Propuesta de criterios de eficiencia energética en el

Propuesta de criterios de eficiencia energética en el diseño y operación de

un buque oceanográfico de nueva construcción

Trabajo Final de Grado

Facultat de Nàutica de Barcelona Universitat Politècnica de Catalunya

Trabajo realizado por: Ares Llanes Abizanda

Dirigido por:

Santiago Ordás Jimenez

Grado en Tecnologías Marinas y Grado en Ingeniería en Sistemas y Tecnología Naval

Barcelona, 22 de junio de 2021

Departamento de Ciencias e Ingeniería Náuticas

Dime y lo olvido, enséñame y lo recuerdo, involúcrame y lo aprendo.

Benjamin Franklin

Agradecimientos

i

AgradecimientosLas siguientes líneas van dirigidas a todos aquellos que han hecho posible la redacción de este proyecto que, con mucha ilusión tengo el orgullo de presentar y con el que pretendo poner fin a mi etapa educativa para empezar otra igual de ilusionante a nivel profesional.

Consciente de la realidad ambiental que vivimos y de la necesidad de buscar alternativas a las fórmulas tradicionales hasta ahora practicadas, creo que las primeras consideraciones en la etapa de construcción, así como durante la operativa de un buque, deben ser la eficiencia energética junto con otras apreciaciones que persigan el equilibrio entre la navegación y el medio marino. Estos motivos fueron los que me llevaron a realizar este trabajo y a solicitar ayuda al profesor Santiago Ordás para que encabezara el proyecto y aportara su opinión en lo referente a la eficiencia energética y la contaminación producida por los buques.

Este trabajo se ha realizado en una situación excepcional para todo el mundo: la pandemia mundial de la Covid-19. Esta nueva realidad ha resultado en la carencia de fuentes y recursos para la investigación y el desarrollo del presente trabajo. Los períodos de inactividad por confinamiento y las comunicaciones únicas vía telemática han influido negativamente en la libertad de investigación. A nivel personal, puedo decir que esta pandemia afectó severamente en la redacción del proyecto, aunque rápido pude retornar a un estado físico y mental, este último gracias a la bonhomía y motivación de autores como Jay Shetty.

Al objeto de aportar el rigor y veracidad que requiere un trabajo como el que se presenta, tuve el placer de poder contar con la colaboración de instituciones y organizaciones que han cooperado aportando datos y documentos técnicos para la fase de investigación y redacción. Hablo de Jordi Sorribas, director de la Unidad de Tecnología Marina del CSIC, y de sus compañeros Arnau Rovira y Roberto González, quienes me han facilitado las características técnicas de los buques propiedad del CSIC, y me han trasladado su visión profesional. A Pablo Balaguer, miembro del equipo de investigación SOCIB, cuya ayuda ha sido muy útil en el caso del buque de la Organización.

Asimismo, quería agradecer la dedicación y la información técnica aportada a través de medios telemáticos al capitán Domingo Álvarez y el jefe de máquinas Álvarez Miguel de los buques Ángeles Alvariño y Ramón Margalef, respectivamente.

Debo agradecer al Astillero PTW-Shipyard la oportunidad de introducirme por primera vez en el sector marítimo y realizar las prácticas extra-curriculares. A los ingenieros, el personal técnico y de oficina por enseñarme el trabajo en un astillero y los conocimientos sobre las embarcaciones

Propuesta de criterios de eficiencia energética en el diseño y operación de un buque oceanográfico de nueva construcción

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de recreo y yates de lujo. En esta misma línea, debo agradecer a la naviera Armas-Trasmediterránea por la oportunidad brindada de poder culminar mi etapa educativa realizando las prácticas curriculares como Alumna de Máquinas e iniciarme en la óptica profesional. Muy especialmente, a los Capitanes, Jefes de Máquinas, Oficiales y compañeros de máquinas y cubierta que me han enseñado todo lo que sé de la Marina Mercante.

Por último, no quisiera olvidar a mi familia, pues sin ellos no hubiera sido posible, a los amigos encontrados en mi paso por la Facultad de Náutica de Barcelona, y a aquellos en etapas educativas previas, quienes me han acompañado durante todo el camino y lo han hecho más placentero. No hace falta mencionarlos pues cada uno ya lo sabe.

Resumen

iii

ResumenEl presente trabajo propone una serie de medidas que aúnan en la eficiencia energética de los buques oceanográficos así en la fase de diseño como de operación, y que involucran a navieras, proyectistas navales y al personal de gestión y operación de dichos buques.

El lector podrá conocer la flota de buques que operan bajo pabellón español, las características técnicas de éstos y la labor científica y de protección de los océanos que realizan.

En el trabajo se han desarrollado los índices de Eficiencia Energética de Diseño (EEDI) y de Eficiencia Energética Operacional (EEOI), pudiendo constatar la dificultad en su implementación en los buques oceanográficos habida cuenta que la normativa internacional excluye los buques de servicios especiales, como lo son esta tipología particular estudiada.

El estudio exhaustivo de cada uno de los parámetros que confieren las ecuaciones de los índices permite desarrollar medidas de eficiencia energética y posteriormente ser aplicadas en un Plan de Gestión de la Eficiencia Energética para un buque oceanográfico (SEEMP) como herramienta y método de control y cálculo.

Este proyecto pretende ser un preámbulo para futuras líneas de trabajo e investigación, que anime a los actores implicados a estrechar aún más la relación entre la tecnología que ofrece los buques oceanográficos y los beneficios de su actividad en el medioambiente marino.


iv

Abstract

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AbstractThe aim of this project is to obtain a number of energy efficiency improvement criteria for the new built oceanographic vessels as well as the operating phases. The recommendations involve shipping companies, naval designers and management as well as also operation personnel of the vessels.

The reader will be able to know the fleet of ships that operate under the Spanish flag, the technical characteristics of the vessels, the scientific work and protection of the oceans they carry out.

In the project, the Energy Efficiency Design Index (EEDI) and Energy Efficiency Operational Index (EEOI) have been developed. The difficulty in their implementation in oceanographic vessels have been verified as the international regulations exclude them for not being commercial vessels.

The exhaustive study of each of the parameters conferred by the equations of the indices allows to develop energy efficiency measures for later being applied in an Energy Efficiency Management Plan for an oceanographic vessel (SEEMP) as a tool and method of control and calculation. .

This project aims to be preamble for future lines of work and research, which encourages the people involved to strengthen the relationship between the technology offered by oceanographic vessels and the benefits of their activity in the marine environment.


vi

Índice

vii

ÍndiceAgradecimientos ..................................................................................................................... 1

Resumen ................................................................................................................................ 3

Abstract .................................................................................................................................. 5

Índice ..................................................................................................................................... 7

Figuras .................................................................................................................................. 11

Tablas ................................................................................................................................... 13

Gráficos ................................................................................................................................ 14

Abreviaturas ......................................................................................................................... 15

Ecuaciones ............................................................................................................................ 17

Introducción .................................................................................................................. 1

Capítulo 1. Análisis del marco medioambiental y social .............................................. 3

1.1. El medio marino objeto de investigación ................................................................. 3

1.2. Organismos Públicos de Investigación ...................................................................... 4 1.2.1. Instituto Español de Oceanografía .......................................................................................... 4 1.2.2. Agencia Estatal Consejo Superior de Investigaciones Científicas ........................................... 5

1.3. Flota Española de Buques Oceanográficos ............................................................... 7 1.3.1. Flota CSIC ................................................................................................................................ 8 1.3.2. Flota IEO .................................................................................................................................. 9 1.3.3. BIO Hespérides ...................................................................................................................... 11 1.3.4. BIO SOCIB .............................................................................................................................. 12

Capítulo 2. Buque Oceanográfico .............................................................................. 13

2.1. Descripción tipo de buque ..................................................................................... 13

2.2. Disposición general ................................................................................................ 14 2.2.1. Disposición de cubiertas ....................................................................................................... 14 2.2.2. Habilitación ........................................................................................................................... 14 2.2.3. Espacios de trabajo científico-técnicos ................................................................................. 15 2.2.4. Cámara de máquinas ............................................................................................................ 19 2.2.5. Puente de mando .................................................................................................................. 21


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2.2.6. Fondeo y amarre .................................................................................................................... 21 2.2.7. Salvamento y evacuación ...................................................................................................... 21 2.2.8. Disposición y volumen de tanques ........................................................................................ 21

2.3. Dimensiones y formas del buque ........................................................................... 22 2.3.1. Dimensiones .......................................................................................................................... 22 2.3.2. Parámetro crítico ................................................................................................................... 23 2.3.3. Formas hidrodinámicas ......................................................................................................... 24

2.4. Planta propulsora .................................................................................................. 25 2.4.1. Sistema de propulsión ........................................................................................................... 25 2.4.2. Propulsor ............................................................................................................................... 28

2.5. Planta Eléctrica ...................................................................................................... 29 2.5.1. Planta generadora principal .................................................................................................. 29 2.5.1. Planta generadora de emergencia ......................................................................................... 29 2.5.1. Situaciones de carga .............................................................................................................. 30

Capítulo 3. Marco teórico de la eficiencia energética ................................................. 31

3.1. Definición de eficiencia energética ........................................................................ 31

3.2. Eficiencia energética en el transporte marítimo ..................................................... 32

3.3. Convenio MARPOL 73/78 ....................................................................................... 34 3.3.1. Capítulo IV del Anexo VI del convenio MARPOL .................................................................... 35

Capítulo 4. EEDI obtenido y EEDI requerido ............................................................... 40

4.1. EEDI obtenido ........................................................................................................ 40 4.1.1. Aplicación .............................................................................................................................. 40 4.1.2. Cálculo del EEDI obtenido ...................................................................................................... 41 4.1.3. Valor del EEDI obtenido para un Buque Oceanográfico ........................................................ 44

4.2. EEDI requerido ....................................................................................................... 45 4.2.1. Aplicación .............................................................................................................................. 45 4.2.2. Cálculo EEDI requerido .......................................................................................................... 46 4.2.1. Valor del EEDI requerido para un Buque Oceanográfico ....................................................... 57

Capítulo 5. Propuesta de criterios de eficiencia energética en la fase de diseño ......... 58

5.1. Criterios generales de eficiencia energética ........................................................... 58 5.1.1. Potencia y velocidad .............................................................................................................. 59 5.1.2. Capacidad .............................................................................................................................. 61 5.1.3. Formas ................................................................................................................................... 61 5.1.4. Estabilidad y trimado ............................................................................................................. 61 5.1.5. Ruidos y vibraciones .............................................................................................................. 61

Índice

ix

5.2. Criterios estructurales ........................................................................................... 62

5.3. Criterios en el sistema de propulsión y gobierno .................................................... 63 5.3.1. Sistema de propulsión y gobierno ........................................................................................ 63 5.3.2. Tipo de combustible .............................................................................................................. 64 5.3.3. Propulsor ............................................................................................................................... 67 5.3.4. Hélices transversales de proa y popa .................................................................................... 70

5.4. Sistema de generación eléctrica ............................................................................. 71 5.4.1. Grupos generadores ............................................................................................................. 71 5.4.2. Grupo generador de puerto y de emergencia ...................................................................... 72 5.4.3. Tipo de corriente eléctrica .................................................................................................... 72

5.5. Categorización de las Tecnologías de Eficiencia Energética ..................................... 73

5.6. Tecnología para la reducción de emisiones contaminantes a bordo ....................... 74 5.6.1. Aprovechamiento del calor residual ..................................................................................... 74 5.6.2. Generación de energía renovable a bordo ........................................................................... 75

Capítulo 6. EEOI y criterios de eficiencia energética en la fase operacional ............... 78

6.1. Introducción .......................................................................................................... 78

6.2. Cálculo del EEOI según la OMI ................................................................................ 79

6.3. Nuevo método de cálculo del índice EEOI para buques de servicio ......................... 81

6.4. Propuesta de criterios de eficiencia energética a nivel operacional ........................ 84 6.4.1. Medidas de gestión y planificación ....................................................................................... 84 6.4.2. Condiciones de operación y maniobrabilidad ....................................................................... 86 6.4.3. Medidas técnicas .................................................................................................................. 88

Capítulo 7. SEEMP ..................................................................................................... 91

7.1. Introducción .......................................................................................................... 91

7.2. Etapas de desarrollo del SEEMP ............................................................................. 92 7.2.1. Planificación .......................................................................................................................... 92 7.2.2. Implementación .................................................................................................................... 94 7.2.3. Seguimiento .......................................................................................................................... 94 7.2.4. Autoevaluación y mejora ...................................................................................................... 94

7.3. SEEMP para un buque oceanográfico ..................................................................... 95

Capítulo 8. Viabilidad del proyecto ........................................................................... 97

8.1. Alcance de proyecto .............................................................................................. 97

8.2. Análisis de situación .............................................................................................. 98

8.3. Definición de requisitos ......................................................................................... 98


x

8.4. Evaluación de la viabilidad de las propuestas de eficiencia energética ................... 99 8.4.1. Tipo de buque estudiado ....................................................................................................... 99 8.4.2. Compatibilidad de las medidas .............................................................................................. 99 8.4.3. Factor temporal ................................................................................................................... 100

8.5. Nuevas líneas de investigación ............................................................................ 100

Conclusiones .............................................................................................................. 103

Bibliografía ................................................................................................................ 106

Anexo A1. Base de datos de la Flota Española de Buques Oceanográficos .................. 114

Anexo A2. Estudio de los factores del Índice EEDI ....................................................... 116

A2.1. Cálculo del Índice EEDI obtenido .......................................................................... 116

A2.2. Cálculo del Índice EEDI requerido ......................................................................... 119

Anexo A3. Estudio de los factores del Índice EEOI ....................................................... 122

Anexo A4. Metodología .............................................................................................. 124

Figuras

xi

FigurasFigura 1. B/O Sarmiento de Gamboa. Fuente: UTM, CSIC. ................................................................ 8

Figura 2. B/O Ángeles Alvariño. Fuente: Astilleros Armón Vigo, S.A. .............................................. 10

Figura 3. BIO Hespérides. Fuente: Ministerio de Defensa ............................................................... 11

Figura 4. BIO SOCIB. Fuente: SOCIB. ................................................................................................ 12

Figura 5. Roseta oceanográfica. Fuente: CSIC. ................................................................................. 16

Figura 6. B/O Sarmiento de Gamboa maniobrando con el ROV. Fuente: Diario OCádiz Digital. ..... 16

Figura 7. Quilla retráctil. Fuente: B/O Vizconde de Eza. Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación. ................................................................................................................................... 17

Figura 8. Esquema sistema propulsivo diésel-eléctrico. Fuente: Blog El Maquinante. .................... 26

Figura 9. Propulsor B/O Ángeles Alvariño. Fuente: Sector Marítimo. ............................................. 28

Figura 10. Actividades relacionadas con el control de las emisiones GEI de la OMI en orden cronológico. Fuente: (“IMO Train the Trainer (TTT) Course. Module 2-Ship Energy Efficiency Regulations and Related Guidelines” 2016) .................................................................................... 36

Figura 11. Factores de Reducción para el cálculo del EEDI Requerido. Fuente: MARPOL Anexo VI, enmendado en MEPC.75, noviembre 2020, Regla 21 EEDI requerido. ........................................... 46

Figura 12. Sistema de motores marinos genérico y simplificado. Fuente: MEPC.212 (63). ............. 64

Figura 13. Sistema de hélices CLT. Fuente: Sistemar ....................................................................... 68

Figura 14. Hélice con tobera. Fuente: Veth propulsión. .................................................................. 69

Figura 15. Propulsor acimutal. Fuente: SCHOTTEL EcoPeller. .......................................................... 70

Figura 16. Balance térmico de un motor diésel de cuatro tiempos sobrealimentado. Fuente: IDAE. ......................................................................................................................................................... 74

Figura 17. Esquema de un sistema de recuperación del calor de los gases de escape. Fuente: MEPC.1/Circ.815. ............................................................................................................................. 75

Figura 18. Diagrama esquemático de la generación de energía fotovoltaica. Fuente: MEPC. 1/Circ.815. ....................................................................................................................................... 77

Figura 19. Concepto de progreso continuo del SEEMP. Fuente: propia. ......................................... 92


xii

Figura 20. Diagrama de Gantt del Trabajo Final de Grado. Fuente: propia. .................................... 98

Tablas

xiii

TablasTabla 1. Datos técnicos buques flota CSIC. Fuente: UTM, CSIC. ........................................................ 9

Tabla 2. Datos técnicos buques flota IEO. Fuente: IEO. ................................................................... 10

Tabla 3. Datos Técnicos BIO Hespérides. Fuente: Ministerio de Defensa. ...................................... 11

Tabla 4. Datos Técnicos BIO SOCIB. Fuente: SOCIB. ........................................................................ 12

Tabla 5. Factor de Reducción para un buque oceanográfico (1). Fuente: OMI. .............................. 48

Tabla 6. Factor de Reducción para un buque oceanográfico (2). Fuente: OMI. .............................. 49

Tabla 7. Valores del nivel de referencia en cada fase de implementación de los buques oceanográficos. Fuente: propia. ...................................................................................................... 52

Tabla 8. Valores del nivel de referencia en cada fase de implementación de los buques oceanográficos. Fuente: propia. ...................................................................................................... 55

Tabla 9. Características del buque oceanográfico Sarmiento de Gamboa. Fuente: UTM, CSIC. ..... 80


xiv

GráficosGráfico 1. Representación gráfica del arqueo bruto en función de la eslora total de los B/O españoles. Fuente: propia. ............................................................................................................... 23

Gráfico 2. Millones de toneladas de emisiones de CO2 en el transporte marítimo internacional (2010-2019) y en el escenario de desarrollo sostenible (2030). Fuente: (Charts – Data & Statistics 2020) ................................................................................................................................................ 33

Gráfico 3. DWT Flota española de buques oceanográficos. Fuente: propia. ................................... 48

Gráfico 4. Líneas de Referencia por fases para un buque oceanográfico – Opción 1. Fuente: propia. ......................................................................................................................................................... 52

Gráfico 5. Línea de Referencia de un buque oceanográfico en la Fase 2 – Opción 1. Fuente: propia. ......................................................................................................................................................... 53

Gráfico 6. Líneas de Referencia por fases para un buque oceanográfico – Opción 2. Fuente: propia. ......................................................................................................................................................... 55

Gráfico 7. Línea de Referencia fase 2 buque oceanográfico – Opción 2. Fuente: propia. ............... 56

Gráfico 8. Curva de resistencia y velocidad. Fuente: Apuntes Proyectos Navales. .......................... 60

Abreviaturas

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AbreviaturasAIE: Agencia Internacional de la Energía

BAE: Base Antártica Española

BIO: Buque de Investigación Oceanográfica

BOE: Boletín Oficial del Estado

CLT: Contracted and Loaded Tip Propeller

CO2: Dióxido de Carbono

COCSABO: Comisión de Coordinación y Seguimiento de la Actividad de los Buques Oceanográficos

CSIC: Agencia Estatal Consejo Superior de Investigaciones Científicas

DP: Posicionamiento Dinámico

DPS: Duoprop de Volvo Penta

EE: Eficiencia Energética

GEI: Gases de Efecto Invernadero

GNL: Gas Natural Licuado

HFO: High Fuel Oil

I+D+i: Plan Estatal de Investigación, Desarrollo e Innovación

ICTS FLOTA: Infraestructuras Científicas y Tecnológicas Singulares Flota

IEO: Instituto Español Oceanográfico

LR: Lloyd’s Register

MARM: Secretaría General del Mar

MARPOL: Convenio internacional para prevenir la contaminación por los buques

MEPC: Comité de Protección del Medio Marino

MGO: Marine Gas Oil

MICINN: Ministerio de Ciencia e Innovación

NOx: Óxidos de nitrógeno


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OMI: Organización Marítima Internacional

ONU: Organización de las Naciones Unidas

OPIs: Organismos Públicos de Investigación

PRS: Position Reference System

ROV: Remotely Operated Vehicle

RV: Research Vessel

SECAs: Shulphur Emissions Control Areas

SEEMP: Ship Energy Efficienciy Management Plan

SMS: Sistema de Gestión de Seguridad del buque

SOCIB: Sistema de Observación Costero de las Illes Balears

SOLAS: Convenio Internacional para la Seguridad de la Vida Humana en el Mar

SOx: Óxido de azufre

SSCI: Código de Sistemas de Seguridad de Contra Incendios

UTM: Unidad de Tecnología Marina

VLSFO: Very Low Sulphur Fuel Oil

Ecuaciones

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Ecuaciones(1) Arqueo Bruto de un B/O en función de la Loa ............................................................................ 23

(2) Cálculo del EEDI obtenido ........................................................................................................... 41

(3) Potencia de motores auxiliares para una potencia total de propulsión no mayor a 10.000 kW ......................................................................................................................................................... 43

(4) Relación del EEDI obtenido y EEDI requerido ............................................................................. 46

(5) Cálculo del EEDI requerido ......................................................................................................... 46

(6) Definición del valor de la línea de referencia ............................................................................. 49

(7) Valor estimado del índice según la Resolución MEPC. 231 (65) ................................................. 50


(9) Valor de la Línea de Referencia para un B/O .............................................................................. 53

(10) Valor de la Línea de Referencia para un buque de carga refrigerada ...................................... 53

(11) Valor estimado del índice según la Resolución MEPC.233 (65) ................................................ 54

(12) Potencia del motor acoplado al eje .......................................................................................... 54


(14) Valor de la Línea de Referencia para un B/O según la Resolución MEPC.233 (65) .................. 56

(15) Valor de la Línea de Referencia para buques de pasaje ........................................................... 56

(16) Valor de la Línea de Referebcua para un B/O ........................................................................... 57

(17) EEDI requerido para un B/O ..................................................................................................... 57

(18) Promedio del índice EEOI según la Resolución MEPC.1/Circ.684 ............................................. 79

(19) Promedio del índice EEOI para buques de servicio .................................................................. 81

(20) Coeficiente de estado de explotación ...................................................................................... 82

(21) Nivel de significancia ................................................................................................................ 83

Introducción

1

IntroducciónLa Organización Marítima Internacional con la cooperación de todos los estados miembro trabajan en el constante desarrollo de una flota mundial sostenible a través de regulaciones que, en su mayoría, aplican a los buques mercantes. Se debe destacar que no todos los buques existentes se incluyen en tal grupo, pues los buques de servicios especiales carecen de regulaciones y se excluyen de estudios energéticos para mejorar la flota. Los buques oceanográficos, pesqueros, buques de suministro o remolcadores son ejemplos de este grupo de embarcaciones que necesitan ser incluidos en normativas internacionales para el progreso tecnológico y la reducción de la contaminación.

El presente proyecto nace del interés personal por el medio marino para lograr un cambio medioambiental en las fases de construcción y operación de los buques oceanográficos. La eficiencia energética y la gestión de los recursos energéticos en este tipo de buques son clave para un desempeño eficiente de las actividades científico-técnicas y para la reducción de las emisiones contaminantes durante las campañas a bordo.

En el inicio del desarrollo del trabajo, se define el campo de estudio para establecer unos objetivos alcanzables los cuales son la propuesta de unos criterios de eficiencia energética en la fase de construcción y operación de los buques oceanográficos.

La fase de investigación se inicia con la recopilación de una base de datos de todos los buques oceanográficos españoles pertenecientes a la flota de las Infraestructuras Científicas y Tecnológicas Singulares (ICTS FLOTA). Este proceso permite entender las características principales de este tipo de embarcación en todas las fases de diseño, construcción y operación. Por este motivo, los capítulos iniciales de este trabajo dan a conocer al lector una visión ecológica y técnica sobre la importancia de la investigación en este sector.

Siguiendo la línea de estudio anterior, se analiza el ámbito constructivo del buque en el Índice de Eficiencia Energética de Diseño (EEDI) que influye en las decisiones de diseño y cálculo de las etapas de construcción. Antes de proceder al cálculo del índice aplicado para un buque oceanográfico, se realiza una amplia labor de investigación sobre todos los parámetros que configuran las ecuaciones con objeto de reducir el número de errores y conocer sus limitaciones. En base a cada uno de los parámetros que conforman el índice, se proponen mejoras de eficiencia energética para la construcción de un buque oceanográfico.


2

Paralelamente, se repite la metodología utilizada en el indicador anterior para el Índice de Eficiencia Energética Operacional del buque (EEOI), con el objetivo de establecer un valor de referencia, que será el preámbulo del diseño de un Plan de Eficiencia Energética (SEEMP) para un buque de este tipo.

Por último, el estudio de la viabilidad proporciona una breve idea del alcance del presente trabajo y una evaluación de los criterios de eficiencia energética propuestos. Este último capítulo puede ser interpretado como la introducción a las conclusiones que culminaran el trabajo y todas las etapas que lo han conformado.

La metodología del trabajo ha sido perseverante y disciplinada con la finalidad de obtener un resultado profesional. La colaboración de distintas entidades científicas y personal de buques oceanográficos con la aportación de información técnica y de su visión profesional ha confeccionado la veracidad del texto que se expone a continuación. Además, se quiere destacar que toda información obtenida de libros, documentos, trabajos, revistas o a través de una fuente de internet ha sido contrastada con otras fuentes.

Capítulo 1. Análisis del marco medioambiental y social

3

Capítulo1. Análisisdelmarcomedioambientalysocial

Como capítulo inicial del trabajo, se pretende introducir y alertar al lector sobre la preocupación medioambiental del medio marino para entender la importancia del desarrollo de buques oceanográficos y las principales instituciones de investigación.

1.1. ElmediomarinoobjetodeinvestigaciónEl planeta Tierra no ha dejado de evolucionar y cambiar desde su creación, pero el punto de inflexión más importante fue hace 4.000 millones de años con el origen del océano y consecutivamente, con el origen de la vida.

El océano cubre tres cuartas partes de la superficie terrestre donde acoge unas 200.000 especies identificadas sin mencionar las que aun están por descubrir, y más de 3.000 millones de personas que dependen de la biodiversidad marina y costera para su sustento.1 Asimismo, el océano es el responsable del clima, el agua potable e incluso el aire que respiramos y proporciona recursos de todo tipo como hidrocarburos, energía, minerales, entre otros.

Paralelamente, y siguiendo las líneas anteriores, aproximadamente el 90% del transporte de mercancías internacionales se realiza por mar. La industria marítima, a pesar de estar en constante evolución, es una fuente de emisiones y residuos contaminantes para el medio marino y la atmósfera.

1 “Objetivo 14: Vida Submarina | PNUD.” n.d. Programa de Las Naciones Unidas Para El Desarrollo. Accessed March 24, 2021. https://www.undp.org/content/undp/es/home/sustainable-development-goals/goal-14-life-below-water.html


4

Las navieras y armadores trabajan juntamente con la Organización Marítima Internacional (OMI) para identificar los medios técnicos y operacionales que permitan mejorar la eficiencia y la sostenibilidad de las flotas y reducir así la contaminación.

