Embed Size (px)
Citation preview
El Desplazamiento del Buque
SumarioIntroducciónDesplazamiento y Peso en RoscaPeso del AceroPeso de la MaquinariaPeso del Equipo
IntroducciónEl objetivoobjetivo de esta lección es aprender la metodología de cálculo directo del desplazamiento y del centro de gravedad del buque, y en particular de su peso en rosca. En el desarrollo prestaremos especial atención al cálculo del peso del acero o de la estructurapeso del acero o de la estructura, como aspecto más significativo del cálculo del desplazamiento.El cálculo del desplazamiento del buque se llevará a cabo cuando:
Sea necesaria la determinación del calado y trimado y la evaluación del volumen de carga en cada situación.Sea necesaria la evaluación de las características de estabilidad.Sea necesario para la estimación de costes.Se ha determinado que el desplazamiento es un aspecto crítico del proyecto. El desplazamiento es, en la mayoría de los casos un aspecto determinante del proyecto. Debido a ello el desplazamiento del buque suele evaluarse y corregirse varias veces a lo largo del proyecto.
Introducción
Nota:
No estamos abor-dando un aspecto de diseño, sino la eva-lución de una carac-terística que es ne-cesaria en diversos momentos del desa-rrollo del proyecto.
IntroducciónEl desplazamiento (∆) o peso del buque, puede estimarse a partir de los datos de un buque base o bien directamente. En este último caso necesitamos calcular los pesos de cada uno de los elementos que componen el buque.El desplazamiento del buque se descompone en dos partidas principales, el peso en rosca (LW) y el peso muerto (DW). En algunos casos se añade a las anteriores partidas el lastre fijo (aunque conceptualmente se incluiría en el peso en rosca).
∆ = LW + DWLW. El peso en rosca es la suma de todos los pesos del buque listo para navegar, excluyendo, carga, pasaje, tripulación, pertrechos y consumos, pero incluyendo fluidos en aparatos y tuberías. DW. El peso muerto corresponde a carga, pasaje, tripulación, pertrechos y consumos, es decir, el resto del desplazamiento que no pertenece a la partida de peso en rosca.
Peso en RoscaEn muchas ocasiones el peso del buque en rosca debe calcularse en diferentes fases del proyecto, al objeto de controlar que este se mantiene dentro de los márgenes previstos.El peso del buque en rosca suele dividirse en tres partidas principales:
Peso de la estructura (o del acero). Peso de la Maquinaria.Peso del Equipo.
Es importante tener en cuenta que cada servicio o partida de lasanteriores incluyen sus tuberías, el contenido de estas, los polines y todo el aparellaje eléctrico.
Peso del AceroLas partidas que corresponden al peso de la estructura son:
Fondos y dobles fondosMamparos transversalesMamparos longitudinalesTanques estructuralesCubiertas intermediasBloque de popa (incluye codaste y arbotantes)Bloque de proa (incluye caja de cuadernas)Forro exterior (incluye quillas de balance)Cubierta superiorToldilla, Ciudadela y Castillo (casetas principales de cubierta)PlataformasBrazola de escotilla de bodegas de cargaTroncos de acceso
Cajas de tomas de marAmuradasCubiertas de habilitaciónMamparos exteriores de habilitaciónGuardacalorMamparos interiores de aceroChimeneaCasetas de chigres y otros
Peso del AceroEl peso de la estructura (PS), en las primeras fases del proyecto (cuando sólo se conocen los requisitos de partida) se hace depender del parámetro crítico del proyecto (peso muerto, volumen de carga, unidades de carga, área de aparcamiento)Se suelen utilizar funciones del tipo PS = k Xn siendo X el parámetro crítico y k y n constantes a determinar a partir de (al menos 2 buques similares). En muchas ocasiones se toma k = 1.En etapas más avanzadas del proyecto, cuando se conozcan las dimensiones principales del buque, el procedimiento para calcular el peso de la estructura se puede basar en los denominados métodos por numerales, por ejemplo (donde k es una constante a determinar que para buques mercantes oscila en el rango 0.07-0.11):
1.5 0.5 B
PS=k L B DCPS=k L B D 1+2
⋅ ⋅ ⋅
⋅ ⋅ ⋅ ⋅
Peso del AceroOtros métodos más exactos son los métodos de superficies que se apoyan en el conocimiento de las áreas de las diversas zonas estructurales y en caso de no conocerlas facilitan fórmulas empíricas para calcularlas aproximadamente. A modo de ejemplo, el método de Carstens estima el peso de la estructura como:
Siendo SL el área de las superficies longitudinales verticales, SH el área de las superficies horizontales y ST el área de las superficies transversales. ds es la densidad superficial que depende del buque, tipo de construcción, ... y PC incluye algunos pesos complementarios.En etapas avanzadas del proyecto, el procedimiento para calcular el peso de la estructura se basará en el escantillonado de la cuaderna maestra y de las secciones tipo, como se verá más adelante.
