3 Costos de equipos e instalaciones ……………………………………………………………………… 13.4 Costos de maquinaria propulsora ……………………………………………………………………… 13.5 Costos de equipos de navegación, puente de mando y elementos de seguridad .. 13.6 Resumen de costos …………………………………………………………………………………………….
91 91 91 92 93 93 94 94 95 96
CONCLUSIÓN …………………………………………………………………………………………………………….
97
ANEXOS……………………………………………………………………………………………………………………...
98
BIBLIOGRAFÍA…………………………………………………………………………………………………………….. 101
Anteproyecto Lancha Para Servicios de Prácticos 6
RESUMEN
Este trabajo tiene por objetivo desarrollar el anteproyecto de una embarcación rápida destinada al
servicio de traslado de prácticos y todas aquellas tareas que estén asociadas a esta actividad.
Basado en las recomendaciones de los reglamentos de clasificación y requerimientos de la
reglamentación vigente de la Autoridad Marítima se diseñarán y proyectarán las formas y
estructura de la nave con el fin de cumplir con los estándares de una embarcación, adecuada para
el transporte de pasajeros y carga liviana.
Este anteproyecto será confeccionado en forma secuencial y explicativa, de forma que sirva como
guía para futuras generaciones.
Se comenzó estableciendo la eslora total, para luego obtener las demás dimensiones, relaciones y
estimaciones, mediante herramientas como software FreeShip.
Posteriormente se procedió a realizar todos los diseños y cálculos de la embarcación propios de un
anteproyecto, entre los que se cuentan: espacios, arqueo, potencia propulsora, propulsor, timón,
estanques, escantillonado y análisis estabilidad.
ABSTRACT
The subject of the thesis presented below is to develop the preliminary project of a craft meant to
transport pilots and all tasks associated with this activity.
Based on the classification rules and regulations of the Maritime Authority, forms and structure
will be designed and engineered, with the adequate standards for its type, mixing safe for its
passengers and light cargo craft.
This project will be made sequentially and explanatory, so that it serves as a guide for future
generations.
The first step was to set the overall length, the other dimensions were obtained by estimation and
relations between similar ships. Having the estimated dimensions, the hull was modeled using
Software FreeShip.
After defining the hull, all the designs and calculations that are common in a pre‐project were
made, including; distribution, tonnage, propulsion power, propeller design, rudder, tanks and
scantlings.
Anteproyecto Lancha Para Servicios de Prácticos 7
INTRODUCCIÓN
Existe una diversa variedad de naves que realizan tareas de apoyo a los grandes mercantes,
actividad portuaria, aguas interiores, etc., una de éstas son las denominadas Lanchas Pilot, cuyo
nombre es atribuido a la idea principal de estas naves menores, que consiste en el traslado de
pilotos o gente mar para maniobras de practicaje o pilotaje.
Generalmente estas embarcaciones son rápidas y pequeñas abarcando en la actualidad una
amplia gama de actividades logísticas, auxiliares y tareas específicas según requerimientos
especiales. En esta categoría también existen naves que sobrepasan las dimensiones típicas para
tareas más exigentes.
Este tipo de embarcación es considerada una “embarcación especial”, por lo que además, de los
reglamentos de construcción, estabilidad, etc. debe cumplir principalmente, con las
recomendaciones y reglamentaciones emitidas por la D.G.T.M y M.M. que fija las características
generales Mínimas, condiciones de servicio entre otros.
El objetivo principal del presente trabajo es realizar un anteproyecto donde se puedan mostrar y
desarrollar todas o la mayoría de las disciplinas y puntos a considerar que intervienen en la carrera
de Ingeniería Naval, en su mención Arquitectura Naval.
Anteproyecto Lancha Para Servicios de Prácticos 8
Capítulo 1
PERFIL DE MISION
1.1 Función de la nave
Esta embarcación será diseñada para cumplir principalmente funciones como lancha de servicio
transferencia de prácticos o pilotos, con radio de acción que pueda abarcar desde los sectores de
embarco establecidos, zona portuaria o aguas interiores.
Según la zona portuaria, estos sectores también denominados “estaciones”, están determinados por el apéndice al reglamento de practicaje y pilotaje, que fija los límites de puerto, zona de espera de prácticos, estaciones de transferencia y rutas de entrada y salida de puerto. Se trata de una lancha Pilot, que también está ligada a otras tareas como:
‐ Traslado de repuestos y mercaderías entre el muelle y las naves. ‐ Apoyo a las faenas de amarra y desamarra de las naves en puerto. ‐ Traslado de tripulantes y autoridades ‐ Transporte de carga y pertrechos ‐ Servicios de Régimen ‐ Recepción/Despacho ‐ Servicios de apoyo en el control de la polución en el mar. ‐ Entrega de lubricantes
1.2 Embarcación a proyectar Estas embarcaciones por ser especiales deben cumplir con reglamentos estipulados por la autoridad marítima nacional, aunque variantes especiales del armador u otros factores definen un proyecto final. La Dirección Marítima Nacional a partir de: La directiva ordinaria / permanente O‐08/011, promulgada en septiembre del 2003. La directiva ordinaria / permanente O‐08/022, promulgada en febrero del 2014. Que fijan las CARACTERÍSTICAS GENERALES MÍNIMAS QUE DEBEN CUMPLIR LAS EMBARCACIONES QUE SE DESTINAN A LA TRANSFERENCIA DE PRACTICO [1]. Existen: Para la circular O‐08/011, tres tipos de embarcaciones, separadas en: 1. Tipo A. PARA EMBARCACIONES QUE TRANSFIEREN PRÁCTICOS DENTRO DEL ÁREA DEL PUERTO 2. Tipo B. PARA EMBARCACIONES QUE TRANSFIEREN PRÁCTICOS FUERA DEL ÁREA DEL PUERTO 3. Tipo C. EMBARCACIONES PARA TRANSFERENCIA DE PRACTICOS EN MARES ABIERTOS (Ba.
Anteproyecto Lancha Para Servicios de Prácticos 9
POSESION – RICHMOND – CABO DE HORNOS – LAITEC) Para la circular O‐08/022, dos tipos de embarcaciones, separadas en: 1. PARA EMBARCACIONES QUE TRANSFIEREN PRÁCTICOS DE PUERTO 2. EMBARCACIONES PARA TRANSFERENCIA DE PRÁCTICOS EN MARES ABIERTOS (OCEÁNICO) (Ba. POSESIÓN, RICHMOND, CABO DE HORNOS y LAITEC) El objetivo de este trabajo es proyectar, una embarcación confiable y confortable, recorriendo las etapas de un proyecto naval y como se mencionó, este trabajo apunta a una lancha, de trabajo mediano, clasificada como lancha Pilot Tipo B o una lancha que cumpla con las especificaciones de la circular 0‐088/022. 1.3 Características técnicas Esta embarcación debe cumplir con los requisitos indicados y detallados en la normativa mencionada, en vista de las condiciones de seguridad y de desempeño, para la función. Los puntos tratados son:
a. Casco b. Cubierta c. Francobordo d. Estabilidad e. Comportamiento en el mar f. Estanqueidad y reserva de boyantes g. Sistema de propulsión h. Andar i. Puente de mando j. Equipamiento k. Equipos de comunicaciones l. Iluminación m. Equipos de seguridad n. Acomodación
En particular, a grandes rasgos:
‐ Sistema de propulsión Dos motores propulsores de una potencia que les permita, operar en conjunto y simultáneamente, cumpliendo con el andar mínimo exigido
‐ Andar Mínimo 18 nudos en Estado de Mar 2, con desplazamiento calculado con estanques de combustible cargados como mínimo para cumplir con la autonomía exigida en la cláusula 9; con estanques de aguas a plena capacidad, con su D.M.S. y la cantidad máxima de prácticos que esté autorizada a transportar simultáneamente y con régimen de funcionamiento continuo de sus motores.
Anteproyecto Lancha Para Servicios de Prácticos 10
‐ Autonomía Mínimo 24 horas navegación a velocidad no menor de 12 nudos.
‐ Tripulación y pasajeros
Según directiva la dotación para este tipo de embarcación, es de un patrón y 2 marineros de cubierta. Fuera de los espacios reservados para la tripulación, se debe considerar un espacio para al menos 4 pasajeros.
‐ Velocidad de servicio Se proyectara la embarcación para trabajar al menos a 2 nudos sobre en mínimo exigido en estado de mar 2. Velocidad de operación 20 nudos.
Anteproyecto Lancha Para Servicios de Prácticos 11
Capítulo 2
DETERMINACIÓN PRELIMINAR DE LAS DIMENSIONES Y CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES
El primer paso a desarrollar en el anteproyecto de una embarcación es la selección de las
dimensiones principales necesarias para un diseño que reúna todos los requerimientos
especificados en el perfil de misión, armador, exigencias de la dirección marítima o requerimientos
especiales, etc.
Para la selección tentativa de dimensiones, se procedió como sigue en los siguientes puntos.
2.1 Recopilación de información
El diseño parte de la idea base, de diseñar una embarcación de 15 metros de eslora. Fue necesario
recopilar información sobre embarcaciones de este tipo para manejar valores normales y
relaciones principales como, L/B, L/D, B/T y utilizarlos como buque bases ya que las
embarcaciones para transferencia de prácticos son todas de formas similares.
Se generó una base de datos de embarcaciones en servicio. En la siguiente tabla, se muestran
algunas embarcaciones seleccionadas de esta compilación con las que bastará para la selección de
dimensiones.
Tabla 2.1 Lanchas Pilot de acero
Cabe mencionar, que otros datos de interés fueron:
‐ Velocidades
‐ Potencia
‐ Cantidad agua potable
‐ Cantidad combustible
‐ Dotación
eslora manga puntal calado desplaz.
m m m m ton
acacia 12,8 4,33 2,15 0,9 17 2,96 5,95 14,22
baker 12,6 4 2 118 3,15 6,30
arya 0149 14,9 4,4 1,8 0,8 21 3,39 8,28 18,63
redsteel 14,95 4,5 2,3 1,2 25 3,32 6,50 12,46
loyd uc03 15 4,4 2,3 1,2 32 3,41 6,52 12,50
rio mayo 16 4,6 2,3 32 3,48 6,96
sanmar 17 4,7 2,6 0,95 34 3,62 6,54 17,89
L/B L/D L/T
Anteproyecto Lancha Para Servicios de Prácticos 12
2.2 Determinación de dimensiones
Podríamos escoger medidas con simple estimación o comparación pero para realizar esta elección
más metódica y con la eslora definida en 15 metros, promediamos las relaciones para así despejar
los parámetros necesarios. Tenemos:
L/B = 3,35 B = 4,48 m
L/D = 2,23 D = 2,23 m
L/T = 15,3 T = 0,98 m
Para efectos de diseño, desempeño y geometría, ajustamos a los siguientes valores:
Manga (B) = 4,4 m
Puntal (D) = 2,3 m
Calado (T) = 1,0 m
Cabe mencionar que estas dimensiones son de carácter preliminar, pueden sufrir variaciones si el diseño lo necesita. El calado de diseño será un número relevante para cuando diseñemos el casco ya que ahí veremos si el desplazamiento obtenido está más menos en el rango esperado o un valor similar a nuestra base de datos.
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Anteproyecto Lancha Para Servicios de Prácticos 14
3.3 Perfil longitudinal
Observando diversos perfiles de lanchas rápidas, patrullas, lanchas costeras, etc., para mejorar la
básica de forma, el diseño se lleva a cabo con un leve levantamiento en proa. Ver figura 3.2
Figura 3.2 Perfil Longitudinal
Anteproyecto Lancha Para Servicios de Prácticos 15
Figura 3.3 Sección Maestra
3.4 Dimensiones y características principales del casco
Finalmente, una vez definida la forma del casco y posterior modelamiento en el software se
obtuvieron los datos definitivos para la condición de calado de 1 metro, que se detallan en la tabla
3.1.
CARACTERISTICAS PRINCIPALES DEL CASCO
Eslora L = 15 m Coef. de bloque Cb = 0,48 Eslora de flotación Lwl = 14 m Coef. prismático Cp = 0,67 Manga B = 4,4 m Coef. de la maestra Cm = 0,72 Manga de flotación Bwl = 4,07 m Coef. de flotación Cwl = 0,81 Puntal D = 2,3 m Calado de diseño T = 1 m Desplazamiento ∆ = 28,6 ton Volumen = 27,9 m3 Área sección de flotación Awl = 46,55 m2 Superficie mojada Sm = 56,7 m2 Área sección media Am = 2,94 m2
Tabla 3.1
Anteproyecto Lancha Para Servicios de Prácticos 16
Figura 3.4 Casco diseñado y modelado en Freeship
Anteproyecto Lancha Para Servicios de Prácticos 17
Capítulo 4
DISEÑO Y DISTRIBUCION DE ESPACIOS Y ESTANQUES
4.1 Casco
El casco será dividido en cuatro compartimentos estancos: rasel de proa, habitabilidad, sala de
máquinas, rasel de popa.
4.1.1 Rasel de proa:
Con acceso desde la cubierta a través de una tapa de escotilla. Este compartimento se establece
definiendo el mamparo de pique de proa. Por recomendación de Rules and Regulations for the
Classification of Special Service Craft [14], Parte 3, Capitulo 2, Sección 4, punto 4.4, este mamparo
debe situarse a una distancia mínima dada por la siguiente fórmula:
Distancia (d) = 0,05 ∙ Lwl
Distancia (d) = 0,7 m
4.1.1 Habitabilidad
Lugar de las acomodaciones para la tripulación. Se encuentran ubicados las literas, lockers, baño y
cocina. Su acceso a través de escalera por puente y consta de escotilla como vía de escape.
4.1.2 Sala de máquinas
Contendrá los motores propulsores, bombas de achique, tubo de codaste. Acceso por cubierta
principal por escotilla y desde habitabilidad. Su ubicación es a popa de la embarcación.
4.1.3 Rasel de popa
Contiene los estanques de combustible, dos tubos de limera y servo motor. Se accede desde
cubierta a través de escotilla.
4.2 Cubierta
La cubierta es corrida en toda su extensión, con amplia superficie en proa y popa, pasillos laterales
de 800 mm de ancho como lo exige la autoridad marítima. La superficie irá con pintura
antideslizante.
Anteproyecto Lancha Para Servicios de Prácticos 18
Tendrá un pasamano corrido en todo el contorno de la caseta a 1 m de altura, sin barandas en la
borda. En cubierta de popa y proa tendrá 2 pasamanos, tal como se detallará en el plano de
arreglo general.