De esta forma, se da una idea de la importancia del medio marino y el interés de su investigación. A través del estudio obtendremos conocimientos que nos permitirán comprender mejor la evolución de nuestro planeta, prepararnos para los cambios e incluso mitigar, en la medida de lo posible, los efectos negativos que dichos cambios puedan generar.

Para poder llevar a cabo un estudio profundo de los mares y océanos se requiere tener las tecnologías, capacidades y prestaciones acorde con la investigación. Para ello, los buques oceanográficos (B/O) son buques de servicio utilizados para el desarrollo de las ciencias del mar y la oceanografía que están dotados de equipos de alta tecnología para poder realizar los trabajos encomendados.

1.2. OrganismosPúblicosdeInvestigaciónEn España, los Organismos Públicos de Investigación (OPIs) son definidos de acuerdo con la Ley 14/2011, de 1 de julio, de la Ciencia, la Tecnología y la Innovación, de la Administración General del Estado como los organismos creados para desarrollar actividades de investigación científica y técnica, de prestación de servicios tecnológicos y de aquellas otras actividades de carácter complementario y necesarias para el progreso científico y tecnológico de la sociedad.

Los organismos que están directamente relacionados con la investigación del medio marino son el Instituto Español de Oceanografía y la Agencia Estatal Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). 2

1.2.1. InstitutoEspañoldeOceanografíaEl Instituto Español de Oceanografía, creado por Real Decreto de 17 de abril de 1914, es el principal OPI dedicado a la investigación del medio marino y depende directamente del Ministerio de Ciencia e Innovación (MICINN).

2 Tienen la condición de Organismos Públicos de Investigación otros cinco institutos que pueden consultarse en: https://www.ciencia.gob.es/portal/site/MICINN/menuitem.7eeac5cd345b4f34f09dfd1001432ea0/?vgnextoid=a6cbc18d48530210VgnVCM1000001034e20aRCRD


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La función principal del IEO consiste en investigar y obtener el mayor conocimiento científico y técnico en el ámbito de la oceanografía, en ciencias del mar, incluyendo investigación pesquera y geológica.

A escala nacional, el IEO asesora a las administraciones en materia científico-técnica, especialmente en asuntos relacionados con la sostenibilidad de los recursos pesqueros y el medio ambiente marino. De la misma forma promociona la cooperación inter-regional en la investigación marina. Las funciones se extienden a nivel internacional donde el IEO representa a España en las organizaciones mundiales de pesquerías y ciencias marinas.

El IEO es un organismo autónomo que tiene personalidad jurídica y patrimonio propio formado por aproximadamente 700 trabajadores repartidos en 15 centros de investigación que realizan trabajos de investigación y asesoramiento.

La infraestructura del IEO cuenta con una sede central en Madrid, centros oceanográficos costeros3, plantas de experimentación de cultivos marinos, estaciones mareográficas y una estación receptora de imágenes de satélite.

Como parte de la infraestructura, la organización está dotada de cuatro buques oceanográficos equipados con los sistemas electrónicos de navegación y situación más modernos para desarrollar las actividades científicas, tales como la recogida de muestras – tanto de agua como de sedimentos –, la determinación de variables físicas y químicas del agua del mar y los estudios de flora y fauna marina. 4

Actualmente, hay tres extensas áreas de investigación oceanográfica desarrolladas por el Instituto Español Oceanográfico (IEO): el área de pesquerías, el área de agricultura y el área del medio marino y protección ambiental.

1.2.2. AgenciaEstatalConsejoSuperiordeInvestigacionesCientíficas

La Agencia Estatal Consejo Superior de Investigaciones Científicas fue creado en 1939 mediante la Ley fundacional publicada en el Boletín Oficial del Estado (BOE) (28 de noviembre de 1939) y se define en el Artículo 1 del Real Decreto 1730/2007, de 21 de diciembre, publicado en el BOE como una Agencia Estatal para la investigación científica y el desarrollo tecnológico, con personalidad

3 El IEO cuenta con nueve centros oceanográficos costeros: A Coruña, Baleares (Palma de Mallorca), Cádiz, Canarias (Santa Cruz de Tenerife), Gijón, Málaga (Fuengirola), Murcia (San Pedro del Pinatar), Santander y Vigo. 4 Otros buques oceanográficos en los que el IEO desarrolla campañas son Vizconde de Eza, Miguel Oliver, Intermares y Emma Bardán de la Secretaría General del Mar (MARM).


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jurídica diferenciada, patrimonio y tesorería propios, autonomía funcional y de gestión, plena capacidad jurídica de obrar y de duración indefinida. ( BOE-A-2008-591 2008)

El Artículo 5 de su Estatuto define las funciones que realiza el CSIC, entre las cuales destacan por su importancia y principal actividad en el fomento, coordinación, desarrollo y difusión de investigación científica y tecnológica de carácter multidisciplinar.

La actividad de investigación abarca ocho áreas científico-técnicas que se desarrollan a través de toda la red de centros, institutos y unidades que están organizados en órganos de dirección, órganos ejecutivos y órganos de asesoramiento y apoyo.5

La estructura del CSIC se puede simplificar en unidades operativas de investigación (grupos de investigación de un mismo ámbito) y en las unidades operativas de gestión y organización de la actividad del CSIC (centros, institutos y unidades) que pueden ser propios y mixtos.

Dentro de las infraestructuras de investigación pertenecientes al CSIC destaca la flota de buques oceanográficos dedicados a la investigación científica en el ámbito marino. La asistencia y el soporte técnico, logístico y científico a bordo de dichos buques es gestionado por la Unidad de Tecnología Marina (UTM), centro perteneciente al CSIC. Análogamente la UTM apoya al Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades en la gestión de las Infraestructuras Científico-Técnicas Singulares (ICTS) del ámbito marino y polar como son el Buque de Investigación Oceanográfica (BIO) Hespérides y la Base Antártica Española (BAE) Juan Carlos.

La función de la UTM es fomentar el desarrollo tecnológico, la innovación y la introducción de nuevas soluciones tecnológicas con el objetivo de mantener la excelencia en la gestión de recursos tecnológicos en la investigación.6

El CSIC es el gestor de las Infraestructuras Científicas y Técnicas Singulares (ICTS), reconocidas por el Ministerio de Ciencia e Innovación. En el área de investigación oceanográfica se encuentra la ICTS FLOTA.7

5 Para visualizar el organigrama del CSIC véase la web: https://www.csic.es/es/el-csic/organizacion/organigrama 6 Unidad de Tecnología Marina. n.d. “UTM: Misión y Objetivos.” Accessed April 1, 2021. http://www.utm.csic.es/es/mision-y-Objetivos.

7 “Infraestructuras Científicas y Técnicas Singulares (ICTS) | Ciencia - Ministerio de Ciencia e Innovación (Es).” n.d. Accessed April 4, 2021. https://www.ciencia.gob.es/portal/site/MICINN/ICTS.


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1.3. FlotaEspañoladeBuquesOceanográficosLa flota de buques oceanográficos españoles se da a conocer como Infraestructuras Científicas y Tecnológicas Singulares Flota (ICTS FLOTA) que cuenta con un total de 10 buques oceanográficos, los cuales comprende la Flota del CSIC, la Flota IEO, el BIO Hespérides y BIO Sistema de Observación Costero de las Illes Balears (SOCIB).

La actividad de estos buques está gestionada y financiada por la Administración General del Estado y coordinada en el marco de la Comisión de Coordinación y Seguimiento de las Actividades de los Buques Oceanográficos (COCSABO)8.

La COCSABO es el órgano que se encarga de la propuesta, planificación y estudio de las campañas de investigación científica y técnica realizadas por la flota oceanográfica. También realiza un seguimiento y evaluación periódico de los costes y actividades de los buques para elaborar un informe anual sobre el grado de ejecución de las actividades coordinadas por la Comisión.

La ICTS Flota presta servicio fundamentalmente a las campañas que se desarrollan en el marco del Plan Estatal de Investigación, Desarrollo e Innovación (I+D+i) y del programa marco de la Unión Europea y realiza las propias responsabilidades asignadas a los diferentes Organismos Públicos de Investigación a los que pertenecen.

La gestión UTM se extienden más allá de la flota de buques del CSIC, su soporte técnico incluye a los buques oceanográficos de las campañas reguladas por la COCSABO.

Asimismo, con el objetivo de conseguir un nuevo modelo de gestión de la flota oceanográfica del CSIC y del IEO, en 2013 se estableció un Convenio entre el Ministerio de Economía y Competitividad, el CSIC y el IEO para la creación de una unidad mixta de gestión de la flota oceanográfica e instalaciones polares denominada FLOTPOL. Esta unidad está compuesta por 12 buques en los que integra los recursos aportados por la UTM y la Unidad de Buques y Campañas del IEO.

Como parte de investigación de este proyecto, se ha recopilado información de los buques oceanográficos que forman la ICTS Flota. Cabe destacar que no son los únicos en la actividad de investigación de las ciencias del mar ya que la Secretaría General de Pesca, perteneciente al Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación, dispone de tres buques oceanográficos

8 La COCSABO adscrita a la Secretaría General de Coordinación de Política Científica del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, se encarga de la propuesta y coordinación de las actuaciones de carácter científico o técnico realizadas por los buques de investigación científica de la ICTS FLOTA. (“COCSABO - Ministerio de Ciencia e Innovación (Es)” n.d.)


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destinados a la investigación de recursos pesqueros y de las características del medio marino: el B/O Miguel Oliver, B/O Vizconde de Eza y B/O Emma Bardán.

1.3.1. FlotaCSICLos buques oceanográficos integrados patrimonialmente al CSIC son el B/O García del Cid, B/O Sarmiento de Gamboa y B/O Mytilus. La UTM es la encargada del mantenimiento del equipamiento científico-técnico y de aportar el personal para realizar las campañas de investigación a bordo de los buques.

El B/O García del Cid es un buque oceanográfico y de investigación pesquera que tiene su base en Barcelona y desarrolla los trabajos científicos en el Mediterráneo Occidental, en la zona ibérica del Atlántico y en las Islas Canarias. El buque fue construido en los Astilleros y Varaderos de Tarragona S.A. en 1977 y está registrado en España con el número OMI 7523362 con una capacidad de 14 tripulantes y 12 científicos y técnicos.

El B/O Mytilus es un buque de investigación de ámbito costero que trabaja en el litoral gallego, y en ocasiones realiza investigaciones en otras zonas de la Península Ibérica y Canarias. Fue construido y botado en 1997 en los Astilleros Armada S.A. en Vigo y está registrado en España con el número OMI 2240228.

El B/O Sarmiento de Gamboa es un buque oceanográfico y de investigación pesquera que tiene su base en Vigo y trabaja en zonas no polares. Fue construido y botado por el Astillero Construcciones Navales P. Freire en 2006 y está registrado en España con el número OMI 9335238 y tiene una capacidad de 19 tripulantes y 32 científicos y técnicos.

Figura 1. B/O Sarmiento de Gamboa. Fuente: UTM, CSIC.


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Estos tres buques disponen de laboratorios de sondas, laboratorio húmedo y laboratorio seco, entre otros y el equipo científico está dotado de instrumentación para la investigación acústica, el muestreo geológico, el muestreo de la columna de agua y de la interfaz atmosférica-océano. 9

En la tabla siguiente se describen las características técnicas principales de los buques oceanográficos mencionados anteriormente.

B/O Eslora total

Manga de trazado Calado Desplazamiento a

plena carga Registro

bruto Velocidad

máx.

García del Cid 37,2 m 8,4 m

4 m (medio)

539 t 285,5 t 10 nudos

Sarmiento de Gamboa 70,5 m 15,5 m

7 m (máximo)

1979 t 285,5 t 15 nudos

Mytilus 24 m 5,8 m 2,6 m

(máximo) 170,1 t 77,1 t 10 nudos

Tabla 1. Datos técnicos buques flota CSIC. Fuente: UTM, CSIC.

1.3.2. FlotaIEOLos buques oceanográficos integrados patrimonialmente en el Instituto son el B/O Ángeles Alvariño, B/O Ramón Margalef, B/O Francisco de Paula Navarro y B/O Lura que varían entre 14 y 65 metros de eslora.10

El buque oceanográfico Ángeles Alvariño fue construido en los Astilleros Armón en Vigo donde fue botado en 2012. Es el segundo de los buques de su clase, gemelo de B/O Ramón Margalef que entró en servicio el mismo año. El buque está registrado en España con el número OMI 9524645 y tiene una capacidad de 14 tripulantes y 13 científicos.

El B/O Ramón Margalef fue construido en los Astilleros Armón en Vigo el mismo año que el B/O Ángeles Alvariño. El buque está registrado en España con el número OMI 9524633 y tiene una capacidad de 12 tripulantes y 9 científicos.

9 Para más información sobre el equipamiento de los buques véase la página web: http://www.utm.csic.es/es/instalaciones 10 A demás de estos cinco buques, el IEO desarrolla campañas con el buque francés Thalassa y con embarcaciones menores como el Vizconde de Eza, Miguel Oliver, Intermares y Emma Bardán de la Secretaría General de Pesca. (“Buques de La Secretaría General de Pesca” n.d.)


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Figura 2. B/O Ángeles Alvariño. Fuente: Astilleros Armón Vigo, S.A.

A diferencia de los dos buques anteriores, el B/O Francisco de Paula Navarro y el B/O Lura son buques polivalentes, es decir, se utilizan para la investigación oceanográfica y para las campañas de actividad pesquera.

El puerto base de B/O Francisco de Paula Navarro es en Palma de Mallorca y el buque tiene una capacidad de 10 tripulantes y 7 científicos, mientras que el B/O Lura se encuentra en La Coruña y tiene una capacidad de 5 tripulantes y 5 científicos.

En la tabla siguiente se describen las características técnicas principales de los buques oceanográficos mencionados en esta sección.

B/O Eslora total Manga Calado Registro

bruto Velocidad

máx.

Ángeles Alvariño 46,70 m 10,50 m (máxima)

4,00 m (de proyecto)

951 t 13 nudos

Ramón Margalef 46,50 m 10,50 m (máxima)

4,20 m (de proyecto)

988 t 13 nudos

Francisco de Paula Navarro 30,46 m

7,40 m (fuera forros)

4,26 m (máximo) 178 t 11 nudos

Lura 14,30 m 4,04 m

(fuera forros) 1,83 m (medio) 29,58 t 8 nudos

Tabla 2. Datos técnicos buques flota IEO. Fuente: IEO.


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1.3.3. BIOHespéridesEl BIO Hespérides es un buque de investigación oceanográfico que forma parte de la Lista Oficial de Buques de la Armada española y tiene el certificado de la OMI como buque de clase C, apto para operar en aguas polares. El buque está registrado en España con el número OMI 8803563 y el puerto base del buque se encuentra en Cartagena, donde fue construido en 1988 por el astillero Empresa Nacional Bazán, hoy conocida como Navantia.

Aunque el buque no forma parte de la flota de buques del CSIC, la UTM es la responsable de su mantenimiento científico y técnico.11

Figura 3. BIO Hespérides. Fuente: Ministerio de Defensa

En la tabla siguiente se describen las características técnicas principales del buque.

Eslora máxima 82,5 m

Manga máxima 14,3 m

Calado máximo 5,2 m

Desplazamiento a plena carga 2.800 t

Velocidad máxima 15 nudos

Tabla 3. Datos Técnicos BIO Hespérides. Fuente: Ministerio de Defensa.

11 Ministerio De Defensa. n.d. “LISTA OFICIAL DE BUQUES DE LA ARMADA.” Accessed April 4, 2021. https://publicaciones.defensa.gob.es/.


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1.3.4. BIOSOCIBEl BIO SOCIB es un catamarán perteneciente al consorcio Sistema de Observación Costero de las Islas Baleares (SOCIB) que realiza trabajos de investigación oceanográfica en las Islas Baleares y en el Mediterráneo. El catamarán tiene el número OMI 9664861 y el puerto base se encuentra en Palma de Mallorca.12

Fue construido por el astillero Rodman Polyships y fue entregado en septiembre de 2012 a la organización del SOCIB. El catamarán tiene una capacidad de acomodar 16 personas entre tripulación, investigadores y técnicos.

Figura 4. BIO SOCIB. Fuente: SOCIB.

Las principales características técnicas del buque se presentan en la siguiente tabla resumen:

Eslora máxima 23,8 m

Manga máxima 9 m

Puntal 3,4 m


Velocidad 25 nudos

Tabla 4. Datos Técnicos BIO SOCIB. Fuente: SOCIB.

12 “SOCIB.” n.d. Accessed March 14, 2021. https://www.socib.eu/?seccion=vesselPage&facility=vesselPage.

Capítulo 2. Buque Oceanográfico

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Capítulo2. BuqueOceanográficoEn base a la flota de buques españoles presentada en el capítulo anterior, se estudia el tipo de buque oceanográfico con el objetivo de obtener el conocimiento necesario para desarrollar la posterior fase de investigación de eficiencia energética para su mejora en el diseño y operación.

2.1. DescripcióntipodebuqueUn Buque Oceanográfico o en ingles “research vessel (RV)” se define como una embarcación diseñada, construida y equipada con la tecnología adecuada para llevar a cabo actividades de investigación científica en el medio marino.

Estos buques están equipados para llevar a cabo actividades de investigación de los ámbitos de geología, geofísica marina, hidrografía, oceanografía física y química, biología marina, estimación de recursos (pesquerías), entre otros. De esta forma, el diseño y la distribución del buque está pensado para que en una misma campaña oceanográfica se puedan llevar a cabo proyectos de distinta naturaleza con distintos grupos de científicos.

Aunque las actividades de los científicos en alta mar se pueden realizar a bordo de embarcaciones más pequeñas o menos especializadas, los buques oceanográficos proporcionan una mayor eficiencia y optimización de las diferentes tareas de investigación y navegación a un menor coste.

La flota española de buques oceanográficos realiza operaciones en aguas del Mediterráneo Occidental, el Atlántico peninsular y las Islas Canarias, con excepción del buque BIO Hespérides que también participa en expediciones en la Antártida, Ártico y en el océano Pacífico.


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2.2. DisposicióngeneralLa disposición general de un buque oceanográfico se ha descrito en base a los planos aportados por el CSIC sobre el buque oceanográfico Sarmiento de Gamboa y la información en línea de los buques de la flota del IEO.

2.2.1. DisposicióndecubiertasLa disposición y las alturas de las cubiertas se calculan y construyen de acuerdo con la normativa de una sociedad de clasificación y del Convenio sobre el Trabajo Marítimo (MLC), realizado en 2006 por el International Labour Organization. Generalmente se encuentran las siguientes cubiertas, a partir del doble fondo:

• Cubierta principal • Cubierta superior • Cubierta castillo • Cubierta de oficiales • Cubierta de puente

En algunos buques, sobre la cubierta superior se encuentra la amurada, construida con elementos desmontables o abatibles para facilitar la operación de la roseta CTD oceanográfica con la grúa telescópica.13

2.2.2. HabilitaciónLa parte de habilitación en un buque está construida de acuerdo con el Convenio Internacional para la Seguridad de la Vida Humana en el Mar (SOLAS), con materiales resistentes al fuego y aislamientos contra el frío, sistemas de protección contraincendios y de detección de humos en todos los espacios comunes.

Este espacio comprende los camarotes (de los oficiales, tripulantes, científicos y técnicos), la cocina y la gambuza, comedores, lavandería, aseos, oficinas, zona recreativa (gimnasio, biblioteca, sauna y/o salas de descanso), hospital y enfermería, sala de confinamiento, pañol de pinturas, local de basuras e incineradora y planta potabilizadora.

13 Para más información sobre una roseta con CTD véase la web: https://www.ocean-net.es/catalogo/producto/roseta-con-ctd/


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La disposición y la superficie de cada zona de habilitación dependerá de la capacidad y operatividad del buque a criterio del armador.

2.2.3. Espaciosdetrabajocientífico-técnicosLas zonas de trabajo están destinadas al personal científico para que puedan desarrollar sus proyectos a bordo.

El correcto dimensionamiento y la distribución de los espacios destinados a la actividad de investigación es un factor clave para desarrollar una actividad de carácter multidisciplinar.

i. Espacios exteriores

La cubierta de trabajo se encuentra en la cubierta superior de popa expuesta a la intemperie y no forma parte de la superestructura ni tampoco del castillo de proa.

Este espacio dispone de los equipos necesarios para maniobrar la tecnología utilizada por los científicos para la toma de muestras en el medio marino. Sin embargo, la cubierta de trabajo está distribuida en consonancia con los distintos escenarios de trabajo del buque y es por este motivo que el diseño de este espacio es singular para cada embarcación.

Los espacios y elementos que se encuentran en esta cubierta son los siguientes:

• Espacio para la instalación de los chigres y maquinillas • Elementos de pesca: rampa de popa, escotillas y tapas de escotilla, compuertas hidráulicas

a popa y estribor, tapa de la rampa. • Cubierta de observación en cubierta superior/puente • Espacio para pre-procesado de muestras • Mástil o torre para sensores meteorológicos de proa • Hangar • Local de roseta • Local de quilla retráctil

La cubierta está provista de diferentes puntos de amarre para organizar los equipos y muestras y así evitar caídas accidentales. Además, la superficie está recubierta con recubrimiento antideslizante y resistente a golpes y caídas.


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Entre todo el equipamiento que cada espacio alberga, se destacan los siguientes sistemas tecnológicos:

• La roseta es un dispositivo tecnológico formado por una serie de botellas y sensores que permite tomar muestras a distintas profundidades y trazar gráficos de conductividad, temperatura y fluorescencia a distintos niveles.

El local de roseta es el espacio de almacenamiento donde se guarda durante el tiempo que no se opera con ella. Por motivos logísticos, el local de roseta y el hangar acostumbran a compartir espacio para la maniobra de los equipos y su almacenamiento.

Figura 5. Roseta oceanográfica. Fuente: CSIC.

• El robot de inspección submarina ROV's (Remote Operated Vehicle) que permite maniobrar y tomar muestras a altas profundidades. El ROV se almacenará en el hangar y estará controlado a través de dos ordenadores de alta potencia que están instalados en una sala de control.

Figura 6. B/O Sarmiento de Gamboa maniobrando con el ROV. Fuente: Diario OCádiz Digital.


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• La quilla retráctil es un tipo de apéndice que tiene instalados sensores que permiten tomar datos del medio marino y ser procesados remotamente en el laboratorio seco.

El local de quilla retráctil es el espacio donde retrocede la quilla cuando no se encuentra desplegada. Este tipo de quilla facilita las operaciones de reparación y mantenimiento sin necesidad de realizarse en dique, a diferencia de las quillas tradicionales fijas en la estructura del casco.

Figura 7. Quilla retráctil. Fuente: B/O Vizconde de Eza. Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación.

Los equipos que permiten operar las tecnologías en la cubierta de trabajo son los siguientes:

• Rampa de popa • Pórtico abatible o pórtico telescopio hangar • Grúas para el manejo de carga • Maquinaria de pesca • Chigre de plancton, de CTD, de redes electrónicas, de pesca móviles, de tambor red móvil

y multipropósito. • Torno oceanográfico, de cable eléctrico o de acero • Maquinilla de arrastre • Mesa para triado de pescado

Además de los equipos anteriores, la cubierta de trabajo también dispone de espacio suficiente para embarcaciones auxiliares y de rescate, pañoles y zonas de carga.

Todos los equipos enumerados en esta sección son de carácter general y no todos los buques los disponen. Cabe destacar que la constante evolución de la tecnología hace posible que los buques oceanográficos dispongan de nuevas tecnologías no citadas en el trabajo.


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ii. Espacios interiores

Los espacios interiores para el trabajo científico-técnico comprenden los laboratorios, espacios y locales destinados al uso de equipos y servicios de investigación.

El espacio de interiores se puede dividir en las siguientes áreas:

a) Salas de control o de trabajo: § Sala de trabajo seco para tareas de gabinete § Sala de control de acústica y procesado § Sala de control de equipos desplegados y chigres § Sala de equipos de control (acústica) § Sala de cálculo § Sala de servidores y comunicaciones § Sala del gravímetro

b) Laboratorios: § Laboratorio para trabajos con equipos electrónicos o de medida secos § Laboratorios para trabajos con muestras húmedas, agua o plancton § Laboratorio termorregulado de física § Laboratorio de biología § Laboratorio de química § Laboratorio geológico § Laboratorio multipropósito

c) Espacios de pesca: bodegas de pesca, parque de pesca, pañol de pertrechos de pesca o pañol de redes.

d) Locales: § Locales de congeladores y cámaras incubadoras § Local del sistema de purificación de agua § Local de quillas y local de electrónicas para equipos en quillas § Vestuario de cubierta científicos/técnicos

e) Otros espacios: § Hangar científico § Taller mecánico-científico y electrónico-científico § Pañol científico de productos peligrosos y para botellas de gases § Hangar CTD § Sala del continuo § Cámaras de refrigeración a bajas temperaturas


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2.2.4. CámarademáquinasLa cámara de máquinas de un buque oceanográfico, al igual que en la mayoría de los tipos de buques, se distribuye en base al sistema propulsivo.

En esta sección se describe brevemente la distribución de este espacio sin tener en cuenta el tipo de motores y maquinara presentes en el buque.

i. Generadores principales

Los generadores principales se distribuyen uniformemente en la sala de máquinas para repartir el peso y organizar el espacio con el resto de los equipos.

Debido al elevado peso por unidad de área, es importante que en esta sala se disponga de cubierta de doble fondo y que esté situada en la zona central del buque para evitar esfuerzos y momentos excesivos en la estructura.

ii. Generadores de puerto

Los generadores de puerto proporcionan la energía eléctrica en puerto y excepcionalmente durante la navegación.

Uno de los grupos generadores principales puede ser habilitado como generador de puerto, pero solo será posible si está adecuadamente dimensionado y habilitado para trabajar como alternador de puerto y con la potencia necesaria para las maniobras de atraque del buque.

iii. Generador o baterías de emergencia

La fuente de energía eléctrica de emergencia está ideada para asegurar el funcionamiento de determinados equipos del buque incluso en la condición más desfavorable.

Según el Capítulo II del Convenio SOLAS, la fuente de energía eléctrica de emergencia puede ser un generador o una batería de acumuladores, siempre que cumplan con lo prescrito en la normativa.

Generalmente el local estará situado lo más alejado de la línea de flotación como sea posible, por ejemplo, encima de la cubierta principal y tendrá acceso fácil desde la cubierta expuesta. Todos los equipos auxiliares necesarios para su perfecto arranque y funcionamiento están situados en el mismo local.

Es posible que el generador de emergencia tenga la capacidad de trabajar como generador de puerto, siempre que cumpla con la normativa prescrita.


