ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DEL LITORAL

FACULTAD DE INGENIERA MARITIMA, CIENCIAS BIOLGICAS,

OCENICAS Y RECURSOS NATURALES

ARQUITECTURA NAVAL II

PRCTICA DE LABORATORIO

EQUILIBRIO LONGITUDINAL EN VARAMIENTO

GRUPO 2

Integrado por:

TORRES CASTRO CRISTHIAN ANDERSON

PLAZA MENDOZA DAVID ANDRS

Tabla de Contenido

Resumen Ejecutivo

1. Objetivos

2. Introduccin Terica

3. Procedimiento

4. Clculos

5. Anlisis de resultados

a. Comparacin porcentual de resultados

b. Comparacin grfica de resultados

6. Conclusiones

7. Recomendaciones

8. Citas Bibliogrficas

ANEXOS

I TRMINO 2014-2015

1

RESUMEN EJECUTIVO

Cambios de calado y asiento en un buque se originan cuando ocurre un varamiento (extraccin de

pesos), generalmente el fenmeno es visto cuando la nave entra a dique. En el experimento, el buque

estuvo expuesto, en un cierto punto longitudinal, a una fuerza vertical ascendente de tal forma que al

buque tenga un cambio de marea similar a un varamiento.

Existen asunciones para este tipo de fenmenos como el cambio de desplazamiento, de rea de plano

de flotacin y de radio metacntrico (se consideran no significativos) para el cual poder usarlo en

ecuacin terica. Adems de stas, tambin asumimos que no hay dao estructural en el casco o en el

punto de varamiento.

El experimento busco evaluar el mtodo terico, ya que se lo realiza bajo a asunciones, con los

resultados experimentales adems de los resultados por el programa de clculos hidrostticos.

Se mostraron los datos, se consideraron que los datos son relativamente cercanos y por tanto es

aceptable usar el mtodo terico en varamiento.

2

1.- Objetivos: Determinar experimentalmente calado y asiento cuando se produce un varamiento y el

nivel del agua se reduce en varios niveles, y, compararlos con los obtenidos utilizando las

formulaciones de clase y con un programa de computacin.

2.-Introduccin terica:

En la lnea azul se muestra el calado original de un buque. Luego de un varamiento (prdida de

desplazamiento) ocasionar un cambio de calado T en el centro de flotacin ya que en este el

varamiento no modifica el asiento original (lnea roja). Por tanto una nueva lnea de flotacin (lnea

verde) debida al varamiento en una ubicacin fuera del centro de flotacin existir un cambio de

calado por asiento en el punto de contacto tc con respecto a la lnea de flotacin roja.

Finalmente el cambio de marea en el punto de varamiento Tc ser la suma de T y tc.

i) Cambio de calado en el centro de

flotacin[1].

ii) Punto de contacto de varamiento.

iii) Cambio de marea.

Estas expresiones fueron ingresadas en hojas de clculo de Excel para agilitar los procesos.

Los calados de popa y proa son:

Terminologa:

Aw: rea de centro de flotacin.

To: Calado medio o inicial.

Lpp: Eslora entre perpendiculares.

: Peso especfico del agua.

Tpr: Calado en proa.

Tpp: Calado en popa.

Bml: Radio metacntrico longitudinal.

: Desplazamiento.

Grfico 1.

3

3.- Procedimiento:

i.- Registro de datos iniciales: Colocar el

modelo en el tanque de estabilidad y registrar

los francobordos en proa, seccin media y

popa, de ambos lados. (Vase anexos Fig. 1)

ii.- Instalar el dinammetro y registrar su

posicin longitudinal y el calado a esta

posicin, Tp. (Vase anexos Fig. 2)

iii.- Suspender el modelo de tal manera que el

calado en la posicin de suspensin de reduzca

alrededor de 1cm. Registrar los calados en

Proa, Sec. Media, Punto de suspensin, y la

fuerza de suspensin (Vase anexos Fig. 3).

Repetir luego el proceso al menos tres veces

ms, con incrementos de elevacin de 1 cm,

aproximadamente, tal como se muestra en la

Tabla 1.

Cada grupo trabaj con la misma condicin de carga, pero los puntos de suspensin son distintos para

cada uno, en nuestro caso fue a una distancia de 20 cm desde Proa. (Ojo: esto NO es d, vase

grfico 1).

4.- Clculos:

i.- Con las caractersticas iniciales, calcular las

propiedades hidrostticas del modelo,

empleando el programa CHidrBuq.[2] (Vase Tabla 2)

ii.- A partir de la fuerza, P, y posicin, d, del

punto de suspensin, calcule el cambio de

Calado Tp y el ngulo de asiento , aplicando las formulaciones desarrolladas en

el punto 2. Estos resultados TERICOS se

muestran en la Tabla 3.

iii.- A partir de las propiedades hidrostticas

iniciales, y sabiendo la fuerza y posicin de

suspensin, calcule el nuevo peso y posicin

longitudinal de G. Con este nuevo peso y LCG

calcule hidrostticamente el calado medio y

asiento resultantes, empleando el programa

CHidrBuq como lo muestra la Tabla 4.

Finalmente compare estos con los resultados

observados en el experimento (Vase Tabla 5)

y con los de la Tabla 3.

5.- Anlisis de Resultados.

a. Comparacin porcentual de resultados.