( )PS= SL SH ST ds+PC⋅ ⋅ ⋅
Peso de la Maquinaria
Maquinaria PropulsoraLínea de ejes, reductores, chumaceras y bocinasHélicesSistema de CombustibleSistema de AceiteSistema de aire comprimido para arranque y controlSistemas de refrigeraciónSistema de generación de vapor principalSistema de generación de vapor auxiliarSistema de generación de agua calienteGrupos electrógenos principalesGrupos electrógenos de socorro, de puerto y de emergenciaSistema de lastreSistema de sentinas
Sistema de baldeo y contra incendiosSistema sanitario de alimentación y descargas (no incluye sistemas sanitarios en alojamientos)Sistema de telemando en la cámara de máquinasExhaustación en cámara de máquinasPisos y tecles en cámara de máquinasVentilación mecánica en cámara de máquinasPañoles y talleres en cámara de máquinasAparatos de desmontaje en cámara de máquinasCuadros eléctricos principales y secundariosGeneradores acoplados a líneas de ejesTransformadoresBateríasGrupos convertidoresAparatos de alumbrado (excepto habilitación)
Las partidas que corresponden al peso de la maquinaria son:
Peso de la MaquinariaPara estimar el peso de la maquinaria en fases iniciales del proyecto, se suelen utilizar fórmulas empíricas del tipo:
Donde BHP es la potencia al freno del motor, rpm sus revoluciones por minuto, VCM el volumen de la cámara de máquinas y LEJ la longitud de la línea de ejes.En la anterior fórmula, el primer término representa el peso del motor, el segundo el peso de la restante maquinaria propulsora y los otros términos el peso restante.En etapas más avanzadas del proyecto del buque, el peso de la maquinaria se realiza por suma directa de los pesos de cada una de las partidas. Este peso puede conocerse directamente o bien estimarse a partir de fórmulas de base experimental.
( ) ( ) ( )b
d fCM EJ
BHPPQR=a c BHP e V g Lrpm
⋅ + ⋅ + ⋅ + ⋅
Peso del Equipo
Protección anticorrosivaEquipo de amarre y fondeoEquipo de navegaciónEquipo de gobiernoEquipo de salvamento y contra incendiosEquipo de carga y manipulaciónAcondicionamiento de bodegas y tanques de cargaCierres diversos y accesosHabilitación
Las partidas que corresponden al peso del equipo son:
En muchas ocasiones, y dependiendo de su importancia, estas partidas se consideran por separado
Peso del EquipoPara estimar el peso de la maquinaria en fases iniciales del proyecto, se suelen utilizar fórmulas empíricas del tipo:
Donde k y k’ son valores que se han de estimar a partir de los datos de buques similares. Sino se dispusiera de estos datos, pueden utilizarse fórmulas como:
En etapas más avanzadas del proyecto del buque, el peso del equipo se realiza por suma directa de los pesos de cada una de las partidas. Este peso puede conocerse directamente o bien estimarse a partir de fórmulas de base experimental.
PE=k L B+k'⋅ ⋅
PE=277+0.115 L B (Tm)⋅ ⋅
Peso del Buque en Rosca
Peso del Acero
SumarioIntroducciónMétodo de AldwincklePeso de Acero Unitario de la Cuaderna MaestraPeso de Acero Contínuo
IntroducciónEl objetivoobjetivo de esta lección es aprender la metodología de cálculo directo del peso y del centro de gravedad del buque en rosca. En primer lugar nos centraremos en el cálculo del peso del aceropeso del acero.Para ello dividiremos el peso del buque en rosca en cuatro categorías:cuatro categorías:
Peso del Acero. Peso de la Maquinaria.Peso del Equipo.Peso de la Habilitación.
Se estimarán, primeramente, el peso y el centro de gravedad del acero acero continuocontinuo, tomando como base el peso por metro de la cuaderna maestra. Posteriormente se compondrá este peso con el peso de la superestructurasuperestructura.Finalmente se añadirán los pesos de la maquinariamaquinaria, los equiposequipos y la habilitaciónhabilitación, obteniendo así el peso y la posición del centro de gravedad del buque en rosca.