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iv. Propulsores principales y auxiliares

Los propulsores principales y auxiliares se localizan en la sala de máquinas distribuidos uniformemente para la optimización del espacio.

Los motores auxiliares son empleados principalmente en condiciones de servicio de velocidad máxima del buque o bien durante las maniobras y estancia en puerto.

v. Sala de control de la cámara de máquinas

La sala de control se suele situar en la misma cubierta de la sala de máquinas o bien en la cubierta inmediatamente superior.

vi. Local de dióxido de carbono (CO2)

El sistema fijo de extinción de incendios por gas CO2 debe cumplir con la normativa establecida por el Convenio SOLAS en la Regla 10 del apartado 4 y en el Código Internacional de Sistemas de Seguridad de Contra Incendios (SSCI), adoptado el 5 de diciembre de 2000 mediante Resolución MSC. 98 (73).

vii. Local hélices transversales de proa

El local de hélices transversales de proa se localiza en la proa del buque donde se encuentran los motores que accionan el movimiento de estas hélices.

viii. Otros espacios de máquinas

Dentro de la sala de máquinas se encuentran equipos y maquinaria auxiliar (como la caldera, bombas, depuradoras, intercambiadores de calor, entre otros), locales de equipos eléctricos, el taller y pañoles de respeto.

Otros locales como la planta de tratamiento de aguas residuales o el local de aire acondicionado pueden localizarse en la sala de máquinas o bien en otros espacios del buque.


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2.2.5. PuentedemandoEl puente de mando se sitúa en la cubierta superior, por encima de la habilitación, donde se encuentran todos los dispositivos de control y sistemas de comunicaciones según el reglamento del Capítulo IV del Convenio SOLAS.

Los buques de investigación se caracterizan por tener equipos especializados para monitorizar las actividades científicas de investigación desde el puente de mando. No todos los buques dispondrán de los mismos equipos, pues estos dependen de las necesidades de los científicos y el tipo de campañas que realizan.

2.2.6. FondeoyamarreTodos los buques disponen de dispositivos de fondeo, que incluyen bitas, cabestrantes y molinetes, y dispositivos de amarre como las anclas y todo el sistema para su maniobra.

2.2.7. SalvamentoyevacuaciónAl igual que otros tipos de buque, los dispositivos de salvamento y evacuación de un buque oceanográfico deben cumplir con la normativa del Convenio SOLAS del Capítulo III: Dispositivos y medios de salvamento.

2.2.8. DisposiciónyvolumendetanquesEl Convenio SOLAS y la sociedad de clasificación correspondiente del buque definen los requisitos de diseño que deben cumplir los tanques del buque.

De acuerdo con la normativa, la distribución de los tanques en un buque se realiza simétricamente respecto el eje de crujía para evitar graves desequilibrios de peso en la estructura.

A bordo se encuentran los siguientes tanques:

• Tanques de combustible • Tanque de reboses • Tanques de aceite • Tanques de aceite sucio • Tanques de lodos • Tanques de agua sanitaria y aguas sucias • Tanques de sentina • Tanques de lastre


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2.3. DimensionesyformasdelbuqueEl diseño estructural de este tipo de buque puede depender del ambiente a explorar en sus campañas. Un buque que navegue por aguas polares se caracterizará por tener un casco de clasificación polar, factor que, no tendrá relevancia para un buque que navegue en aguas ecuatoriales.

Para realizar una aproximación de las dimensiones y formas del buque se ha procedido a recopilar una base de datos con las características de los buques oceanográficos españoles. La información obtenida ha sido el resultado de la búsqueda bibliográfica tanto en medios especializados (el CSIC y IEO) como en medios de internet.

Para la descripción de esta sección se ha tenido en cuenta los buques sin clasificación para la navegación en aguas polares.

2.3.1. DimensionesEl estudio del dimensionamiento de los buques oceanográficos se ha realizado en base a la recopilación de información expresada en las Tablas 1, 2, 3, y 4 del capítulo anterior y que puede ser consultada en la base de datos en el Anexo A1 del presente trabajo.

Las principales dimensiones de un buque son la eslora total, eslora entre perpendiculares, manga de trazado, puntal y calado.

Durante el proceso de investigación se ha manifestado que los buques mejor equipados para desarrollar las campañas oceanográficas de forma más eficiente tienen un valor de eslora total de más de 35 metros. No obstante, es el armador junto con el proyectista quienes decidirán las medidas más adecuadas para el proyecto del buque.

Paralelamente, se ha estudiado la posibilidad de establecer valores de referencia para las dimensiones de un buque oceanográfico. Por ejemplo, para obtener un valor de la eslora total sería interesante realizar un cálculo estadístico mediante una regresión lineal entre el desplazamiento y la eslora total de los buques de la base de datos. La ecuación de la recta permitiría calcular la eslora total para un valor de desplazamiento determinado. Sin embargo, debido a la falta de información dicha regresión lineal se ha tomado para el arqueo bruto y la eslora total de buques similares.


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Gráfico 1. Representación gráfica del arqueo bruto en función de la eslora total de los B/O españoles. Fuente: propia.

Como se puede observar en el gráfico anterior, el arqueo bruto incrementa a medida que lo hace la eslora total (Loa) del buque. La dispersión de los puntos (indicada por R2) es mínima, lo que nos indica una cierta coherencia entre los valores. La ecuación de la recta indica el arqueo bruto del buque en función de la eslora total medida en metros. Es decir:

𝐴𝑟𝑞𝑢𝑒𝑜𝐵𝑟𝑢𝑡𝑜 = 348,56 · 𝐿𝑜𝑎 − 840,88 (1)

Cabe mencionar que el Convenio Internacional sobre Arqueo de Buques, de 1969, firmado por la OMI define los principios y reglas en lo que respecta al arqueo de los buques que realizan viajes internacionales.

2.3.2. ParámetrocríticoEn el momento de determinar los requisitos de diseño de un buque, se debe identificar cuál de los requisitos puede convertirse en crítico teniendo en cuenta que puede haber más de uno.

Los buques de servicio se caracterizan por tener la estabilidad como su parámetro principal de dimensionamiento. Los buques pesqueros, remolcadores y buques oceanográficos están diseñados para cumplir con una normativa rigurosa en referencia a su parámetro crítico.

Estos tipos de buques se asemejan por sus dimensiones, aunque no por el tipo de actividad. En vista de futuras líneas de investigación, sería interesante incluir datos de buques remolcadores o buques de suministro en la base de datos con el objetivo de aumentar el número de resultados.


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2.3.3. FormashidrodinámicasPara el estudio de las formas hidrodinámicas del buque, se tienen presentes las líneas anteriormente expuestas.

El análisis se ha realizado por secciones del buque, que comprenden el bulbo de proa, el cuerpo de proa y el cuerpo de popa.

i. Bulbo de proa

El bulbo de proa es un apéndice estructural que generalmente resulta beneficioso ante la resistencia por formación de olas, sin embargo, debe ser estudiado para determinar si es adecuado al tipo de buque que se va a construir.

En el proceso de investigación se ha observado que la mayoría de los buques oceanográficos no disponen de este elemento, mientras que algunos de ellos sí lo tienen.

ii. Cuerpo de proa

Las formas estructurales del cuerpo de proa (de las cuadernas de proa) dependen del comportamiento en la mar y la resistencia al avance.

Por un lado, para mejorar la capacidad que tiene el buque para adaptarse a las condiciones a las que está sometido, es decir, el comportamiento en la mar, las cuadernas de proa deben ser anchas en forma de abanico.

Estas formas proporcionaran un mayor volumen de superficie de inmersión que harán que la estructura ejerza una mayor fuerza hidrostática y por consiguiente disminuirá el movimiento de cabeceo del buque. Se debe tener en cuenta que un mal diseño y cálculo de formas podría ocasionar la aparición de momentos torsores producidos por el oleaje y una mayor resistencia al avance.

Por otro lado, para disminuir la resistencia al avance del buque las cuadernas de proa se diseñan con formas tipo “V”, que se van moderando progresivamente hasta la cuaderna maestra.

Así pues, la proa de los buques oceanográficos tiene una forma moderada de abanico y de tipo “V” que es ligeramente cóncava para conseguir una disminución de la resistencia por formación de olas, mejorar el comportamiento en la mar y evitar riesgos estructurales adicionales. (Meizoso Fernández, Alvariño Castro, and Azpíroz Azpíroz 1997)


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iii. Cuerpo de popa

A nivel estructural, el resto del buque que no es cuerpo de proa es el cuerpo de popa y está diseñado según las características operacionales.

En los planos de formas de distintos buques se ha podido apreciar una característica común entre todos ellos: la ausencia de cuerpo cilíndrico. Sin embargo, según la operatividad del buque oceanográfico, es necesario un espacio amplio en la zona de cubierta para organizar los laboratorios, almacenes y zonas de trabajo. En otras palabras, estos tipos de buque disponen de amplias mangas.

Respecto al diseño del propulsor, observando la base de datos, la mayoría de los buques tienen una propulsión diésel o diésel-eléctrica, con posicionamiento dinámico PD2 y hélices azimutales.

Desde un punto de vista general, las formas de popa del buque oceanográfico tienden a tener una reducción de áreas mostrando un final nuevamente cóncavo. El cual termina bruscamente debido al espejo de popa que se encuentra ligeramente sumergido.

2.4. PlantapropulsoraEn los buques de investigación es importante tener un sistema propulsivo que cumpla con todos los requerimientos medioambientales y esté equipado con la tecnología más eficiente y sostenible para poder navegar por todo el mundo, especialmente por los espacios naturales protegidos.

En esta sección se introducen los elementos que forman la planta propulsiva: el sistema de propulsión y el propulsor.

2.4.1. SistemadepropulsiónLa flota de buques oceanográficos españoles utiliza una propulsión diésel-eléctrica que consiste en un grupo de generadores diésel que producen la energía necesaria para alimentar los motores propulsores eléctricos que impulsan el buque.

Los motores propulsivos transmiten el movimiento mecánico por medio de un acoplamiento elástico y una chumacera de empuje a través del eje al propulsor. La instalación está formada por generadores, cuadros de distribución, transformadores, accionamientos y motores. La potencia de los motores eléctricos dependerá de los requerimientos de diseño y construcción del armador.

En el principio de la planta diésel-eléctrica, el espacio de cámara de máquinas se optimiza con una mejor distribución. Al no haber una transmisión mecánica directa entre el motor y la hélice, el grupo de generadores se pueden disponer de forma más libre en el espacio de máquinas. Esto


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permite una mejor organización y proporciona mayor espacio de habitabilidad, maquinaria o carga, por lo que resulta en un aumento de la flexibilidad y productividad del buque.14

Además, los sistemas de plantas eléctricas en el buque, es decir la propulsión y la alimentación a todos los equipos auxiliares, permite reducir la potencia total mecánica instalada al compartir las reservas de energía. De esta forma, siempre habrá potencia disponible para unidades de gran consumo con los motores principales sin someter a la red eléctrica a grandes fluctuaciones de tensión.

Figura 8. Esquema sistema propulsivo diésel-eléctrico. Fuente: Blog El Maquinante.

Por otro lado, el sistema de propulsión diésel-eléctrico permite un mayor ahorro de combustible y reducción de la contaminación ambiental comparado con una propulsión diésel. Esto se debe principalmente a dos factores:

1. El motor propulsivo eléctrico tiene la capacidad de proporcionar el par requerido en todo el rango de velocidades. A modo de ejemplo, en un régimen de baja velocidad el motor eléctrico proporciona un par más elevado que un motor de combustión interna.

Por este motivo, el impulso de una hélice de paso fijo resulta ideal para trabajar de forma eficiente. En el caso de una hélice de paso regulable, a un régimen bajo de velocidad el consumo de la energía es el adecuado para mantener el giro de esta.

14 Castillo, Manuel Rodríguez. n.d. “Desarrollo Del Sistema de Propulsión Diésel-Eléctrico de Un Catamarán Víctor Canela Badrinas.” Accessed May 15, 2021.


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2. El grupo de generadores diésel en una propulsión eléctrica pueden trabajar a un régimen estable para proporcionar la energía al motor eléctrico. Esto es debido a que la velocidad del motor no está directamente relacionada con la velocidad del eje de propulsión de la hélice. Asimismo, el objetivo de hacer trabajar los motores de forma ideal para reducir el consumo de combustible y la contaminación no es posible con un buque de propulsión tradicional.

En el caso de los buques que trabajan con posicionamiento dinámico, como lo es en los buques oceanográficos, la potencia propulsiva es baja la mayor parte del tiempo, pero necesitan un fuerte empuje cuando es requerido. El sistema de propulsión híbrido con hélice de paso fijo proporciona una respuesta rápida al mismo tiempo que mantiene fijo un consumo mínimo de energía.

Con lo expuesto anteriormente, las ventajas de un sistema híbrido de propulsión frente a uno mecánico directo son evidentes. Sin embargo, ningún sistema es ideal por lo que el sistema diésel-eléctrico presenta una eficiencia de aproximadamente el 90%, lo que significa que hay una serie de pérdidas que deben tenerse en cuenta.

Las pérdidas generadas del sistema eléctrico son reducidas comparadas con una propulsión de motores diésel, en que se suman las pérdidas hidrodinámicas generadas por las hélices y la eficiencia de la combustión de los motores principales.

Así pues, un buque con este tipo de propulsión permite aumentar la eficiencia operacional y reducir el consumo de combustible de hasta un 20%, lo que representa un beneficio considerable para la naviera y más importante para el medio ambiente.15

Los buques oceanográficos con una propulsión diésel y diésel-eléctrica consumen combustible diésel y/o gasoil medio de 0,86 de densidad, cumpliendo con las actuales normativas de emisiones de SOx y NOx.

Para gestionar conjuntamente la potencia de propulsión y la potencia de los auxiliares, los buques oceanográficos disponen de un sistema de control de diseño teniendo en cuenta el régimen de trabajo durante las actividades científicas. También en algunos buques oceanográficos, como en el buque Sarmiento de Gamboa, el nivel tecnológico de los motores principales permite dotarlos de los sensores adecuados para que la cámara de máquinas alcance la clasificación de máquina desatendida de una Sociedad de Clasificación.

15 Para más información véase el siguiente enlace: http://maquinasdebarcos.blogspot.com/2013/04/propulsion-diesel-electrica-reduccion.html


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2.4.2. PropulsorLos buques oceanográficos se caracterizan por tener la capacidad de maniobrar en diferentes condiciones para mantenerse en la misma posición durante las actividades de investigación. Para cumplir con el objetivo, los buques de este tipo disponen de un sistema de posicionamiento dinámico DP216.

El sistema DP2 permite al barco mantenerse en un mismo punto sin la necesidad de amarrar o fondear. Este sistema recibe la información por el satélite y otros medios, la procesa y maniobra el buque automáticamente para mantenerse en las coordenadas previamente definidas.

Para mejorar esta cualidad del buque, es necesario un propulsor que proporcione el empuje necesario en condiciones de posicionamiento dinámico y durante la navegación. Por lo general, los buques oceanográficos, definidos en la base de datos, utilizan una propulsión mediante hélices de paso fijo.

A demás de la hélice propulsora, el buque tiene hélices transversales en proa y popa que permite una mejor maniobrabilidad del buque.

Figura 9. Propulsor B/O Ángeles Alvariño. Fuente: Sector Marítimo.

16 Para más información sobre el sistema de posicionamiento dinámico DP 2 véase la web: http://www.maniobradebuques.com/listaAT_03/posicionamientodinamico.html


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2.5. PlantaEléctricaLa planta eléctrica de un buque oceanográfico está compuesta por los principales elementos para la generación y distribución eléctrica para los consumidores. Son los motores de propulsión principales que definen el tipo de corriente y tensión que se utiliza, así como los transformadores permiten adecuar la tensión a la red y a sus distintos consumidores.

En este apartado se definen los grupos electrógenos que componen la planta eléctrica del buque, la cual se puede diferenciar entre la planta generadora principal y la planta generadora de emergencia.

2.5.1. PlantageneradoraprincipalLa planta generadora principal está compuesta por los grupos electrógenos que aseguran el correcto funcionamiento del buque en diferentes situaciones de carga, que son los generadores principales y auxiliares o de puerto. En general, abordo de este tipo de buques se utiliza la frecuencia europea de 50 Hz.

Los generadores principales del buque deben tener la capacidad de suministrar suficiente energía eléctrica a toda la instalación en las distintas condiciones de carga. Los buques oceanográficos llevan instalados motores de combustión interna diésel de potencia entre 846 kW y 1440 kW, según el diseño del buque.

Los generadores principales están directamente conectados a los cuadros principales para distribuir la carga por todos los consumidores. Además, también se encuentran los cuadros de distribución secundarios que suministran la carga a los consumidores.

Los generadores de puerto utilizados durante la estancia en el puerto, tal como su nombre indica, también pueden utilizarse como grupo de reserva para los generadores principales. La potencia de estos motores depende del consumo eléctrico y la carga del buque.

El cuadro de conexión a tierra está diseñado para distribuir la energía eléctrica procedente de la red del puerto hacia todos los consumidores del buque.

2.5.1. PlantageneradoradeemergenciaLa planta generadora de emergencia suministra la energía a los consumidores de emergencia en caso de fallo de la planta principal. Por normativa, todos los buques disponen de generadores de emergencia, cuya potencia depende del diseño de la planta eléctrica del buque.


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Existen algunos casos de buques en que los generadores de puerto también son utilizados como generadores de emergencia. 17

2.5.1. SituacionesdecargaLa situación de carga de un buque se define como las diferentes circunstancias de trabajo en las que se puede encontrar. Cada una de las situaciones de carga son diferentes, y en ellas variaran el número de grupos de generadores y sus regímenes de trabajo.

La condición de operación más común en los buques es la navegación con velocidad de servicio o económica. En ella el buque tiene todos los sistemas auxiliares de navegación trabajando para asegurar la navegación, además se encontrarán en funcionamiento todos los equipos de habilitación y de los laboratorios.

Por otro lado, otra condición común en todos los barcos es la navegación a máxima velocidad. En esta situación de carga, los sistemas activos serán parecidos a la situación anterior con la diferencia que se navegará a la velocidad máxima del buque y que algunos de los sistemas necesitarán un régimen de trabajo mayor.

De nuevo otra situación habitual es la estancia en puerto, en la que los sistemas de propulsión y gobierno no se encontrarán activados y, por lo tanto, solo habrá los servicios mínimos en funcionamiento. Con el estudio de esta situación se determina si es necesario la instalación de generadores de puerto, aun así, la mayoría de ellos lo tienen.

Por último y una de las situaciones más importantes para tener en cuenta es la condición de emergencia. Es esencial asegurar un mínimo de servicios básicos para el funcionamiento del buque en el peor de los casos, como es el abandono de éste.

En los buques oceanográficos se puede presentar una situación de carga singular, en la que el equipo de científicos tenga que operar el equipo ROV, tomar muestras con la roseta CTD o utilizar todo el equipamiento de los laboratorios. Todos estos trabajos comportarán un aumento de la carga eléctrica y el consumo de esta. Por este motivo es interesante tener en cuenta esta situación de carga en un posible proyecto de buque oceanográfico.

17 El B/O Sarmiento de Gamboa utiliza un motor MITSUBISHI S6A3 – MPTA con un alternador STAMFORD HMC534G23 como grupo de emergencia y de puerto. Fuente: Información aportada por el CSIC.

Capítulo 3. Marco teórico de la eficiencia energética

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Capítulo3. Marcoteóricodelaeficienciaenergética

En el tercer capítulo se presenta como preámbulo de la fase de cálculo del trabajo con la introducción del concepto de eficiencia energética (EE) en el ámbito científico-técnico, la influencia tiene en el transporte marítimo y la presentación de la normativa del Convenio Internacional para prevenir la contaminación por los buques (MARPOL).

3.1. DefinicióndeeficienciaenergéticaLa eficiencia energética se puede definir como la actividad que tiene por objetivo mejorar el uso de las fuentes de energía reduciendo su consumo sin que afecte negativamente a las mismas funciones, rendimiento y calidad normal del producto o proceso al que se aplique.

Este concepto forma parte del sector científico-técnico en su proceso de investigación y desarrollo, pero en el día a día se encuentra presente en el resto de los sectores con la utilización de la tecnología, equipamiento y maquinaria.

De esta forma, el ahorro energético no solo depende de la optimización técnica de diseño sino también en el modo de actuación de las personas. Con una buena formación y/o hábito de actuación, se puede reducir la explotación energética que a largo plazo comportará un ahorro económico.

Entre los beneficios que comporta, es importante destacar que es un elemento clave para mitigar las emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI). El consumo de combustibles alternativos y energías renovables contribuyen con el medioambiente y a la vez, ayudan en el ahorro energético.

El precio de la energía no se puede controlar, sin embargo, las políticas de los gobiernos o la tendencia de la economía puede equilibrar y mejorar su eficiencia energética, reduciendo los costes y el consumo.


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La cooperación internacional en esta materia es esencial para conseguir energía segura y sostenible en todos los sectores independientemente de su actividad. La Agencia Internacional de la Energía (AIE)18 formada por 30 países entre otros estados asociados, es el órgano de diálogo que proporciona datos, recomendaciones y soluciones para ayudar a los países a cumplir los objetivos propuestos.

3.2. Eficienciaenergéticaeneltransportemarítimo

El transporte marítimo es un elemento clave para la economía mundial, representa tres cuartas partes del transporte de mercancías internacional y es el medio más eficiente de transportar carga en términos de uso de energía por tonelada – kilómetro (tkm).

En las últimas décadas, el volumen de actividad en el transporte marítimo ha aumentado y, en consecuencia, las emisiones de CO2. El cambio climático y la preocupación por el medio ambiente abarca todos los sectores y el transporte marítimo no es menos. (Tattini 2020) De esta forma, en abril de 2018 la Organización Marítima Internacional adoptó una estrategia para reducir las emisiones GEI del transporte marítimo para adaptar el sector con los objetivos climáticos del Acuerdo de París.

La estrategia tiene por objetivo reducir el total de las emisiones GEI anuales en al menos un 50% para el 2050, comparado con los niveles de 2008, y a partir de ese año intentar eliminarlas por completo. Y en cuanto a las emisiones de CO2, reducirlas en al menos un 40% para el 2030 y en un 70% para el 2050, comparado con los niveles 2008.19

La eficiencia energética es un elemento clave para conseguir el éxito de esta estrategia, pero no el único. Es necesario aplicar el cambio de consumo de combustibles con bajo contenido de carbono o con cero emisiones de carbono.

En la última década se han aplicado regulaciones para reducir la contaminación del aire en el transporte marítimo como lo es la reciente normativa que entró en vigor en enero del 2020 según

18 “Reducción de Las Emisiones de Gases de Efecto Invernadero Procedentes de Los Buques.” n.d. Accessed March 7, 2021. https://www.imo.org/es/MediaCentre/HotTopics/Paginas/Reducing-greenhouse-gas-emissions-from-ships.aspx. 19 Schuitmaker, Renske, and Pierpaolo Cazzola. 2018. “International Maritime Organization Agrees to First Long-Term Plan to Curb Emissions – Analysis - IEA.” https://www.iea.org/commentaries/international-maritime-organization-agrees-to-first-long-term-plan-to-curb-emissions.


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el límite de azufre global exigido por la OMI. Esta nueva normativa requiere que los buques mercantes utilicen combustibles con un contenido máximo de azufre del 0,5%. No obstante, a modo alternativo se permite la instalación de sistemas de depuración de emisiones atmosféricas, comúnmente conocidos como scrubbers, siempre y cuando cumplan con las regulaciones de emisiones de dióxido de azufre.

En junio de 2020, la AIE publicó un informe sobre el comportamiento del transporte marítimo ante las emisiones GEI. Se calculó que alrededor del 2% del total de las emisiones mundiales CO2 en 2019 corresponden al sector marítimo. (Teter y Tattini 2020)

En la publicación se analizó las emisiones de CO2 producidas por el sector marítimo internacional des de el año 2010 hasta el 2019 (véase Gráfico 2) y se indicó el objetivo de desarrollo sostenible en vista al año 2030.

Gráfico 2. Millones de toneladas de emisiones de CO2 en el transporte marítimo internacional (2010-2019) y

en el escenario de desarrollo sostenible (2030). Fuente: (Charts – Data & Statistics 2020)

Aunque durante los años 2012 y 2013 las emisiones se estabilizaron alrededor de 600 MtCO2, en los años posteriores la tendencia ha sido creciente en el tiempo.

Para conseguir el escenario de desarrollo sostenible previsto para el 2030, la AIE manifestó que es necesario por parte de la OMI establecer políticas más ambiciosas y concretas para cumplir los objetivos de neutralidad de carbono con acciones a corto y largo plazo.

Entre todas las regulaciones propuestas por la OMI, el Índice de Diseño de Eficiencia Energética (EEDI) y el Plan de Gestión de Eficiencia Energética de Buques (SEEMP) – definidos en el Convenio internacional para prevenir la contaminación por los buques (MARPOL) – son las regulaciones que actualmente se encuentran en vigor para fomentar una mayor eficiencia en el transporte


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marítimo. Ambos comparten el mismo objetivo: la mejora de la eficiencia energética, siendo el EEDI para buques de nueva construcción y el SEEMP para las operaciones en los barcos.20

Actualmente los combustibles bajos en carbono aun no se comercializan, por esto es necesario medidas a corto plazo para revertir la tendencia de aumento de las emisiones. Tres mecanismos de carácter operativo cumplen con las regulaciones de las emisiones de carbono: reducir la velocidad de diseño, tecnologías energéticamente más eficientes y consumir combustibles alternativos.

Para aumentar la eficiencia energética de los buques de nueva construcción hacen falta estrictos estándares obligatorios de EE para su construcción y así estimular la adopción de nuevas tecnologías sostenibles.

3.3. ConvenioMARPOL73/78El Convenio internacional para prevenir la contaminación por los buques (MARPOL) fue adoptado el 2 de noviembre de 1973 en la sede de la OMI. 21

En el Convenio figuran reglas encaminadas a prevenir y reducir al mínimo la contaminación ocasionada por los buques, tanto accidental como procedente de las operaciones normales. La normativa prohíbe cualquier vertido al mar de las sustancias definidas en cada anexo, excepto cuando se cumplan las condiciones especificadas en la normativa, y se designan zonas especiales en las que se realizan controles estrictos respecto de las descargas operacionales.

A lo largo de la historia el MARPOL ha evolucionado de forma continua a través de la adopción de enmiendas. El primer documento se creó en 1973 en base a la convención denominada OILPOL, adoptada en 1954. Posteriormente, con la publicación de las enmiendas del texto de 1973, el convenio se pasó a denominar MARPOL 73/78.

En 1997, se adoptó un Protocolo para introducir enmiendas en el Convenio MARPOL y se añadió un nuevo Anexo VI, que entró en vigor el 19 de mayo de 2005. Este Protocolo se adoptó en respuesta al gran número de accidentes de buques tanque ocurridos entre 1976 y 1977.