4.3 Cabina de pasajeros y puente
En el centro de la cubierta se ubica la superestructura, que contiene una cámara de pasajeros y el
puente de gobierno. El piso de este, va alineado a la cubierta y sus ventanales permiten una
visibilidad en los 360 grados como lo exige la autoridad marítima. Entrada por popa y se conectara
directamente con habitabilidad a través de escalera a estribor.
4.4 Requerimientos de construcción.
Los materiales empleados en la embarcación son de calidad apta para el uso naval y certificados.
La construcción del casco y superestructura se realizará acero A36. La soldadura de la
embarcación, será realizada con proceso MIG en ambiente adecuado para estos tipos de
construcciones.
Sistema de construcción de la estructura será de tipo mixta
Clasificación por definir.
4.5 Diseño de estanques
En el Capítulo 7, Línea de Propulsión, se determinan los motores propulsores y se dispone de las
características de estos y así poder determinar una cantidad de combustible necesaria o si la
cantidad establecida por diseño es la adecuada, según su consumo de trabajo.
4.5.1 Estanques de combustibles
En el Capítulo 2 se mencionó que al realizar una base de datos, entre otros datos también fue de
interés la cantidad de combustible y agua potable de cada embarcación.
En el caso del volumen de combustible a portar, se opta por la cantidad fija de 4000 litros,
distribuidos en dos estanques hacia las bandas de babor y estribor. El determinar esta cantidad no
depende de la autoridad pero si puede depender de un armador si fuera el caso.
Pero para cerciorarnos de que esta cantidad es adecuada nos fijaremos en dos situaciones:
‐ Una autonomía de 24 horas a velocidad no menor que 12 nudos.
Anteproyecto Lancha Para Servicios de Prácticos 19
‐ Horas de operación adecuadas a 18 nudos
Volumen para cada estanque 2000 litros, lo que equivale a 2 m3 de combustible.
4.5.2 Curva EHP
Al analizar la curva EHP (Capítulo 6), tenemos que para 12 nudos se necesitan 260 hp aprox. Es
decir 130 hp por motor equivalentes a una potencia:
BHP = 261 hp = 190 kW
Pero también se consideró que los motores trabajaran a un 85% de su capacidad máxima,
considerando así situaciones de desventaja. Por lo tanto:
BHPPOR MOTOR = 307 hp = 225,6 kW
Se procede a entrar en las curvas del motor figura 4.1 y obtenemos el siguiente consumo.
consumo 55litroshr
24hr 1320litrosdecomb.
Lo que es un total de consumo de 2640 litros por ambos motores de la embarcación a 12 nudos.
Garantizando que la embarcación cumple con ese andar minino establecido por la Circular de la
Autoridad Marítima [1].
Al hacer el mismo ejercicio para 18 nudos y otras velocidades obtenemos los resultados mostrados
en la siguiente tabla:
Velocidad (nudos) 18 20 21
EHP de serv. 570 658 712EHP por motor 285 329 256
BHP (85%) 575 663 718
BHP hp 677 780 845kW 498 574 621
litros/hora 120 150 165horas 17 13 12,5
Tabla 4.1
Anteproyecto Lancha Para Servicios de Prácticos 20
Figura 4.1 Fuente, Catálogo del motor propulsor seleccionado
4.5.3 Estanques de agua potable
A popa de la habitabilidad se dispondrá del espacio para los contenedores de agua potable, de 200
litros cada uno. Una cantidad escogida a partir de observar que 400 litros de agua fresca es un
cantidad promedio para embarcaciones de 4 a 6 pasajeros.
Anteproyecto Lancha Para Servicios de Prácticos 21
Capítulo 5
CÁLCULO DE ARQUEO
El cálculo de arqueo para este tipo de embarcaciones es desarrollado en base al Reglamento
Nacional de Arqueo de Naves, código de publicación TM‐026, 2001 [3]. Este reglamento regula los
procedimientos para determinar el arqueo de todas las naves de eslora inferior a 24 metros.
5.1 Dimensiones principales
A partir del artículo 3, letra i, p, q, definimos lo siguiente:
Eslora máxima 15 m
Manga 4,4 m
Puntal 2,3 m
5.2 Espacios cerrados
5.2.1 Sobre cubierta
Puente de gobierno, y parte superior de acomodaciones
5.2.2 Bajo cubierta
Descrito en la siguiente tabla.
Espacio Sección N°
N° desde hasta
Rasel de popa 1 E 4
Sala de maquinas 2 4 9
Acomodaciones 3 9 13
Rasel de proa 4 13 R
Tabla 5.1 Distribución de espacios
5.3 Metodología para el cálculo de volúmenes
‐ Sobre cubierta, geometría según plano de arreglo general y modelado en Rhino.
‐ Bajo cubierta, área de secciones transversales a partir de modelado de casco en FreeShip.
Anteproyecto Lancha Para Servicios de Prácticos 22
Sección d (m) A (m2) Vol (m3) Sección d (m) A (m2) Vol (m3)
E 0 1,22 0,762 13 7,8 2,93 1,74
1 0,6 1,32 0,861 14 8,4 2,88 1,69
2 1,2 1,55 0,987 15 9 2,75 1,58
3 1,8 1,74 1,104 16 9,6 2,5 1,40
4 2,4 1,94 1,23 17 10,2 2,17 1,19
5 3 2,16 1,365 18 10,8 1,81 0,97
6 3,6 2,39 1,5 19 11,4 1,42 0,73
7 4,2 2,61 1,62 20 12 1,01 0,48
8 4,8 2,79 1,704 21 12,6 0,6 0,25
9 5,4 2,89 1,746 22 13,2 0,24 0,08
10 6 2,93 1,761 23 13,8 0,018 0,01
11 6,6 2,94 1,764 24 14,4 0,009 0,003
12 7,2 2,94 0,882 25 R 0 0,00
Tabla 5.2 Distribución de áreas transversales. Donde d es distancia desde espejo a la sección.
5.4 Cálculo de volúmenes
5.4.1 Bajo cubierta
El volumen se calculó por sección como el producto que se muestra a continuación. Luego el
volumen total será la sumatoria de estos
V distanciaentresecciónA A
2
Volumentotal 92,63m
5.4.2 Sobre cubierta
Puente de mando y habitabilidad, mediante programa de modelado Rhino tenemos el siguiente
volumen:
Volumentotal 27,7m
5.4.3 Volumen total
Entonces el volumen total, para estos espacios es de:
Volumentotal 92,63 27,7 120,3m
Anteproyecto Lancha Para Servicios de Prácticos 23
5.5 Arqueo Bruto
Es la expresión del tamaño total de una nave, que se determina en base al volumen total de todos
sus espacios cerrados. Según lo dispuesto por el artículo 8, letra a:
AB K V
donde
K 0,2 0,02 Log V
V Volumen total de todos los espacios cerrados de la nave, expresado en metros cúbicos.
entonces:
AB = 29,07 Toneladas de registro grueso (TRG)
V = 120,33 m3
K1 = 0,24
5.6 Arqueo Neto Es la expresión de la capacidad utilizable de una nave, que se determina en base al volumen de todos los espacios cerrados de la nave, destinados al transporte de carga. Para efectos de este trabajo, espacios de carga no son prioridad, por lo tanto no hay consideración de espacios cerrados para carga. De cualquier manera se calcula como se indica en el artículo 8, letra b del Reglamento Nacional de Arqueo de Naves [3].
5.7 Francobordo
Distancia de la cubierta más alta con medios permanentes de cierre de todas aberturas, hasta la
línea de flotación de máxima carga, fijada por autoridades o sociedades de clasificación. Es igual al
puntal menos el calado de carga.
La circular O‐80/022, propone de referencia: “Rules for construction and certification of vessels
less than 15 meter”, 1983.
0,2 B f = francobordo mínimo en metros B = manga en metros 0,88m
Anteproyecto Lancha Para Servicios de Prácticos 24
Capítulo 6
RESISTENCIA AL AVANCE Y POTENCIA PROPULSIVA
Para conocer la resistencia al avance de la nave, se dispone de métodos numéricos de cálculo y
aplicación de herramientas virtuales como Hullspeed. Pero se debe tener claro, que para conocer
la resistencia al avance de manera exacta se debe realizar un ensayo en un canal de pruebas.
6.1 Resistencia al avance para condición de casco desnudo (RT(NH))
Para calcular la resistencia al avance para condición de casco desnudo, se utilizó el desplazamiento
para máxima carga estimada en los capítulos anteriores, la que corresponde a un calado de diseño
de 1 metro. Luego de aplicar cada método se procede a organizar resultados para cada velocidad.
Se utilizaron 3 métodos para calcular RT (NH), que son los siguientes:
‐ Serie NPL, serie sistemática ‐ Serie 63, serie sistemática ‐ Método Savitsky
6.2 Método estimativo Serie NPL
Serie metódica realizada a partir de 22 modelos de formas similares publicadas por Marwood y
Bailey en 1969 llevados a cabo en Ship Division of the British National Physical Laboratory,
Inglaterra [4].
Éste método permite hacer una estimación de la resistencia residual de buques de pantoque
redondo y en condición de semi‐planeo. Se procedió como sigue:
A partir de una serie de graficas establecidas, se necesita manejar valores cercanos a los rangos de
validez y la relación eslora desplazamiento como dato de entrada.
Coeficiente de fineza /⁄ 4.98 5
Parámetro NPL Rango Embarcación
L/B 3.33 3,409
B/T 3.19 – 10.2 4,4
Cb 0.397 0,49
Cp 0.693 0,69
ie 20.5° 28
√⁄ 2,8 ‐ 3,9 3,476
Tabla 6.1 Parámetros de entrada
Anteproyecto Lancha Para Servicios de Prácticos 25
Para entrar en la siguiente gráfica de la figura 6.1
Figura 6.1 Gráfica Método NPL
y obtenemos los datos, mostrados en la siguiente tabla:
Tabla 6.2
Los pasos realizados son:
A) Relación ∆⁄ con ∆ en kg, para así poder despejar RR
B) Cálculo número Reynolds
/
0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,8 2 2,2
RR/∆ 0,003 0,008 0,01 0,016 0,027 0,043 0,065 0,084 0,09 0,092 0,094 0,095 0,096 0,1 0,11
Antepr
C)
D)
E)
F)
Fig
6.3 Mé
Al igua
pantoq
prueba
V(Kns)
Rt (Kg) 13
royecto Lanch
Cálculo coe
Cálculo de r
Cálculo resi
Valores obt
gura 6.2 Form
étodo estima
al que la me
que redondo,
as, Davidson L
0,5 0,6
5,3 6,3
37,8 299,3 38
ha Para Servic
ficiente de re
resistencia po
stencia total
tenidos de res
ma de casco p
ativo SERIE 63
etodología a
, realizado po
Laboratory, S
Coe
Parámet
L/B
B/
Cb
Cp
0,7 0,8
7,4 8,5
80,1 576,1 9
cios de Práctic
esistencia por
or fricción
para casco de
sistencia tota
para serie NPL
Pre‐plan
3
anterior, esta
or Beys en 19
Stevens Institu
eficiente de fi
tro S63
B 2
T
b 0
p 0
0,9 1
9,5 10,6
915,2 1397,5
cos
r fricción, seg
0.07
0.5
esnudo
l para distinta
Tabla 6.3
L. Fuente, Res
ning Regime
a es otra ser
963, estas pru
ute of Techno
neza /⁄
Rango
2,95 ‐ 3,31
5,4 ‐ 9,5
0,39 ‐ 0,52
0,59 ‐ 0,69
1,1 1,2
11,6 12,7
2050,9 2623,3
ún ITTC 1957
752
as velocidade
3
sistence of Tr
[5].
rie metódica
uebas se lleva
ology, USA [4]
4.98 5
Embarcac
3,4
4,4
0,49
0,69
2 1,3 1,4
7 13,7 14,8
3 2834,6 2937,0
7
es
ransom‐Stern
basada en
aron a cabo e
].
ción
4 1,5 1,
8 15,9 16,
0 3042,3 3122,
Craft in the
50 modelos
en el tanque
6 1,8
9 19,0 21,
5 3263,6 3500,
26
de
de
2 2,2
,1 23,2
,0 3915,7
Anteproyecto Lancha Para Servicios de Prácticos 27
ie 18,8 ‐ 27,5 28 °
√⁄ 2,9 ‐ 3,8 3,4
Tabla 6.4 Parámetros de entrada Serie 63
Para entrar en la siguiente grafica
Figura 6.3 Gráfica Método SERIE 63
Resultados obtenidos en la siguiente tabla
Tabla 6.4
Cálculos realizados son:
A) Relación ∆⁄ con ∆ en kg, para así poder despejar RR.
B) Cálculo número Reynolds
0,9 1 1,1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2
RR/∆ 0,024 0,046 0,072 0,086 0,09 0,093 0,095 0,1 0,103
Antepr
C)
D)
E)
F)
Fig
6.4 Mé La herrbuque desnudque op
A)
V (K
Rt (K
royecto Lanch
Cálculo coe
Cálculo de r
Cálculo resi
Valores obt
gura 6.4 Form
étodo Savitsk
ramienta Hulya modelad
do utilizando peran en rang
Datos de en
0,9
Kns) 9,5
Kg) 831,2
ha Para Servic
ficiente de re
resistencia po
stencia total
tenidos de res
ma de casco p
ky
lspeed, hace do en MaxSuel método “S
gos de pre pla
ntrada
Eslora
Mang
Calad
Volum
Super
Coef.
Coef.
9 1
5 10,6
2 1481,5 2
cios de Práctic
esistencia por
or fricción
para casco de
sistencia tota
para serie 63
Pre‐plan
uso de variosrf o FreeShipSavitsky prepaneo.
a de flotación
ga
o de diseño
men de diseño
rficie mojada
prismatico
Area de flota
1,1 1
11,6 12
2246,9 2679
cos
r fricción, seg
0.07
0.5
esnudo
l para distinta
Tabla 6.5
. Fuente, Resi
ning Regime
s métodos nup. Se estimalaning”, dest
n
o
ación
1,2 1,4
2,7 14,8
9,3 2881,0
ún ITTC 1957
752
as velocidade
5
istence of Tra
[5].
uméricos parará la resisteinado a lanch
14 m
4,4 m
1 m
27,8 m3
57 m2
0,69
0,5
1,6
16,9
3066,5 3
7
es
ansom‐Stern C
a el cálculo dencia en condhas y embarc
1,8
19,0 2
3235,6 350
Craft in the
e resistencia ddición de casaciones veloc
2 2,2
21,1 23,2
00,0 3719,7
28
del sco ces
2
2
7
Antepr
B)
V(kns)
Rt (kg)
V(kns)
Rt (kg)
6.5 Grá
En el si
royecto Lanch
Resultados
) 10,8
) 10126,6
) 16,2
) 29769,4
áfica Rt en co
iguiente gráfi
ha Para Servic
Area e
Máx.