Peso de AceroSe hará por el método de Aldwinckle (utilizado por el Lloyd's Register of Shipping).Este método se basa en la determinación de una distribución de peso contínuo equivalente a la real del buque.Para ello se llevarán a cabo las siguientes fases:
1. Escantillonado de la cuaderna maestra.2. Cálculo del peso longitudinal unitario (por metro) de la cuaderna maestra.3. Cálculo del peso transversal unitario (por metro) de la cuaderna maestra.4. Estimación de la distribución de acero longitudinal continuo.5. Estimación de la distribución de acero transversal continuo.6. Cálculo de la distribución de acero continuo y del peso de acero. 7. Cálculo del centro de gravedad del acero continuo.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Longitudinal
Trasversal
TOTAL
0.000
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
7.000
8.000
9.000
10.000
PESO
(Kg.
)
ESTACIONES
CURVAS DE PESO DE ACERO CONTINUO
LongitudinalTrasversalTOTAL
Peso de AceroMétodo de Aldwinckle
Para la aplicación de este método es necesario es ne-cesario disponer al menos de:
Una disposición general suficientemente detalladaUna aproximación de las
formas del buque (caja de cuadernas, al menos)Un diseño de cuaderna
maestra y su escantillonado
Peso de Acero1. Escantillonado de la cuaderna maestra.
El punto de partida necesario para este proceso es la definición estructural es un diseño de cuaderna maestra (escantillonado)Esta definición se plasmará en un plano y una tabla de características de los elementos.
Peso de Acero1. Escantillonado de la cuaderna maestra.
Elemento
Características (mm)
Número Área (cm2)
Peso (Kg)
Zg (cm)
Cuaderna (HP) 280 13 5580.0 2 423.0 431.0 Cartelas
Sup. Cuad. 500 10 2 1550.5 24.3 701.7 Platabanda 200 10 451.6 2 45.3 14.2 693.2
Quilla 550 9 1124 2 6014.4 85.0 56.2 Platabanda 180 9 600.0 2 54.0 15.3 77.0
Aligeramiento D. 300 -9 2 -706.9 -10.0 56.2 Refuerzos de Vagras
100 10 800.0 4 800.0 25.1 60.0
Refuerzos de Pantoque
1520 9 1350.0 2 15206.7 289.9 76.9
Paltabanda 180 9 700.0 2 63.0 17.8 75.0 Aligeramiento D.450 -9 2 -1590.4 -22.5 77.5
... Bularc. (alma) 600 10 2 35261.7 553.6 428.0 Bulárcama (ala) 200 10 5904.0 2 20.0 185.4 428.3 Cartelas Sup. Bularc. 1000 10 2 4237.2 66.5 692.4 Bao (alma) 600 11 2 39756.9 686.6 766.8 Bao (ala) 200 10 7173.0 2 20.0 225.2 793.5 Cartelas del bao 600 8 4 1800.0 -45.2 750.3 Varenga 15500 10 2 89806.9 1410.0 63.1
...
Elemento
Características (mm)
Número Área (cm2) Zg(cm)
Plancha de Fondo Int. Costado 1895 10 2 189.5 132.4Plancha de Fondo Int.Lateral 2400 10 2 240.0 125.5Plancha de Fondo Int.Lateral Int. 2700 10 2 270.0 117.3Plancha de Fondo Int.Central 1500 10 1 150.0 112.4Plancha de Fondo Ext. Pantoque 380 11 2 41.8 -0.6Pantoque 2020 11 2 222.2 111.0Plancha de Fondo Ext. Lateral 2400 11 2 264.0 -0.6
... Palmejar (alma) 600 11 2 66.0 450.0 Palmejar (ala) 270 11 2 29.7 450.0 Vagra Central 1124 11 1 123.6 56.2 Vagra Lateral 1 1222 9 2 110.0 61.1 Vagra Lateral 1 1238 9 2 111.4 61.9 Eslora Reforzada (alma) 400 10 4 40.0 760.0 Eslora Reforzada (ala) 100 10 4 10.0 785.0 Quilla Balance 260 12 2 31.2 33.3 Eslora 1 200 9 2 23.6 748.2 Eslora 2 200 9 2 23.6 748.2 Eslora 3 200 9 2 23.6 748.2 Long. Fondo Interior 1 200 9 2 23.6 105.4 Long. Fondo Interior 2 200 9 2 23.6 107.3 Long. Fondo Interior 3 200 9 2 23.6 109.9
...
Elementos LongitudinalesElementos Longitudinales Elementos TransversalesElementos Transversales
Peso de Acero2. Cálculo del peso longitudinal unitario (por metro) de la cuaderna maestra.