20 OMI n.d. “Reducción de Las Emisiones de Gases de Efecto Invernadero Procedentes de Los Buques.” Accessed April 9, 2021b. https://www.imo.org/es/MediaCentre/HotTopics/Paginas/Reducing-greenhouse-gas-emissions-from-ships.aspx 21 “Convenio Internacional Para Prevenir La Contaminación Por Los Buques (MARPOL).” n.d. Accessed June 1, 2021. https://www.imo.org/es/About/Conventions/Pages/International-Convention-for-the-Prevention-of-Pollution-from-Ships-(MARPOL).aspx.


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Actualmente, el Convenio MARPOL 73/78 está formado por seis anexos técnicos:

• Anexo I: Reglas para prevenir la contaminación por hidrocarburos (entrada en vigor 2 de octubre de 1983)

• Anexo II: Reglas para prevenir la contaminación por sustancias nocivas líquidas transportadas a granel (entrada en vigor: 2 de octubre de 1983)

• Anexo III: Reglas para prevenir la contaminación por sustancias perjudiciales transportadas por mar en bultos (entrada en vigor 1 de julio de 1992)

• Anexo IV: Reglas para prevenir la contaminación por las aguas sucias de los buques (entrada en vigor: 27 de septiembre de 2003)

• Anexo V: Reglas para prevenir la contaminación ocasionada por las basuras de los buques (entrada en vigor: 31 de diciembre de 1988)

• Anexo VI: Reglas para prevenir la contaminación atmosférica ocasionada por los buques (entrada en vigor: 19 de mayo de 2005)

3.3.1. CapítuloIVdelAnexoVIdelconvenioMARPOL

El Anexo VI del Convenio internacional MARPOL entró en vigor el 19 de mayo de 2005 y está formado por cuatro capítulos y veintitrés reglas entre las cuales se establecen los siguientes puntos relativos a la contaminación atmosférica:

• Los límites de las emisiones de óxidos de azufre (SOx) y de óxidos de nitrógeno (NOx) de los escapes de los buques.

• Se prohíben las emisiones deliberadas de sustancias que agotan el ozono. • Normativa más estricta en relación con la emisión de SOx, NOx y de materias particuladas

para las zonas de control de emisiones designadas. • Medidas técnicas y operacionales obligatorias de eficiencia energética.

En julio de 2011 se implantaron medidas técnicas y operacionales obligatorias de eficiencia energética encaminadas a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero procedentes de los buques, definidas por el Comité de Protección del Medio Marino (MEPC) y adoptadas en la 62ª sesión del MEPC. 22

22 Para más información, ver el listado de las Resoluciones establecidas durante la 62ª Sessión del MEPC en la web: https://www.imo.org/en/KnowledgeCentre/IndexofIMOResolutions/Pages/MEPC-2010-11.aspx


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Estas medidas son definidas en el Capítulo IV del Anexo VI del MARPOL con las siguientes regulaciones:

• Regla 19 Aplicación • Regla 20 EEDI obtenido • Regla 21 EEDI requerido • Regla 22 SEEMP • Regla 23 Cooperación técnica y transferencia de tecnología

La adopción de enmiendas al Anexo VI del Convenio MARPOL fue el primer tratado jurídico sobre el cambio climático después del Protocolo de Kioto23. A partir de este punto, en el MEPC 6324 , en marzo de 2012, se adoptaron tres directrices (Resoluciones MEPC.212 (63), MEPC.213 (63) y MEPC.214 (63)) destinadas a ayudar en la implementación de las regulaciones obligatorias sobre la eficiencia energética en los buques.

Figura 10. Actividades relacionadas con el control de las emisiones GEI de la OMI en orden cronológico. Fuente: (“IMO Train the Trainer (TTT) Course. Module 2-Ship Energy Efficiency Regulations and Related

Guidelines” 2016)

23 El Protocolo de Kioto es un documento normativo que entró en vigor en febrero de 2005 y tiene por objetivo limitar y reducir las emisiones GEI de conformidad con las metas individuales acordadas. Para más información véase la web: https://unfccc.int/es/kyoto_protocol 24 La MEPC 63 fue la 63ª sesión del Comité de protección del medio marino (MEPC) que se celebró del 27 de febrero al 2 de marzo de 2012, en la sede de la OMI en Londres.


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En octubre de 2018, el Comité de protección del medio marino adoptó nuevas enmiendas en el Anexo VI del MARPOL que entraron en vigor entre el 2019 y 202125, las cuales son:

• A partir del 1 de septiembre del 2019, enmiendas con referencia a las emisiones de NOx y al EEDI requerido.

• A partir del 1 de enero de 2020, enmiendas sobre el límite del contenido de azufre en el fueloil consumido a bordo de los buques.

• A partir del 1 de marzo de 2020, enmiendas sobre la prohibición del transporte de fueloil no reglamentario para su consumo a bordo, con excepción que el buque esté equipado con un método equivalente de cumplimiento, esté aceptado por el Estado de abanderamiento y cumpla con las prescripciones de contenido en azufre.

• A partir de octubre de 2020, enmiendas relativas a las reglas del EEDI aplicables a los buques con clasificación polar.

i. Índice de Eficiencia Energética de Diseño (EEDI)

El plan desarrollado por la OMI tiene por objetivo reducir los gramos CO2 por tonelada milla utilizando el índice de Eficiencia Energética de Diseño (EEDI).

El cálculo del índice EEDI proporciona una cifra específica en el diseño de un tipo de buque nuevo que indica la eficiencia energética y es expresado en gramos de CO2 por milla de capacidad del barco (g/t*milla marina). El índice se puede definir como una medida técnica que tiene la finalidad de promover el uso de equipos y motores más eficientes, y en consecuencia menos contaminantes.

Para poder desarrollar el plan, debido a la larga vida económica de los buques mercantes, se necesita un margen aproximado de 20 años para alcanzar los objetivos.

Durante este período, para cada tipo de buque a partir del 1 de enero de 2013 y tras una fase inicial de dos años, el nivel de reducción de gramos CO2 por tonelada milla para la primera fase se establece en un 10% que se ajusta cada cinco años hasta el 2030. A partir de esta fecha, en la segunda fase se fija una reducción del 30% para tipos de buques construidos entre los años 2000 y 2010.26

25 OMI. n.d. “Lista de Enmiendas Que Entrarán En Vigor El Presente Año y En Los Próximos Años.” Accessed April 17, 2021a. https://www.imo.org/es/About/Conventions/Paginas/Action-Dates.aspx. 26“Energy Efficiency Measures.” n.d. Accessed April 17, 2021. https://www.imo.org/en/OurWork/Environment/Pages/Technical-and-Operational-Measures.aspx.


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Con el método de reducción se asegura una estimulación continua en la innovación y el desarrollo técnico de todos los componentes que influyen en la eficiencia energética de un buque desde su fase de diseño.

Siempre que se alcance el nivel de EE requerido por el índice, los diseñadores, constructores y la industria en general, tienen la libertad de elegir la tecnología a usar en los proyectos con el objetivo de utilizar la opción más rentable para cumplir con las regulaciones.

El Capítulo IV del Anexo VI del MARPOL contiene la Regla 20 para el índice EEDI obtenido y la Regla 21 para el índice EEDI requerido. Ambos índices se encuentran estrechamente relacionados, pues el resultado del EEDI obtenido tiene que ser igual o inferior al EEDI requerido para cumplir con la normativa y mejorar la eficiencia energética del buque.

El EEDI es, por lo tanto, un estándar técnico basado en objetivos que se aplica a buques de nueva construcción. Si se consigue reducir el nivel del índice, se podrá obtener buques con mayor eficiencia energética.

ii. Plan de Gestión de Eficiencia Energética del Barco (SEEMP) y Índice de Eficiencia Energética Operacional (EEOI).

A diferencia del índice EEDI que es de carácter obligatorio, la OMI presentó una medida operativa para mejorar la eficiencia energética de un barco de forma rentable y de carácter voluntario llamado Plan de Gestión de Eficiencia Energética del Barco (SEEMP).

El SEEMP insta al propietario y al operador del barco a considerar nuevas tecnologías para optimizar el rendimiento de la eficiencia de los barcos y la flota a lo largo del tiempo utilizando una herramienta de seguimiento, por ejemplo, el Indicador Operacional de Eficiencia Energética (EEOI). El índice EEOI es un valor de referencia que permite a los operadores y las partes interesadas medir la eficiencia del buque en operación para evaluar el efecto de cualquier cambio en la operación del buque.

La OMI recomienda el desarrollo del SEEMP y el uso EEOI para buques nuevos y existentes con la finalidad de mejorar las prácticas de operación y reducir la contaminación.

iii. Ámbito de aplicación

La Regulación 19 establece la aplicación de la normativa de eficiencia energética del Capítulo IV, Anexo VI del MARPOL para todos los buques de arqueo bruto igual o superior a 400 que naveguen en aguas internacionales.

En la normativa se pueden consultar las excepciones y las cláusulas de extensión, las cuales fueron tema de debate en las sesiones en el MEPC para enfatizar el hecho que algunos barcos


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pueden no ser capaces de cumplir con los requisitos de la OMI mientras sean considerados como barcos de buen diseño.

En general, el Capítulo IV se desarrolla para los tipos de buques mercantes de mayor dimensión y consumo energético, que son: buques petroleros, graneleros, gaseros, buques de carga general, portacontenedores, carga refrigerada, LNG, buques de transporte rodado (roll-on roll-off) y de pasajeros.

Sin embargo, no es aplicable para todos los tipos de barcos existentes, como por ejemplo los buques de servicio que incluyen remolcadores, buques de abastecimiento, dragas, pesqueros y buques para la investigación oceanográfica. Tampoco lo es para todos los tipos de sistemas de propulsión, como la propulsión diésel-eléctrica, por turbina o propulsión híbrida que necesitan factores de corrección adicionales en las fórmulas de cálculo.

Ante este marco no regulado y en perspectiva de las siguientes sesiones, el MEPC considerará el desarrollo de fórmulas o la adaptación de los índices actuales a los tipos de buques no cubiertos por la normativa. 27

Los buques oceanográficos son un tipo de buque que aun estar equipados con tecnología punta, tal como se ha presentado en el capítulo anterior, no se aplica dicha regulación y actualmente no tienen medidas de eficiencia energética normalizadas. Por esta razón, todos los cálculos que se realizarán en el presente proyecto son de forma aproximada e intentando adaptar en la medida de lo posible los datos para obtener unos índices de referencia.

27 Para más información sobre las perspectivas de cambio en las sesiones del MEPC véase la página web: https://unfccc.int/process-and-meetings/conferences/past-conferences/copenhagen-climate-change-conference-december-2009/awg-lca-8


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Capítulo4. EEDIobtenidoyEEDIrequerido

La fase de cálculo del proyecto se desarrolla a lo largo de este capítulo, en el que se expone la normativa vigente y el método de cálculo aplicado para un buque oceanográfico.

4.1. EEDIobtenidoEl EEDI obtenido es definido en el Punto 36 de la Regla 228 del Anexo VI como el valor del EEDI alcanzado por un buque individual de conformidad con la Regla 20 del Capítulo IV del mismo Anexo.

El método de cálculo del índice EEDI obtenido para buques nuevos fue adoptado mediante las Directrices de 2012 en la resolución MEPC.212(63). En 2018 se adoptaron las Directrices de la resolución MEPC.308(73) con la actualización de la normativa.

4.1.1. AplicaciónEl EEDI obtenido debe calcularse para cada proyecto de buque nuevo, cuando un barco se somete a una conversión importante, o aquellos barcos existentes que sufren tantos cambios que a juicio de la Administración pueden considerarse como nuevos.

El cálculo del EEDI obtenido no es aplicable a todos los tipos de buques, sino a los que cumplen con los requerimientos de aplicación del EEDI: granelero, buque gasero, buque que transporta gas natural licuado (GNL), petrolero, buque portacontenedor, buque de carga general, buque de

28 La Regulación 2 del Capítulo IV normaliza las definiciones de las palabras que se encuentran en toda la reglamentación del capítulo correspondiente.

Capítulo 4. EEDI obtenido y EEDI requerido

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carga refrigerada, buque de carga combinada, buque de carga ro-ro y de vehículos, buque de pasajeros ro-ro y buques de pasajeros de crucero con propulsión no convencional.

En base a la lista anterior, se puede realizar una lista secundaria de buques a los cuales no aplica la reglamentación del EEDI obtenido:

• Buques de pesca • Buques con propulsión por turbinas (en excepción los buques GNL) • Buques de investigación • Buques de subministro off-shore • Remolcadores • Yates e yates de alquiler

De acuerdo con la normativa, el cálculo del EEDI obtenido no es aplicable a los buques de investigación oceanográfica. En virtud de ello los cálculos realizados en el trabajo son de carácter aproximado con el objetivo de estudiar cada uno de los parámetros que los componen y obtener así un índice de referencia.

4.1.2. CálculodelEEDIobtenidoEl EEDI obtenido para los buques nuevos indica la eficiencia energética de los buques (g/t·milla marina) y se calcula aplicando la siguiente fórmula:

!∏ 𝑓!"!#$ $!∑ 𝑃"%(') · 𝐶)"%(') · 𝑆𝐹𝐶"%(')*"%

'#$ $ +(𝑃+% · 𝐶)+% · 𝑆𝐹𝐶+%) + /!∏ 𝑓! · ∑ 𝑃,-.(')*,-.'#$ − ∑ 𝑓/00(') · 𝑃+%/00(')

*/00'#$

*!#$ $𝐶)+% · 𝑆𝐹𝐶+%1 − !∑ 𝑓/00(') · 𝑃/00(') · 𝐶)"% · 𝑆𝐹𝐶"%

*/00'#$ $

𝑓' · 𝑓1 · 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 · 𝑓2 · 𝑉3/0 (2)

Para el cálculo del EEDI obtenido mediante la fórmula anterior, se tienen en cuenta los siguientes parámetros:

i. CF es el factor de conversión adimensional entre el consumo de combustible y las emisiones de CO2. Los valores de CF según el tipo combustible consumido pueden visualizarse en la Tabla A1 del Anexo A2.

Todos los buques oceanográficos consumen diésel/gasoil y, por lo tanto, se utiliza el valor de CF =3,206.

ii. Vref es la velocidad del buque, medida en millas marinas por hora (nudos) en aguas profundas y de acuerdo con la condición de capacidad, con la potencia al eje del motor o motores y dando por supuestas condiciones meteorológicas favorables, sin viento ni olas.

Para los buques oceanográficos se ha utilizado el valor de la velocidad máxima del buque, debido a la falta de información de la velocidad de referencia en una condición operativa determinada.

iii. Capacidad se define según el tipo de buque:


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a. Para todos los buques a los que se les aplica la Regla 20, menos los buques de pasaje y los buques de pasaje de crucero, se debe utilizar el peso muerto como capacidad.

b. Para los buques de pasaje y los buques de pasaje de crucero, se debe utilizar el arqueo bruto29.

En el cálculo del índice para un buque oceanográfico no se descartan ninguna de las opciones anteriores y se estudia el cálculo en ambos casos.

iv. P es la potencia de los motores principales y auxiliares.

a. PME(i) es la potencia de los motores principales y es el 75% de la potencia nominal instalada (MCR)30 de cada motor principal (i).

En la Tabla A2 del Anexo A2 se muestra la tabla de cálculos correspondiente con PMP de los buques oceanográficos, en los que se muestra el tipo de motor, marca y potencia correspondiente.

b. En el caso uno o varios motores acoplados al eje instalados se calcula la potencia PPTI(i) y en el caso de uno o varios generadores acoplados al eje se calcula la potencia PPTO(i), de acuerdo con la normativa.

En el caso de los buques seleccionados para el estudio, no se tendrán en cuenta los motores o generadores acoplados al eje puesto que al ser un sistema diésel-eléctrico debería realizarse un estudio previo sobre su comportamiento e influencia en el cálculo. Por este motivo el valor se considerará nulo.

c. Si el buque dispone de tecnologías innovadoras de eficiencia de la energía mecánica del motor, se calculará Peff(i) de acuerdo con la normativa.

En el caso de los buques seleccionados para el estudio, no se aplicará dichos cálculos.

d. Si el buque dispone de tecnologías innovadoras de eficiencia de la energía eléctrica del motor auxiliar, se calculará PAEff(i) de acuerdo con la normativa.

En el caso de los buques seleccionados para el estudio, no se aplicará dichos cálculos.

29 De conformidad con la Regla 3 del Anexo I del Convenio internacional sobre arqueo de buques, 1969. 30 La Potencia Nominal (100% de la potencia al freno), también se le conoce como Potencia con Combustible Bloqueado y se puede considerar que es la misma que la MCR (Potencia Máxima Continua).


43

e. PAE es la potencia de los motores auxiliares necesaria para suministrar la carga máxima normal en el mar, incluida la potencia requerida para la maquinaria y los sistemas de propulsión y los espacios de alojamiento, aunque se excluye la potencia no utilizada para la maquinaria/sistemas de propulsión y los dispositivos de mantenimiento de la carga en las condiciones mencionadas para la velocidad del buque (Vref).

Para el cálculo de PAE se estima que la potencia de propulsión total de los buques no supera los 10.000 kW, por lo tanto, se utiliza la siguiente fórmula:

𝑃!"(∑#$%#&('))*+.+++./) = #0,05 ∗ ()𝑀𝐶𝑅#"(%)

'#"

%()

+∑ 𝑃*+,(%)'*+,%()

0,75 01 (3)

En la Tabla A3 del Anexo A2 se muestra la tabla de cálculos correspondiente con PAE.

v. SFC es el consumo de combustible específico certificado de los motores medido en g/kWh.

En la Tabla A 3 del Anexo A2 se muestra el valor correspondiente al SFCAE. Para el valor de SFCME se considera nulo debido a que los motores principales son eléctricos y no consumen combustible.

vi. El coeficiente fj es un factor de corrección que permite tener en cuenta los elementos de proyecto específicos del buque.

En el caso de los buques oceanográficos corresponde al valor del factor de corrección para otros tipos de buque, que es fj =1.

En el caso que el buque tenga clase para la navegación en hielo, como es el buque BIO Hespérides, este factor se debe calcular según la normativa.31

vii. El factor fw es un coeficiente adimensional que indica la disminución de velocidad en condiciones del mar representativas en cuanto a la altura y frecuencia de las olas y la velocidad del viento.

Siguiendo la normativa para el cálculo del EEDI obtenido calculado con conformidad con las Reglas 20 y 21 del Anexo VI del Convenio MARPOL y teniendo presente que no se aplica al tipo de buque de investigación, el valor del factor es fw=1.

31 En el cuadro 1 de la Resolución MEPC.308 (73) se puede consultar el valor del parámetro para buques con clasificación polar.


44

viii. El factor feff(i) es un coeficiente adimensional que indica la disponibilidad de una tecnología innovadora de eficiencia energética. En el caso que el buque disponga de recuperación de energía residual, el valor es feff(i)=1.

ix. El factor fi es un coeficiente adimensional que indica la capacidad para cualquier limitación técnica o normativa de la capacidad.

Para un buque oceanográfico debería considerarse el valor fi =1 correspondiente a otros tipos de buque que no sean buques con clasificación para la navegación en hielo.

Al igual que en el factor fj, en el caso que el buque tenga clase para la navegación en hielo, este factor se debe calcular según la normativa.32

x. El coeficiente adimensional fc es un factor de corrección de la capacidad cúbica.

El factor no se estima necesario porque al tipo de buque al que se le quiere aplicar no se asemeja a buques tanque, gaseros, graneleros o buques de pasaje de transbordo rodado. Por este motivo, el valor se considera fc =1.

Considerando todos los parámetros anteriores, se procede a calcular el EEDI obtenido de cada buque en los siguientes casos:

• Caso 1 según el parámetro de la capacidad de peso muerto. • Caso 2 según el parámetro de la capacidad de arqueo bruto.

En la Tabla A4 del Anexo A2 se puede consultar todos los valores de los parámetros utilizados para el cálculo del índice en cada caso.

4.1.3. ValordelEEDIobtenidoparaunBuqueOceanográfico

El proceso de investigación y estudio de los parámetros que forman la ecuación del EEDI obtenido, ha permitido conocer la naturaleza de los factores y entender que la ecuación no está diseñada para un buque oceanográfico.

Para el cálculo del EEDI, la normativa exige que todas las medidas y valores estén formulados bajo una misma condición. El hecho de no disponer de todos los parámetros técnicos de los buques y utilizar valores de distintas condiciones ha dificultado la obtención de un valor de referencia y no se ha podido proceder con el cálculo completo.

32 En el párrafo 2.2.11.1 de la Resolución MEPC.308 (73) se puede consultar el valor del factor fj para buques con clasificación polar.


45

Sin embargo, en la descripción de cada uno de los parámetros se ha especificado el valor que puede ser aplicado en un buque oceanográfico en el cual se dispongan de todos los datos. Cabe recordar que cualquier calculo o aproximación del índice debe ser tomado a nivel informativo y ser contrastado con otros buques.

La etapa de estudio del indicador EEDI obtenido es el punto base para el establecimiento de mejoras de eficiencia energética en el diseño de un buque que se presentan en los capítulos siguientes.

4.2. EEDIrequeridoEl EEDI requerido es definido en el Punto 37 de la Regla 2 del Anexo VI como el valor límite reglamentario para el EEDI alcanzado, que está permitido por la Regla 21 del Capítulo IV del presente Anexo para el tipo y tamaño de buques específicos.

Para alcanzar los objetivos establecidos por la OMI, el índice se implementa por fases. Actualmente se encuentra en la Fase 2 desde el 1 de enero de 2020 hasta el 31 de marzo de 2022.

4.2.1. AplicaciónEl cálculo del EEDI requerido es aplicable para los buques definidos en el Punto 1 de la Regla 21 del Capítulo IV del Anexo VI, que fue enmendado en la MEPC. 324 (75) y que será de obligatoria aplicación a partir del 1 de abril de 2022, para:

1. buque nuevo; 2. buque nuevo que haya sufrido una transformación importante; y 3. buque nuevo o existente que haya sufrido una transformación importante, de tal

magnitud que sea considerado por la Administración como un buque de nueva construcción; y

4. aquellos que pertenezca a una de las categorías definidas en las Reglas 2.25 a 2.31, 2.33 a 2.35, 2.38 y 2.39 del Capítulo IV del Anexo VI y al que sea aplicable el presente capítulo.

La normativa aplica a los mismos tipos buques que lo hace el EEDI obtenido y que pueden consultarse en apartados anteriores del presente capítulo.

Los buques de menor tamaño están excluidos de tener un EEDI requerido por razones técnicas. El texto reglamentario especifica los límites de tamaño, conocidos como niveles de corte. A criterio del autor del trabajo, para los buques oceanográficos se establece el nivel de corte para los buques de eslora menor a 35 metros y peso muerto de 180 toneladas.


46

Tal como se ha comentado anteriormente en el presente documento y se reafirma en los párrafos anteriores, el cálculo del EEDI requerido no se aplica a buques oceanográficos y por este motivo los cálculos son de carácter aproximado.

4.2.2. CálculoEEDIrequeridoEl EEDI requerido debe ser mayor o igual al valor del EEDI obtenido:

𝐸𝐸𝐷𝐼𝑜𝑏𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 ≤ 𝐸𝐸𝐷𝐼𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑜 (4)

La fórmula de cálculo del EEDI requerido es la siguiente:

𝐸𝐸𝐷𝐼𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑜 = (1 − 𝑋/100) ∗ 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟𝑑𝑒𝑙𝑎𝑙í𝑛𝑒𝑎𝑑𝑒𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 (5)

La ecuación del EEDI requerido (5) depende de dos valores:

• Valor de la línea de referencia

Cada tipo de barco tiene asignados unas Líneas de Referencia con un valor según su tamaño.

• Factor de Reducción (𝑋)

El factor de reducción es un punto porcentual que indica la reducción del EEDI en relación con la línea de referencia según lo dispuesto por la regulación con el objetivo de endurecer la normativa. El factor de reducción está organizado en distintas fases donde aumenta su valor a medida que pasa el tiempo.

En la Tabla A5 del Anexo A2 se indican todos los valores del factor de reducción (𝑋) según el tipo de buque y su tamaño.

Figura 11. Factores de Reducción para el cálculo del EEDI Requerido. Fuente: MARPOL Anexo VI,

enmendado en MEPC.75, noviembre 2020, Regla 21 EEDI requerido.


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• Cálculo del Factor de Reducción (𝑿)

Para poder calcular la fórmula del EEDI requerido, en primer lugar, se determina el factor de reducción (𝑋). Este valor depende del tipo de buque, su dimensión y las fases de desarrollo para los valores del factor de reducción.

Los tipos de buque que aparecen en la tabla de los factores de reducción son a los que aplica la normativa del EEDI requerido. Por lo tanto, los buques de servicio no tienen un factor de reducción asociado.

Para obtener un factor de reducción para un buque oceanográfico se estudia qué tipo de buque de la tabla es más semejante.

Primero se descartan los tipos de buques de transporte especial – buque gasero, petrolero y buque GNL – debido a la estructura compleja que debe comprender los sistemas particulares de carga peligrosa. También se descarta el tipo de buque granelero, portacontenedor, buque de carga general y buque de carga combinada por el diseño de construcción adaptado al tipo y modo de carga a bordo. Otro motivo por el cual se descartan estos buques es por su elevado peso muerto, comprendido entre 3.000 y más de 200.000 toneladas.

Los tipos de buque de carga rodada – buque de carga rodada, buque para el transporte de vehículos y buque de pasaje de transbordo rodado – tienen un diseño estructural adaptado a la carga que transportan. Se caracterizan por tener una rampa en la proa o en la popa por donde entrar la carga rodada. Es un tipo de buque que no se asemeja al buque oceanográfico por el diseño estructural.

En el Capítulo 2 del presente trabajo que se define la disposición general y la estructura de los buques oceanográficos estudiados, se concluye que dichos buques tienen espacios de carga refrigerada para el transporte e investigación de seres vivos. Según las dimensiones del buque y la disposición de los espacios, la carga refrigerada puede ser transportada en espacios acondicionados para ello. Por este motivo, no se descartan los buques de carga refrigerada y se contempla la posibilidad de utilizar su factor de reducción.

Por otro lado, los buques oceanográficos no son considerados buques de pasaje porque no transportan personas de un puerto a otro. Sin embargo, estos buques cuentan con acomodaciones para personas distintas de la tripulación: los científicos. Para la realización de las campañas de investigación, es necesario que los científicos sean transportados de un punto a otro, sin ser necesariamente desembarcados. El buque debe disponer de espacio de trabajo y de habitabilidad para que los investigadores puedan realizar su vida y funciones a bordo, paralelamente a la tripulación. De este modo, se puede considerar el tipo de buque crucero de pasajeros.