Modo
obtenidos
11,4
12519,2 159
16,8
30387,1 309
ondición de ca
ico se resume
F
cios de Práctic
espejo sumer
área de secci
o pantoque Re
12 12
964,2 20433
17,4 1
935,5 31446
asco desnudo
e la tendencia
Figura 6.3 Com
cos
rgido
ón
edondo
,6 13,2
,4 25021,9
18 18,6
,9 31881,9
Tabla 6.6
o
a de los méto
mparación de
0,15 m2
2,94 m2
13,8
29655,08 3
19,2
32294,77 3
odos utilizado
e métodos
14,4
0329,5 306
19,8
2594,4 3294
s para este cá
15 15
618,9 29918
20,4 2
47,08 33405
álculo.
29
5,6
8,2
21
5,1
Anteproyecto Lancha Para Servicios de Prácticos 30
Vemos una clara tendencia de los métodos aplicados. Ningún método sobresale exageradamente sobre los otros. Se escogerá el que tenga los valores más altos con tal de asegurar un respaldo antes situaciones exigentes. Los valores tomados son lo obtenidos a través del método sistemático NPL, con el cual se procederá a calcular la potencia EHP para condición de servicio.
6.6 Resistencia por apéndices
Según Ship Resistance and Propulsion, Anthony F. Molland [6], en las embarcaciones de doble
hélice, los principales apéndices son los dos timones, soportes de ejes de transmisión doble y eje,
los skeg, empujadores, etc. Estos pueden ascender desde un 8% a 25%, dependiendo de tamaño
de los buques. La resistencia de los apéndices puede ser significativa y algunos valores típicos,
como porcentaje de la resistencia a casco desnudo como se muestra en las siguiente tabla.
En el apunte del curso Resistencia al Avance y Potencia de Propulsión, Prof. N. Pérez 2012 [7],
encontramos otra proposición aproximada de la siguiente manera:
Buques de 2 hélices Rap
% de Rt NH
Grandes de mediana velocidad 8 ‐ 14
Pequeños de mediana velocidad 10 ‐ 20
Grandes muy veloces 10 ‐ 15
Pequeños muy veloces 15 ‐ 25
Tabla 6.7 Fuente, Apoyo al Curso de Resistencia a la Propulsión.
Adoptaremos, entonces una resistencia de apéndice de un 15% de la resistencia total en condición
casco desnudo. El cual es un porcentaje algo conservador.
R 0,15R
6.7 Resistencia por aire
Calculado como sigue según el método de BAKER [7], requiere del área frontal total, que implica la
suma de la superficie no sumergida del casco y la superficie frontal de la superestructura.
R 0.5ρ 0.3A V C
donde
ρ = densidad aire 0,125 kgm sA = área proyectada frontal sobre línea de agua 12,05 m2
C = Coef. resistencia aire naves menores 0,7
Anteproyecto Lancha Para Servicios de Prácticos 31
V = velocidad buque en m/s
Al reemplazar en la ecuación los valores, para una velocidad de 9.25 m/s (18 nudos), tenemos:
R 13,5 kg
Lo que representa un 0.5% Rt, luego
R R 0,15R 0.005R 0.205R 20.5%R
6.8 Factor de servicio
La suma de la resistencia total en casco desnudo, resistencia por apéndices y resistencia por aire
se ve aumentada por otras condiciones propias de su condición de servicio, como maniobras, olas,
vientos y otros. Por lo tanto existe un valor a considerar que representa ese factor de servicio (FS),
que depende de las características y dimensiones del buque [7].
RT servicio = RT (NH) × (FS)
Existen algunos valores de factor de servicio recomendados por P.N.A. – 89 según la eslora de la
embarcación. En este caso, para L < 25 metros el factor de servicio es aproximadamente 1,25.
FS = 1,25
6.9 Resistencia total en condición de servicio
Esta resistencia quedara definida como sigue
RT servicio = (RT (NH) + R apéndice + R aire) × FS
La siguiente tabla resume el proceso de Resistencia total en condición de servicio
Tabla 6.8
2,7 3,3 3,8 4,6 4,9 5,4 6,0 6,5 7,1 7,6 8,2 8,7 9,8 10,9 12,0
5,3 6,3 7,4 8,5 9,5 10,6 11,6 12,7 13,7 14,8 15,9 16,9 19,0 21,1 23,2
137,8 299,3 380,1 576,1 915,2 1397,5 2050,9 2623,3 2834,6 2937,0 3042,3 3122,5 3263,6 3500,0 3915,7
20,7 44,9 57,0 86,4 137,3 209,6 307,6 393,5 425,2 440,5 456,3 468,4 489,5 525,0 587,4
1,15 1,72 2,28 3,35 3,80 4,61 5,69 6,68 7,97 9,14 10,63 11,97 15,19 18,79 22,77
199,5 432,4 549,2 832,3 1320,4 2014,7 2955,2 3779,3 4084,8 4233,4 4386,6 4503,6 4710,4 5054,8 5657,3
V m/s
V nudos
Rapend
Raire
Antepr
6.10 P
La potausenc
velocid
EHP servRT servici
V b Luego
V (nu
EHPse
Y esto
servicio
royecto Lanch
Potencia efect
encia efectivcia de un pro
dad (Vb) [7]. E
vicio = Pote
o = Res = Velo
evaluamos pa
dos)
ervicio (hp)
se aprecia de
o de la emba
Figura 6.4 G
ha Para Servic
tiva para con
va EHP (Efectopulsor, es d
Esta potencia
encia efectivasistencia totaocidad de la e
ara cada velo
10,6 11
149,3 243
e mejor mane
rcación de es
Gráfica EHP vs
cios de Práctic
ndición de ser
ive Horse Podecir, es la p
se define com
a para condicl para condicimbarcación e
ocidad, se obt
,6 12,7
,3 337,1 3
era en el sigui
ste anteproye
s Velocidad. La
cos
rvicio (EHP se
ower) es la qpotencia requ
mo sigue:
ción de servición de servicien m/s
tiene los sigui
13,7 14,8
397,9 441,5
Tabla 6.9
iente grafico
ecto.
a ecuación co
ervicio)
ue se requieuerida para r
io en hp io en kg
ientes resulta
8 15,9 1
493,5 53
de EHP de la
orresponde a
ere para movremolcar una
ados
6,9 19,0
7,6 633,4
figura 6.4 pa
un ajuste pol
ver un casco a nave a cie
21,1 23,
755,9 931,
ara condición
linómico.
32
en rta
,2
,4
de
Anteproyecto Lancha Para Servicios de Prácticos 33
Capítulo 7
LÍNEA DE PROPULSIÓN
Para la embarcación se calculará una hélice de 4 palas de la serie B utilizando los diagramas
sistemáticos Bp – δ [8].
A partir de un corte longitudinal del casco diseñado, podemos obtener el diámetro máximo
aproximado disponible para las hélices. También es de consideración el espacio a ocupar de las
palas del timón, calculado de manera previa mediante métodos mencionados en el Capítulo 8 de
este trabajo, Maniobrabilidad. Entonces, para el cálculo de los propulsores se dispone
previamente de los siguientes datos:
v = 20 nudos Velocidad de la embarcación
∆ = 28 Ton Desplazamiento
Cp = 0,69 Coeficiente prismático
Cb = 0,49 Coeficiente de bloque
7.1 Cálculos previos
7.1.1 Coeficiente de estela y succión
Para el cálculo de estos coeficientes se cuenta con expresiones otorgadas por algunos autores.
Estas formas de cálculo las encontramos en los apuntes Resistencia al Avance y Potencia de
Propulsión, prof. Nelson Pérez, 2012 [7]. La forma correcta de obtener el coeficiente de estela es
mediante tanques de pruebas con modelos auto‐propulsados. Utilizamos las aproximaciones o
formulas propuestas por Taylor en el cálculo de ambos coeficientes para embarcaciones de dos
hélices.
a. Coeficiente de estela
w = 0,55 Cb – 0,2
w = 0,07
b. Coeficiente de succión
t = 0,7 w + 0,06
t = 0,109
7.1.2 Rendimientos
a. Rendimiento mecánico
Relación de potencia entre los SHP (Shaft Horse Power) y los BHP (Brake Horse Power) y
representa cuanta energía se pierde por trasmisión desde el eje de salida del motor hasta
Anteproyecto Lancha Para Servicios de Prácticos 34
el eje después del reductor. Este valor fluctúa entre 0,92 (92%) y 0,98 (98%). Se adopta un
valor medio.
η m = 0,95
b. Rendimiento rotativo relativo
Alte and Baur (1986), Ship Design for Efficiency and Economy [9], recomiendan para
embarcaciones de dos hélices una simple estimación de:
η rr = 0,98
c. Rendimiento del casco
Lo calculamos de la siguiente manera
ηH1 t1 w
ηH 0,958
d. Rendimiento del propulsor aislado
Inicialmente asumido en:
ηo 0,55
e. Rendimiento propulsivo
ηD ηoηHηrr
ηD 0,516
7.1.3 Cálculo potencia al freno BHP
Con los mencionados datos propuestos se está en condiciones de calcular los BHP, como sigue:
EHPBHP
η η η η
A una velocidad de servicio de 20 nudos tenemos un valor EHPservicio = 658 hp, para luego despejar
BHP nos queda el siguiente resultado:
BHP = 1327 hp
Esta embarcación constara de dos motores propulsores por lo tanto la potencia al freno necesaria
por motor debe ser de al menos:
Anteproyecto Lancha Para Servicios de Prácticos 35
BHPPOR MOTOR = 663 hp
7.2 Cálculo de la potencia del motor requerido
Para efectos de proyecto o diseño se considera que los BHP calculados son trabajo entregado a un
85 % de la potencia total por cada motor. Por lo tanto, se tiene que los BHP para cada motor serán
de:
BHP = 780 hp
Buscaremos en el mercado motores que cumplan con este requerimiento.
7.2.1 Elección de motor
Para la elección de motores encontramos una buena variedad de modelos y marcas, como Volvo
Penta, MTU Friedrichshafen, MAN Engines, Caterpillar Marine Power Systems y Scania.
El motor seleccionado es un motor Scania modelo DI16 072M de 850 hp a 2300 rpm [20]. El
fabricante en particular no recomienda relaciones de reducción, aunque en el mercado algunas
marcas si lo hacen (como MTU). Las curvas de potencia y torque son mostradas en el Capítulo 4 de
este trabajo.
Figura 7.1
Anteproyecto Lancha Para Servicios de Prácticos 36
7.2.2 Elección caja reductora
Para seleccionar la caja reductora se buscó una que aceptara la potencia máxima del motor
principal a las revoluciones respectivas. La búsqueda del reductor apropiado fue en base a los
propuestos por marcas de motores marinos.
El reductor seleccionado es un MG‐5114 [21] que permite una relación de reducción de 1,97:1 y se
ilustra a continuación.
Figura 7.2
7.3 Cálculo de coeficiente de poder, Bp
Se calculan como sigue, a partir de la siguiente ecuación:
B√DHPN
V ,
a. Potencia entregada a la hélice DHP
Asumiendo que DHP≈SHP, suponiendo que las pérdidas de eje son insignificantemente
pequeñas (Pinciples of Naval Architecture [8]), la potencia entregada a la hélice se puede
estimar como sigue:
Anteproyecto Lancha Para Servicios de Prácticos 37
DHP SHP BHPxη
DHP 760,36 CV
b. Revoluciones de la hélice
N = 2300/1,97 = 1168 rpm
c. Velocidad de entrada del flujo a la hélice en nudos
Se calcula como sigue:
V V 1 w
V 18,6nudos
Luego al reemplazar en la ecuacion, el resultado es el siguiente:
B 21,58
7.4 Relación de área AE/AO
Dos de los criterios más conocidos para desarrollar esta relación son el método BURRILL y método
KELLER [10]. La idea de aplicar estos métodos es encontrar una relación de área minina para evitar
la cavitación. A continuación aplicaremos el criterio de Keller.
Para efectos de diseño definimos que el diámetro de cada hélice no será mayor que 0,9 m.
7.4.1 Cálculo de empuje
TR1 t
V = 10,288 m/s Velocidad buque
Rtotal = 47,028 kN Resistencia total
t = 0,109 Coeficiente de succión
TT = 52,78 kN Empuje total
THélice = 26,39 kN Empuje total por hélice
Anteproyecto Lancha Para Servicios de Prácticos 38
7.4.2 Cálculo AE/AO, método de Keller (1966)
AA
1.3 0.3Z TP P D
K
donde
PE = 483,82 kW Potencia efectiva, EHP (658 hp)
Pa = 101,325 kN/m2 Presión atmosférica
ρ = 1,025 kg/m3 Densidad del agua de mar
g = 9,81 m/s2 Aceleración de gravedad
Pv = 1,704 kN/m2 Presión de vaporización
h eje = 1,22 m Altura desde línea de flotación al eje de la hélice
h ola = 0,105 m Altura de ola en popa estimada en 3/4% de Lwl
H = 1,325 m H = h ola + h eje
D = 0,9 m Diámetro hélice definido por diseño
r = 0,45 m Radio hélice
Z = 4 Número de palas
K = 0 Constante tipo de embarcación K = 0,2 una hélice K = 0 dos hélices, embarcaciones rápidas K = 0,1 dos hélices, buques mercantes lentos
P P P ρgH P 112,94kN/m
AA
0,721
7.5 Diagrama Bp – δ
Obtenido el Bp se puede ingresar a los diagramas Bp‐δ y obtener la relación paso diámetro con el rendimiento del propulsor aislado. Interpolando valores entre el diagrama 4.7B y 4.85B, como se muestra a continuación:
0,7 0,721 0,85
δ 180 180,28 182
δ ‐ 2% 176,40 176,67 178,36
H/D 0,86 0,857 0,84
ηo 0,6 0,597 0,59
Tabla 7.1 Es de considerar que la relación obtenida corresponde a un valor mínimo, el diámetro de entrada es un valor fijo y que el cálculo de la hélice es un método iterativo.