Se calcula el peso por metro y el centro de gravedad de cada unode los elementos longitudinaleselementos longitudinales de la cuaderna maestra.La suma de los pesos elementales nos dará el peso longitudinal unitario de la cuaderna maestra.Finalmente calculamos el centro de gravedad de los elementos longitudinales de la cuaderna maestra según:
i i iG i G i G ii i i
G G Gi i i
i i i
X W Y W Z WX = Y = Z =
W W W
∑ ∑ ∑∑ ∑ ∑
Peso de Acero2. Cálculo del peso longitudinal unitario (por metro) de la cuaderna maestra.
Elemento
Características (mm)
Número Área (cm2) Peso (Kg/m) Zg(cm)
Plancha de Fondo Int. Costado
1895 10 2 189.5 297.5 132.4
Plancha de Fondo Int.Lateral 2400 10 2 240.0 376.8 125.5Plancha de Fondo Int.Lateral Int.
2700 10 2 270.0 423.9 117.3
Plancha de Fondo Int.Central
1500 10 1 150.0 117.8 112.4
Plancha de Fondo Ext. Pantoque
380 11 2 41.8 65.6 -0.6
Pantoque 2020 11 2 222.2 348.9 111.0Plancha de Fondo Ext. Lateral
2400 11 2 264.0 414.5 -0.6
Plancha de Fondo Ext. Lateral Int.
2700 11 2 297.0 466.3 -0.6
Plancha de Fondo Ext. Central
1500 15 1 225.0 176.6 -0.8
Plancha de Cbta. Costado 1500 11 2 165.0 259.1 724.5Plancha de Cbta. Lateral 1805 11 2 198.6 311.7 734.5Plancha de Cbta. Lateral Int. 2400 11 2 264.0 414.5 740.6Plancha de Cbta. Central 2050 11 2 225.5 354.0 740.6Plancha Costado Inferior 2032 13 2 264.2 414.7 253.6Pantoque 368 13 2 47.8 75.1 133.7Plancha Costado Intermedia 2400 12 2 288.0 452.2 475.2Plancha Costado Superior 1550 12 2 186.0 292.0 657.6 TOTAL PLANCHAS 3538.6 5261.1 322.3
Elemento
Características (mm) Número Área (cm2) Peso (Kg/m) Zg(cm)
Palmejar (alma) 600 11 2 66.0 103.6 450.0 Palmejar (ala) 270 11 2 29.7 46.6 450.0 Vagra Central 1124 11 1 123.6 97.1 56.2 Vagra Lateral 1 1222 9 2 110.0 172.7 61.1 Vagra Lateral 1 1238 9 2 111.4 174.9 61.9 Eslora Reforzada (alma) 400 10 4 40.0 125.6 760.0 Eslora Reforzada (ala) 100 10 4 10.0 31.4 785.0 Quilla Balance 260 12 2 31.2 49.0 33.3 Eslora 1 200 9 2 23.6 37.1 748.2 Eslora 2 200 9 2 23.6 37.1 748.2 Eslora 3 200 9 2 23.6 37.1 748.2 Eslora 4 200 9 2 23.6 37.1 748.2 Eslora 5 200 9 2 23.6 37.1 748.2 Eslora 6 200 9 2 23.6 37.1 744.6 Eslora 7 200 9 2 23.6 37.1 739.7 Eslora 8 200 9 2 23.6 37.1 736.9 Long. Fondo Interior 1 200 9 2 23.6 37.1 105.4 Long. Fondo Interior 2 200 9 2 23.6 37.1 107.3 Long. Fondo Interior 3 200 9 2 23.6 37.1 109.9 Long. Fondo Interior 4 200 9 2 23.6 37.1 112.5 Long. Fondo Interior 5 200 9 2 23.6 37.1 119.1 Long. Fondo Interior 6 200 9 2 23.6 37.1 120.9 Long. Fondo Interior 7 200 9 2 23.6 37.1 123.0 Long. Fondo Exterior 1 200 9 2 23.6 37.1 5.9 Long. Fondo Exterior 2 200 9 2 23.6 37.1 5.9 Long. Fondo Exterior 3 200 9 2 23.6 37.1 5.9 Long. Fondo Exterior 4 200 9 2 23.6 37.1 5.9 Long. Fondo Exterior 5 200 9 2 23.6 37.1 5.9 Long. Fondo Exterior 6 200 9 2 23.6 37.1 5.9 Long. Fondo Exterior 7 200 9 2 23.6 37.1 5.9 TOTAL ELEMENTOS 1041.1 1616.0 289.7 TOTAL 4579.7 6877.2 314.6
Peso de Acero3. Cálculo del peso transversal unitario (por metro) de la cuaderna maestra.