48

A modo de resumen, se obtienen las siguientes opciones para el factor de reducción (𝑋), escogido para la Fase 2 comprendida entre el 1 de enero de 2020 y el 31 de marzo de 2022:

Tipo de buque Dimensión Fase 2

Buque de carga refrigerada 5.000 DWT o más 10

3.000 DWT y más, pero menos que 5.000 DWT 0-10

Buque de pasaje 85.000 DWT y más 20

25.000 GT y más, pero menos que 85.000 GT 0-20

Tabla 5. Factor de Reducción para un buque oceanográfico (1). Fuente: OMI.

Para poder realizar una selección según el peso muerto del buque, se observa dicho valor en la flota española oceanográfica.

Gráfico 3. DWT Flota española de buques oceanográficos. Fuente: propia.

En el gráfico anterior se determinan los valores del peso muerto de distintos buques de la flota española. Debido a su reducida dimensión en la eslora y por el tipo de buque que es los valores del peso muerto varían entre 180 y 850 toneladas. Un valor muy pequeño en comparación con los valores de la Tabla 6.33.

33 Este margen de diferencia debe tenerse en cuenta y entender que se trata de un cálculo aproximado y que contiene un elevado coeficiente de error. Este margen de diferencia puede ser el resultante de la dificultad en calcular y obtener un valor válido para el índice.


49

En base a la tabla y el gráfico anterior, se escogen en los tipos de buque seleccionados los valores que tengan un peso muerto menor.

Tipo de buque Dimensión Fase 2

Buque de carga refrigerada 3.000 DWT y más, pero menos que 5.000 DWT 0-10

Buque de pasaje 25.000 GT y más, pero menos que 85.000 GT 0-20

Tabla 6. Factor de Reducción para un buque oceanográfico (2). Fuente: OMI.

Entre los dos valores del Factor de Reducción y de acuerdo con la normativa, se debería interpolar para obtener el valor definitivo. En este caso, debido a que el peso muerto genérico de un buque oceanográfico es mucho menor al peso especificado en la tabla, se elige el menor valor, es decir 0.

En el proceso de selección se tiene en cuenta el punto 4 de la Regla 21 que permite, en caso de tener un proyecto de un buque que corresponde a más de una de las definiciones de tipos de buque especificados, el EEDI requerido para el buque será el más riguroso, es decir, el valor más bajo.

Una observación para comentar: todos los pesos muertos de menor tonelaje les corresponden valores entre 0 y 5 o 10. Por este hecho y reafirmando el mismo argumento anterior, el valor de 0 es el más indicado.

• Cálculo del Valor de la Línea de Referencia

Las líneas de referencia de cada tipo de buque son elaboradas por la OMI utilizando las técnicas descritas en la Resolución MEPC.231 (65) y la Resolución MEPC.233 (65). En estas directrices se detallan las fuentes de datos, el cálculo de los niveles de referencia, el cálculo de los parámetros “a” y “c”, la documentación necesaria, etc.

Las líneas de referencia de un tipo de buque se producen mediante un análisis de regresión de los niveles de referencia34, procedentes de una gran cantidad de datos de buques diferentes del mismo tipo. La ecuación de regresión resultante se muestra en cada diagrama y corresponde al valor de la línea de referencia, de la cual se extraen los valores “a” y “c”.

El valor de la línea de referencia se define como:

𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟𝑑𝑒𝑙𝑎𝑙í𝑛𝑒𝑎𝑑𝑒𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 = 𝑎 ∗ 𝑏−𝑐 (6)

34 El punto 4 de la Resolución MEPC.231 (65) define un nivel de referencia como una curva que representa el valor del índice medio derivado de una serie de valores individuales del índice para un grupo predefinido de buques.


50

Una vez obtenida la ecuación de regresión, estas se incorporan en la Regulación 21 para el posterior cálculo del EEDI requerido.

Actualmente los parámetros a, b y c, de los tipos de buques a los que aplica la normativa están definidos en una tabla de la resolución MEPC.324 (75), que puede consultarse en el Anexo A2 del presente trabajo.

Para calcular cada parámetro de la ecuación, en primer lugar, se realiza un estudio de todos los factores que intervienen en el cálculo de los niveles de referencia. La Resolución MEPC.231 (65) establece las directrices para aplicar el cálculo a todo tipo de buques a los cuales es aplicable la Regla 21. No obstante, se excluyen los buques de pasaje de crucero con propulsión no tradicional, incluidos los buques de propulsión diésel-eléctrica, propulsión con turbina y propulsión híbrida y qué están regulados según la Resolución MEPC.233 (65).

En apartados anteriores, se compara el buque oceanográfico con un tipo de buque de carga refrigerada y un buque de pasaje para el cálculo del factor de reducción. Siguiendo la misma línea de cálculo, se calculan dos opciones según las resoluciones mencionadas en este punto, es decir, según la Resolución MEPC. 231 (65) y la Resolución MEPC.233 (65).

El procedimiento inicial es el mismo para ambas opciones porque para obtener el valor de la línea de referencia, primero se debe calcular el nivel de referencia de los buques oceanográficos.

Se escogen los buques de una eslora igual o superior a 35 metros, los cuales son el buque García del Cid, Sarmiento de Gamboa, Ángeles Alvariño, Ramón Margalef y Hespérides.

• Opción 1: Cálculo según la Resolución MEPC.231 (65)

Para calcular el nivel de referencia, se calcula el valor estimado del índice de cada buque según la ecuación35 siguiente:

𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟𝑒𝑠𝑡𝑖𝑚𝑎𝑑𝑜𝑑𝑒𝑙í𝑛𝑑𝑖𝑐𝑒 = 3,1144 ·

190 · ∑ 𝑃#$%&#$%'( + 215 · 𝑃)$

𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 · 𝑉*+, (7)

Dónde se parte de las siguientes hipótesis:

i. El factor de emisión de carbono es constante para todos los motores, es decir, CF,ME = CF,AE = CF = 3,1144 g de CO2/g de combustible.

35 El punto 14 de la Resolución MEPC.231 (65) establece que la ecuación aplicable a cada buque excepto los buques portacontenedores y los de carga rodada (buques para el transporte de vehículos).


51

ii. El consumo específico del combustible es constante para todos los motores principales, es decir, SFCME =190 g/kWh.

iii. PME(i) es el 75% de la potencia principal instalada (MCRME(i)).

Se utiliza la misma tabla de cálculo (véase la Tabla A2 del Anexo A2) que en el EEDI obtenido.

iv. El consumo específico de combustible es constante para todos los motores auxiliares, es decir, SFCAE =215g/kWh.

v. No se utilizan factores de corrección y se excluyen del cálculo del nivel de referencia todas las tecnologías innovadoras de eficiencia energética mecánica, los motores acoplados al eje y otras tecnologías innovadoras de eficiencia energética, es decir, PAEeff =PPTI =Peff =0.

vi. PAE es la potencia auxiliar para suministrar la carga máxima normal en el mar, incluida la potencia requerida para la maquinaria y los sistemas de propulsión y los espacios de alojamiento, pero excluye la potencia no utilizada para la maquinaria/sistemas de propulsión en las condiciones en las que el buque emprendió el viaje a la velocidad (Vref) y la condición mencionada. Se calcula según lo indicado en el párrafo 2.5.6.2 de la Resolución MEPC.212(63). En los buques en los que la potencia del motor principal es inferior a 10.000 kW, PAE se define como:

𝑃)$(#/0!"1(2.22245) = R0,05 · ST 𝑀𝐶𝑅#$%

&#$

%'(

+∑ 𝑃789(%)&789%'(

0,75XY (8)

Observando la ecuación anterior, se excluyen los generadores acoplados al eje, es decir, PPTI =0 como se ha mencionado en el punto anterior.

vii. La capacidad del buque es el peso muerto del buque en toneladas métricas.

viii. Vref es la velocidad del buque medida en millas marinas por hora (nudos) en aguas profundas en la condición correspondiente a la capacidad y con la potencia del motor o motores, de acuerdo con los puntos anteriores, y dando por supuestas condiciones meteorológicas favorables, sin viento ni olas.

Debido a la falta de datos técnicos específicos en dicha condición, se utiliza la velocidad máxima que puede desarrollar el buque para la Vref.

En la Tabla A7 del Anexo A2 se puede consultar la tabla de cálculo de los niveles de referencia para los buques oceanográficos que se ha utilizado para obtener el valor aproximado.


52

Como resultado de los cálculos realizados, se obtienen los siguientes valores en cada fase de implementación del valor del EEDI requerido:

Tabla 7. Valores del nivel de referencia en cada fase de implementación de los buques oceanográficos.

Fuente: propia.

Con los datos anteriores se procede a realizar un análisis de regresión que se puede observar en el gráfico siguiente.

Gráfico 4. Líneas de Referencia por fases para un buque oceanográfico – Opción 1. Fuente: propia.

Actualmente la construcción de un buque nuevo se encuentra en la Fase 2, es decir entre el año 2020 y el 2025 en el que se aplica una reducción del 20 %.


53

Gráfico 5. Línea de Referencia de un buque oceanográfico en la Fase 2 – Opción 1. Fuente: propia.

En el Gráfico 5, la ecuación de la curva de regresión potencial es el valor de la línea de referencia donde:

𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟𝑑𝑒𝑙𝑎𝐿í𝑛𝑒𝑎𝑑𝑒𝑅𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑝𝑎𝑟𝑎𝐵/𝑂 = 4285,4 · 𝑏:2,<<= (9)

se determinan los valores de los parámetros:

𝒂 = 𝟒𝟐𝟖𝟓, 𝟒𝒃 = 𝒑𝒆𝒔𝒐𝒎𝒖𝒆𝒓𝒕𝒐𝒅𝒆𝒍𝒃𝒖𝒒𝒖𝒆𝒄 = 𝟎, 𝟓𝟓𝟕

Si se realiza una comparación entre el valor obtenido y el valor de la línea de referencia de los buques de carga refrigerada, se observa que los parámetros difieren considerablemente.

𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟𝑝𝑎𝑟𝑎𝑢𝑛𝑏𝑢𝑞𝑢𝑒𝑑𝑒𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑟𝑒𝑓𝑟𝑖𝑔𝑒𝑟𝑎𝑑𝑎 = 227,01 · 𝑏:2,>?? (10)

Para interpretar los resultados, es importante tener en cuenta los siguientes puntos con respecto al cálculo de la Línea de Referencia:

• que la regla 21 no se aplica a los buques oceanográficos; • que el peso muerto de los buques es reducido comparado con los buques de carga

refrigerada; • y que para realizar un estudio con mayor fiabilidad sería conveniente utilizar el máximo

de datos posibles y en este proyecto se han utilizado los datos de cinco buques.


54

• Opción 2: Cálculo según la Resolución MEPC.233 (65)

Para calcular el nivel de referencia, se calcula el valor estimado del índice de cada buque según la ecuación siguiente:

𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟𝑒𝑠𝑡𝑖𝑚𝑎𝑑𝑜𝑑𝑒𝑙í𝑛𝑑𝑖𝑐𝑒 =

3,1144 · 190 · ∑ 𝑃89(:);89:<= + 𝐶>,@9 · 𝑆𝐹𝐶@9 · Z𝑃@9 + ∑ 𝑃ABC(:);ABC

:<= [𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 · 𝑉DEF

(11)

Dónde se parte de los siguientes supuestos:

i. El factor de emisión de carbono es constante para todos los motores, es decir, CF,ME = CF,AE = CF = 3,1144 g de CO2/g de combustible.

ii. PME(i) es el 75% de la potencia nominal instalada del motor principal (MCRME(i)).

Se utiliza la misma tabla de cálculo (véase la Tabla A2 del Anexo A2) que en el EEDI obtenido.

iii. El consumo específico de combustible es constante para todos los motores auxiliares, es decir, SFCAE = 215g/kWh.

iv. No se utilizan factores de corrección y se excluyen del cálculo del nivel de referencia todas las tecnologías innovadoras de eficiencia energética mecánica, los generadores de cola y otras tecnologías innovadoras de eficiencia energética, es decir, PAEeff = Peff = 0.

v. PPTI(i) es el 75% del consumo de la potencia nominal de cada motor acoplado al eje, dividido por una eficiencia determinada de los generadores de 0,95 y dividido por una eficiencia determinada de la cadena de propulsión de 0,92, es decir:

𝑃789(%) =p0,75 ∗ 𝑃]^_^*`a^bc`d^`c+e+

0,95 q

0,92 (12)

vi. PAE es la potencia auxiliar para suministrar la carga máxima normal en el mar, incluida la potencia requerida para la maquinaria y los sistemas de propulsión y los espacios de alojamiento, pero excluye la potencia no utilizada para la maquinaria/sistemas de propulsión en las condiciones en las que el buque emprendió el viaje a la velocidad (Vref) y la condición mencionada.

Aunque sea buque de pasaje, la PAE no difiere de la potencia total utilizada durante la navegación normal en el mar y se calcula según lo indicado en el párrafo 2.5.6.2 de la Resolución MEPC.212 (63):

𝑃)$(#/0!"1(2.22245) = R0,05 · ST 𝑀𝐶𝑅#$%

&#$

%'(

+∑ 𝑃789(%)&789%'(

0,75XY (13)


55

Observando la ecuación anterior, se excluyen los generadores acoplados al eje, es decir, PPTI = 0 como se ha mencionado en el punto anterior.

vii. la capacidad del buque es el peso muerto del buque en toneladas métricas; viii. Vref es la velocidad del buque medida en millas marinas por hora (nudos) en aguas

profundas en la condición correspondiente a la capacidad y con la potencia del motor o motores y dando por supuestas condiciones meteorológicas favorables, sin viento ni olas.

Debido a la falta de datos técnicos específicos en dicha condición, se utiliza la velocidad máxima que puede desarrollar el buque para la Vref.

En la Tabla A8 del Anexo A2 se puede consultar la tabla de cálculo de los niveles de referencia para los buques oceanográficos que se ha utilizado para obtener el valor aproximado.

Como resultado de los cálculos realizados, se obtienen los siguientes valores en cada fase de implementación del valor del EEDI requerido:

Tabla 8. Valores del nivel de referencia en cada fase de implementación de los buques oceanográficos.

Fuente: propia.

Al igual que en la opción 1, con los datos anteriores se procede a realizar un análisis de regresión que se puede observar en el gráfico siguiente.

Gráfico 6. Líneas de Referencia por fases para un buque oceanográfico – Opción 2. Fuente: propia.


56

Actualmente la construcción de un buque nuevo se encuentra en la Fase 2, es decir entre el año 2020 y el 2025 en el que se aplica una reducción del 20 %.

Gráfico 7. Línea de Referencia fase 2 buque oceanográfico – Opción 2. Fuente: propia.

En el Gráfico 7, la ecuación de la curva de regresión potencial es el valor de la línea de referencia donde:

𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟𝑑𝑒𝑙𝑎𝑙í𝑛𝑒𝑎𝑑𝑒𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑝𝑎𝑟𝑎𝐵/𝑂 = 2164,2 · 𝑏:2,<fg (14)

Se determinan los valores de los parámetros:

𝒂 = 𝟐𝟏𝟔𝟒, 𝟐𝒃 = 𝐚𝐫𝐪𝐮𝐞𝐨𝐛𝐫𝐮𝐭𝐨𝐝𝐞𝐥𝐛𝐮𝐪𝐮𝐞𝒄 = 𝟎, 𝟓𝟑𝟗

Con el resultado obtenido, se compara el valor con el valor de la línea de referencia de los buques de pasaje.

𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟𝑝𝑎𝑟𝑎𝐵𝑢𝑞𝑢𝑒𝑠𝑑𝑒𝑝𝑎𝑠𝑎𝑗𝑒 = 170,84 · 𝑏:2,>(? (15)

Al igual que en la opción 1, los valores de a y b para los buques oceanográficos son muy diferentes a los de los buques de pasaje pero se aproximan más que en la opción anterior.

Es importante tener en cuenta los siguientes puntos con respecto al cálculo de la Línea de Referencia para su correcta interpretación:

• que la regla 21 no se aplica a los buques oceanográficos; • que se han aproximado los valores de los parámetros de la ecuación, tal como se comenta

en cada uno de ellos; • y que el peso muerto de los buques oceanográficos es reducido comparado con los

buques de pasaje.


57

4.2.1. ValordelEEDIrequeridoparaunBuqueOceanográfico

Tras el estudio realizado de los cálculos del valor de la Línea de Referencia se ha concluido que el cálculo según las directrices de la Resolución MEPC.233 (65), correspondiente a la opción 2, es la normativa más adecuada para los buques oceanográficos porque:

• la normativa aplica a los buques de pasaje dedicados a crucero con sistemas de propulsión no tradicionales, incluidos los buques de propulsión diésel-eléctricos36;

• la diferencia entre las líneas de referencia de los buques de pasaje y los buques oceanográficos es menor que con los buques de carga refrigerada;

• no todos los buques oceanográficos disponen de espacios con carga refrigerada; y • los buques oceanográficos se asemejan a los buques de pasaje.

De esta forma, en la ecuación del valor de la Línea de Referencia el parámetro b para los buques oceanográficos debe ser el arqueo bruto y para los parámetros a y c, se calcula la media aritmética de los dos valores calculados.

𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟𝑑𝑒𝑙𝑎𝐿í𝑛𝑒𝑎𝑑𝑒𝑅𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑝𝑎𝑟𝑎𝐵/𝑂 = 3224,8 · 𝑏:2,<?h (16)

Finalmente se determina que el valor del EEDI requerido para el tipo de buque oceanográfico es la ecuación siguiente:

𝐸𝐸𝐷𝐼𝑅𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑜 = (1 − 0/100) ∗ 3224,8 · 𝑏:2,<?h (17)

36 En el Capítulo 2 del presente trabajo se determina que la mayoría de los buques oceanográficos utilizan la propulsión diésel-eléctrica para una mayor eficiencia y consumo.


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Capítulo5. Propuestadecriteriosdeeficienciaenergéticaenlafasedediseño

En capítulos anteriores se ha expuesto el estudio realizado al índice EEDI, en el cual se ha demostrado que dicho cálculo no está adaptado y no es aplicable en un buque oceanográfico.

Sin embargo, el estudio de cada uno de los factores que definen la eficiencia del buque ha permitido establecer una serie de criterios más eficientes para la futura construcción de un buque de este tipo.

El propósito de este capítulo es presentar posibles criterios de eficiencia energética para la construcción de un nuevo buque oceanográfico que pueden ser de ayuda para constructores navales, armadores, inspectores y otras partes interesadas.

5.1. CriteriosgeneralesdeeficienciaenergéticaEl primer criterio que influye en la mejora de la eficiencia energética de un buque es la reducción del consumo de combustible que se puede conseguir a través de un estudio completo de la resistencia al avance.

El objetivo principal es minimizar al máximo la resistencia al avance que está condicionado por las formas y dimensiones del buque. Por este motivo estos parámetros deben ser estudiados y calculados exhaustivamente en función de la actividad a la que se va a dedicar el buque.

Las medidas de propuesta de mejora energética son estudiadas a partir del índice EEDI, el denominador del cual representa la capacidad del buque y la velocidad del barco en distintas condiciones y que juntos dan el trabajo de transporte.

Capítulo 5. Propuesta de criterios de eficiencia energética en la fase de diseño

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5.1.1. PotenciayvelocidadEn la fase de diseño del buque es necesario realizar un estudio exhaustivo de la velocidad en servicio, la velocidad máxima al calado de proyecto, la autonomía y el consumo del buque. Posteriormente a la construcción del buque, durante las pruebas de mar se evaluarán todos los parámetros descritos.

La velocidad de un buque viene determinada por las características técnicas del propulsor, sin embargo, la resistencia al avance que ejerce el agua contra el casco influye negativamente a la velocidad que pueda desarrollar.

Una de las formas más efectivas para reducir los valores de velocidad y potencia de un buque es elegir un motor de propulsión de dimensiones más pequeñas, reduciendo así la velocidad de diseño del barco. Este criterio fue estudiado por la OMI y resultó en no ser adecuado para evitar la obtención de buques inseguros y con poca potencia que puedan perder la capacidad de maniobrar en condiciones meteorológicas adversas.

Por otro lado, la hidrodinámica del buque permite estudiar la acción del fluido que rodea el buque sobre su superficie, con el objetivo de determinar y predecir su comportamiento. Uno de los factores que influencian a la resistencia al avance es la resistencia viscosa, la cual se produce por la fricción directa entre el casco y el agua. Un diseño adecuado de las formas del buque y las líneas de agua del casco pueden reducir considerablemente el componente de la resistencia.

Las recomendaciones más habituales para minimizar la resistencia de presión por fricción es limitar las curvaturas de las líneas de agua del casco y el ángulo de entrada del agua en la línea de flotación.

En los cálculos de ingeniería, el parámetro de las formas del buque que más influye en la resistencia viscosa es el coeficiente prismático (Cp), a mayor valor del coeficiente, más llenas son las formas del casco, especialmente en popa.

De este modo, la disposición de un espejo en la popa provoca un efecto similar en la ola de popa y se recomienda el afinamiento de las formas de proa hacia unas formas en “V” para retrasar la aparición de la ola de proa y así reducir la resistencia al avance. Por lo que hace al cuerpo de popa y tal como se ha comentado en capítulos anteriores, existe la ausencia de cuerpo cilíndrico en las formas de los buques oceanográfico, pero es necesario por motivos operacionales que el buque disponga de una amplia manga.

Para entender mejor lo expuesto anteriormente, a continuación, se presenta una curva de velocidad-resistencia en la que se observa el comportamiento de la componente de la viscosidad y la formación de olas a medida que aumenta la velocidad.


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Gráfico 8. Curva de resistencia y velocidad. Fuente: Apuntes Proyectos Navales.

En la curva se observa que a bajas velocidades la resistencia viscosa domina sobre la componente de formación de olas. De otro modo mientras la componente viscosa aumenta linealmente con la velocidad, la componente por formación de olas lo hace exponencialmente. Con esto se concluye que:

• La resistencia y la formación de olas aumenta a medida que incrementa la velocidad. • A más velocidad se requiere un gran aumento de energía para conseguir un aumento en

esta.

Se pueden identificar más componentes de la resistencia, pero no es el objetivo de estudio de este apartado.

Por otro lado, y como conocimiento general, a menor superficie mojada menor es la resistencia al avance. Con esta afirmación se introduce la discusión sobre los apéndices estructurales. La inclusión o no del elemento estructural del bulbo dependerá del estudio realizado en el proceso de diseño de las formas de proa. Es importante entender la finalidad del tipo de buque estudiado para resolver si este apéndice resulta útil o más bien interfiere en su normal funcionamiento.

Los buques oceanográficos trabajan con equipos de medición acústicos que pueden ser alterados por los flujos de burbujas, vibraciones y ruidos producidos por la presencia del bulbo. Por otro lado, a mayor superficie mojada mayor resistencia al avance tiene el buque, factor que no interesa incrementar para llevar a cabo estudios a distintos regímenes de velocidad.

Por todo ello, en el proyecto de construcción de un nuevo buque se debe estudiar la viabilidad del parámetro referido al bulbo de proa para comprobar que hay una influencia positiva en las características hidrodinámicas del buque. (Rodríguez n.d.)


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5.1.2. CapacidadLa capacidad del buque dependerá de los requerimientos del armador, pero la distribución se hará acorde con el espacio que disponga el buque. La finalidad del cálculo de la capacidad es optimizar los resultados para no exceder en su valor ya que puede reducir la eficiencia del buque.

5.1.3. FormasTal como se ha estudiado en capítulos anteriores, las formas de la obra viva del buque no deben tener cuerpo cilíndrico para proporcionar un buen rendimiento en el calado medio de proyecto.

El cuerpo de proa del buque no tiene que generar problemas con la generación de burbujas durante la navegación de mar de proa.

Se añadirá como elemento estructural el espejo en el cuerpo de popa con una rampa para monitorizar aparejos científicos y de pesca.

5.1.4. EstabilidadytrimadoLa estabilidad y el trimado del buque debe ser calculada de acuerdo con los criterios de estabilidad vigentes para este tipo de buque, según la Resolución A.167 (ES. IV) de la OMI, con el objetivo de mejorar su eficiencia energética a través de un estudio exhaustivo.

Para mejorar el factor de la estabilidad, se recomienda instalar quillas de balance en cada costado del buque. Este apéndice deberá ser montado perpendicularmente contra el forro y posicionado en la parte más ancha del pantoque.

Se aconseja instalar un sistema de corrección automática de la escora del buque. Los tanques anti-escora estarán comunicados entre ellos a través de una tubería y una bomba reversible compensará la escora. Además, un sistema de control pasivo tipo HOPPE o similar, es decir, un tanque anti-balance permitirá mediante un sistema neumático, la estabilización del balance del buque.

5.1.5. RuidosyvibracionesEl control del ruido subacuático y las vibraciones en los buques es muy importante para reducir la huella medioambiental y mejorar la eficiencia energética del buque. Pero para los buques oceanográfico tiene un valor añadido, pues interesa reducir los valores de ruidos y vibraciones para evitar posibles interferencias en el equipamiento electrónico y acústico.

Se recomienda que el buque cumpla con los requisitos de ruido radiado al agua más estrictos, establecidos por la notación de clase, por ejemplo, en la DNV-GL SILENT-R. La clase SILENT de la sociedad de clasificación DNV-GL es el primer conjunto de reglas para el ruido subacuático para


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buques tales como pesqueros o buques de investigación para reducir la emisión de ruido subacuático y reduciendo la huella medioambiental. (“Controlling Underwater Noise - DNV” 2019)

Por otro lado, se debe minimizar la transmisión de ruido estructural por vibraciones en la estructura del buque ocasionados por equipos rotativos y alternativos. En el caso de los grupos diésel-generadores deberán cumplir con los límites definidos en la Normativa ISO 8528-9:2017. A demás los equipos nuevos deberán cumplir con los niveles de vibración establecidos en la Normativa ISO-10816.

El motor eléctrico propulsivo se debe montar sobre asiento elástico calculado previamente y estará conectado a la línea de ejes sin reductor, con su correspondiente chumacera de empuje. De igual forma, los grupos diésel generadores se deben montar sobre doble sustentación elástica que también deberá ser debidamente calculada.

Para reducir el ruido radiado al exterior se dispondrá del equipamiento necesario para silenciar las aspiraciones y descargas de las unidades de ventilación del buque, así como en la exhaustación de gases de escape a la atmósfera producido por los grupos diésel-generadores.

Desde las fases iniciales del diseño, durante la selección de equipos y la construcción del buque se tomarán las decisiones pertinentes teniendo en cuenta la reducción de ruidos y vibraciones a bordo, al exterior y al medio acuático.