Anteproyecto Lancha Para Servicios de Prácticos 39
7.6 Diámetro hélice Al evaluar el criterio de Keller obtenemos una relación AE/AO, este valor lo interpolamos entre los valores obtenidos de los diagramas 4.7B y 0.85B, que se muestran en la tabla 7.1 y así obtener un valor delta para reemplazarlo en la siguiente ecuación:
DVeδN
0,3048
donde D = Diámetro de la hélice en metros. N = Revoluciones de la hélice de 1168 rpm. Ve = Velocidad de entrada del flujo a la hélice de 18,6 nudos. δ = Variable de los diagramas que relaciona las rpm de la hélice, la velocidad de
entrada y el diámetro. Para cada DAR se tendrá un determinado δ. El diámetro obtenido se evalúa en la ecuación que define el criterio y así sucesivamente, la idea es iterar hasta observar que los valores de diámetro y relación de área convergen. La siguiente tabla resume este procedimiento.
AE/AO Δ Diámetro
0,72117 180,282 0,87553
0,76205 180,827 0,87818
0,75746 180,766 0,87788
0,75797 180,773 0,87791
0,75791 180,772 0,87791
0,75792 180,772 0,87791
Tabla 7.2
Se observa que desde la cuarta iteración los valores convergen, la relación de área es mayor a la mínima obtenida inicialmente y el diámetro obtenido podemos denominarlo como el diámetro óptimo. Por lo tanto, luego de volver a interpolar entre los valores diagramas, tabla 7.1, las características de la hélice son:
Propulsor Hélice serie B
Número de palas Z 4
Relación de área (DAR) AE/AO 0,7579
Delta diagrama Bp δ 180,773
Relación paso diámetro H/D 0,852
Rendimiento propulsor aislado ηo 0,596
Diámetro de la hélice D (m) 0,878
Tabla 7.3
Anteproyecto Lancha Para Servicios de Prácticos 40
7.7 Cavitación Se aplicó el método de Keller para encontrar una relación mínima que permita evitar cavitación. Las características del propulsor obtenidas anteriormente deben ser controladas para evitar que
se produzca el fenómeno. La idea es corroborar lo obtenido en los puntos anteriores mediante el
método de Burrill. Para ello se definen los siguientes parámetros definidos en las siguientes
ecuaciones.
σP γ h h 0,7R P
12 ρ V 0,7πnD
τT
12 ρ V 0,7πnD A
donde
Reemplazando las variables en la primera ecuación, obtenemos:
σ 0,1397
Con este valor entramos al diagrama de Cavitación [8] para obtener el siguiente número:
τ 0,088
De la ecuación que define este número despejamos la siguiente expresión.
TA
6900kg/m
σ = Número de cavitación
τc = Coeficiente de carga de la hélice
Ap = Área proyectada de la hélice en m2
ρ = 104,58 kg seg2/m4 Densidad del agua de mar a 15°C
Patm = 10330 kg/m2 Presión atmosférica
y = 1025 kg/m3 Peso específico del agua de mar
heje = 1,22 m Altura desde línea de flotación al eje de la hélice
hola = 0,105 m Altura de ola en popa estimada en 3/4% de Lwl
D = 0,877 m Diámetro de la hélice
r = 0,438 m Radio de la hélice
Pvapor = 300 kg/m2 Presión de vaporización
Ve = 9,567 m/s Velocidad de entrada
n = 19,466 rps Revoluciones de la hélice
T = 2691 kg Empuje generado por propulsor
Anteproyecto Lancha Para Servicios de Prácticos 41
Luego, se calcula el área desarrollada y área de disco a partir de lo siguiente:
A
A1,067 0,229
HD
AoπD4
Finalmente
AA
0,7408
Como el DAR mínimo no cavitante es menor que el DAR de la hélice seleccionada a partir del
criterio de Keller. Esto nos corrobora e indica que la hélice calculada no cavitará.
Figura 7.1 Diagrama de Burril. Donde se muestra la intersección de los parámetros calculados
7.8 Relación de área no cavitante Al utilizar el criterio de Keller obtenemos un DAR mínimo que es igual o cercano al DAR mínimo no cavitante.
a. Área de disco Ao: no es más que el área circular que crea la hélice, se calcula como sigue
AoπD4
b. Área desarrollada: la despejamos de la relación de área
Anteproyecto Lancha Para Servicios de Prácticos 42
AA
0,758
c. Área proyectada: se puede calcular de la siguiente expresión:
A
A1,067 0,229
HD
d. Resumen
A 0,61m
A 0,454m
A 0,395m
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 43
Capítulo 8
MANIOBRABILIDAD
Se aplicara un timón de plancha sencilla tipo espada suspendido. Se procedió como siguen los
puntos a continuación.
8.1 Área timón
El área de la pala puede estimarse a partir de fórmulas empíricas como las ofrecida por DNV que
recomienda un área mínima o rangos concretos ofrecidos por PNA‐89. Estos métodos son parte
del apuntes del curso Maniobrabilidad y Timones, prof. Nelson Pérez, 2012 [11].
8.1.1 Area según P.N.A. 98
Este criterio propone rangos, que son muy útiles como orientación inicial necesaria para manejar
algunos valores típicos. Estos valores son porcentajes del producto L x T. Define para
embarcaciones Pilot y Ferries un rango porcentual de 2,4 a 4 %.
L x T = 15
Entonces el rango de área típica es desde: 0,375 a 0,6 m2
8.1.2 Área según DNV
Der Norske Veritas [12], recomienda un área mínima total mayor a la obtenida en la siguiente
formula:
ATL100
1 25 BL
A 0,485m
Como este valor está dentro del rango visto en el punto anterior, el área total de timón
seleccionada será de 0,48 m2.
Como se trata de un valor mínimo agregaremos un 5% extra y nos queda un área definitiva de:
A 0,509m
El área determinada corresponda al área total, debemos dividirlo por la cantidad de timones
obteniendo un área por timón de:
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 44
A 0,254m
8.2 Características del timón a diseñar
El diseño del timón queda a criterio del proyectista, lo importante es tener en cuenta el área
mínima y espacio disponible, optaremos por la siguiente geometría:
‐ Timón de plancha plana.
‐ Timón recto.
‐ Relación de estrechamiento de 1.
‐ La cuerda superior seguirá la línea del codaste.
‐ La envergadura de salida estará cercana a la sección E.
8.3 Envergadura
La envergadura puede tener la misma longitud que el diámetro de la hélice o puede ser un
porcentaje de este, optaremos por dejar una longitud un tanto mayor, entonces:
E 0,9m
Las envergaduras de ataque y salida tendrán el mismo valor, por lo tanto:
E E 0,9m
8.4 Relación de estrechamiento
Tomado de las cátedras de Maniobrabilidad y Timones [11], un valor típico de esta relación es:
RCC
0,8
8.5 Cuerda
Procedemos a estimar la cuerda media que es el promedio entre el borde superior e inferior del
timón. Tanto el área y la envergadura del timón ya están determinados, por lo tanto se puede
despejar la cuerda media de la siguiente expresión:
A EC EC C
2
CC C
2AE
0,282m
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 45
Con esta expresión y la relación de estrechamiento determinamos:
C sup = 0,314 m
C inf = 0,25 m
8.6 Relación de aspecto
Se estima con la siguiente expresión.
RAEC
3,19
donde
E = 0,9 m Envergadura C = 0,282 m Cuerda media
8.7 Compensación del timón
La compensación consiste en decidir una ubicación para la posición del eje de accionamiento del
timón, de modo que se pueda reducir el torque necesario para accionarlo.
8.7.1 Relación de balance
Para ello se define la relación de balance de la siguiente manera:
RBAA
dónde
RB = Relación de balance.
AF = Área de la pala a popa del eje del timón.
AT = Área total de la pala de 0,254 m2.
P.N.A.–89 [11] recomienda los siguientes valores de RB mostrados en la siguiente tabla, a partir
del coeficiente de bloque.
Cb 0,5 0,6 0,7
RB 0,24 a 0,25 0,25 a 0,26 0,26 a 0.27
Tabla 8.1
Para un Cb = 0,49, adoptaremos un valor RB = 0,25. De la expresión anterior despejamos AF.
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 46
AF = 0,0635 m2
Este dato representa el área a proa del eje de la pala del timón, el cual se trata de un simple
rectángulo. Luego, la distancia del eje de la pala del timón desde la envergadura de entrada se
calcula mediante la siguiente expresión:
AF = E ataque ∙ d
d = 0,07 m
Esto representa aproximadamente un 25 % de la cuerda media, lo que es común en los timones,
por lo tanto el resultado obtenido es aceptable.
8.8 Velocidad de entrada del flujo al timón, según Taplin
La velocidad de entrada del flujo al timón, según Taplin, se calcula mediante la siguiente fórmula:
VT = K (1 + Sa) Ve donde VT = Velocidad estimada de entrada del flujo al timón detrás de la hélice en m/seg K = Coeficiente que toma en cuenta la carga de empuje de la hélice. Para Bp < 40, se
recomienda un K =1,1. Ve = Velocidad de entrada de 9,57 m/seg Sa = Coeficiente de resbalamiento de la hélice. 8.8.1 Coeficiente de resbalamiento
SP ∙ n V
P ∙ n
donde P = 0,74 m paso de la hélice n = 19,46 rps revoluciones de la hélice Vb = 10,29 m/s velocidad buque
S 0,285
Con este valor se puede calcular la velocidad de entrada del flujo al timón. Reemplazando las variables en la fórmula de VT, se tiene:
V 13,53m/s
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 47
8.9 Ángulo de Stall (α Stall)
El fenómeno de Stall es cuando se produce la separación del flujo que pasa por el timón en la cara de baja presión, generada cuando el ángulo de ataque de la pala ya es muy grande. Esto provoca la formación de vórtices, con disminución fuerte de la fuerza de sustentación del timón. El ángulo en el cual ocurre este fenómeno se denomina ángulo de Stall.
8.9.1 Relación de aspecto efectiva (RAE)
Se puede estimar mediante la siguiente fórmula:
RAE = RA ∙ K donde RA = 3,19 relación de aspecto geométrico RA = E/C K = 1,31 coeficiente que toma en cuenta la separación entre la parte superior del timón y el casco.
K = 1,76 – 3a
a, es ese distancia vertical entre el timón y casco y es recomendable diseñarse no mayor a unos 20 cm. Para este caso estimaremos a = 0,15 m.
RAE = 4,12
8.9.2 Cálculo ángulo de stall a estribor
Con la relación de aspecto efectiva calculada en el punto anterior, reemplazamos en la siguiente expresión:
α Stall = 1,3 (45,6 – 5,2 RA)
α Stall = 37,7°
8.9.3 Cálculo del ángulo de Stall a babor
α Stall = 1,3 (34 – 4 RA)
Reemplazando las variables en las fórmulas se obtiene:
α Stall = 27,6°
Antepr
8.10 Fu
Sobre norma
FR
FL
FD
FN
FA
Eje
VT
CPC
α
8.10.1 Las fuesiguien
royecto Lanch
uerzas que ac
la pala de un l, la axial y la
: Fuerza res
: Fuerza de
: Fuerza de
: Fuerza nor
: Fuerza axi
: Referido a
: Velocidad
: Centro de
: Ángulo de
Cálculo de fu
erzas que actúntes fórmulas
ha para Servic
ctúan sobre l
timón se tienresultante. L
sultante total
Lift o sustent
Drag o arrast
rmal a la línea
al paralela a
al eje de la pa
de entrada d
presión de la
l timón.
Figura 8
uerzas
úan sobre la ps:
cios de Práctic
a pala del tim
nen los siguiea Figura sigui
del timón.
tación.
tre.
a media de la
la línea media
la del timón.
del flujo al tim
a pala del tim
8.1 Fuerzas qu
pala del timó
FR = 0
FL = 0
FD = 0
FN = FL
FA =
co
món
ntes tipos deiente ilustra l
a pala del timó
a de la pala d
món.
ón.
ue actúan sob
n descritas an
0,5 ρ AT VT2 C
0,5 ρ AT VT2 CL
0,5 ρ AT VT2 C
cos α + FD sen
= (FN2 – FR
2)0,5
e fuerzas: de sa situación.
ón.
del timón.
bre el timón [
nteriormente
R
L
D
n α
sustentación,
[11]
e se calculan m
4
de arrastre,
mediante las
48
la
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 49
donde ρ = Densidad del agua de mar a 15° C de 104,58 (kg seg2/m4). AT = Área de la pala del timón de 0,254 m2. VT = Velocidad de entrada del flujo al timón de 5,59 m/seg. CR = Coeficiente resultante. CL = Coeficiente de sustentación. CD = Coeficiente de arrastre. 8.10.2 Cálculo de coeficientes de fuerzas Para la estimación de CL, CD y CPC se hará uso de los polinomios de Balau [11], mientras que para el cálculo de CPE se utilizará el método de Molland y Turnick [12]. Las fórmulas son las siguientes:
C L = (2,1 + 1,3 RA) 10
‐2 α + (3,9 – 3,3 RA) 10‐4 α2
C D = 0,013 (3,1 – 0,7 α + 0,06 α2 – 0,001 α3)
CP C = C (0,23 (1 +0,02 α) (1,75 – 2,5 X / C))
CP E = E (0,85 (5 + RA)
‐0,25 RE0,11) donde
C L = Coeficiente de sustentación. C D = Coeficiente de arrastre. CP C = Posición del centro de presión a lo largo de la cuerda medida en relación al
borde de ataque en metros. CP E = Posición del centro de presión a lo largo de la envergadura medida en relación a
la cuerda inferior en metros RA = Relación de aspecto geométrica, 3,15. α = Ángulo de la pala del timón, en grados. C = Cuerda del timón de 0,282 metros. E = Envergadura media de 0,9 metros RE = Relación de estrechamiento de 0,8 X/C = Relación máximo espesor del perfil de la pala con la cuerda. Esto es para timones
con perfil NACA, pero como el timón de esta embarcación se diseñó de plancha plana, este valor se considerará como cero.
8.10.3 Cálculo del momento de torsión Este parámetro es el necesario para accionar el timón y mantenerlo en un ángulo de ataque determinado en la navegación de la embarcación. Se calcula como sigue:
M F bkgm
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 50
donde FN = Fuerza normal b = Distancia desde el centro de presión hasta el eje del timón
b = CPC ‐ d
CPC = Centro de presión desde la envergadura de ataque. Varía con el ángulo de ataque. d = 0,07 m Distancia al eje del timón desde la envergadura de ataque.