Se calcula el peso por metro y el centro de gravedad de cada uno de los elementos transversaleselementos transversales de la cuaderna maestra.Para ello hay que tener en cuenta el espaciado entre cuadernas/bulárcamas, según:
[Peso transversal cuaderna/m] = [Nº cuadernas entre bulárcamas]x[Peso transversal cuaderna]/[Distancia entre bulárcamas]
[Peso transversal bulárcama/m] = [Peso transversal bulárcama]/[Distancia entre bulárcamas]
La suma de los pesos elementales nos dará el peso transversal unitario de la cuaderna maestra.Finalmente calculamos el centro de gravedad de los elementos longitudinales de la cuaderna maestra según:
i i iG i G i G ii i i
G G Gi i i
i i i
X W Y W Z WX = Y = Z =
W W W
∑ ∑ ∑∑ ∑ ∑
Peso de Acero3. Cálculo del peso transversal unitario (por metro) de la cuaderna maestra.
Elemento
Características (mm)
Número Área (cm2)
Peso (Kg)
Zg (cm) Coef. Peso (Kg/m)
Cuaderna (HP) 280 13 5580.0 2 423.0 431.0 1.55 272.9Cartelas
Sup. Cuad. 500 10 2 1550.5 24.3 701.7 1.55 15.7Platabanda 200 10 451.6 2 45.3 14.2 693.2 1.55 9.1
Inf. Cuad. 500 10 2 1505.1 23.6 153.7 1.55 15.2Platabanda 200 10 447.2 2 44.7 14.0 161.7 1.55 9.1
Quilla 550 9 1124 2 6014.4 85.0 56.2 1.55 54.8Platabanda 180 9 600.0 2 54.0 15.3 77.0 1.55 9.8
Aligeramiento D. 300 -9 2 -706.9 -10.0 56.2 1.55 -6.4Refuerzos de Vagras
100 10 800.0 4 800.0 25.1 60.0 1.55 16.2
Refuerzos de Pantoque
1520 9 1350.0 2 15206.7 289.9 76.9 1.55 187.1
Paltabanda 180 9 700.0 2 63.0 17.8 75.0 1.55 11.5Aligeramiento D.450 -9 2 -1590.4 -22.5 77.5 1.55 -14.5
TOTAL 249.8 590.3
Elemento
Características (mm)
Número Área (cm2)
Peso (Kg)
Zg (cm) Coef. Peso (Kg/m)
Bularc. (alma) 600 10 2 35261.7 553.6 428.0 2.1 263.6 Bulárcama (ala) 200 10 5904.0 2 20.0 185.4 428.3 2.1 88.3 Cartelas
Sup. Bularc. 1000 10 2 4237.2 66.5 692.4 2.1 31.7 Platabanda 200 10 1414.2 2 141.4 44.4 679.5 2.1 21.1 Inf. Bularc. 1000 10 2 4337.8 68.1 166.6 2.1 32.4 Platabanda 200 10 1414.2 2 141.4 44.4 180.1 2.1 21.1
Sup. Mamp. 1000 10 2 4324.9 67.9 702.7 2.1 32.3 Platabanda 200 10 1394.2 2 134.9 43.8 687.3 2.1 20.8 Inf. Mamp. 1000 10 2 4362.7 68.5 160.7 2.1 32.6
Platabanda 200 10 1370.0 2 137.0 43.0 175.6 2.1 20.5 Bao (alma) 600 11 2 39756.9 686.6 766.8 2.1 327.0 Bao (ala) 200 10 7173.0 2 20.0 225.2 793.5 2.1 107.3 Aliger. del Bao
1 D. 300 -11 2 -706.9 -12.2 770.0 2.1 -5.8 2 D. 300 -11 2 -706.9 -12.2 770.0 2.1 -5.8 3 D. 300 -11 2 -706.9 -12.2 770.0 2.1 -5.8 4 D. 300 -11 2 -706.9 -12.2 770.0 2.1 -5.8 5 D. 300 -11 2 -706.9 -12.2 763.9 2.1 -5.8
Cartelas del bao 600 8 4 1800.0 -45.2 750.3 2.1 -21.5 Varenga 15500 10 2 89806.9 1410.0 63.1 2.1 671.4 Alig. y Pasos de Varenga
1 D. 350 -10 2 -962.1 -15.1 56.2 2.1 -7.2 2 600x800 -10 2 -3634.8 -57.1 59.1 2.1 -27.2 3 300x400 -10 2 -908.7 -14.3 56.2 2.1 -6.8 4 600x800 -10 2 -3634.8 -57.1 63.4 2.1 -27.2 5 D. 450 -10 2 -1590.4 -25.0 77.4 2.1 -11.9
Refuerzos Alig. 1 2 100 10 2285.0 2 10.0 35.9 59.1 2.1 17.1 3 100 10 1142.5 2 10.0 17.9 56.2 2.1 8.5 4 100 10 2285.0 2 10.0 35.9 63.4 2.1 17.1 5
TOTAL 366.2 1583.3 TOTAL ELEM. 334.6 2173.6
Peso de Acero4. Estimación de la distribución de acero longitudinal continuo.