5.2. CriteriosestructuralesA nivel estructural, las formas, los apéndices y otros elementos de la obra viva del buque deben ser estudiados debidamente porque en ocasiones las ventajas que proporcionan no compensan con los aumentos de resistencia al avance que generan.

El objetivo es diseñar y elegir cada elemento para proporcionar la mejor eficiencia operacional y así minimizar los efectos negativos.

De esta forma, se recomiendan los siguientes puntos de diseño:

• El cuerpo de proa no debe tener el elemento estructural del bulbo para minimizar las corrientes y la formación de burbujas que puedan producir ruidos y vibraciones e interfieran en los equipos acústicos.

• Elementos estructurales conforme una estructura transversal para aportar mayor rigidez.

Cada punto debe ser estudiado en el caso particular de cada buque para cumplir con los requisitos del armador.


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En cuanto a la protección del casco, las pinturas empleadas en la obra viva deben proteger contra incrustaciones y ser anticorrosivas para ayudar a reducir la superficie rugosa y obtener un menor coeficiente de fricción. En la obra muerta, las pinturas deben tener las siguientes propiedades:

• No agrietarse a temperaturas críticas; • Ser resistentes y no descomponerse en estar en contacto con el sol; • Tener un alto punto de inflamabilidad; • Propiedades resistentes a agentes atmosféricos.

La pintura utilizada en el casco y las cubiertas debe ser no tóxica para el medio ambiente para evitar su degradación y posible contaminación.

Para mejorar la protección de la obra viva y de todos sus apéndices contra la corrosión, se propone utilizar un sistema de corrientes impresas que controle continuamente el estado de protección del buque

El sistema consistirá en una serie de ánodos situados alrededor del casco y un regulador electrónico ubicado en el Puente de Gobierno o en la Sala de Máquinas que se encargará de dosificar la corriente continua necesaria para mantener todos los metales del buque en su potencial de inmunidad. El panel de control será instalado en el Puente de Gobierno para ser consultado por los oficiales.

5.3. Criteriosenelsistemadepropulsiónygobierno

El primer término en el numerador de la fórmula del EEDI obtenido son el motor principal y la energía necesaria para la propulsión del buque. En esta sección se plantean medidas de eficiencia energética para mejorar este término de la ecuación.

5.3.1. SistemadepropulsiónygobiernoEl sistema de propulsión está directamente relacionado con la eficiencia energética del buque en la fase de construcción y de operación con el consumo de combustible y la potencia mecánica de los motores.

En la ecuación del EEDI obtenido, la potencia mecánica de propulsión de eje (PME) medida en kW se encuentra presente en el primer término de la fórmula. Su valor depende del tipo de línea de propulsión utilizada en el buque.


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Figura 12. Sistema de motores marinos genérico y simplificado. Fuente: MEPC.212 (63).

Observando la figura anterior, interesa tener un motor principal de combustión interna que no esté acoplado directamente al eje propulsor. La alternativa más eficiente y que es utilizada actualmente por los buques oceanográficos es un tipo de propulsión diésel-eléctrica con motores propulsores eléctricos (de inducción o de imanes permanentes).

De esta forma se substituiría la potencia del motor principal por una potencia de un generador acoplado a un eje, lo cual resultaría en la reducción de emisiones de CO2 en la atmósfera y por consiguiente en un valor del EEDI mejorado.

Además, para cumplir con los requerimientos operativos de este tipo de buque, los motores propulsivos deberán ser silenciosos y cumplir con las notaciones de clase.

5.3.2. TipodecombustibleSegún la Organización Marítima Internacional, actualmente el combustible marino representa aproximadamente el 2,9% de las emisiones globales de CO2 provocadas por el hombre. Con el objetivo de reducir dicho porcentaje, en la última década y especialmente en el año 2020, todo un marco legislativo ha ejercido una fuerte presión para la regulación de los combustibles en el sector.

Entre todas las regulaciones emitidas por la OMI, destaca la aplicación de las nuevas regulaciones de bajo contenido de azufre del combustible de los buques a partir del 1 de enero de 2020 y la ambición recientemente adoptada de reducir las emisiones de GEI para 2050.


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Todas las restricciones destinadas a mejorar la huella medioambiental del transporte marítimo en vigor o en preparación han iniciado un período de transición en el que el consumo de combustibles fósiles disminuye y la proporción de los combustibles alternativos aumenta.37

En los índices de eficiencia energética de un buque, el tipo de combustible consumido a bordo se encuentra indirectamente presente a través de los factores de potencia y directamente identificado con el factor adimensional CF.

El factor adimensional CF es un valor que se basa en el contenido en carbono del combustible que se utiliza en la maquinaria, es decir, es el consumo de combustible (medido en g) y las emisiones que produce de CO2 (medidas también en g).

La tabla de valores del coeficiente CF de la resolución MEPC.212 (63)38 muestra, según el tipo de combustible, el poder calorífico inferior y el contenido en carbono, el valor final del factor. Observando la tabla, se determina que combustibles se tienen que utilizar para disminuir las emisiones de carbono a la atmósfera y por consiguiente mejorar la eficiencia energética del buque.

De la misma forma el tipo de combustible también influirá en el parámetro SFC, el cual representa la eficiencia de combustible de un motor y se determina a través de los resultados registrados en el Archivo técnico de NOx del motor.

Se distinguen dos grupos de combustibles: los combustibles fósiles y los combustibles alternativos.

• Combustibles fósiles

La mayoría de los buques todavía utilizan combustibles fósiles procedentes del petróleo: el fueloil pesado (HFO) y el gasoil marino (MGO).

A partir del 1 de enero de 2020, la OMI aplicó la Regla 14.1.3 del Anexo VI del Convenio MARPOL en que fijó para los buques que operan fuera de las zonas de control de emisiones de azufre (zonas SECAs), el límite máximo de contenido de azufre en el fueloil utilizado abordo de 0,50% en masa en todo el mundo.

Con la nueva normativa, el sector naviero presenta las siguientes opciones de combustibles fósiles:

37 “Fourth Greenhouse Gas Study 2020.” 2020. https://www.imo.org/en/OurWork/Environment/Pages/Fourth-IMO-Greenhouse-Gas-Study-2020.aspx 38 Consultar la Tabla de valores CF en el Anexo A2 del presente proyecto.


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- Very Low Sulphur Fuel Oil (VLSFO) cuyos contenidos de azufre son inferiores al 0,5% - Marine Gas Oil (MGO) cuyos contenidos de azufre son inferiores al 0,5% - High Fuel Oil (HFO) convencional e instalar depuradores de gases de escape

(Scrubbers)

El índice EEDI identifica en la tabla de valores del factor CF el tipo de combustible diésel o gasoil, el fueloil ligero y el fueloil pesado. En los buques oceanográficos, tal como se ha expuesto anteriormente, se consume diésel o gasoil con una propulsión diésel o diésel-eléctrica.

Es importante iniciar una tendencia hacia la motorización y el consumo de energías renovables y combustibles alternativos. Las normativas cada vez son más estrictas, especialmente en zonas ecológicamente protegidas, y los buques de investigación deben estar adaptados para navegar en las zonas más exclusivas y de protección del medio marino.

• Combustibles alternativos

Las iniciativas internacionales para reducir las emisiones GEI y otras están impulsando la investigación de alternativas a los combustibles convencionales a base de petróleo. Se está discutiendo una amplia gama de combustibles alternativos y tecnologías39 que solo se pueden aplicar de manera eficiente junto con combustibles más limpios.

Los combustibles alternativos son un tipo de combustible que no derivan del petróleo y todas las opciones tienen beneficios y desafíos.

Las principales motivaciones al uso de estos combustibles son:

- Reducción del consumo de combustible fósil. - Reducción de las emisiones de CO2, NOx y SOx, partículas sólidas y GEI. - Reducción del nivel de ruidos y vibraciones. - Descentralización y optimización del suministro de potencia. - Aumento de la eficiencia energética en la operación del buque.

Entre los combustibles alternativos propuestos para el transporte marítimo, el índice EEDI identifica en la tabla de valores del factor CF el gas de petróleo licuado (GPL), el gas natural licuado (GNL), el metanol y etanol.

39 Un ejemplo de nuevas tecnologías es el sistema de baterías, los sistemas de pilas de combustible, la propulsión asistida por viento y los sistemas de propulsión eléctrica integrados de turbinas de gas y turbinas de vapor (COGES).


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Es importante tener presente que existen otras propuestas de combustibles nuevos como el biodiesel, biogás, hidrógeno y electricidad que no se tienen en cuenta en el cálculo del índice, pero se encuentran en fase de investigación.

La introducción de un combustible alternativo supone el cumplimiento de una serie de requisitos previos a su utilización como es la disponibilidad de suficientes instalaciones de producción y distribución, así como una infraestructura de abastecimiento de combustible adecuada.

Por todo lo expuesto anteriormente, el consumo de este tipo de combustibles para los buques oceanográficos significaría una gran mejoría no solo en el consumo sino también en el sistema propulsivo. No obstante, los nuevos combustibles en muchos casos requieren amplias modificaciones a bordo y una inversión a un sistema convencional es compleja y costosa.

5.3.3. PropulsorGeneralmente la elección del diseño y el tipo de propulsor influye notablemente en la reducción del consumo de combustible de un buque. Pero dados los requerimientos especiales de los buques oceanográficos, el propulsor debe cumplir con condiciones extremadamente estrictas en referencia a los ruidos.

Siguiendo el sistema tradicional y para mejorar la propulsión, se recomienda utilizar hélices propulsoras de paso fijo accionadas por líneas de ejes independientes. Su diseño debe cumplir con los límites máximos admisibles de emisión de ruidos y vibraciones al agua desde la embarcación definidos en la normativa ICES 20940.

Para cumplir con este objetivo y teniendo en cuenta las exigencias al efecto de la cavitación, se propone el uso de un diseño especial de acabado de los extremos de las palas de la hélice.

Las hélices de extremos de pala cargados se caracterizan por tener unas placas de cierre en los extremos de las palas. Esto permite que la distribución radial de empuje en la pala tenga su máximo más cerca del extremo y así se mejore su rendimiento.41

40 Para obtener más información sobre la normativa ICES Nº209 véase el informe siguiente en la web: https://www.ices.dk/sites/pub/Publication%20Reports/Cooperative%20Research%20Report%20(CRR)/CRR209.pdf 41 “Diseño Hélices Bajo Ruido Radiado.” n.d. VICUS. Desarrollos Tecnológicos. Accessed June 2, 2021. https://vicusdt.com/caso/diseno-helices-bajo-ruido-radiado/.


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Figura 13. Sistema de hélices CLT. Fuente: Sistemar

Existen diversas patentes, que se diferencian en la forma y disposición de las placas de cierre. Una de las más conocidas es la tecnología CLT (Contracted and Loaded Tip Propeller) desarrollada por Sistemar42.

Independientemente del tipo de propulsor escogido, se debe cumplir con la clasificación de diseño silencioso, por ejemplo, la clasificación DNV-GL SILENT-R. También se dispondrán de timones accionados por dos servomotores electrohidráulicos para mejorar la maniobrabilidad del buque.

Este tipo de propulsor es el más común y utilizado globalmente por la mayoría de los buques, aunque existen otros tipos que ofrecen mejores prestaciones pero que tienen como inconveniente su elevado coste y complejidad técnica.

i. Hélices en tobera

En las hélices en tobera, el flujo de agua se acelera en el disco de la hélice debido a la presencia de la tobera y permite aumentar el coeficiente de estela y el rendimiento de la hélice.

La diferencia de este tipo de hélices con las convencionales se caracteriza por tener un rendimiento notablemente más alto cuando el resbalamiento de la hélice es importante, como ocurre en los buques remolcadores.

Algunos sistemas permiten que la tobera gire alrededor de un eje vertical funcionando, así como un timón.

42 Consultar la siguiente web para más información sobre la tecnología CLT: http://gennaroconsulting.com/sites/default/files/IMAM2011_AdalidGennaro_CLTPaper.pdf


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Figura 14. Hélice con tobera. Fuente: Veth propulsión.

ii. Hélices contrarrotativas

El sistema de propulsión DPS (Duoprop de Volvo Penta) o también llamado sistema de hélices contrarrotativas son hélices de palas fijas montadas coaxialmente en el mismo eje y la segunda hélice gira en sentido opuesto.

Este sistema al disponer de dos hélices en un mismo eje se incrementa el rendimiento rotativo relativo y hay una mayor eficacia propulsiva. Por otro lado, el diámetro de las hélices es menor porque la carga del propulsor se divide entre las dos.

También es interesante destacar que este tipo de sistemas evita la tendencia de las hélices a derivar en la dirección de rotación de esta. Esto es un defecto común en todas las hélices producido por la diferencia de presión de trabajo entre la parte superior e inferior ocasionado por la diferente profundidad a la que se encuentran.

En cambio, tienen como inconvenientes un complejo diseño mecánico y plantean problemas de cavitación en la segunda hélice.

Por todo ello, este sistema se utiliza raramente en grandes potencias, pero se han popularizado algunos productos de menor potencia, para altas velocidades (entre 20 y 45 nudos).

iii. Propulsores acimutales

Un propulsor acimutal consiste en una hélice que tiene la capacidad de rotar 360º alrededor de su eje vertical para producir empuje en cualquier dirección.

Este tipo de propulsor aporta las siguientes ventajas:

• Mejora de la maniobrabilidad. • Aumento del rendimiento mecánico del conjunto propulsivo. • Reducción de peso y volumen ocupado a bordo. • Optimización del rendimiento propulsivo.


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Los mecanismos necesarios para el funcionamiento suelen encontrarse encerrados en una góndola, en la proa o la popa de la hélice. En el caso que esta góndola incluya también el motor eléctrico propulsor se le llama sistema POD.

El control de la cantidad de empuje se realiza a través de un diseño de paso controlable y un motor de velocidad constante o bien mediante un diseño de paso constante y motor de velocidad variable. Excepcionalmente se encuentra la combinación de paso controlable y motor de velocidad variable.

El sistema mecánico más simple en el agua es el sistema de paso fijo que produce menos pérdidas para la condición de bajo empuje, comparados con los diseños de paso variable.

Los empujadores acimutales son recomendados por su optimización de maniobra y posicionamiento, algunos buques oceanográficos los utilizan en las hélices de proa y popa, pero también pueden usarse como sistemas de propulsión principal para buques con propulsión eléctrica.

Figura 15. Propulsor acimutal. Fuente: SCHOTTEL EcoPeller.

5.3.4. HélicestransversalesdeproaypopaPara mejorar la maniobra y el gobierno del buque, se recomienda instalar hélices transversales en el cuerpo de proa y de popa del buque, de acuerdo con los requerimientos operativos y de posicionamiento dinámico.

Las hélices transversales serán de paso fijo y accionadas por motores eléctricos (de inducción o de imanes permanentes) con convertidores de frecuencia.

Se propone instalar una hélice de proa que sea azimutal y retráctil para que pueda ascender y descender según su operación.


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5.4. SistemadegeneracióneléctricaEl sistema de generación y distribución eléctrica del buque debe estar diseñado para optimizar la distribución de la energía para su consumo, tratar de reducir al máximo el número de componentes eléctricos necesarios, minimizar las pérdidas de la red y garantizar la operatividad del buque.

5.4.1. GruposgeneradoresEl segundo factor de la ecuación del índice EEDI obtenido hace referencia a los requisitos de potencia auxiliar del buque. La potencia auxiliar eléctrica (PEA) incluye la potencia consumida por la mayoría de los consumidores del buque, por ejemplo, las bombas principales del motor, los sistemas y equipos de navegación, alojamiento, etc.

En la base de datos de los buques oceanográficos, se ha podido observar que la mayoría de los buques disponen de generadores diésel. De forma alternativa, se propone la instalación de grupos de generadores capaces de consumir combustible diésel y un combustible alternativo como es el LNG, de forma simultánea o alternativamente.

Estos motores duales, al igual que los motores convencionales, tendrán que ser dimensionados para que operen la mayor parte del tiempo en sus rangos óptimos de rendimiento, es decir, en regímenes cercanos al 85% de su MCR.

Para reducir las vibraciones emitidas en la estructura del buque, los grupos generadores se deben instalar sobre doble bancada dispuesto con sustentación elástica.

Los motores generadores deberán cumplir con la normativa de emisión máxima permitida de NOx definida en el Tier III del Anexo VI del Convenio MARPOL 73/78.

El motor dual consumirá MDO en la inyección de combustible y se consumirá gas en el arranque y la operación sin limitaciones y en cualquier régimen de trabajo en ambas condiciones.

Paralelamente, se deberá diseñar todo el sistema de alimentación, descarga y bunker del sistema de LNG. Por ejemplo, se dispondrá de tanques almacén de LNG no estructurales del tipo IMO C que alimentaran al grupo de generadores a través de tuberías de doble pared y todos los elementos de seguridad para contener cualquier fuga a la sala de máquinas o en el resto de los espacios del buque.

Los alternadores del grupo de generadores deberán cumplir con las limitaciones de resistencia estructural a estos niveles de vibración exigidos en la normativa ISO- 8528-9 (2017).

El escape del grupo de generadores irá provisto de un diseño silencioso para cumplir con los requerimientos de ruido al exterior, al igual que los generadores de puerto y de emergencia.


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5.4.2. GrupogeneradordepuertoydeemergenciaEl buque tendrá grupos de generadores de puerto y de emergencias debidamente ubicados en el buque para optimizar el espacio y garantizar su correcto funcionamiento.

La tendencia de las normativas es evitar el funcionamiento de generadores de puerto para mejorar la calidad del aire en la zona portuaria. De este modo, se plantea la alternativa de que el buque tenga un sistema de conexión a tierra debidamente dimensionado para que pueda ser conectado a una toma eléctrica de tierra cuando se encuentre amarrado en puerto. 43

Es importante que la fuente eléctrica de tierra sea generada de forma eficiente, por ejemplo, mediante fuentes de energías renovables para obtener una reducción real de emisiones contaminantes.

Esta medida de eficiencia energética no influye solamente al buque de nueva construcción sino también al puerto de destino, pues no todos disponen de dicha infraestructura de suministro eléctrico.

5.4.3. TipodecorrienteeléctricaEn un buque oceanográfico se recomienda el uso de corriente alterna trifásica debido a sus grandes ventajas frente a la corriente continua, tales como:

• Los elementos de los motores y el sistema de cableado son de menor dimensión y peso.

• Es un tipo de corriente silenciosa. • Tiene mayores tensiones. • Permite el uso de transformadores para ajustar la tensión a la línea de consumidores. • El rendimiento de los motores eléctricos es superior.

Por otro lado, también es importante definir el tipo de maquinaria eléctrica que hay instalada, es decir, motor síncrono o asíncrono.

43 El término en ingles es “cold ironing” y se puede consultar más información en la web: https://www.energynews.es/electricidad-y-puertos-un-futuro-comun-el-cold-ironing/


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5.5. CategorizacióndelasTecnologíasdeEficienciaEnergética

Los criterios de eficiencia energética y las tecnologías innovadoras que se han propuesto en los apartados anteriores pueden ser clasificados según la Resolución MEPC.1 /Circ.815 en las categorías (A), (B) y (C) según sus características y la forma que influyen en la fórmula del EEDI.

• Categoría (A): Tecnología que influyen directamente en el desplazamiento de la curva de velocidad-potencia de un buque, lo que resulta en un cambio de valor en la potencia de propulsión y la velocidad de referencia.

• Categoría (B): Tecnologías que reducen la potencia de la propulsión en una velocidad de referencia, pero no generan electricidad. La energía ahorrada en esta categoría se cuenta como potencia eficiente (Peff)

o Categoría (B-1): Se incluyen las tecnologías que pueden ser utilizadas en todo momento durante la operación. En esta categoría en el cálculo del EEDI el factor de disponibilidad (feff) debe tratarse como el valor 1.

o Categoría (B-2): Se incluyen las tecnologías que pueden utilizarse a su máximo rendimiento solo en condiciones y períodos limitados. Por ejemplo: las energías renovables como la energía eólica o fotovoltaica. En este caso el factor de disponibilidad (feff) debe tratarse como un valor inferior a 1.

• Categoría (C): Tecnologías que generan electricidad. La energía ahorrada se cuenta en el cálculo del EEDI como PAEeff.

o Categoría (C-1): Se incluyen las tecnologías que se pueden utilizar en todo momento durante la operación. Por ejemplo: la recuperación del calor residual. En este caso el factor de disponibilidad (feff) debe tratarse como un valor igual a 1.

o Categoría (C-2): Se incluyen las tecnologías que pueden utilizarse a su máximo rendimiento solo en condiciones y períodos limitados. Por ejemplo: las energías renovables como la energía eólica o fotovoltaica. En este caso el factor de disponibilidad (feff) debe tratarse como un valor inferior a 1.

Cada una de las categorías influyen en el numerador o el denominador de la ecuación del EEDI para obtener una reducción en su valor.

La evaluación de los beneficios de las tecnologías innovadoras en el EEDI se lleva a cabo junto con las mejoras en el casco y el sistema de propulsión.


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5.6. Tecnologíaparalareduccióndeemisionescontaminantesabordo

El tercer término del numerador de la ecuación del índice EEDI representa a cualquier dispositivo de generación de energía innovador a bordo, así como a la tecnología de recuperación de calor residual o de generación de energía renovable a bordo.

En la misma línea, el último término del nominador hace referencia a la disponibilidad de cada una de las tecnologías innovadoras de eficiencia energética en la propulsión de buques, como la energía eólica (velas, cometas, etc.)

El objetivo de esta sección es alentar a los constructores de buques a que incorporen las nuevas tecnologías en sus proyectos para mejorar la eficiencia energética en el buque.

5.6.1. AprovechamientodelcalorresidualEn los buques se pierde una gran cantidad de energía útil en forma de calor que es principalmente producido por los gases de escape, por el agua de refrigeración y mediante otros tipos de transmisión como por radiación y conducción al ambiente.

Los sistemas de recuperación residual tienen por objetivo la recuperación de parte del calor perdido utilizándolo para los servicios internos del buque o bien para generar electricidad. Para esta última opción se consigue un ahorro energético equivalente al combustible necesario para generar esa misma potencia.

Figura 16. Balance térmico de un motor diésel de cuatro tiempos sobrealimentado. Fuente: IDAE.

En la Figura 16 se puede observar que existe una importante fuente de calor a bordo que de forma sencilla se puede aprovechar.


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La recuperación del calor se realiza mediante un intercambiador de calor que utiliza un fluido de trabajo en un circuito cerrado. El fluido que normalmente es agua absorbe el calor procedente de los gases de escape y se transforma en vapor.

Este vapor puede ser dirigido a distintos consumidores, por ejemplo, hacia una turbina que genera electricidad, para producir agua caliente para la habitabilidad del buque, entre otros.

Figura 17. Esquema de un sistema de recuperación del calor de los gases de escape. Fuente:

MEPC.1/Circ.815.

Se debe tener en cuenta que el calor no puede aprovecharse en su totalidad por diversos motivos, entre los cuales destaca que los gases de escape no pueden enfriarse por debajo de la temperatura de condensación del vapor de agua para evitar la aparición de sustancias tóxicas y corrosivas como el ácido sulfúrico, entre otros motivos.

En el diseño, calculo y dimensionamiento de los sistemas de aprovechamiento del calor, hay que tener especial cuidado con el salto térmico que experimentan los gases para evitar la formación de sustancias corrosivas.

En el Anexo II de la Resolución MEPC.1 /Circ.815 se detalla el procedimiento de cálculo y verificación para la tecnología de aprovechamiento del calor residual en un buque, clasificada en la categoría (C-1) en el índice EEDI.

5.6.2. GeneracióndeenergíarenovableabordoHasta ahora, el principal desafío medioambiental desarrollado en las secciones anteriores ha sido la obtención de un combustible ecológico. En este apartado se plantea la posibilidad de generar energía a bordo a través de una fuente de energía renovable.


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Aunque la mayoría de los buques utilizan motores de combustión interna para la generación de la energía, existen métodos y tecnologías alternativas a bordo de los buques que permiten reducir el consumo.

• Sistema de pilas de combustible (FC) – Actualmente los sistemas de pilas de combustible (FC) se encuentran en fase de desarrollo, pero se requerirá tiempo para alcanzar los objetivos de madurez suficientes para que puedan ser utilizados como sistema propulsivo. Su uso a bordo se limitaría a la mejora de la eficiencia y la flexibilidad.

• Propulsión asistida por viento – Este es el sistema propulsivo más antiguo y utilizado en toda la historia. Proyectos de investigación de energías renovables plantean la posibilidad de utilizar este sistema tradicional en buques mercantes. Sin embargo, es necesario ampliar el estudio en este campo para desarrollar el sistema y que este no afecte en la estabilidad de carga del buque ni en otros parámetros críticos de las embarcaciones modernas.

• Placas fotovoltaicas – La instalación de placas solares en la cubierta del buque es una alternativa que algunos buques ecológicos ha instalado a bordo para generar energía renovable.

• Velas solares – Una de las tecnologías más atractivas para la propulsión de energías renovables son las velas solares. Este sistema es parecido al de las placas fotovoltaicas.

Las energías renovables planteadas en esta sección son solo un ejemplo de la amplia posibilidad que hay en el mercado para la utilización de tecnologías energéticamente eficientes.

La OMI ha planteado el estudio del procedimiento de cálculo y verificación para la tecnología de generación de electricidad renovable, se detalla en el Anexo II de la Resolución MEPC.1 /Circ.815 donde se introduce la generación de energía por placas fotovoltaicas en un buque, clasificada en la categoría (C-2) en el índice EEDI.


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Figura 18. Diagrama esquemático de la generación de energía fotovoltaica. Fuente: MEPC. 1/Circ.815.

Ahora bien, se debe tener en cuenta que la generación de energía a través de una fuente renovable no proporcionaría la potencia suficiente para la propulsión o para el consumo de todos los sistemas del buque, pero sí para los equipos científicos o la habilitación que ya supondría un ahorro energético en el buque.


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Capítulo6. EEOIycriteriosdeeficienciaenergéticaenlafaseoperacional

En el presente capítulo se pretende introducir el marco normativo del índice EEOI para su posterior cálculo en un buque oceanográfico real. Seguidamente se propone un método de cálculo alternativo para dicho índice en buques oceanográficos y en base a todo el estudio realizado, se presentan mejoras de eficiencia energética a nivel operacional.

6.1. IntroducciónEl índice de Eficiencia Energética Operacional de un buque (EEOI) es un elemento implementado por el marco regulatorio de la OMI en materia de reducción de las emisiones de los gases de efecto invernadero procedentes de los buques.

Este indicador operacional tiene por objetivo establecer un nivel de referencia de la eficiencia energética de un buque durante su fase operacional y establecer una metodología para describir la eficiencia de un buque.