8.10.4 Momento flector
M F CP h
donde
FN = Fuerza normal CPE = 0,51 m. Centro de presión a lo largo de la envergadura medida en relación a la cuerda inferior. h = 1,15 m. Distancia desde la raíz del timón al casco. 8.10.5 Resumen de cálculo
angulo (°) 5 10 20 30 40 45
CL 0,296 0,558 0,984 1,278 1,438 1,469
CD 0,013 0,014 0,066 0,118 0,092 0,026
FL (kg) 677 1278 2252 2923 3290 3360
FD (kg) 29 33 152 271 21 59
FN (kg) 677 1264 2168 2666 2656 2417
CPC (m) 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 0,22
CPE (m) 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44
MT (kg‐m) 37 84 193 298 357 352
MF (kg‐m) 975 2011 3449 4243 4226 3847
Tabla 8.2 8.11 Sistema de accionamiento En este punto con los datos de la Tabla 8.2 se puede elegir un sistema de accionamiento (servomotor), este debe ser capaz de aplicar al conjunto de ejes del timón un torque superior a la suma de la fuerza normal que se generará sobre cada timón. El equipo seleccionado para la embarcación es el siguiente:
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 51
Tipo: sistema de accionamiento con pistones hidráulicos. Marca: MT900 VETUS. Par máximo de timón en un ángulo de 35°: 900 kgm. Carrera del cilindro: 300 milímetros. Longitud de la caña: 260 milímetros. Peso de cada pistón: 38 Kilogramos.
La bomba adecuada para el equipo es:
Bomba: MPT 151 Capacidad de la bomba: 151 cm3/vuelta. Peso de bomba: 23 Kilogramos Diámetro mínimo de la rueda del timón: 65 cm.
El equipo seleccionado fue escogido desde Catálogo Vetus 2014, Creators of Boat Systems, Direcciones Hidráulicas, pág. 212. La siguiente figura representa un esquema de los elementos del sistema de gobierno.
Figura 8.2
Antepr
8.12 Es Para elSeccion 8.12.1 La fueracuerd
donde
A
Vb
K1
K2
C11
8.12.2 El momcalcula
donde r = xc = 0
royecto Lanch
scantillonado
l cálculo de lan 14 “Rudder
Fuerza del ti
rza del timón do con la sigu
0,254 m
20 n
1,36
1,2
132
Momento to
mento de torsar de acuerdo
xc – d = 0,0260,15 m. Depe
Fig
ha para Servic
o del timón
a estructura dand Manoeu
món
que se utilizaiente fórmula
m2 área
nudos velo
facto
facto
cons
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61 m ende del tipo
gura 8.2 Timó
cios de Práctic
del timón se huvring Arrang
ará para detea:
C K1 ∙ K
a lateral del ti
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C
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Q
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K2 ∙ C ∙ V
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Capitulo 1, pecial.
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52
de
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 53
Q 312,2Nm 8.12.3 Diámetro del eje del timón El diámetro de la mecha del timón requerido para la transmisión del momento de torsión no deberá ser inferior a:
D 3,8 k ∙ Qrmm
Donde k es factor del tipo de material, k = 1, (acero).
D 31,28mm Dependiendo de su tipo de soporte, la mecha del timón deberá, además, deberá tener una consideración extra y han de ser reforzada de acuerdo con la siguiente fórmula:
D D K Donde K3, es un factor que depende del tipo de timon que debera soportar la mecha del timon. Se calcula como sigue
K43tr
1
donde r = longitud definida en el punto t2 = distancia vertical desde el centro de presión hasta el casco que corresponde a 0,49 m.
D 70,32mm Este valor se ajustara a 75 mm, que es compatible aun si aumentáramos en 22 nudos la velocidad de la embarcación para el cálculo de fuerza de timón de escantillonado. 8.12.4 Pernos de acoplamiento El diámetro de los pernos de acoplamiento no debe ser menor que
d 0,65D
√nmm
n = 8 Numero de pernos de acoplamiento, el mínimo de pernos es 6
d = 16 mm
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 54
8.12.5 Flange de acoplamiento El diámetro del flange debe ser al menos Dv + 10 mm. Por lo tanto se considera lo siguiente:
Diámetro de flange = 85 mm
El espesor del flange no será menor que 0,25Dv. Por lo tanto
t = 18,75 mm
8.12.6 Brazos del timón Los timones serán de plancha sencilla, no llevaran brazos o refuerzos extras 8.12.7 Espesor de timón El espesor no deber ser menor que el requerido en lo siguiente:
t 0,0015V Y 2,5mm donde Vb = velocidad del buque en nudos Yw = es el espacio vertical de los brazos del timón. Y corresponde a 0 metros, pues no tiene brazos. Esto nos da como resultado 2,5 mm lo cual no concuerda ya que el mismo enunciado advierte un mínimo de t 10 mm. Por otra parte encontramos la siguiente ecuación propuesta por Bureau Veritas.
t 1,52√d mm Donde d, es el diámetro de la mecha del timón. d = 75 mm.
t 13,16mm Valor sobre el mínimo requerido, por lo tanto escogemos una plancha de 14 mm. 8.12.8 Peso del timón Establecida la estructura del timón podemos estimar el peso de los timones y centro de gravedad. Respecto al espejo para el cálculo de LCG y respecto a la línea base para el cálculo de KG. También
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 55
se considera 7850 Kg/m3 como peso específico del acero a utilizar. La tabla 8.3 muestra el peso por timón.
Item Peso (Kg) LCG (m) KG (m) Mtran (m) Mlong (m)
Pala 54,444 0,580 ‐0,090 54,444 31,578
Mecha 31,086 0,640 0,300 31,086 19,895
Flange 1,670 0,640 0,900 1,670 1,069
2% error 1,744 0,580 0,900 1,744 1,012
Suma 88,944 0,602 1,000
Tabla 8.3
8.13 Maniobrabilidad de la embarcación
El círculo evolutivo es una de las maniobras más conocidas y utilizadas para evaluar la respuesta
de gobierno de una embarcación y se realiza con el buque real en etapas de pruebas de mar.
Es posible estimar los parámetros indicadores de maniobrabilidad del círculo evolutivo mediante
formulaciones teórico‐empíricas como las propuestas por Lyster o Shiba. Es de importante
consideración tener en cuenta que ambos métodos son en general para buques de formas
normales y el titulo de este anteproyecto es una embarcación pequeña donde el área de timón es
grande en comparación a grandes buques y tiene que entenderse que los valores obtenidos a
continuación son solo referenciales.
Los parámetros que caracterizan al círculo evolutivo son los siguientes:
‐ Diámetro de Giro
‐ Avance
‐ Desviación o Transferencia
‐ Diámetro Táctico
Esto serán estimados mediantes Shiba a través de gráficas propuestas, extraídos de los apuntes
del curso Maniobrabilidad y Timones, prof. Nelson Pérez, 2012 [11].
8.13.1 Método de Shiba
A partir de los siguientes parámetros de entrada:
Cb = 0,49 Coeficiente de bloque
Lpp = 14 m Eslora entre perpendiculares
AT = 0,5 m2 Área de timón total de diseño
Tm = 1 m Calado de diseño
FT = 0,036 Factor de timón
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 56
1/FT = 28 Valor de entrada para gráficas
αT = 35 °
Se hace necesario extrapolar en los gráficos de coeficiente de bloque 0,6 y 0,7 valores para
1/FT=28 a partir de valores observados para por ejemplo 35 y 40. Luego el mismo ejercicio pero
esta vez para el coeficiente de bloque de la embarcación (0,49) entre los valores observados para
0,6 y 0,7.
La siguiente tabla y figura resumen lo explicado, para la estimación de diámetro de giro y de
manera análoga para los otros parámetros.
Desarrollo del Diámetro de Giro
Coeficiente de bloque
0,6 0,7 0,49
40 3,4 2,5
1/FT 35 3,5 2,65
28 3,64 2,86 4,5
Tabla 8.1
Figura 8.
Diámetro de giro
Lpp=4,5
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 57
Diámetro de giro=63 m
Lo mismo para el Avance.
Coeficiente de bloque
0,6 0,7 0,49
50 2,6 2,4
1/FT 40 2,4 2,2
28 2,12 1,96 2,3
Tabla
De igual forma para la estimación de Transferencia.
Coeficiente de bloque
0,6 0,7 0,49
40 3,4 1,7
1/FT 35 3,5 1,85
28 2,44 2,06 2,9
Tabla 8
Respecto al Diámetro Táctico podemos considerar una aproximación de:
D 1,1D
Los valores finales son mostrados en la siguiente tabla resumen
DG Diámetro de Giro = 63 m AV Avance = 32,2 m DV Desviación = 40,6 m DT Diámetro Táctico = 69,3 m
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 58
Capítulo 9
ANTEPROYECTO ESTRUCTURAL
Todos los cálculos hechos en este escantillonado se basan en el reglamento Regulations for the
Classification of special service craft del Lloyd’s Register of Shipping [15], para la construcción en
acero. Desarrollo que se mueve principalmente entre Parte 5 y 6 del reglamento. Entiéndase que
se si define algún punto se hace referencia principalmente al reglamento mencionado.
El reglamento establece que en primer lugar es necesario calcular las presiones que interactúan
sobre la estructura, esto permitirá calcular las denominadas presiones de diseño para luego
determinar los miembros estructurales.
9.1 Caculos previos
9.1.1 Numero de Froude
Definido en 2.1.7, el número de Froude es un parámetro de velocidad adimensional
FV
gL
donde
V = velocidad embarcación en m/s LWL = eslora de flotación en metros g = aceleración de gravedad 9,81 m/s2
9.1.2 Numero de Taylor
Definido en el punto 2.1.17
ΓVL
donde
V = velocidad embarcación en nudos LWL = eslora de flotación en pies
9.1.3 Aceleración vertical
Definido en 3.2.4, la aceleración vertical en la modalidad semi‐desplazamiento de las
embarcaciones monocasco debe ser tomado como:
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 59
a 1,5θ L H 0.084 5 0.1θ Γ 10
donde
Γ = 2,95 numero de Taylor
G = 9,81 m/s2 aceleración de gravedad
L1 =
6,40
H1 = 0,31
Bc = 3,8 m manga entre pantoques a la altura de LCG
Bw = 4,0 m manga en línea de agua a la altura de LCG
H1/3 = 1,25 m altura de ola significativa, metros
= según estado de mar 0,5‐1,25 θD = 14 ° ángulo astilla muerta
θB = 3 ° ángulo trimado
a 0,36g
9.2 Cargas que actúan sobre el casco
9.2.1 Distribución de presión total
En el punto 4.2.1 se identifica al parámetro Ps, en kN/m2, como la distribución de presión total que
actúa sobre el casco o forro exterior debido a las presiones hidrostáticas e hidrodinámicas como se
ilustra en la siguiente figura y ha de tomarse como especifica la tabla 2.4.1 del reglamento.
Figura 9.1 Combinación de distribución de la presión (Reglamento pág. 524)
∆, pero no menor que 3
/ / pero no menor a 0,2
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 60
9.2.2 Presión hidrostática
Definido en 4.3, es la presión que actúa sobre el casco hasta la línea de flotación de servicio, es
decir prácticamente solo debemos tener en cuenta el calado para su cálculo. Se calcula como
sigue:
Ph 10 T Z Z kN/m
donde
Z = 0 m definido en 2.2.1
Tx = 1 m definido en 2.2.1
Zk = 0 m definido en 2.2.1
T = 1 m T = Tx + Zk para cualquier posición (calado)
Ph 10kN/m
9.2.3 Presión hidrodinámica Pw
Definido en 4.4 será tomado como el mayor valor entre los valores Pm y Pp definidos en 4.4.2 y
4.4.3 del reglamento, respectivamente.
9.2.4 Distribución de presión hidrodinámica Pm
P 10f H kN/m
donde
Hrm = Movimiento relativo vertical, definido en 3.1.1
= C 1
kC 0,2
xL
x
Kr = 2,25 factor presión forma de casco, tabla 2.3.1
Cw min = 0,595
Km = 1,526
xm = 0,098
Cw min = 0,908
xwl = 7 M
Lwl = 14 M
Cb = 0,49 definido en diseño
Fn = 0,586 definido en 2.1.7 donde Vm = 2/3V
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 61
H 0,908
fz = Factor distribución vertical, definido en 4.2.2
= k 1 k
z zT
kz = 1,566 definido en 4.2.2
f 1,566
Entonces tenemos:
P 13,34kN/m
9.2.5 Distribución de presión hidrodinámica Pp
Pp 10H kN/m
donde
Hpm = f L definido 4.4.3
= 2,245 fL = 0,6
Pp 22,45kN/m
Por lo tanto Pw, presión hidrodinámica final, corresponde a Pw = Pp
Pm 22,45 /m
Luego Ps, presión que actúa en el casco hasta la línea de flotación.
Ps Ph Pw 22,45 10 32,45kN/m
Ps 32,45kN/m
9.2.6 Presión por impacto Pdl
Todo definido en el punto 5.2.2 se calcula como sigue
Pf ΔΦ 1 a
L GkN/m
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 62
donde
Go = 0,6 m clara de cuadernas
Fd = 54 factor presión según forma casco
φ = 1 factor contacto continuo con agua
P 261,93kN/m
9.2.7 Presión sobre casetas, amura y superestructuras
Definido en 7.1.1, se calcula como sigue
P C P kN/m
Pd se define en 4.5 como la presión que actúa sobre cubiertas de intemperie y se especifica en
4.5.3 para semi desplazamiento como Pwl.
P f 5 0.01L 1 0.5a EkN/m
fL = 1,250 factor localización para cubierta intemperie
E = 1,400 KN/m2 factor, depende de Lwl
av = 0,358 g aceleración vertical en g medida e LCG
PWL=8,97 kN/m2
Luego para Pphp, tenemos lo siguiente:
C1 = 1,15 definido en 7.1.1
PWL = Pd = 8,976 kN/m2
Finalmente:
P 10,32kN/m
9.2.8 Presión en mamparos estancos 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. Esta presión Pbh, se define en 7.2 y se calcula de la siguiente
manera:
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 63
Pbh = 11,2hb kN/m2 Para estanques, con hb altura mín. de 1,8 m. sobre la base de diseño del estanque. Hb = 1,8m. Pbh = 7,2hb kN/m2 Para mamparos, con hb valor en m. mas alto entre los mamparos, este
valor corresponde al centroide. Hb = 1,3m.