Se calculan los valores de la distribución de acero longitudinal para cada sección, definida por el método (1-20), el producto del peso longitudinal unitario de la cuaderna maestra por la relación entre los perímetros de la sección y la cuaderna maestra elevados a un factor de ponderación, que depende del tipo de buque y de la sección.
Sección (n) X (m.) P (m.) Pm (m.) P/Pm m Wm (Ton.) Wn (Ton)0 0.0 3.20 22.34 0.143 2.40 6.877 0.0641 5.0 15.59 22.34 0.698 3.25 6.877 2.1332 10.0 16.75 22.34 0.750 3.20 6.877 2.7353 15.0 18.24 22.34 0.816 2.92 6.877 3.8024 20.0 19.89 22.34 0.890 2.67 6.877 5.0445 25.0 21.30 22.34 0.953 2.40 6.877 6.1306 30.0 22.10 22.34 0.989 2.12 6.877 6.7217 35.0 22.26 22.34 0.996 1.84 6.877 6.8298 40.0 22.34 22.34 1.000 1.57 6.877 6.8779 45.0 22.34 22.34 1.000 1.25 6.877 6.87710 50.0 22.34 22.34 1.000 1.00 6.877 6.87711 55.0 22.24 22.34 0.995 1.11 6.877 6.84012 60.0 22.22 22.34 0.994 1.25 6.877 6.82813 65.0 22.02 22.34 0.986 1.36 6.877 6.74414 70.0 21.54 22.34 0.964 1.55 6.877 6.49915 75.0 20.66 22.34 0.925 1.90 6.877 5.92416 80.0 19.16 22.34 0.858 2.23 6.877 4.88217 85.0 16.91 22.34 0.757 2.50 6.877 3.42718 90.0 14.32 22.34 0.641 3.07 6.877 1.75519 95.0 12.13 22.34 0.543 3.85 6.877 0.65520 100.0 10.44 22.34 0.467 3.15 6.877 0.625
imL Li m
m
PW WP
=
Peso de Acero5. Estimación de la distribución de acero transversal continuo.
Se calculan los valores de la distribución de acero longitudinal para cada sección, definida por el método (1-20), Se calcula para cada sección el producto del peso transversal unitario de la cuaderna maestra por la relación entre las áreas de la sección y la cuaderna maestra elevados a un factor de ponderación que depende del tipo de buque y de la sección.
Sección (n) X (m.) An (m2) Am (m2) An/Am p Wm (Ton.) Wn (Ton)0 0.0 4.86 56.98 0.085 0.50 2.174 0.6351 5.0 12.73 56.98 0.223 0.65 2.174 0.8212 10.0 25.69 56.98 0.451 0.78 2.174 1.1683 15.0 37.59 56.98 0.660 0.87 2.174 1.5144 20.0 47.61 56.98 0.836 0.94 2.174 1.8365 25.0 54.24 56.98 0.952 0.99 2.174 2.0716 30.0 56.08 56.98 0.984 1.00 2.174 2.1407 35.0 56.83 56.98 0.997 1.00 2.174 2.1688 40.0 56.98 56.98 1.000 1.00 2.174 2.1749 45.0 56.98 56.98 1.000 1.00 2.174 2.17410 50.0 56.98 56.98 1.000 1.00 2.174 2.17411 55.0 56.80 56.98 0.997 1.00 2.174 2.16712 60.0 56.61 56.98 0.994 1.00 2.174 2.16013 65.0 56.42 56.98 0.990 1.00 2.174 2.19114 70.0 56.31 56.98 0.988 1.00 2.174 2.14815 75.0 53.15 56.98 0.933 0.98 2.174 2.03116 80.0 46.99 56.98 0.825 0.94 2.174 1.81417 85.0 37.19 56.98 0.653 0.87 2.174 1.50018 90.0 24.79 56.98 0.435 0.78 2.174 1.13619 95.0 15.20 56.98 0.267 0.65 2.174 0.92120 100.0 6.27 56.98 0.110 0.50 2.174 0.721
ipT Ti m
m
AW WA
=
Peso de Acero6. Cálculo de la distribución de acero continuo y del peso de acero.