A diferencia del índice EEDI, el índice EEOI es de carácter no obligatorio y por lo tanto los buques no están obligados a aplicarlo. Sin embargo, la OMI aconseja a los armadores, operadores y a las partes interesadas la implementación de esta herramienta de cálculo para ayudar en la monitorización y evaluación de la actividad operativa a bordo.

En términos técnicos, el índice EEOI indica la cantidad de emisiones de CO2 de un barco por unidad de servicio de transporte de carga-milla, cuyas unidades son gCO2 /toneladas-milla. A simple vista, es un índice parecido al EEDI, pero la principal diferencia es que el EEOI representa la emisión real de CO2 de la combustión de todos los tipos de combustibles a bordo de un barco durante el viaje.

Capítulo 6. EEOI y criterios de eficiencia energética en la fase operacional

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Se debe tener en cuenta que el índice operacional fue diseñado por la OMI para aplicarse a buques de arqueo bruto superior a 400 GT que transportan mercancías. Lo cual excluye a buques de actividades como buques pesqueros, remolcadores, de investigación oceanográfica o las plataformas flotantes.

6.2. CálculodelEEOIsegúnlaOMIEn esta sección se desarrolla el cálculo del índice EEOI, de acuerdo con la normativa MEPC.1/Circ.68444 en la que se proporciona la metodología y la base de desarrollo para el cálculo del índice, a través de un ejemplo real como es el buque oceanográfico Sarmiento de Gamboa.

En primer lugar, se define la ecuación del índice EEOI para un período de tiempo determinado como:

𝑃𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜𝑑𝑒𝐸𝐸𝑂𝐼 =∑ ∑ (𝐹𝐶%e · 𝐶ie)e%

∑ (𝑚a`*j^,% · 𝐷%)% (18)

Donde:

• j es el tipo de combustible; • i es el número de viajes; • FCi j es la masa del tipo de combustible j consumido durante el viaje i; • CFj es el factor de conversión de masa de combustible a masa de CO2 para el tipo de

combustible j; • mcargo es la carga transportada (toneladas) o el trabajo realizado (número de TEU o

pasajeros) o toneladas brutas para buques de pasaje; y • D es la distancia en millas náuticas correspondiente a la carga transportada o trabajo

realizado.

44 IMO, Marine Environment Protection Committee, Guidelines for Voluntary Use of the Ship Energy Efficiency Operational Indicator, MEPC.1/Circ.684, 2009.


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Las características técnicas del buque Sarmiento de Gamboa son las siguientes:

CARACTERÍSTICAS DEL BUQUE

Nº IMO 9335238

Eslora máxima (Loa) 70,5 m


Manga de trazado 15,5 m

Arqueo Bruto (GT) 2754 GT

Peso Muerto (t) 850 tonnes

Tabla 9. Características del buque oceanográfico Sarmiento de Gamboa. Fuente: UTM, CSIC.

Los datos recopilados para el cálculo abarcan un período de tiempo de un mes, junto con los datos correspondientes al combustible, la carga transportada y la distancia recorrida en cada viaje. En el Anexo A3 del presente documento se puede consultar la hoja de datos utilizada con el programa Excel.

Si se analiza la ecuación, para conseguir el valor de emisiones totales de CO2 se multiplica el consumo total de combustible para cada tipo de combustible con el factor de carbono respectivo de cada tipo. A bordo del buque Sarmiento de Gamboa, los motores principales son eléctricos y los tres generadores diésel y el generador de emergencia y de puerto consumen MDO. El valor del factor de conversión CF puede consultarse en la normativa o bien en la Tabla A1 del Anexo A2 del trabajo.

El trabajo de transporte realizado se calcula multiplicando la masa real de carga y la distancia real en millas náuticas recorridas por el buque. En el caso del buque oceanográfico, se puede considerar la masa como el transporte de personas: los tripulantes, los científicos y técnicos. De esta forma las unidades del EEOI en este caso serán: toneladas de CO2/ (persona·milla náutica)

El resultado final del cálculo ha sido un índice de referencia de EEOI de 0,024 toneladas de CO2 por cada persona que navega en el buque por milla náutica.

Para interpretar los resultados obtenidos, se debe tener en cuenta que el cálculo del EEOI con la ecuación 18 es un promedio, y, por lo tanto, se debe entender como tal. Por otro lado, debido a la falta de información, el factor de la carga se ha estimado para la máxima capacidad del buque, es decir 19 tripulantes y 32 científico-técnicos durante la navegación y en puerto solo con la tripulación.

Por estos motivos, para obtener valores más verídicos es preferible consultar individualmente cada uno de los valores de los viajes o realizar el estudio con un mayor número de viajes.


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6.3. NuevométododecálculodelíndiceEEOIparabuquesdeservicio

Los buques de investigación, al igual que ocurren en los buques pesqueros o en los remolcadores, no están diseñados para el transporte de mercancías porque no es su función principal. Por este motivo, factores principales en el cálculo del índice EEOI, como lo es la masa de carga transportada, no tienen ninguna lógica de aplicación.

En el caso de estos buques, el objetivo de la eficiencia energética es la implementación de una serie de medidas específicas para obtener una velocidad o tiempo óptimo necesario durante el desarrollo de su actividad. Así en los buques especializados se debe percibir los criterios de tiempo, velocidad y distancia recorrida de manera diferente a lo que se hace en los buques de transporte de mercancías.

Si se utiliza el índice EEDI recomendado por la OMI para un buque oceanográfico es difícil obtener y determinar la relación correcta entre la pérdida y el beneficio en cuanto a los términos de eficiencia energética. Su utilización puede resultar en valores erróneos debido a los valores bajos o incluso nulos referentes al trabajo de transporte.

De igual forma que en los buques mercantes, la ecuación siempre se debe entender como la masa de CO2 emitida independientemente de la tarea realizada porque se sigue consumiendo combustible.

Considerando la brecha normativa del índice EEOI para buques especializados, en el año 2020 la Universidad Marítima de Szczecin desarrolló un proyecto de investigación con embarcaciones pesqueras, entre otras actividades que resulto en el establecimiento de una metodología para la determinación del nivel de eficiencia energética en buques que no transportan mercancías.45

La forma de determinar el índice EEOISP se basa en el cálculo de la relación de la masa de CO2 emitida a la atmósfera con el trabajo realizado por el buque en función del tiempo.

𝐸𝐸𝑂𝐼k7 =

𝑍b% · 𝐶i%�∑ 𝑤%e · 𝑡le&

e'( � · 𝐷 (19)

45 Prill, Katarzyna, Cezary Behrendt, Marcin Szczepanek, and Iwona Michalska-Pozoga. 2020. “A New Method of Determining Energy Efficiency Operational Indicator for Specialized Ships.” Energies 13 (5). https://doi.org/10.3390/en13051082.


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Donde:

• i tipo de combustible; • Zpi masa de combustible utilizada durante la operación de trabajo del buque; • CFi coeficiente de conversión del peso de CO2 para el combustible del tipo i; • j estado de explotación; • tsj duración de una operación o actividad del buque. Los datos deben ser tomados

del Libro de registro o bien directamente de los sistemas AIS del buque; • wij es el coeficiente de importancia j del estado de explotación; y • D es la distancia recorrida durante la actividad del buque.

Las modificaciones que se han planteado en la ecuación no han variado los factores para el cálculo del nivel de emisión de CO2 (factores del numerador) porque independientemente de la actividad a realizar por el buque se sigue consumiendo combustible. A diferencia de los factores del denominador, que han sido modificados para adaptarlos al trabajo de transporte realizado según los estados específicos de explotación en función del tiempo.

Es importante definir que el estado específico de explotación de un buque corresponde a una combinación única de diferentes o repetidos estados operativos. Cada uno de estos estados tiene un impacto en la correcta implementación de la explotación de la tarea. El grado de importancia de cada estado es expresado mediante el coeficiente de estado de explotación (wij).

El coeficiente wi dado es un valor que define el nivel de impacto de un determinado estado de explotación. Su valor depende de la relación entre el producto de la duración de un estado de explotación dado y su nivel de importancia ps de este estado durante el tiempo de duración de la tarea de explotación del buque.

Por todo lo expuesto anteriormente, se calcula el coeficiente wi como:

𝑤% =

𝑡l · 𝑝l𝑡a

(20)

Donde:

• ts tiempo de duración del estado de explotación; • tc tiempo de duración total del estado de explotación; y • ps nivel ponderado de importancia de un estado de explotación dado.

El nivel de significancia (ps) es un valor adimensional que describe el grado de la influencia de un estado de explotación en una actividad o tarea de explotación realizada por un barco.

Este valor es designado por el propietario o el fletador para cada estado de explotación de una tarea mediante dos métodos:


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a) Determinación de ps de forma subjetiva por el encargado de dicha tarea; b) Determinación de ps mediante la opinión de expertos. Este último debe entenderse en

este caso como una persona en representación del armador y/o fletador involucrado en la operación de un buque especializado.

Para la determinación de ps se recomienda formular una encuesta en la que participen todos los empleados involucrados en la operación de la embarcación.

En el estudio se formuló que los valores de ps asignados en el curso de la encuesta estaban en el rango de números enteros de 1 a 5, donde 1 es el estado de explotación de mayor importancia para el desempeño de la explotación de la tarea, y 5 es el estado de explotación de menor importancia.

De esta forma, se recomienda que la escala de valores de ps sea clara y directa, es decir, que sea "fácil de usar" y la jerarquización de la escala debe tener en cuenta el objetivo principal del índice EEOI, el cual es la búsqueda de los valores más pequeños posibles.

Para determinar el nivel de significancia ps se utiliza la siguiente ecuación:

𝑝- =

𝑛.%' + 4𝑛 + 𝑛./06 (21)

Donde:

• nmin valor mínimo de significancia para un estado de explotación dado indicado; • n valor de la importancia del estado de explotación indicado con mayor frecuencia; • nmax valor máximo de importancia para un determinado estado de explotación.

Para mantener la objetividad del proceso, cada uno de los valores anteriores deben ser expresados por expertos, eliminando así la percepción subjetiva de la importancia de la tarea.

A modo de conclusión, en esta sección se ha planteado un nuevo método alternativo de cálculo del EEOI para buques oceanográficos que, por el momento, es de mayor aplicación que el índice recomendado por la OMI. No obstante, cabe destacar que es un proceso en desarrollo y se necesitan datos fiables para evaluar su fiabilidad.


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6.4. Propuestadecriteriosdeeficienciaenergéticaaniveloperacional

El estudio realizado en los apartados anteriores ha permitido determinar que la cantidad de CO2 emitida por un barco está directamente relacionada con el consumo de combustible.

Para mejorar el rendimiento operacional de un buque oceanográfico, se proponen una serie de cambios y criterios operacionales que tienen como factor común la reducción del consumo de combustible para disminuir las emisiones de gases contaminantes y el coste económico que supone su consumo.

Las siguientes propuestas de mejora involucran a todas las partes pertinentes, durante las actividades de servicio y navegación, que deberán considerar tomar medidas tanto a nivel individual como colectivo para progresar en su eficiencia.

6.4.1. MedidasdegestiónyplanificaciónLas medidas operacionales de gestión y planificación hacen referencia a las acciones que se llevan a cabo a diario a bordo. Pueden ser aplicadas tanto a buques ya existentes como buques de nueva construcción para reducir las emisiones contaminantes.

i. Mejora de la gestión de la flota

Las propuestas de mejora en un buque se suelen referenciar hacia sus actividades a bordo realizadas por la tripulación, sin tener en cuenta que existe toda una gestión de este desde una sede en tierra.

Los fletadores pueden mejorar la operatividad del buque de la siguiente forma:

• Mejorar la planificación de las rutas para optimizar el tiempo al equipo de investigadores. • Incrementar la comunicación entre el buque y las oficinas administrativas estableciendo

un sistema o método de trasmisión de información rápido y eficaz. • Coordinar el intercambio de datos de mantenimiento del buque a través de una base de

datos fiable.

Cada empresa tiene un sistema propio de comunicación y gestión de datos que debería ser periódicamente auditado para mejorar su eficiencia.


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ii. Mejora de la planificación de las campañas

Una campaña organizada por el fletador, el equipo de científicos y el capitán o jefe de máquinas del buque puede resultar en la elección de una ruta de navegación óptima que supone una mejora en la eficiencia energética.

La planificación de las rutas tradicionalmente es definida por anteriores travesías, sin embargo, es necesaria la iniciativa de mejora y optimización del tiempo y la distancia. Como elemento de apoyo, la Resolución A.893(21) publicada en 1999 por la OMI concede un conjunto de pautas para una planificación escrupulosa del viaje.

iii. Navegación meteorológica

La navegación meteorológica permite optimizar la ruta de navegación para adaptarla a las condiciones meteorológicas existentes.

Una programación y organización con tiempo puede significar un ahorro de tiempo de navegación no obstante, puede comportar un incremento de millas recorridas y como consecuencia un aumento en el consumo de combustible.

iv. Planificación del tiempo de navegación

Una buena comunicación entre el buque y el puerto de recalada es esencial para obtener información con antelación sobre la posibilidad de entrada en puerto y disponibilidad de atraques.

La predicción del tiempo de navegación permite adecuar la velocidad óptima del buque con el objetivo de reducir al máximo el consumo de combustible antes de la llegada a puerto.

Por parte de la autoridad portuaria, sería necesario que aumentasen la eficiencia en sus operaciones de atraque y manipulación de mercancías para reducir las demoras a otros barcos que esperan la entrada a puerto.

v. Formación de la tripulación para el cálculo del EEOI

Aunque las directrices EEOI son de carácter no obligatorio, se recomienda a los armadores, operadores de buques y partes interesadas la implementación de un sistema de recogida de datos necesarios para el cálculo del índice según las directrices o un método equivalente en sus sistemas de gestión ambiental para supervisar el rendimiento.

El uso de un posible indicador operativo proporciona información sobre el rendimiento del buque para controlar su eficiencia de operación y así contribuir en el desarrollo de nuevas propuestas de mejora.


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En primer lugar, la concienciación de la tripulación para el ahorro energético a bordo es importante para establecer un sistema de recogida de datos fiable. Los datos necesarios para el cálculo deben estar disponibles en los distintos libros de registro oficiales y obligatorios en el barco, como por ejemplo en el libro de registro de cubierta y el libro de registro de máquinas, entre otros.

En el presente trabajo se ha diseñado en los anexos un ejemplo de ficha técnica46 para que un oficial de un buque la cumplimente y se pueda realizar el cálculo del índice. El período de cálculo dependerá de cada buque, de sus trayectos y campañas desarrolladas a bordo.

Por parte de la empresa, es necesario que incentive el uso de esta herramienta a todos sus empleados a través de programas de formación.

6.4.2. CondicionesdeoperaciónymaniobrabilidadLas condiciones de operación y maniobrabilidad del buque van estrechamente relacionadas por todas aquellas acciones que permitan regular la trayectoria, la velocidad y la orientación del buque en el mar.

En esta sección se proponen tres iniciativas de mejora en las funciones principales para la gobernabilidad del buque.

i. Optimización de la velocidad

El consumo de combustible está directamente relacionado con la velocidad en la que navega el buque. La selección de la velocidad debe hacerse en base a un estudio exhaustivo con la curva de potencia-consumo del fabricante del motor y la curva de la hélice del buque para determinar la velocidad óptima.

El objetivo principal es conseguir la velocidad óptima para consumir menor combustible por tonelada/milla durante el viaje. No debe confundirse con la velocidad mínima porque a una velocidad inferior a la óptima se consume más combustible, aumentan las vibraciones y los depósitos de hollín.

La optimización de la velocidad durante el viaje permite un alto ahorro energético, pero para realizar una buena selección de la velocidad se deben analizar objetivamente las ventajas económicas de la misma y compararlas con el gasto extra que este aumento implica. El ajuste

46 En el Anexo A3 del trabajo se puede ver la ficha técnica propuesta para la recopilación de información para el posterior cálculo del índice EEOI.


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debe ser preciso porque el incremento del consumo de combustible no es una función lineal a la velocidad. A modo de ejemplo, navegando a altas velocidades el incremento de un nudo de la velocidad puede significar un consumo mucho mayor comparado cuando este aumento se realiza a bajas velocidades.

Por último, una mejora en la coordinación de los horarios de llegada a puerto y las maniobras de atraque ayudarían a la organización y optimización de la velocidad de la travesía para conseguir un ahorro energético.

ii. Mejora de la estabilidad del buque: el asiento y el lastre

Para mantener un rumbo medio estable durante la navegación, es importante tener una buena estabilidad del buque. El factor que influye considerablemente en la estabilidad es el asiento, cuyo valor es estudiado y determinado por los proyectistas durante la fase de diseño del buque para una cantidad de carga estipulada a una velocidad y cierto consumo de combustible.

El asiento influye considerablemente en la resistencia al avance porque para cada valor del calado existe una condición de asiento distinta que el buque experimenta una resistencia mínima. Así mismo, si se optimiza este factor se puede obtener un ahorro considerable en el consumo de combustible.

La mayoría de los buques disponen de tanques estructurales anti-escora para utilizar el agua de lastre y mejorar las condiciones del asiento. Establecer un lastre óptimo para una condición de carga y régimen de trabajo sería una buena alternativa para reducir la influencia del lastre en el gobierno del buque. Sin embargo, se debe tener en cuenta que en buques de servicio al no ser buques destinados al transporte de mercancías puede ser complicado establecer un régimen de trabajo continuo durante la navegación.

iii. Sistema de Posicionamiento Dinámico

Los buques oceanográficos durante las actividades científicas y las campañas de navegación trabajan a distintas velocidades. Para mantener un control y reducir el consumo del combustible durante estas actividades, se recomienda que el buque esté dotado de un Sistema de Posicionamiento Dinámico (DP).

El Sistema DP es un sistema automatizado que controla la posición, el rumbo y el control automático del buque. El sistema está formado por giroscopios que permiten controlar el rumbo y los PRS (Position Reference System) proporcionan la información sobre la posición del buque.

El operador es el encargado de definir los puntos de ajuste de rumbo y posición para que sean procesados por el sistema de control DP y proporcione las señales adecuadas al control del sistema propulsivo del buque.


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El sistema PD se suele activar cuando se realizan actividades científicas, por ejemplo, cuando se hace muestreo de agua, dragados de rocas47, trabajos con el ROV, posicionamiento de boyas, etc. Si se compara una navegación convencional, el PD permite tener un mayor control automático del sistema propulsivo para establecer la correcta posición en cada momento, ahorrar combustible y tiempo de corrección de posición con maniobra.

Paralelamente al este sistema, se recomienda que el buque disponga de un sistema de control de la potencia entre la potencia de propulsión y la de los auxiliares para que se controle el régimen estacionario con PD o bien a velocidades muy bajas.

6.4.3. MedidastécnicasLas medidas técnicas hacen referencia a las acciones de mejora de la eficiencia energética que se pueden aplicar directamente a todos los sistemas del buque, a la maquinara y el casco.

i. Mejora del plan de mantenimiento general del buque

El mantenimiento de todos los sistemas del buque es esencial para alargar la vida operacional y evitar posibles fallos de funcionamiento.

La realización de un correcto mantenimiento de acuerdo con las recomendaciones de los fabricantes es básica para mantener un buque operativo en todo momento.

Cada buque debe tener un sistema de control del mantenimiento de todos los sistemas disponible para ser consultado en todo momento por los oficiales.

En resumen, la implementación de un plan de mantenimiento estricto de todos los sistemas y maquinaria del buque permite controlar el estado del sistema, prevenir posibles fallos de funcionamiento y mejorar la eficiencia operacional del sistema.

ii. Mejora del mantenimiento del casco del buque

La limpieza y el mantenimiento del casco del buque y del propulsor durante los períodos entre entrada a dique es fundamental para mantener una resistencia al avance mínima y así reducir el consumo.

47 El dragado de roca es la recogida de muestras de roca del lecho marino.


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Se calcula que la presencia de suciedad o irregularidades en el casco, en casos extremos, pueden significar un incremento de la resistencia del 35% y en el caso de las hélices puede derivar a un incremento del consumo de combustible de un 10%.

Para proteger el casco del buque y reducir el crecimiento biológico en su superficie se recomienda el uso de pinturas antiincrustantes, comúnmente llamadas por su término inglés antifouling. Este tipo de pinturas aseguran durante largos períodos una superficie libre de incrustaciones para que no influyan en el avance del buque.

Antiguamente la mayoría de estas pinturas estaban compuestas de biocidas, que con el paso del tiempo estos productos químicos se iban disolviendo en el agua contaminándola. A partir de 2008 entró en vigor el Convenio internacional sobre el control de los sistemas antiincrustantes perjudiciales en los buques, adoptada por la OMI, en el que se prohíbe el uso de compuestos nocivos en las pinturas antiincrustantes utilizadas en los buques y establece un procedimiento para prevenir en un futuro el uso de otras sustancias nocivas. (Villa Caro 2019)

Por último, se recomienda llevar a cabo inspecciones periódicas del estado del casco con el buque a flote. De esta forma se podrán detectar irregularidades en la superficie o posibles incrustaciones. En general, interesa obtener una superficie del casco lisa para mejorar la eficiencia durante la navegación.

iii. Tipo de combustible

En capítulos anteriores se ha estudiado los tipos de combustible que se consumen a bordo de estos buques.

Actualmente se consume diésel con una propulsión diésel-eléctrica, pero podría considerarse la posibilidad de utilizar combustibles alternativos y fuentes de energía alternativas como, células solares fotovoltaicas y células de combustible.

iv. Optimización del sistema de propulsión

En general, el estudio de ahorro de eficiencia energética del sistema propulsivo es el que genera mayor beneficio energético. El conjunto del motor y el propulsor representan el mayor consumo de combustible en un buque.

Para obtener una optimización de la potencia, se recomienda el uso de propulsión diésel-eléctrica. En capítulos anteriores se han expuesto las ventajas de este tipo de sistema propulsivo, donde se ha concluido que los generadores diésel al no estar acoplados al eje de propulsión pueden trabajar a un régimen constante, sin cambios de velocidad.


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v. Gestión de la energía

Como medidas de ahorro energético sobre consumidores, se propone la examinación del consumo de los sistemas eléctricos para lograr mejoras en la gestión de la energía producida a bordo.

Para la elección de los consumidores se ha de ser coherente y priorizar según los pesos energéticos ponderados de los mismos, además de las potencias instaladas, su tiempo de uso, las potencias durante el mismo y la relación con el resto de los equipos.

Hay que recordar que ninguna de las acciones para la mejora de la eficiencia energética debe poner en riesgo la seguridad del buque, y por ello se debe tener especial cuidado con elementos de seguridad, como es el alumbrado de cubierta durante la navegación nocturna.

vi. Aprovechamiento del calor residual

Una medida de ahorro energético a bordo es la instalación de un sistema de aprovechamiento del calor residual de los motores de combustión interna.

En el caso de los buques propulsados a motor diésel, se calcula que se pierden en forma de calor más de un 130% de la energía que se utiliza en la propulsión.

vii. Estancia en puerto

Como se ha mencionado en capítulos anteriores, una alternativa de ahorro energético a bordo durante la estancia en puerto es el uso de la electricidad de tierra y otros servicios.

La generación propia de energía a bordo con generadores de combustión eléctrica es menos eficiente, más contaminante y económicamente más cara.

Capítulo 7. SEEMP

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Capítulo7. SEEMPEn el último capítulo del proceso de investigación sobre eficiencia energética se presenta el marco teórico del Plan de Eficiencia Energética del Buque (SEEMP) para su aplicación en buques oceanográficos.

7.1. IntroducciónEl Plan de Eficiencia Energética del Buque, conocido en inglés como Ship Energy Efficienciy Management Plan (SEEMP), es definido por la Regla 22 del Anexo VI del Convenio MARPOL publicado en la Resolución MEPC.203(62) como una herramienta de gestión y establece un mecanismo para que las compañías navieras mejoren la eficiencia energética de las operaciones de sus barcos. También proporciona un enfoque para monitorear el desempeño de eficiencia de un barco a lo largo del tiempo y a la actualización tecnológica para optimizar su rendimiento.

Las directrices indican que los buques de más de 400 GT que operan internacionalmente deberán tener un SEEMP a bordo desde el 1 de enero de 2013, y que este puede formar parte del Sistema de Gestión de Seguridad del buque (SMS). En la normativa, no existe ninguna referencia específica de la revisión y verificación del SEEMP, pero ante una inspección se debe verificar su existencia a bordo para recibir un Certificado IEE.

El contenido de este capítulo se desarrolla principalmente utilizando las directrices de la OMI Resolución MEPC.213 (63) con el objetivo de describir los requisitos reglamentarios, los aspectos prácticos de la planificación y el desarrollo del SEEMP para su posterior aplicación en un buque oceanográfico.


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7.2. EtapasdedesarrollodelSEEMPEl SEEMP de un buque debe ser desarrollado como un plan específico del buque por el armador, el operador o cualquier otra parte interesada.

El objetivo principal es mejorar la eficiencia energética de un barco a través de un ciclo de gestión de mejora continua que funciona de acuerdo con cuatro etapas:

.1 Planificación

.2 Implementación

.3 Seguimiento

.4 Autoevaluación y mejora

Estas etapas son similares a las etapas de cualquier otro sistema de gestión y de mejora continua: Planificar-Hacer-Verificar-Actuar.

Es fundamental que el ciclo sea continuo para mejorar la gestión de la energía del barco. Por lo tanto, en cada iteración del ciclo algunos elementos cambiarán necesariamente mientras que otros permanecerán iguales.

7.2.1. PlanificaciónLa planificación es la etapa más importante del desarrollo del SEEMP porque implica las actividades donde se determina el estado actual del uso de la energía del barco y las mejoras esperadas.

En base a la planificación, revisiones o auditorías energéticas adicionales se identifica y documentan un conjunto de Medidas de Eficiencia Energética, cuyas siglas en inglés son EEM, como parte de la fase de planificación. Además se incluyen todos los aspectos de la planificación

Figura 19. Concepto de progreso continuo del SEEMP. Fuente: propia.

IMPLEMENTACIÓN

SEGUIMIENTO

AUTOEVALUACIÓN Y MEJORA

PLANIFICACIÓN

PROGRESO CONTINUO

Capítulo 7. SEEMP

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para las etapas posteriores de implementación, seguimiento y mejora o autoevaluación de los EEM identificados.

i. Identificación de los EEM

El primer paso en la etapa de planificación es la identificación de las medidas de eficiencia energética para mejorar la EE del buque.

Para identificarlas se recomienda que se realicen actividades como auditorías energéticas o revisiones en el buque correspondiente.

ii. Elección de objetivos

Según las directrices de la OMI, el establecimiento de los objetivos para el SEEMP es de carácter voluntario, no es necesario anunciarlos públicamente y tampoco están sujetos a inspecciones externas.

No obstante, se recomienda el establecimiento de metas porque aumentan el compromiso de mejora de la eficiencia energética.