Pbh = 14,56 kN/m2 mamparos
= 20,16 kN/m2 estanques
9.2.9 Resumen
aV Aceleración vertical 0,36 g
Ph Presión hidrostática 10 kN/m2
Pw Presión hidrodinámica 22,44 kN/m2
Ps Pw + Ph 32,45 kN/m2
Pdlb Presión por impacto 261,93 kN/m2
Pdlb Supestruc. y cub. 10,32 kN/m2
Pbh Mamparos 14,56 kN/m2
Pbh Estanques 20,16 kN/m2
9.3 Cálculo presiones de diseño
La aplicación y nomenclatura necesaria para el cálculo de presiones de diseño se encuentran
descritas en la sección 2, capítulo 4, parte 5 del reglamento. En donde también se definen los
valores de los factores de diseño apropiados para las características de esta embarcación.
9.3.1 Factores de diseño
Hf factor casco 1 tabla 3.2.1
Gf factor área determinada de servicio 1,2 tabla 3.2.2
Sf factor tipo de servicio 1,2 tabla 3.2.3
Cf factor tipo de embarcación 1 tabla 3.2.4
δf factor tipo de refuerzo 0,5 0,8 tabla 3.2.5
9.3.2 Presiones de diseño
La siguiente tabla resume las presiones de diseño para cada miembro estructural. La nomenclatura
y fórmulas aplicadas están detalladas en la tabla 4.3.1, sección 3, capítulo 4, parte 5 del
reglamento.
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 64
P Presión en plancha de fondo H S P 38,94 kN/m2
P Presión en ref. de fondo δ H S P 31,15 kN/m2
P Presión en plancha de costado P 38,94 kN/m2
P Presión en ref. de costado δ P 31,15 kN/m2
P Presión en planchas de cubierta H S G P 12,92 kN/m2
P Presión en ref. cubierta δ H S G P 10,34 kN/m2
P Presión plancha superestructuras H S G P 14,86 kN/m2
P Presión ref. superestructura δ H S G P 11,88 kN/m2
P Presión en placa de mamp. y estanques P 14,56 kN/m2
P Presión ref. de mamp. y estanques P 14,56 kN/m2
Tabla 9.1 Resumen presiones de diseño
9.4 Determinación de escantillonado
Ya definidas y calculadas las presiones de diseño que actúan sobre la estructura de la nave,
estamos en condiciones de calcular las características estructurales de la embarcación. Los
siguientes cálculos son determinados a partir de la parte 6 de reglamento [15].
9.4.1 Espesor de planchaje
El espesor mínimo requerido de planchaje, está dado en el punto 1.16, parte 6, capítulo 3, sección
1, por la siguiente formula:
t 22,4sγβPf σ
10 mm
donde
P Presión de diseño apropiada
y Factor de curvatura 0,89 definido 1.14
β Corrección relación de aspecto 1 definido 1.15
s Clara cuaderna 600 mm
fσ Coef. Esfuerzo torsión 0,85 0,75 tabla 7.3.1 cap. 7
σs Lím. elástico mín. del material 253 N/mm2
E Módulo de elasticidad 200000 N/mm2
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 65
9.4.2 Resumen cálculo de espesores
Al aplicar la relación con debidamente con las presiones y variables necesarias, los resultados se
espesores se exponen a continuación.
Plancha fondo 4,8 mm
Roda 3,9 mm
Costado de casco 4,8 mm
Cinta 4,8 mm
Pantoque 4,8 mm
Espejo 4,8 mm
Cubierta 2,8 mm
Superestructura 3 mm
Mamparos 3,4 mm
Donde en consecuencia cada valor lo aproximamos al entero más cercano.
9.5 Perfiles estructurales
Es necesario calcular tanto el modulo resistencia como la inercia. Parámetros que están definidos
en el Punto 1.17, Parte 6, Capítulo 3, Sección 1, del Reglamento [15].
9.5.1 Modulo resistente e Inercia
Z Φpslf σ
cm
I Φ fpslE
100cm
donde
Z = Módulo resistente
I = Inercia
Φ = Coeficiente de módulo de sección
Φ = Coeficiente de la inercia
P = Presión de diseño
σ = Esfuerzo Admisible del acero
E = Módulo elasticidad
f = Coeficiente de esfuerzo de torsión.
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 66
f = Coeficiente de esfuerzo de flexión.
s = Distancia entre refuerzos en mm.
le = Longitud efectiva en m
9.6 Determinación de estructuras
9.6.1 Refuerzos longitudinales de fondo
P = 31,15 kN/m2 Z = 5,02 cm3
s = 850 Mm I = 9,9 cm4
le = 0,6 M Perfil seleccionado pletina 50x5 laminado. Módulo resistente calculado con plancha asociada es el siguiente:
Z = 6,27 cm3 9.6.2 Refuerzos longitudinales de costado
P = 31,15 kN/m2 Z = 5,02 cm3
s = 850 Mm I = 9,9 cm4
le = 0,6 M Perfil seleccionado pletina 50x5 laminado. Módulo resistente calculado con plancha asociada es el siguiente:
Z = 6,27 cm3
9.6.3 Refuerzos longitudinales de cubierta
P = 10,34 kN/m2 Z = 1,43 cm3
s = 734 Mm I = 2,8 cm4
le = 0,6 M
Perfil seleccionado pletina 50x5 laminado. Módulo resistente calculado con plancha asociada es el siguiente:
Z = 6,04 cm3
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 67
9.6.4 Cuaderna
P = 31,15 kN/m2 Z = 19,87 cm3
s = 600 Mm I = 259,1 cm4
le = 2,2 M
Perfil seleccionado ángulo 100x50x5 laminado. Módulo resistente calculado con plancha asociada es el siguiente:
Z = 42,12 cm3
9.6.5 Baos
P = 10,34 kN/m2 Z = 26,36 cm3
s = 600 Mm I = 687,9 cm4
le = 4,4 M
Perfil seleccionado ángulo 100x50x5 laminado. Módulo resistente calculado con plancha asociada es el siguiente:
Z = 41,99 cm3
9.6.6 Refuerzos en superestructura
P = 11,89 kN/m2 Z = 3,01 cm3
s = 800 Mm I = 21,4 cm4
le = 1,2 M
Perfil seleccionado pletina 50x5 laminado. Módulo resistente calculado con plancha asociada es el siguiente:
Z = 9,46 cm3
9.6.7 Elementos de mamparo
P = 14,5 kN/m2 Z = 18,13 cm3
s = 500 Mm I = 196,22 cm4
le = 2,2 M
9.6.8 Corruga de mamparos
En el punto 7.11, menciona que, el espesor y módulo de resistencia de los mamparos corrugados
simétricos deben estar en conformidad con las características que ya determinamos para los
Antepr
mampa
corrug
Hay qu
inclina
los refu
En el p
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donde
θ = An
b = No
Z = M
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Tabla 9.2
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que
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Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 69
9.6.9 Quilla
En el punto 5.2, se define el área de sección transversal y espesor mínimos, a partir de las
expresiones siguientes:
A k L 1 cm
t 0,5L 6 mm
donde
kS = 1 Factor de material, acero.
LR = 13,4 m Eslora de escantillonado o de reglamento. Se estima entre 0,96 – 0,98 de la eslora
de flotación. Se optó por 0,96LWL
A 14,4cm 1440mm
t 12,7mm
De la relación de área de sección A t ∙ h podemos despejar la altura o amplitud de la quilla
h 113,3mm
Entonces la quilla será una plancha o pletina de 115 x 13 mm
9.6.10 Fundamentos
Los motores propulsores irán instalados en fundamentos estructurales y rígidos. En el punto 8,
sección 3, capítulo 9, parte B del reglamento Rules for the Classification of Steel Ships de Bureau
Veritas [16], recomienda características no menores a las obtenidas por los siguientes formulas:
‐ Área de sección
A 40 70PnL
cm
‐ Espesor
t 240 175mm
donde
P = 625 kW Potencia de un motor propulsor n = 2300 rpm Revoluciones del motor L = 15 m Eslora de la embarcación
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 70
Entonces tenemos los siguientes resultados:
A 41,26cm
t 15,59mm 16mm
9.7 Resumen de escantillando
La siguiente tabla muestra en resumen de las planchas calculadas y de los principales miembros
estructurales seleccionados.
Plancha de fondo PL 5 mm
Plancha de costado PL 5 mm
Plancha Pantoque PL 5 mm
Espejo PL 5 mm
Plancha de cubierta PL 4 mm
Plancha de superestructura PL 3 mm
Mamparos PL 4 mm
Refuerzos de fondo Pletina 50x6
Refuerzos de costado Pletina 50x5
Refuerzos de cubierta Pletina 50x5
Cuadernas Perfil L 100x50x5
Baos Perfil L 100x50x5Quilla PL 115x13
Tabla 9.3
Las siguientes imágenes grafican el desarrollo de la maqueta estructural de este anteproyecto una
vez definido el diseño y escantillonado de este.
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 71
Figura 9.3
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 72
Figura 9.4
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 73
Capítulo 10
SISTEMAS AUXILIARES
10.1 Sistema de achique e incendio
Por reglamento las unidades de bombeo de achique también pueden utilizarse para tareas de
lastre, de incendio o de servicios generales de carácter intermitente, pero no para bombear
combustible u otros líquidos inflamables. Estas bombas han de estar inmediatamente disponible
para el servicio de achique cuando sea necesario.
Este sistema son dos circuitos que trabajan unidos, para evacuar las aguas de sentina de los
espacios estancos y succión de agua para combate contra incendio. Se considerará una bomba
única para los circuitos de achique e incendio por lo que esta debe cumplir con ambas exigencias.
Y otra de carácter auxiliar que puede ser acoplada o manual.
Los sistemas cumplirán con las recomendaciones encontradas en la Parte 15, Capitulo 2, Sección
7‐8 de Rules and Regulations for the Classification of Special Service Craft, Lloyds Register [15].
También se estudió solo a modo comparativo el ABS para embarcaciones menores de 61m [17].
10.2 Sistema de achique
10.2.1 Tamaño de tuberías
Definido en el punto 7.1 los colectores o tuberías de achique deberán tener un diámetro no menor
al de la siguiente fórmula:
d 1,68 L B D 25mm
donde
B = Manga en m.
D = Puntal en m.
L = Eslora total en m.
d 41,84 42mm
Se considerara cañerías de 1 ½”.
10.2.2 Diámetro de los ramales
Definido en el punto 7.2 el diámetro de los puntos de aspiración no será menor al siguiente:
d 2,15 c B D 12,5mm
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 74
donde
c = Largo de compartimiento. En este caso usaremos el largo 5,4 m que corresponde al largo del compartimiento habitabilidad.
d 25,43mm
Se consideraran chupadores de ¾” de diámetro.
10.2.3 Bomba Cada unidad de achique al ser conectada al bombeo principal de sentina debe capaz de dar una velocidad de agua de achique de no menos de 2 m/s. Definido en 8.3.1, está el caudal mínimo necesario para lograr la velocidad de flujo requerida, para
la bomba de achique a instalar. La capacidad Q de achique no debe ser inferior a la requerida por
la siguiente fórmula:
Q5,7510
d m /hr
Q 10,06m /hr
A modo de respaldo el Reglamento ABS mencionado, recomienda un caudal mínimo de 5,5 / , para naves menores de 20 m. 10.2.4 Altura manométrica Para poder estimar la potencia necesaria de la bomba a utilizar, es necesario, calcular la altura manométrica. La estimación se realiza a partir de la siguiente formula que sigue:
H H H
donde Hest = Altura a la que debe llegar el agua. Se considera un valor de 3 m. como adecuado para esta
embarcación.
Hperd = Altura de perdida en m. Equivale a todas aquellas perdidas de energía y cargas a través de tuberías, válvulas, curvas, etc. Estas pérdidas son coeficientes establecidos que se pueden encontrar en distintos catálogos a partir de tablas o diagramas. El cálculo de Hperd se realizara a partir del tendido más extenso a lo largo de la lancha, vale decir, desde el rasel de proa hasta la salida de costado pasando por el manifold. En el tramo encontramos al menos:
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 75
‐ 3 válvulas de bola (manifold considerado como tal) ‐ 4 curvas
Elementos que se reducen a una longitud equivalente, por lo tanto nos queda:
Elemento Cantidad Long. Equivalente Total
Válvula de bola 3 0,7 2,1
Codos 5 1,62 8,1
Cañería 11,5 11,5
Tabla 10.1
Lo que nos deja una longitud total de 21,7 m. Ahora estamos en condiciones de ingresar a una tabla de perdida de carga, o diagrama de carga como es el caso, con los siguientes datos:
Diámetro tubería = 1 ½” = 48,4 mm Q = 10,06 m3/hr = 166,66 litro/mint
Figura 10.1 Diagrama perdida de carga
Valor obtenido del diagrama de la figura 10.1 corresponde a:
H100 = 12 m
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 76
Luego calculamos la perdida de carga como sigue:
HL100
H Km
donde Hperd = Pérdida de carga de la tubería LT = Longitud total del tendido, corresponde a 21,7 m. H100 = Valor obtenido del diagrama K = 1 Factor por calidad de tubería
H 2,6m
Realizado esto podemos calcular ahora la altura manométrica
H H H
H 3 2,6 5,6m
Y por último calculamos la potencia de la bomba utilizando la siguiente formula:
NQH γ76ω
hp
donde
Q = 0,0027 m3/seg Caudal y = 1,025 Kg/m3 Peso específico del agua Hm = 5,6 m. Altura manométrica w = 0,55 Rendimiento de la bomba
N 0,37hp
Escogeremos una bomba con una potencia de 0,5 hp.
10.3 Sistema de incendio
Como se mencionó al principio Achique e incendio son circuitos que trabajan bajo el mismo
circuito y condición de bombeo. Cañerías de 1 ½” de diámetro y válvulas de paso de bola de
similar medida.
Por otro lado en la Parte 17, Capitulo 2 del reglamento LLoyds Register mencionado, se encuentra
otras especificaciones detalles respecto a sistema de incendio.
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 77
El sistema contra incendio contara de una partida ubicada en cubierta con manguera y boquilla de
medidas estándar y toma de mar a través de caja de mar de diámetro apropiado. Además de los
elementos necesarios para cumplir con la autoridad marítima.