Se obtiene la distribución de acero continuo como suma de las distribución de acero continuo longitudinal y transversalSe integra la distribución de acero continuo por cualquiera de los esquemas numéricos disponibles (Regla de Simpson, regla del trapecio, ... )
7. Cálculo del centro de gravedad del acero continuo.Se obtiene el centro de gravedad del acero continuo, a partir de la distribución de acero continuo, utilizando las siguiente fórmulas (Regla de Simpson, regla del trapecio, ... )
G G G
X×Wdx Y×Wdx Z×WdxX = Y = Z =
Wdx Wdx Wdx∫ ∫ ∫∫ ∫ ∫
Peso de AceroComentarios finales:
A los pesos estimados habría que añadirles los pesos de la superestructura, cuando esta no se considere en otras partidas.Si sólo se requiriese tener una estimación grosera del peso del acero, puede utilizarse la fórmula de Watson (donde K1 y K2 son constantes que dependen del tipo de buque):
Otra posibilidad consiste en construir las curvas de acero continuo a partir de otras conocidas, o mediante reglas básicas basadas en la experiencia (a partir de CB, LCC y LCB). Ver Practical Ship Design de D.G.M. Watson.
1 2BLW C L B K L K DD
= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅
Peso de AceroComentarios finales:
El método anterior puede extenderse para el cálculo de la coordenada Z del centro de gravedad de la estructura. En cualquier caso pueden utilizarse fórmulas como la siguiente (propuesta por Kuppras):
[ ]2
G BL LZ =0.01 D 46.6+0.135 0.81-C + -6.5 0.008 D (m)D B
⋅ ⋅ ⋅
Cálculo del Desplazamiento del Buque
Peso del EquipoPeso de la Maquinaria
Peso Muerto
Peso de la Maquinaria
Maquinaria PropulsoraLínea de ejes, reductores, chumaceras y bocinasHélicesSistema de CombustibleSistema de AceiteSistema de aire comprimido para arranque y controlSistemas de refrigeraciónSistema de generación de vapor principalSistema de generación de vapor auxiliarSistema de generación de agua calienteGrupos electrógenos principalesGrupos electrógenos de socorro, de puerto y de emergenciaSistema de lastreSistema de sentinas
Sistema de baldeo y contra incendiosSistema sanitario de alimentación y descargas (no incluye sistemas sanitarios en alojamientos)Sistema de telemando en la cámara de máquinasExhaustación en cámara de máquinasPisos y tecles en cámara de máquinasVentilación mecánica en cámara de máquinasPañoles y talleres en cámara de máquinasAparatos de desmontaje en cámara de máquinasCuadros eléctricos principales y secundariosGeneradores acoplados a líneas de ejesTransformadoresBateríasGrupos convertidoresAparatos de alumbrado (excepto habilitación)
Las partidas que corresponden al peso de la maquinaria son:
Peso de la MaquinariaElemento Peso Xg Yg Zg Motor Principal 26.0 13.3 0 3.5Auxiliares 22.3 20.1 0 5.6Generador de emergencia 6.3 4.0 3.5 17.6Caldera aceite térmico 3.3 15.5 -1.1 10.5Caldereta de Gases 4.5 15.5 -1.1 15.2Hélice Lateral 5.6 93.0 1 2.1Generador de agua dulce, incinerador, sep. sentinas,... 4.8 13.2 0 4.2Propulsor 4.7 2.1 0 2.1Eje 4.3 6.4 0 2.1Reductora 10.8 9.4 0 2.2Cableado eléctrico 37.0 28.3 0 10.5Planes (Tecles) 7.3 13.9 0 4.5Escape y Silencioso 5.0 9.5 -0.3 9Escape Auxiliares 2.0 9.1 -0.5 9.9Respetos y Herramientas 3.0 13.4 0 5.8Ventilación Cámara de Máquinas 3.1 4.9 3.4 11.5Bombas y Tuberías diversas 42.8 13.2 0.5 4.1Purificadoras 3.0 20.1 0 5.6Generador de Agua Dulce 1.1 10.7 4.2 8.3Incinerador 0.4 18.4 0 2Planta trat. aguas residuales 1.8 11.2 5.5 2.1Líquidos en circuitos 30.0 37.3 0 3.9Equipo Hidráulico 5.0 20.1 -5.1 8.3Varios 5.0 16.5 0 5.8 Total 239.10 20.48 0.16 6.01
Peso del Equipo
Protección anticorrosivaEquipo de amarre y fondeoEquipo de navegaciónEquipo de gobiernoEquipo de salvamento y contra incendiosEquipo de carga y manipulaciónAcondicionamiento de bodegas y tanques de cargaCierres diversos y accesos