Los objetivos deben de ser medibles y estar al alcance de la empresa y/o el barco para poder ser evaluados al finalizar el período de prueba.

La mejora de la eficiencia energética de un buque no solo depende del operador del buque sino también de todas las partes interesadas, como son:

• Las autoridades portuarias que están a cargo de la gestión portuaria; • El propietario y fletador de la carga que tiene máxima autoridad en el itinerario del barco; • El propietario del buque, en el caso que sea distinto al operador o administrador, que

tomará las decisiones sobre las mejoras técnicas del buque y las inversiones pertinentes.

La coordinación y comunicación entre las partes interesadas es clave para que la mayoría de las oportunidades potenciales de ahorro de energía se materialicen.

La OMI recomienda que las empresas también establezcan un “plan de gestión energética” para gestionar su flota, garantizar la coordinación y reducir la carga de trabajo al personal a bordo, o como lo defiende la ISO 50001 un “plan de gestión de la energía de la empresa”.

Dentro de la etapa de planificación, las directrices de la OMI también recomiendan la sensibilización y la formación de todo el personal, cuyo factor se considera de vital importancia en la fase de implementación.


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7.2.2. ImplementaciónEn la fase de implementación, dos áreas son de principal importancia: el establecimiento de un sistema de implementación y el mantenimiento de los registros.

Por un lado, es necesario el establecimiento de un sistema de implementación de los EEM seleccionados a través de los procedimientos, las tareas y la asignación de roles y responsabilidades. En el SEEMP se debe describir cómo se implementa cada medida y quienes son las personas responsables y además, se debe indicar el período de implementación de cada medida.

Paralelamente, cada uno de los EEM seleccionados deben llevarse a cabo de acuerdo con un sistema de implementación predeterminado que tenga un mantenimiento de registros para la autoevaluación y seguimiento de mejora continua.

7.2.3. SeguimientoLos aspectos de seguimiento de cada medida de eficiencia energética son definidos inicialmente en la fase de planificación.

En la fase de seguimiento se desarrolla el sistema de seguimiento para recopilar datos coherentes y se define la asignación de personal responsable.

Se recomienda que el control administrativo sea realizado en la medida de lo posible por el personal de las oficinas para evitar cargas innecesarias a la tripulación del barco. Para que esto sea posible, todos los datos obtenidos de los registros y sistemas de datos de mantenimientos existentes en el buque deben estar disponibles para el personal de la empresa.

Para que los datos puedan ser analizados y se puedan sacar conclusiones, se recomienda definir un conjunto de indicadores de rendimiento para su evaluación cuantitativa. Por ejemplo, el cálculo del índice EEOI del barco puede introducirse como la herramienta de monitoreo para garantizar que el ciclo de gestión proporcione buenos resultados.

La recopilación y el análisis de datos, las inspecciones internas, comparaciones y evaluaciones en un ciclo de gestión son esenciales para garantizar un buen seguimiento y obtener resultados esperados.

7.2.4. AutoevaluaciónymejoraLa etapa de autoevaluación y mejora es la última del ciclo de gestión que tiene la finalidad de evaluar la efectividad de las medidas planteadas y de su implementación. Los procedimientos de

Capítulo 7. SEEMP

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autoevaluación deben implementarse periódicamente para mantener una mejora continua en el ciclo de gestión de la energía.

Los resultados de la autoevaluación forman la base para la siguiente iteración del ciclo de mejora, es decir, la etapa de planificación donde se desarrollará en base al éxito del ciclo anterior y se plantearan nuevas medidas de EE.

7.3. SEEMPparaunbuqueoceanográficoEn esta sección se presenta un ejemplo de un Plan de Eficiencia Energética para un buque oceanográfico.

Con conformidad de las directrices de la OMI descritas en los puntos anteriores, se incluyen todos los elementos que lo forman.

Se ha elegido una medida de eficiencia energética de cada uno de los apartados (medidas de gestión y planificación, condiciones de operación y maniobrabilidad y medidas técnicas) para ejemplificar el SEEMP.

PLAN DE EFICIENCIA ENERGÉTICA DE UN BUQUE (SEEMP) DEL TIPO OCEANOGRÁFICO

Nombre del Buque: Sarmiento de Gamboa GT: 2754 GT

Tipo de Buque: Buque oceanográfico Capacidad: -

Fecha de desarrollo: 10/06/2021 Desarrollado por: Ares Llanes

Periodo de implementación:

Inicio: 01/07/2021

Final: 01/01/2022 Implementado por: CSIC

1 PLANIFICACIÓN

Medidas de Eficiencia Energética

Implementación Responsabilidad personal

(1) Formación de la tripulación para el cálculo del EEOI.

Formación con cursos teóricos online para todos los tripulantes a partir del 1 de julio de 2021.

El capitán es el responsable de garantizar la realización de los cursos a la tripulación del buque.


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(2) Optimización de la velocidad.

Si la velocidad de diseño (85% MCR) es de 19 nudos, la velocidad máxima se establece en 17 nudos a partir del 1 de julio de 2021.

El capitán junto con el jefe de máquinas son los responsables de mantener la velocidad del barco.

(3) Mejora del plan de mantenimiento general del buque.

Iniciar un plan de mantenimiento preventivo para todos los sistemas y equipamientos del buque que esté a la disposición de los oficiales y personal de tierra con fecha de inicio el 1 de julio de 2021.

El jefe de máquinas del buque junto con el personal correspondiente en las oficinas son los responsables de su cumplimiento.

2 SEGUIMIENTO

(1) Control de la formación de la tripulación a través de hojas de cumplimiento de los cursos firmadas por los tripulantes.

(2) En las entradas de los libros de registro se deben anotar las velocidades para mantener un control del parámetro.

(3) Creación de una base de datos de mantenimiento para ser controlada por el jefe de máquinas y el personal correspondiente en oficinas.

3 OBJETIVOS

(1) En vista del 1 de enero de 2022, haber cumplido con los objetivos de formación de la tripulación del buque.

(2) Cumplir con la velocidad establecida siempre que las condiciones de navegación y seguridad lo permitan.

(3) Cumplir con el plan de mantenimiento de forma estricta por todos los oficiales.

4 EVALUACIÓN

(1) La evaluación de la formación de la tripulación se realizará con la posterior implementación de el método de cálculo del índice operacional de eficiencia energética.

(2) Calcular los consumos de combustible en el período de implementación y compararlo con un mismo período de tiempo anterior para evaluar la mejora en eficiencia energética.

(3) Comparar los resultados del plan de mantenimiento con un período de tiempo anterior para determinar los aspectos a mejorar o cambiar.

Capítulo 8. Viabilidad del proyecto

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Capítulo8. ViabilidaddelproyectoPara culminar el trabajo se expone en el último capítulo el estudio de viabilidad del proyecto para dar a conocer al lector el proceso de desarrollo de las fases de investigación, cálculo y redacción.

La definición del alcance del proyecto, de sus requisitos y el análisis de la situación permiten evaluar los resultados obtenidos para establecer nuevas líneas de investigación.

8.1. AlcancedeproyectoGracias al conocimiento obtenido durante los años de estudio, las diversas experiencias en prácticas y toda la fase de investigación realizada en el presente proyecto, se han alcanzado los objetivos inicialmente propuestos, entre los cuales son:

• Establecimiento de criterios de eficiencia energética para un buque de nueva construcción en su fase de diseño.

• Establecimiento de criterios de eficiencia energética para la operación de un buque. • Creación de un Plan de Eficiencia Energética para un buque oceanográfico.

La normativa de la OMI describe claramente la aplicación de dicha normativa para una serie de tipología de buques, este es el primer factor que advierte que el posible cálculo para un tipo de embarcación que no sea la estipulada por la directriz puede no ser fiable.

Por este motivo, obtener un resultado de cálculo del índice EEDI requerido y EEDI obtenido para este tipo de buques no ha sido posible debido a que dichas ecuaciones no están diseñadas ni adecuadas para estos.


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8.2. AnálisisdesituaciónEl presente proyecto se ha desarrollado en una situación excepcional debido a la crisis mundial ocasionada por la pandemia de la COVID-19 que en fechas de redacción del presente proyecto la sociedad aun sufre sus consecuencias.

El trabajo y la comunicación a distancia ha dificultado la obtención de datos fiables de archivos que no se encuentran en la red online. A pesar de ello, el período repetitivo de confinamiento ha facilitado la inversión de tiempo en el proyecto.

A continuación, se muestra un diagrama Gantt del proceso de investigación, estudio y elaboración del trabajo.

Figura 20. Diagrama de Gantt del Trabajo Final de Grado. Fuente: propia.

En el Anexo A4 del trabajo se describe la metodología empleada para el desarrollo del proyecto y se muestran las tablas de organización con los períodos de tiempo invertidos en cada actividad.

Como datos significativos, se ha de destacar un total de 922 horas obtenidas para la adquisición y redacción del documento, entre otras horas y actividades de las cuales no se tiene datos precisos.

8.3. DefiniciónderequisitosEl requisito más importante para el cumplimiento de los objetivos del proyecto ha sido el estudio exhaustivo sobre los índices EEDI y EEOI. A través de cada uno de los parámetros que configuran las ecuaciones se han desarrollo criterios de eficiencia energética.

Por otro lado, la participación de distintas instituciones ha permitido utilizar valores fiables en cada una de las etapas del proyecto, las cuales son:


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• grupo de investigación de la UTM, perteneciente al CSIC; • Capitán del B/O Ángeles Alvariño; • Jefe de máquinas del B/O Ramón Margalef; • contacto del grupo de investigación del BIO SOCIB; y • departamento de la Armada Española

La documentación aportada por cada una de las partes es de carácter objetivo y fiable, a diferencia de la información extraída de la fuente de internet que ha tenido que ser contrastada con otras fuentes.

8.4. Evaluacióndelaviabilidaddelaspropuestasdeeficienciaenergética

En esta sección se presenta la evaluación de la viabilidad de las propuestas de eficiencia energética para los buques oceanográficos en fase de construcción y durante su operación.

Esta valoración se ha efectuado posteriormente a la redacción y finalización del trabajo para tener una visión objetiva de todo el contenido del documento.

8.4.1. TipodebuqueestudiadoLa característica principal y de mayor importancia que define el tipo de buque estudiado es la actividad de servicio en el mar. Los buques de investigación marina se diferencian de los buques mercantes por no transportar carga y efectuar distintas travesías.

Asimismo, la viabilidad de las medidas descritas en el proyecto dependerá de muchos factores y será exclusiva para cada buque oceanográfico según la zona de exploración y navegación.

Los buques oceanográficos deberán ser proyectados para varias rutas o travesías en distintos océanos y mares ya que cada uno tiene características específicas.

El resultado de la aplicación de dichas medidas en un buque cabe la posibilidad que no resulten en beneficios óptimos, pero sí mejoren la eficiencia energética total del buque.

8.4.2. CompatibilidaddelasmedidasEn este trabajo se han presentado una amplia variedad de posibilidades para la mejora de la eficiencia energética en buques oceanográficos existentes y de nueva construcción.


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No obstante, debe tenerse presente que dichas propuestas pueden no ser acumulativas en un mismo buque debido al tipo de servicio que presta la embarcación o bien porque cada campaña realizada puede ser distinta a la anterior.

Es necesario la planificación y comunicación conjunta entre todas las partes pertinentes para acordar las mejores alternativas y soluciones para el buque.

8.4.3. FactortemporalHistóricamente la tecnología ha evolucionado con el paso del tiempo gracias al constante cambio de los mercados internacionales, aunque no siempre ha sido a beneficio de los consumidores. A modo de ejemplo, el coste de los hidrocarburos ha ido creciendo en el último período de tiempo, hecho que ha incentivado a las empresas a buscar alternativas más económicas.

Por todo lo que conlleva el cambio y la evolución con el paso del tiempo, todas las medidas indicadas en el presente documento son potencial de estudio para su mejora.

Es posible que ciertas medidas, previamente consideradas poco relevantes desde un punto de vista técnico o comercial, ahora sean atractivas para el usuario.

Por lo expuesto en estos párrafos, es de vital importancia el constante estudio de todos los factores involucrados en la eficiencia energética del buque, en especial mención a los buques ya existentes ya que depende en gran parte de la vida útil restante del buque.

8.5. NuevaslíneasdeinvestigaciónEl estudio de la viabilidad del proyecto ha permitido identificar las limitaciones y definir los requisitos que configuran el proyecto para evaluar la aplicación de las medidas de eficiencia energética propuestas.

Durante el desarrollo del proyecto, se han planteado nuevas líneas de investigación que han sido complementadas gracias al estudio de viabilidad del proyecto. Se proponen las siguientes líneas de acción:

• Estudio de la adaptación del índice EEDI requerido y EEDI obtenido para un buque tipo oceanográfico.

• Estudio y cálculo de la implementación de la ecuación alternativa del índice EEOI en la flota de buques oceanográficos españoles para la posterior creación de un SEEMP específico para cada buque.


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• Estudio de viabilidad sobre la instalación de sistemas de generación de energía a través de fuentes renovables.

• Estudio de la viabilidad económica de las medidas de eficiencia energética planteadas en el proyecto.

Sin duda las ideas planteadas muestran la falta de investigación en la mejora de la eficiencia energética en buques que no sean para el transporte de mercancías, como es el caso de los buques oceanográficos.

Conclusiones

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ConclusionesSe ha pretendido, a lo largo de este Trabajo Final de Grado, obtener la propuesta de unos criterios de eficiencia energética para la construcción y operación de un buque oceanográfico y, por ende, crear un Plan de Eficiencia Energética en base a las medidas obtenidas para un buque de este tipo.

Para ello se ha tratado de obtener una visión global de la importancia de la investigación del medio marino, a bordo de buques que necesitan estar altamente equipados con tecnología punta para cumplir con los objetivos de las campañas científico-técnicas.

La introducción teórica de la eficiencia energética y el plan de aplicación en el sector marítimo ha permitido entender la necesidad de un marco regulatorio para involucrar la flota mundial de buques mercantes y de servicio en las restricciones de emisiones GEI.

Además de estudiar los índices EEDI y EEOI propuestos por la Organización Marítima Internacional, se ha pretendido cumplir con éxito el cálculo de dichos índices con valores técnicos recopilados en la base de datos del trabajo. Sin embargo, se ha puesto de manifiesto la dificultad en la aplicación de los índices propuestos a los buques en cuestión, puesto que los mismos no quedan recogidos dentro de la normativa de referencia.

Por tal razón y, tras el minucioso estudio de los elementos estructurales, el sistema propulsivo y de gobierno y otros equipamientos que caracterizan los buques oceanográficos y, el análisis de los índices de eficiencia energética para su construcción y operación se ha llegado a las siguientes conclusiones, las cuales son expuestas según el orden de aparición.

1) El océano es fuente de vida y el constante cambio del planeta junto con el incremento del cambio climático ha derivado a una preocupación internacional por el medioambiente. Por este motivo, la investigación científica y técnica en los océanos y mares es de vital importancia para mitigar, en la medida de lo posible, los cambios y afectaciones en nuestro planeta y los seres vivos que habitan en ella.


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2) Los buques oceanográficos se caracterizan por su trabajo polivalente según el tipo de investigación que desarrollen a bordo, que insta a los proyectistas y armadores al diseño y construcción de complejos diseños con tecnología punta.

3) Los convenios, códigos, reglas y reglamentos internacionales sobre la prevención de la contaminación, en especial el Convenio MARPOL, son esenciales para controlar rigurosamente el cumplimiento de unos estándares en el sector marítimo para dirigirlo hacia un punto de mira más ecológico y sostenible.

4) Los buques oceanográficos son un tipo de buque a los que no se aplican estándares de eficiencia energética para su regulación y control. Por tanto, esto ha dificultado el cálculo y aplicación en el trabajo y todos los resultados que se han obtenido son de carácter aproximado para obtener unos valores de referencia.

5) Queda demostrado que es necesario el estudio y formulación de un índice de eficiencia energética en la fase de construcción de un buque oceanográfico. Pues la falta de criterio dificulta el planteamiento de mejoras en el anteproyecto y durante toda la espiral de su diseño.

6) El estudio de los parámetros que confieren las ecuaciones del índice EEDI son la herramienta clave para el desarrollo de medidas de eficiencia energética para buques a los cuales no aplica la normativa.

7) Las medidas propuestas influyen inicialmente en el anteproyecto del buque en su totalidad, desde las formas del buque hasta su propulsión, planta eléctrica, y así ́ en un sinfín de peculiaridades en cada uno.

8) Entre todas las medidas de mejora se destaca el tipo de propulsión y de generación de energía, pues es la fuente principal de emisiones de gases contaminantes. La propulsión diésel-eléctrica es el principal tipo de propulsión actual para conseguir un ahorro energético en el combustible aumentando el rendimiento de la planta y reduciendo así las emisiones de GEI.

9) Como factor común en todos los buques se puede afirmar que todas las actividades relacionadas con el entorno marino requieren un gasto energético, pero sin duda, las de mayor preocupación y afectación en el medio ambiente son las relacionadas con el consumo de combustible.

10) El método para lograr la combinación más adecuada de medidas de eficiencia energética a nivel operacional es único para cada buque y cada compañía naviera. Es necesaria una política medioambiental en la empresa para fomentar la influencia en el estudio y actuación de acciones más eficientes y, más económicas desde un punto de vista empresarial.

Conclusiones

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11) El índice EEOI, al igual que el índice EEDI, no es aplicable en buques oceanográficos. Por esta razón si se utiliza el cálculo recomendado por la OMI es preferible consultar individualmente cada uno de los valores de los viajes y posteriormente compararlos entre ellos para obtener un valor más verídico y reducir así el margen de error.

12) Se presenta el método alternativo de cálculo del EEOI para buques oceanográficos que actualmente se encuentra en proceso en desarrollo y se recomienda su análisis para su posterior aplicación.

13) En vista de futuras líneas de investigación, se recomienda el uso de un mayor número de buques para la base de datos con el objetivo de aumentar el número de resultados.

14) La tecnología avanzada que requieren los buques oceanográficos abre las puertas en el mundo marítimo para la inclusión de nuevos equipamientos y métodos de desarrollo más eficientes para ser implantados en otros buques de servicio o incluso, en un futuro próximo, a buques mercantes.

15) La implementación de un Plan de Eficiencia Energética y un método de control influye a la tripulación y a todas las partes pertinentes, durante las actividades de servicio y navegación, que deberán considerar tomar medidas tanto a nivel individual como colectivo para progresar en su eficiencia.

16) Todas las recomendaciones indicadas en el presente documento son potencial de estudio para su mejora. Además, es posible que ciertas medidas, previamente consideradas poco relevantes, sean atractivas para el usuario.

Si bien esto es solo un trabajo de propuestas generales, por lo que se insta al lector y todo el personal de la industria naval a investigar en cada uno de los criterios mencionados para plantear posibles proyectos reales y extender el campo de investigación en alternativas más eficientes. Así pues, siempre, con el objetivo de crear una industria marítima más atractiva para el medioambiente.


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CorreoselectrónicosSantiago Ordás Jiménez. Tutor del trabajo, Personal docente y investigador en la Facultad Nàutica de Barcelona. Mensajes de correo para las reuniones de tutoría y consultas sobre el Convenio MARPOL, desde el 17 de noviembre de 2020.

Jordi Sorribas Cervantes. Director de la Unidad de Tecnología Marina del CSIC, mensaje de correo al director para solicitar datos técnicos de la flota de buques oceanográficos del CSIC, 3 de marzo de 2021.

Arnau Rovira Gols. Miembro de la Unidad de Tecnología Marina del CSIC, mensaje de correo con información sobre los datos técnicos del buque B/O Sarmiento de Gamboa, 19 de marzo de 2021.

Roberto Gonzalez Alvarez. Miembro de la Unidad de Tecnología Marina del CSIC, mensaje de correo con información sobre las rutas y consumos del buque B/O Sarmiento de Gamboa, 7 de abril de 2021.

Antonio Álvarez Miguez. Capitán del buque oceanográfico Ángeles Alvariño. Mensajes de correo para consultar datos sobre las dimensiones del buque, 22 de abril de 2021.

Pau Balaguer Huguet. Miembro del departamento de ciencia de la sostenibilidad e investigación ICOM en el SOCIB. Mensaje de correo para consultar datos sobre el buque oceanográfico SOCIB, 23 de abril de 2021.

Manuel Rodriguez Castillo. Personal docente y investigador en la Facultad Nàutica de Barcelona, mensaje de correo para consultar y resolver dudas sobre las potencias de los motores, 29 de abril de 2021.

Arnau Rovira Gols. Miembro de la Unidad de Tecnología Marina del CSIC, mensaje de correo con los datos de consumos y rutas del B/O Sarmiento de Gamboa, 26 de abril de 2021.

Oficina de Relaciones con la Prensa de la Armada en Cartagena. Mensaje de correo con datos técnicos del buque BIO Hespérides, 28 de abril de 2021.

Antonio Álvarez Miguez. Capitán del buque oceanográfico Ángeles Alvariño. Mensajes de correo para consultar datos sobre los motores principales y auxiliares, 3 de mayo de 2021.

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AnexoA1.BasededatosdelaFlotaEspañoladeBuquesOceanográficosEn el Anexo A1 se presenta la base de datos de los buques oceanográficos españoles de la ICTS FLOTA, los cuales son:

• B/O García del Cid • B/O Sarmiento de Gamboa • B/O Mytilus • B/O Ángeles Alvariño • B/O Ramón Margalef • B/O Francisco de Paula Navarro • B/O Lura • BIO Hespérides • BIO SOCIB

La tabla que se muestra a continuación contiene los datos técnicos de cada uno de los buques que se han utilizado para el estudio y el proceso de cálculo del trabajo.

Los datos han sido obtenidos y contrastados por distintas fuentes oficiales como el CSIC y Capitanes y Jefes de Máquinas de los buques, entre otros.

Anexo A1. Base de datos de la Flota Española de Buques Oceanográficos

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Tabla A 0. Base de datos buques oceanográficos españoles. Fuente: propia.


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AnexoA2.EstudiodelosfactoresdelÍndiceEEDI

A2.1. CálculodelÍndiceEEDIobtenidoA continuación, se adjuntan las tablas utilizadas para el cálculo y estudio del índice EEDI obtenido realizado a través de la herramienta de cálculo Microsoft Excel.

• Tabla de cálculo del valor CF.

Tabla A 1. Tabla de valores CF. Fuente: MEPC.212 (63).

Anexo A2. Estudio de los factores del Índice EEDI

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• Tabla para el calculo de la potencia de los motores principales (PMP).

Tabla A 2. Tabla para el cálculo de la potencia de los motores principales (PMP). Fuente: propia.

Se debe comentar que no se dispone información del valor de SFCME del B/O García del Cid, por este motivo no se ha adjuntado en la tabla anterior.

• Tabla para el cálculo de la potencia de los motores auxiliares (PAE).

Tabla A 3. Tabla para el cálculo de la potencia de los motores auxiliares (PAE).


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• Tabla de cálculo del índice EEDI obtenido para los buques oceanográficos.

Tabla A 4. Tabla de cálculo del índice EEDI Obtenido. Fuente: propia.


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A2.2. CálculodelÍndiceEEDIrequeridoA continuación, se presentan las tablas y cálculos utilizados para el índice EEDI requerido.

• Tabla para el cálculo de las Líneas de Referencia en el índice EEDI requerido.

Tabla A 5. Reduction factors (in percentage) for the EEDI relative to EEDI Reference line. Fuente: IMO

MEPC.324 (75)


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• Tabla de los parámetros a, b y c para el cálculo de la Línea de Referencia de los buques a los que aplica la normativa.

Tabla A 6. Parámetros para la determinación de los valores de referencia de los distintos tipus de buque.

Fuente: Resolución MEPC.324 (75).


121

• Tabla para el cálculo de la opción 1 del índice EEDI requerido para los buques oceanográficos.

Tabla A 7. Tabla de cálculo para el estudio de la opción 1 del índice EEDI requerido. Fuente: propia.

• Tabla para el cálculo de la opción 2 del índice EEDI requerido para los buques oceanográficos.

Tabla A 8. Tabla de cálculo para el estudio de la opción 2 del índice EEDI requerido. Fuente: propia.


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AnexoA3.EstudiodelosfactoresdelÍndiceEEOITodo el contenido del presente anexo es fuente propia para el estudio y cálculo del índice EEOI con el programa de cálculo Microsoft Excel.

En la primera tabla se muestran todos los datos y cálculos utilizados para el desarrollo del valor EEDI para el B/O Sarmiento de Gamboa. Seguidamente se muestra un modelo de plantilla para un Informe de datos para el cálculo del indicador de CO2.

• Estudio del índice EEOI para el B/O Sarmiento de Gamboa.

Tabla A 9. Cálculos para el índice de EEOI del B/O Sarmiento de Gamboa. Fuente: propia.

Anexo A3. Estudio de los factores del Índice EEOI

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• Modelo de plantilla para el cálculo de un índice EEOI en un buque oceanográfico.

Tabla A 10. Plantilla para el Informe de datos para el cálculo del indicador de CO2 (EEOI). Fuente: propia.


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AnexoA4.MetodologíaPara la elaboración del Proyecto Final de Carrera se ha realizado una recogida de datos e información técnica de distintas organizaciones, instituciones y fuentes como libros y publicaciones, páginas web, videoconferencias y correos electrónicos.

Entre la multitud de fuentes de información y contactos establecidos, son de mencionar los siguientes:

• Grupo de investigación de la Unidad de Tecnología Marina. • Tripulación del buque oceanográfico Ángeles Alvariño. • Tripulación del buque oceanográfico Ramón Margalef. • Contacto de la Organización del SOCIB. • Contacto con la oficina de flota del buque BIO Hespérides. • Contacto con la Facultad de Ciencias del Mar, Universidad de las Palmas de Gran Canarias. • Contacto con profesores de la Facultad de Náutica de Barcelona.

El gráfico que se muestra a continuación quiere aportar una imagen cronológica de las diferentes etapas del proyecto de investigación, cálculo y redacción del TFG. El gráfico es del tipo Gantt y muestra la fecha de inicio y fin de cada actividad, sin tener en cuenta los períodos de inactividad, que queda reflejados en otro color.

Anexo A4. Metodología

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Gráfico A 1. Histórico redacción TFG. Fuente: propia.

También se adjunta el gráfico que representa el tiempo real en horas invertido para cada capítulo, la introducción, conclusión y edición y revisión.

Gráfico A 2. Horas invertidas según actividad. Fuente: propia.


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Por último, se adjunta una tabla más específica de la actividad llevada a cabo en cada capítulo, con la fecha de inicio y de fin de tarea y los días totales invertidos en cada una de ellas.

Tabla A 11. Días invertidos según la actividad. Fuente: propia

Anexo A4. Metodología

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Documents

Propuesta de criterios de eficiencia energética en el