10.4 Sistema de combustible
Estanques de capacidad determinada, con sus correspondientes tapas de registro, tubos de nivel,
tubos de llenado, desahogo, drenaje para agua.
El circuito de cañerías será de tuberías de acero de 3/4” de diámetro con válvulas de cierre rápido.
Además se debe adicionar una válvula de control remoto de seguridad para el sistema de petróleo.
También es recomendable una disposición de cañerías de retorno de combustible.
10.5 Sistema de agua dulce y sanitario
El circuito de agua dulce es en base a cañerías de PVC, para suministrar agua a el baño y cocina,
accionado por bomba eléctrica de 24 volts. El sistema de sanitario consta de W.C., ducha,
lavamanos, lavaplatos, evacuados por bomba instalada en un estanque formado por unidad con
procesador sanitario o dispositivo saniproceso de marca Vetus o similar.
10.5.1 Sistem a eléctrico y alumbrado
La generación de energía eléctrica será a través de alternadores acoplados a los motores
propulsores. Alternadores de 24V para alimentar 2 bancos de baterías para la partida de los
motores, constara con un banco de baterías para generar 12 y 24V para los circuitos de alumbrado
y equipos de navegación.
Se considera un generador auxiliar de 220V 5KVA diesel para luces de emergencia, equipos de
video y aire acondicionado.
Se dispondrá también de una conexión a tierra de 220 Volts.
Detalles entregados en plano Arreglo Eléctrico de este anteproyecto.
10.6 Sistema de timón y gobierno
Contempla un circuito de tipo hidráulico, Vetus o similar compuesto de dos timones de plancha
tipo espada accionados hidráulicamente. Comprende un mando en el puente de mando, bomba,
elementos de conexión y accionamientos. Detalles en capítulo 8, Maniobrabilidad.
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 78
10.7 Sistema de amarre y fondeo
En el capítulo 5, parte 3 de Rules and regulations for the classification of special service craft, Lloys
Register [15], encontramos las especificaciones que detallan este sistema.
La embarcación poseerá bitas dobles, soldadas a cubierta, para las faenas de amarre
‐ 1 Ancla tipo danforth de 30 kilos de peso
‐ Boza para fondeo de ancla de 70 m.
‐ 1 Equipo cabrestante para la faena de fondeo eléctrico adecuado marca Vetus o similar.
10.7.1 Número de equipo
Para el cálculo del número de equipo en el punto 2.1 del reglamento se propone la siguiente
fórmula para mono cascos:
EN ∆ / 2HB 0,1A
donde
∆ = 29 ton Desplazamiento H = 3,5 m Altura desde la línea de flotación hasta la altura más alta que forme la
superestructura B = 2,3 m Manga de trazado A = 30,3 m2 Área lateral del caco y la superestructura sobre la línea de flotación
EN 28,35
Con este valor se busca un peso de ancla recomendado como en la siguiente tabla del reglamento
en cuestión
Equipment number High holding power bower anchors
Exceedin Not exceeding Number of anchors Mass of anchor, in Kg
‐ 5 1 11 5 10 1 13 10 15 1 17 15 20 1 22 20 25 1 27 25 30 1 32 30 35 1 37
Tabla 10.2 Fuente Reglamento LR mencionado (pág. 476)
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 79
Capítulo 11 CÁLCULO DE PESOS Y CENTRO DE GRAVEDAD 11.1 Desplazamiento en rosca
El desplazamiento en rosca es el peso del buque completo y listo para navegar con aceites y
fluidos en niveles de trabajo en sus sistemas, sin combustible almacenado en los estanques, sin
provisiones ni agua a bordo. En resumen el desplazamiento en rosca representa la parte fija del
desplazamiento o peso total del buque, el cual se calcula mediante la siguiente expresión:
∆ P P P
11.1.1 Peso del acero del buque
El peso del acero neto del buque se puede estimar en las primeras etapas de un proyecto
mediante expresiones propuestas como Watson y Gilfilaan (1976‐1977), a partir de las
dimensiones de la embarcación.
Para el desarrollo de este ítem se incluyen todos los materiales de acero estructurales, refuerzos,
uniones, además de timón, soldadura y pintura. El acero a usar es acero naval A 37‐24 ES.
A partir del modelado en Rhino podemos obtener una aproximación del peso total del acero
considerando las áreas que desarrollan las estructuras como un mamparo (4 mm de espesor) o un
refuerzo longitudinal (pletina 50 x 5 mm). También se puede obtener el centro de gravedad y su
posición respecto al espejo (LCG) y respecto a la línea base (VCG).
Los elementos considerados fueron
‐ Mamparos
‐ Refuerzos longitudinales (espejo, cubierta, fondo, costado)
‐ Refuerzos del puente
‐ Planchaje (fondo, costado, puente, cubierta)
‐ Quilla, timones
La siguiente tabla muestra un resumen de los datos estimados
Item Peso (Kg)
Cuadernas 100 x 50 x 5 842,1
Baos 100 x 50 x5 400,0
Mamparos y espejo (4) 956,7
Quilla 115 x 12 364,5
Ref cubierta 50 x 5 246,0
Ref casco 50 x 5 451,0
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 80
Ref puente 50 x 5 196,9
Ref espejo 50 x 5 56,0
Casco (5) 3371,9
Pantoque (4) 394,0
Cubierta (4) 1825,0
Planchaje puente (3) 975,5
Total 10079,8
Tabla 11.1 Resumen peso aceros
Se considera que el peso de la soldadura y de la pintura como una porcentaje de este valor total
Item Peso (ton) LCG VCG Mto Long Mto Vert
Peso acero 10,1
Soldadura 3% 0,302
Pintura 2,5% 0,252
Peso total 10,63 6,81 1,74 72,418 18,503
Tabla 11.2 Resumen peso aceros más soldadura y pintura
11.1.2 Pesos y centro de gravedad de la sala de máquinas
Item Peso (ton) LCG (m) Mto Long VCG (m) Mto Trans
Motores + periféricos 2% 3,4 5,96 20,3 0,65 2,21
Reductores 0,41 5,2 2,1 0,64 0,26
Baterías 0,06 4,8 0,3 1,48 0,09
Bomba de achique 0,01 2,4 0,0 1,00 0,01
Manifould y válvulas 0,03 2,45 0,1 1,10 0,03
Total 3,91 22,78 2,60
Tabla 11.3 Resumen peso sala de maquinas
LCG = 5,83 m
VCG = 0,67 m
11.1.3 Peso de equipo e instalaciones
En este punto se resumen el peso de los cargos, equipos e instalaciones en las siguientes tablas. A
pesar de que existen formas de estimar el peso de equipos e instalaciones, como el propuesto por
D. Anderson, detallado en el apunte de Diseño y Proyecto de la Nave, dada la cantidad de
elementos y por tratarse de una embarcación menor los pesos se muestran como sigue.
Ítem Peso (ton) LCG (m) Mto Long VCG (m) Mto Trans
Cañerías 0,356 7 2,5 0,60 0,21
Bitas 0,07 6 0,4 2,20 0,15
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 81
Equipos de amarre y fondeo 0,8 14,1 11,3 1,48 1,18
Equipos de sobrevivencia 0,5 7,72 3,9 2,40 1,20
Balsa salvavidas 0,1 5,42 0,5 4,83 0,48
Extintores 0,045 5,3 0,2 2,20 0,10
Carpintería 1,5 9,4 14,1 2,10 3,15
Defensa 0,92 7,49 6,9 2,03 1,87
Barandas 0,16 4,55 0,7 2,99 0,48
Ventanas 0,095 8,37 0,8 3,80 0,36
Mástil e iluminación ext. 0,084 7 0,6 5,19 0,44
Habitabilidad puente 0,58 7,5 4,4 3,00 1,74
Tablero puente 0,095 9,28 0,9 2,90 0,28
Habitabilidad (cocina 0,805 10,3 8,3 1,20 0,97
sala, baño, camarotes)
Total 6,11 55,5 12,61
Tabla 11.4 Resumen peso cargos y equipos
LCG = 9,08 m
VCG = 2,06 m
11.1.4 Resumen
Ahora con las tablas de pesos anteriores podremos determinar el desplazamiento liviano además
del L.C.G. y V.C.G. de nuestra embarcación, es importante mencionar que estos valores son
estimativos ya que la única forma de encontrar el valor real es por medio del experimento de
inclinación.
Item Peso (ton) LCG (m) Mto Long VCG (m) Mto Trans
Acero 10,63 6,81 72,42 1,74 18,50
Cargos y equipos 6,11 9,08 55,46 2,06 12,61
Sala de maquinas 3,91 5,83 22,78 0,67 2,62
Total 20,65 150,66 33,73
Tabla 11.5 Resumen peso en rosca
Desplazamiento en rosca = 20,65 ton
LCG desde espejo = 7,29 m
VCG desde línea base = 1,63 m
11.2 Peso muerto
Es el peso variable de la embarcación, aquí se consideran los siguientes puntos:
a. Peso del combustible
b. Peso de agua potable
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 82
c. Peso de provisiones
d. Peso de la tripulación
e. Peso de los pasajeros
f. Peso de carga
11.2.1 Peso de tripulantes, efectos personales y provisiones
Estos pesos se calculan principalmente por el número de tripulantes y extensión del viaje. Se
consideró un total de 3 tripulantes y 6 pasajeros y el peso se estimó de la siguiente manera:
Peso tripulación
Peso promedio x persona = 80 kg
Efectos personales x trip. = 20 Kg
Efectos personales x psjro = 40 kg
Peso total dotación = 0,3 ton
Peso total pasajeros = 0,72 ton
Tabla 11.6 Resumen peso dotación y pasajeros
También hemos considerado 2 jornadas de trabajo, como una situación normal de labor, la ida y la
vuelta. La situación más completa, por decirlo de algún modo, seria transporte hacia un buque con
máximo de pasajeros y sus pertrechos y algo de carga, para luego un regreso a tierra con la misma
cantidad de pasajeros y efectos personales. Y esta estimación se muestra en la siguiente tabla:
Peso provisiones
Peso adicional x tripulación = 10 Kg
Numero jornadas = 2
Peso adicional x pasajero = 25 Kg
Peso provisiones tripulación = 0,03 ton
Peso provisiones pasajeros = 0,15 ton
Tabla 11.7
11.2.2 Peso combustible y agua potable
En el capítulo 4 se definió la cantidad de estos insumos, cuyos centros de gravedad serán
analizados a través de la herramienta Hydromax.
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 83
Capítulo 12
ANALISIS DE ESTABILIDAD PRELIMINAR
12.1 Consideraciones
En el caso de nuestra lancha, por ser una embarcación especial regida por la ya mencionada
directiva ordinaria/permanente O‐80/011, que fijan las Características Generales Mínimas que
deben cumplir las Embarcaciones que se destinan a la transferencia de Practico [18].
En la circular se indica “Si la embarcación tiene eslora mayor de 12 m se aplica criterio del Código
de estabilidad sin avería para todos los tipos de buques regidos por los instrumentos de la OMI.”
Por lo tanto presentare los criterios del reglamento “Criterios de estabilidad sin avería aplicable a
buques de pasaje y a los buques de carga” [19].
a. El área bajo la curva de brazos adrizantes (curva de brazos GZ) no será inferior a 0,055
metros‐rad hasta un ángulo de escora 30° ni inferior a 0,09 metros‐rad hasta un ángulo de
escora 40° o hasta el ángulo de inundación θ si éste es inferior a 40°. Además, el área
situada bajo la curva de brazos adrizantes entre los ángulos de escora de 30° y 40° o entre
30° y θ si este ángulo es inferior a 40°, no será inferior a 0,03 metros rad. que es el ángulo
de escora al que se sumergen las aberturas del casco, de las superestructuras o de las
casetas que no puedan cerrarse de modo estanco. Al aplicar este criterio no se
consideraran las pequeñas aberturas por la que no pueda producirse inundación
progresiva.
b. El valor del brazo adrizante GZ será como mínimo de 0,20 metros a un ángulo de escora
igual o superior a 30°.
c. El valor máximo del brazo adrizante corresponderá a un ángulo de escora preferiblemente
superior a 30° pero nunca inferior a 25°.
d. La altura metacéntrica inicial GMo no será inferior a 0,15 metros.
12.2 Condiciones de carga a examinarse
La directiva por la que se rige nuestra embarcación nos pide que en él cálculo de estabilidad
examinemos las cuatro condiciones a las que hace referencia la IMO, las que son las siguientes:
i. Buque en la condición de salida a plena carga, con total de provisiones, combustible y
tripulación y pasajeros completos.
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 84
ii. Buque en condición de llegada a plana carga, con el complemento de pasajeros y su
equipaje pero solo con el 10 % de provisiones y combustible.
iii. Buque sin carga, pero con el total de provisiones, combustible y el completo de
pasajeros con su equipaje.
iv. Buque en las mismas condiciones de c), pero solo con el 10 % de provisiones y
combustible.
Como nuestra embarcación no es una embarcación de carga y tampoco transporta una gran
número de pasajeros, estudiaremos otras condiciones similares a las anteriores pero que sean más
significativas para nuestra embarcación, que nombraremos a continuación:
i. Embarcación en la condición de salida a plena carga, con tripulación, combustibles,
agua, etc. O sea desplazamiento liviano más peso muerto.
ii. Embarcación en condición media de navegación, con 50% de combustible, agua dulce
y provisiones.
iii. Embarcación en condición de llegada, con 10% de combustible, 50% agua dulce, 10%
provisiones.
Las siguientes tablas y gráficos son capturas de los resultados obtenidos para las distintas
condiciones de servicio evaluadas mediante software Maxsurf Stability v20.
12.3 Condición i
Tabla 12.1
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 85
12.3.1 Curva de brazo adrizante
Tabla 12.2
Figura 12.1
12.3.2 Aplicación de criterio
Tabla 12.3
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 86
12.4 Condición ii
Tabla 12.4
12.4.1 Curva de brazo adrizante
Tabla 12.5
Figura 12.2
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 87
12.4.2 Aplicación de criterio
Tabla 12.6
12.5 Condición iii
Tabla 12.7
12.5.1 Curva de brazo adrizante
Tabla 12.8
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 88
Figura 12.3
12.5.2 Aplicación de criterio
Tabla 12.9
12.6 Evaluación de la estabilidad transversal Haciendo un resumen de los valores entregados por el cálculo de estabilidad transversal realizado
en el software, podremos ver si nuestra embarcación cumple con los requerimientos mínimos
impuestos por la IMO. Del análisis de los resultados podemos destacar que nuestra embarcación
cumple con todos los criterios establecidos por la directiva que la rige.