Las partidas que corresponden al peso del equipo son: Elemento Peso Xg Yg Zg
Anclas incluida respeto 8.60 94.1 3 10.1Cadenas y Amarras 23.50 90.1 0 10.9Escobén 3.60 98.4 0 9.9Molinetes 5.70 88.0 0 12.2Maquinillas 16.50 24.7 0 11.5Circuitos Hidráulicos 8.50 45.3 0 8.2Bitas, Guías y otros 15.60 42.3 0 11.3Propulsor respeto 4.70 73.1 5 8.5Servomotor y eje 4.30 0.0 0 7.1Pala del timón 6.50 -1.2 0 2.5Pintura 10.80 46.7 0 5.7Protección Catódica del casco 1.80 44.5 0 1Protección Catódica de los tanques de lastre 2.76 62.3 0 3.5Botes 9.50 6.3 -4.7 15.3Balsas y otros 0.60 10.0 0 14.6Pescantes y rampa de botes 6.00 -1.5 -4.5 15.1Escaleras en cubierta 1.20 55.1 0 9.2Grúa de servicio 1.60 1.7 0 12Equipo de Gobierno 1.51 19.9 0 21.5Equipo de navegación,palos, radar, antenas ... 4.10 16.5 0 25.9Palo de luces de proa 3.00 94.4 0 15.1Instalación C.I. por espuma 7.60 12.4 -5.2 12Instalación C.I. en cámara de máquinas 3.00 14.1 0 7.4Polines 18.00 19.1 0 3.8Bombas de Carga de pozo profundo 13.40 57.1 0 6.5Lineas de carga en tanques 7.40 61.1 0 4.5Lineas de carga en cubierta 20.00 58.6 0 8.5Equipo de carga en tanques 26.60 57.1 0 6Escaleras y escotillas de acceso a los tanques de carga 18.10 56.9 0 7.8Sistema de calentamiento de la carga 8.90 54.9 0 2.5Pasarela 31.40 54.7 0 10.2Grúa del colector 7.70 45.0 0 13.1Tubería del colector 3.50 50.9 0 9Ventilación y sondas de Tanques 3.50 51.8 0 7.3Escalas y plataformas de acceso a tanques 3.60 55.8 0 4.5Escotillas varias 9.60 53.2 0 7.8
Peso de la HabilitaciónPara estimar el peso de la habilitación (PA), suelen usarse métodos que se basan en en el área o volumen de estos espacios. Unas fórmulas simples y útiles son:
Donde AA es el área de alojamientos en m2 y n el número de tripulantes. pa varía entre 4 y 6 según el estándar de alojamientos.
PA=0.16 AA (Tm)PA=pa n (Tm)
⋅⋅
MargenEn la mayoría de los casos, es muy recomendable incluir en la partida de peso en rosca un margen. El propósito de este es asegurar la consecución del peso muerto requerido, en el caso de que haya habido una infraestimación del peso en rosca (o sobreestimación del desplazamiento). La necesidad del margen viene dada por la probabilidad, en cada caso, de encontrar este tipo de problemas y por la severidad de los en caso de no cumplir las especificaciones.Cuando el peso en rosca representa una gran proporción del desplazamiento, frente al peso muerto, la influencia de un error en el cálculo del peso en rosca puede ser muy importante. Es en estos casos cuando deben considerarse márgenes de hasta un 2% sobre el peso en rosca. Otra alternativa es calcular diferentes porcentajes de margen sobre cada una de las partidas del peso en rosca, dependiendo de la exactitud/fiabilidad en su determinación.
Peso MuertoEl peso muerto del buque suele incluirse en las especificacionesdel buque. Suele ser la mejor manera, para el armador, de especificar la capacidad de carga requerida.En caso contrario habrá que calcularlo directamente, a partir delos datos disponibles y de las especificaciones.Las partidas que se incluyen en el peso muerto, y que no corresponden a la carga, se refieren a: combustible para los motores principales y auxiliares, agua dulce para cualquier propósito, cualquier tipo de elementos almacenados, contenido de tanques diversos, tripulación y pertrechos, pasajeros y equipaje, agua en piscinas, ...)El peso muerto que se debe usar para determinar el desplazamiento, debe ser el máximo que pueda darse en un momento del servicio del buque.
BibliografíaEl proyecto básico del buque mercante
R. Alvariño, J.J. Azpíroz y M. Meizoso. FEIN. Madrid 1997.
Cálculo del Desplazamiento. Método DirectoM. Meizoso. ETSIN-UPM. Madrid 1987.
Ecuación del Desplazamiento. Peso en Rosca y Peso Muerto
M. Meizoso y J. García. ETSIN-UPM. Madrid 1990.