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 89
12.7 Análisis de flotabilidad
A continuación se presentan las condiciones de flotabilidad previstas en caso de compartimientos
dañados. La condición de carga estudiada es con toda la carga y consideraciones al 100% como si
fuera a zarpar.
Se aprecian trimados relativamente pequeños. Aun cuando en el caso de habitabilidad inundada el
trimado es negativo, el ángulo de trimado es pequeño se concluye que la embarcación se
mantendrá a flote.
12.7.1 Casos de inundación
a. Situación intacta
Figura 12.4
b. Rasel de popa inundado
Figura 12.5
c. Sala de máquinas inundado
Figura 12.6
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 90
d. Sala de habitabilidad inundado
Figura 12.7
e. Rasel de proa inundado
Figura 12.8
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 91
Capítulo 13
ESTIMACION DE COSTOS
13.1 Costo de materias primas
13.1.1 Costo de acero, soldadura y gases de corte
El costo del acero se estimó a partir de una plancha 1x1000x3000 mm cuyo valor comercial es de
31.000 pesos chilenos, de esta manera se puede determinar un valor aproximado por kilogramo
de acero.
El costo de gases e insumos de corte se establecen con una estimación del 6% del costo total del
acero neto, por otra parte la soldadura se aproximará a partir de su peso estimado respecto al
total del acero, que corresponde a un 3% definido en el capítulo de Cálculo de pesos y centro de
gravedad y el valor comercial de un kilogramo de soladura 7018 3/8” o 6011 3/8” que es de
$4.490.
Item Peso (Kg) Costo unitario Kg Costo total
Acero 10258 $ 878 $ 9.002.067
Soldadura 307,74 $ 4.490 $ 1.381.753
Gases e insumos de corte $ 567.130
Costo estimado $ 10.950.949
Margen error 5% $ 547.547
TOTAL $ 11.498.497
Tabla 13.1 Resumen costos acero, soldadura y gases de corte
13.1.2 Costos de arenado y pintura
La aplicación de arenado, pinturas anticorrosivas, antifoulling y de terminado fueron cotizadas por
superficie de trabajo, donde también se debe que considerar la aplicación de dos capas de pintura.
La superficie de trabajo para el arenado fue estimada a partir de las superficies desarrolladas
mediante la elaboración de la maqueta virtual. El mismo ejercicio se realiza para aproximar la
superficie pintada, se consideran dos manos de pintura anticorrosiva por ende dos veces la
superficie, dos manos de pintura de terminación. Para la aplicación de pintura antifoulling se
considera la mitad de superficie del casco. La tabla 14.2 muestra el resumen de este punto.
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 92
Item Superficie (m2) Costo unitario m2 Costo total
Arenado 224 $ 3.000 $ 672.000
Pintura anticorrosiva 448 $ 1.250 $ 1.120.000
Pintura antifoulling 62 $ 3.100 $ 384.400
Pintura terminaciones 448 $ 3.150 $ 2.822.400
Costo estimado $ 4.998.800
Margen error 5% $ 249.940
TOTAL $ 5.248.740
Tabla 13.2
13.1.3 Costos de aislación, forro interior y tabiquería
Este punto está referido al concepto de forro interior y aislación térmica para la habitabilidad y
puente de la embarcación. Es considerado costados, cielo y pisos de los espacios mencionados,
cotizados por metro cuadrado.
Los revestimientos interiores son en terciado marino, melanina. Una plancha de 15x1500x2440
mm tiene un costo comercial de $ 29.790, implicando un valor aproximado de $ 8.051 por m2.
La lana de vidrio se aplicara como aislante, un rollo de 50x1200x12000 mm tiene un valor
comercial de $ 27.000 implica un valor aproximado de $ 1.875 por m2.
Se consideró costos sobre tabiquería y mueblería con un porcentaje del 20% y 25%
respectivamente del costo total estimado de los revestimientos interiores.
Item Superficie (m2) Costo unitario m2 Costo total
Aislación térmica 57,8 $ 1.875 $ 108.375
Forro interior 57,8 $ 8.051 $ 465.368
Tabiquería $ 93.074
Mueblería $ 116.342
Costo estimado $ 783.159
Margen error 5% $ 39.158
TOTAL $ 822.317
Tabla 13.3
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 93
13.1.4 Resumen materias primas
Item Costo
Acero, soldadura e insumos de corte $ 11.498.497
Arenado y pinturas $ 5.248.740
Aislación, forro interior y tabiquería $ 822.317
TOTAL $ 17.569.553
Tabla 13.4
13.2 Horas hombres o mano de obra
Para el cálculo de este ítem hay métodos o recomendaciones a partir del peso del acero, que
permiten estimar las horas hombre a costear. Pero en nuestro caso el desarrollo de este punto se
basara en un astillero pequeño con personal de planta y contratistas, con técnica y experiencia en
este tipo de embarcaciones.
Entonces, se estima el gasto mensual en sueldos por funcionario durante 6 meses, que es un
tiempo prudente de construcción. La siguiente tabla resume la situación mencionada.
Cargo/labor Sueldo unit. Cantidad efectivos Total
Planta gerencia/gestión $ 1.700.000 2 $ 3.400.000
Planta diseño/proyecto $ 1.300.000 2 $ 2.600.000
Administrativo $ 750.000 1 $ 750.000
Maestro $ 550.000 4 $ 2.200.000
Ayud. Maestro $ 300.000 4 $ 1.200.000
Soldador $ 500.000 3 $ 1.500.000
Eléctrico $ 520.000 1 $ 520.000
Ayud. Eléctrico $ 450.000 1 $ 450.000
Bodeguero $ 515.000 1 $ 515.000
Pintor $ 600.000 1 $ 600.000
Nochero $ 260.000 1 $ 260.000
TOTAL MENSUAL $ 13.995.000
TOTAL A 6 meses $ 83.970.000
Carpintero $ 700.000
Hidráulico $ 800.000
TOTAL todos los cargos a 6 meses $ 85.470.000
Tabla 13.5
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 94
13.3 Costos de equipos e instalaciones
Item Cantidad Costo
Ancla 30 kg 1 $ 596.044
10 m cadena + 50 m cabo 1 $ 198.171
Bita acero 3 $ 158.384
Molinete 1 $ 3.671.907
Barandas acero inox. 1 $ 90.000
Escalera acero inox. 1 $ 40.000
Defensa verduguete $ 600.000
Implementación cocina/comedor $ 550.000
Implementación baño $ 150.000
Implementación camarotes $ 190.000
Implementación puente $ 200.000
Asiento piloto + pasajero 7 $ 1.124.756
Ventilador eléctrico 2 $ 102.529
Portillos de ventilación 2 $ 123.953
Procesador sanitario 1 $ 519.530
Equipo para procesador 1 $ 61.976
Aireadores hongo 2 $ 79.575
Escotilla de ventilación 2 $ 641.187
Tanque rígido para agua potable 100 l. 2 $ 264.738
Bomba y conexiones agua potable 1 $ 84.165
Inodoro marino c/pulsador 1 $ 420.062
Margen 5% $ 1.092.331
TOTAL $ 22.938.961
Tabla 13.6
13.4 Costos de maquinaria propulsora
Item Cantidad Costo
Motores propulsores 2 $ 50.000.000
Reductores 2 $ 3.600.000
Generador 1 $ 680.000
Hélice 4 palas (referencia) 2 $ 2.448.448
Línea de eje 2 $ 964.076
Cojinete para línea de eje 4 $ 459.084
Indicador alarma salida de escape 2 $ 91.817
Salida casco escape 2 $ 91.817
Tubo goma para escape 6,5 m 2 $ 58.151
Cargador de batería 12V o 24V 1 $ 817.935
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 95
Batería marina 12V 6 $ 454.493
Piso sala de maquinas $ 180.000
Implementación sist. eléctrico $ 810.000
Soportes motores flexibles 8 $ 416.236
Cañerías/válvulas/Manifold $ 800.000
Filtro para combustible 2 $ 252.496
Filtro anti olor 2 $ 26.015
Válvula de bola de corte elec. 1 $ 335.896
Bomba de dirección 1 $ 481.273
Adaptador para bomba 1 $ 35.962
Margen 5% $ 3.150.185
TOTAL $ 66.153.884
Tabla 13.7
13.5 Costos de equipos de navegación, puente de mando y elementos de seguridad
Item Cantidad Costo
Radar 1 $ 1.200.000
Radio VHF 1 $ 130.000
Teléfono satelital 1 $ 759.000
GPS 1 $ 310.000
Radiobalizas 1 $ 465.000
Instrumentación $ 428.000
Mandos a distancia para motores elec. 1 $ 803.397
Panel de motores 2 $ 1.130.877
Paneles interruptores 4 $ 587.628
Indicador nivel de sanitario 1 $ 45.143
Indicador ángulo de timón 1 $ 198.171
Indicador nivel de combustible 2 $ 90.287
Indicador nivel de agua 2 $ 90.287
Manómetro de presión 1 $ 45.143
Rueda de timón 60 cm de diámetro 1 $ 259.382
Motor limpiaparabrisas 3 $ 126.248
Brazo limpiaparabrisas 3 $ 162.975
Vista clara 1 $ 764.375
Unidad control para 3 limpiaparabrisas 1 $ 267.034
Bocina marina 1 $ 39.787
Busca boya 1 $ 366.502
Luces navegación 6 $ 293.814
Luces por banda cubierta 2 $ 76.514
Proyectores popa 2 $ 306.056
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 96
Indicador nivel de combustible 2 $ 90.287
Indicador nivel de agua 2 $ 90.287
Tabla de mareas/Lista de faros $ 35.000
Elementos de seguridad $ 2.200.000
Cartas de navegación $ 48.000
Margen 5% $ 570.460
TOTAL $ 11.979.652
Tabla 13.8
13.6 Resumen de costos
Item Costo
Materias primas $ 17.569.553
Capital humano $ 85.470.000
Equipos e instalaciones $ 22.938.961
Maquinaria propulsora $ 66.153.884
Equipos de naveg., puente de mando y seguridad $ 11.979.652
Otros, combustibles, luz eléctrica, agua $ 3.900.000
Utilidad (20%) $ 41.602.410
IVA (19%) $ 39.522.290
TOTAL $ 289.136.750
Tabla 13.9
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 97
CONCLUSIÓN
Finalizado el anteproyecto, se puede concluir que se ha logrado proyectar una embarcación que
cumple con los requerimientos propuestos y otras exigencias, para este tipo de nave, los cuales
son detallados en el perfil de misión.
Velocidad de operación, radio de acción, autonomía y habitabilidad fueron algunos de los
requisitos en donde más se procuró ser eficiente tomando en cuenta una de las tareas más
habituales de este tipo de embarcaciones, el transporte de personal.
Respecto a los cálculos podemos mencionar que existen los métodos para estimar parámetros con
un gran grado de exactitud a nivel de las distintas fases de un proyecto, en resistencia y potencia
por ejemplo, los cálculos no aseguran una elección del todo eficiente de la planta y línea de
propulsión, aun así los resultados obtenidos están en un rango más o menos esperado. A nivel de
proyecto toda estimación mediante tanque de prueba es la más confiable.
En cuanto a diseño siempre se tuvo en mente la eslora como parámetro fijo y partir de esto buscar
un equilibrio al determinar espacios de compartimientos, espacio de trabajo y dimensiones del
casco. Y la idea de llevar a cabo un casco redondo, siempre con el objetivo de comparar.
En cuanto al cálculo estructural a través del reglamento Lloys Register, en la mayoría de los
cálculos, el criterio fue escoger los valores que creí más desfavorables al igual que en otras etapas
de este trabajo, terminando en la selección de los elementos más típicos o usados en
construcción naval en acero.
Estimación de pesos y centro de gravedad se desarrolló de la manera más detallada posible,
considerando la mayor cantidad de elementos que componen una embarcación y fue necesario
considerar un margen de error. Esto dio paso a la obtención del desplazamiento total el cual fue
valor coherente incluso por debajo de lo esperado y observado en otras embarcaciones de
trabajo. La autoridad marítima exige que la embarcación cumpla con los criterios OMI, para el
análisis de estabilidad, donde se procedió a establecer condiciones de carga en distintos casos
hipotéticos de trabajo.
Ya en la etapa final se lleva a cabo una estimación de presupuesto donde el enfoque fue emular un
astillero mediano o artesanal que pueda llevar a cabo más de una actividad a la vez, en donde se
debe considerar el costo de materias primas y su transporte, recursos básicos, planta, gerencia,
modificaciones e imprevistos y por supuesto una utilidad. Dicho esto el presupuesto obtenido es
bastante aceptable.
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 98
ANEXOS
Los anexos presentados en este ante proyecto son 7 planos, de los cuales la mayoría son los que
exigen la autoridad marítima y dos imágenes que representan la maqueta de la embarcación.
La Autoridad Marítima en el documento público, NORMAS SOBRE CONSTRUCCIÓN,
EQUIPAMIENTO, INSPECCIONES Y OTRAS EXIGENCIAS DE SEGURIDAD QUE DEBEN CUMPLIR LAS
NAVES Y ARTEFACTOS NAVALES MENORES, 1999, circular O‐71/010, pág. 12, da un listado de
planos exigidos para matricular una Nave o Artefacto Naval de 12 o más mts. de eslora.
En este caso a modo de anteproyecto se anexó lo siguiente:
ANEXO I Plano de líneas.
ANEXO II Plano de arreglo general.
ANEXO III Plano eléctrico unilineal.
ANEXO IV Plano de circuito de combustible, achique e incendio.
ANEXO V Plano de seguridad.
ANEXO VI Plano de corte LC.
ANEXO VII Plano cuaderna maestra y de secciones típicas (cuadernas y mamparos).
ANEXO X Figura a, captura maqueta virtual.
ANEXO XI Figura b, captura maqueta virtual.
Se ha incluido el plano de corte LC para poder dar una buena referencia del diseño estructural de
la embarcación lo cual era uno de los puntos importantes a tratar. El plano de seguridad fue
confeccionado en base a lo que exige la autoridad marítima en su circular O‐71/013.
La maqueta virtual se ha confeccionado mediante el software de dibujo Rhinoceros versión 4.0, y
tiene por objeto entregar una representación más general y precisa de la embarcación diseñada.
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 99
Anexo X, Figura a
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Anexo XI, Figura b
Anteproyecto Lancha para Servicios de Práctico 101
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