Debido a que no es aconsejable hacer un anlisis estadstico de los resultados con 3 observaciones,

cremos que lo mejor era hacer un clculo de errores porcentuales entre los resultados tericos,

experimentales y los del programa CHidrBuq simultneamente, como muestra en la siguiente Tabla 6:

Tpr(cm) 15,3 Tpr(cm) 13,6 Tpr(cm) 12,2 Tpr(cm) 11,0

Tpp(cm) 23,7 Tpp(cm) 24,5 Tpp(cm) 25,0 Tpp(cm) 25,6

Tm(cm) 20,1 Tm(cm) 19,2 Tm(cm) 18,6 Tm(cm) 18,3

Tp(cm) 16,5 Tp(cm) 15,0 Tp(cm) 14,0 Tp(cm) 13,0

P(kg) 0 P(kg) 2,8 P(kg) 4,5 P(kg) 6,3

COND INIC. FUERZA 1 FUERZA 2 FUERZA 3

TABLA 1

Tpr(cm) 15,3

Tpp(cm) 23,7

Tm(cm) 20,1

Tp(cm) 16,5

Aw(cm2) 8424,25

(kg) 105,7

BML(cm) 198,9

LCF(cm) -13,61

LCG(cm) -10,29

(rad) -0,0404

TABLA 2

COND INIC.

P(kg) Tp(cm) ()

2,8 1,59 0,74

4,5 2,56 1,20

6,3 3,58 1,67

TEORICO

TABLA 3

P(kg) final (kg) LCG(cm) Tm(cm) trimado(cm) (rad) () Tp(cm) Tp(cm)

2,80 102,90 -12,85 19,58 11,04 0,05 0,73 15,13 1,37

4,50 101,20 -14,48 19,26 12,77 0,06 1,21 14,10 2,40

6,30 99,40 -16,26 18,90 14,64 0,07 1,72 12,99 3,51

Programa CHidrBuq

TABLA 4

P(kg) Tp(cm) ()

2,8 1,5 0,69

4,5 2,5 1,21

6,3 3,55 1,70

TABLA 5

EXPERIMENTAL

4

Obteniendo as un porcentaje de error de 4% en cuanto a la prctica en general.

Ahora observaremos que tanto se aproximan grficamente los resultados entre s.

b. Comparacin grfica de resultados.

Grfica: Cambio del calado Tp vs Fuerza de suspensin P

Grfico 2. Estas curvas muestran claramente

la variabilidad lineal entre el cambio de calado

en un punto de varamiento y la fuerza P en tal

punto. Como se lo haba esperado segn la

expresin deducida del cambio de calado del

punto 2.

Grfica: ngulo de asiento vs Fuerza de Suspensin P.

Grfico 3. Ya que la expresin para el ngulo

de asiento del punto 2 tambin define

linealidad con la fuerza de suspensin, estas

curvas nos muestran claramente dicho

comportamiento.

%Tp % %Tp % %Tp %

P1 5,7 7,8 13,7 2,1 9,3 5,8

P2 2,2 1,4 6,2 0,9 4,3 0,5

P3 0,8 1,6 2,0 2,9 1,2 1,2

PROMEDIO% 2,9 3,6 7,3 2,0 4,9 2,5 3,9

TABLA 6

%Error en prctica

TEO - Chidr CHidr - EXPTEO - EXPP

5

6.- Conclusiones.

De acuerdo al objetivo planteado de la prctica, podemos concluir que el calado disminuye casi a una

razn de 1.5 cm por cada 2 kg en fuerza de suspensin en el punto de varamiento seleccionado,

mientras que el asiento va aumentando a razn de 0.5 grados aproximadamente (Vase Tablas 3, 4 y

5).

Es por esta razn que el nivel del agua se reduce, disminuyendo as el desplazamiento en el modelo

cuando se produce varamiento, tal como se ve en sta ltima tabla 7:

Estos valores fueron calculados con el programa de computacin CHidrBuq, y si bien notamos, el

desplazamiento va reducindose casi en 4 kg por cada 2 kg de fuerza en el punto de varamiento.

Esto nos indica que si hay una reduccin del nivel de agua cuando hay varamiento.

7.- Recomendaciones.

i. Al colocar el modelo en el tanque de estabilidad, procurar que el modelo tenga la mnima escora

posible, ya que si ste presenta una escora y procedemos a tomar las mediciones, es muy probable que

los clculos posteriores sean errneos.

ii. Cuando se instala el dinammetro, debemos asegurarnos que no est tensionado inicialmente. Y

tambin tratar de que la lnea de accin de la fuerza coincida con la lnea de cruja, esto es, para evitar

alguna escora en el modelo al momento de suspenderlo.

iii. En cuanto a los clculos utilizando el programa de computacin, tener en cuenta que en la

condicin inicial el modelo tiene un asiento, esto es clave, motivo por el cul no se debe hacer la

asuncin propuesta en el Grfico 1 (Ntese lnea azul. Grfico 1).

iv. Otra recomendacin sera, intentar realizar ms suspensiones para saber hasta qu valor de P la

linealidad de las grficas se cumple, ya que no se puede saber esto debido a que las fuerzas son

relativamente pequeas en comparacin al desplazamiento del modelo.

8.- Citas Bibliogrficas.

[1] Apuntes de Arquitectura Naval II por ING. BOLIVAR VACA ROMO. Guayaquil, Noviembre

1976.

[2] SHIP HULL CHARACTERISTICS PROGRAM SHCP users Manual, January 1976.

TABLA 7 (kg)

COND. INICIAL 105,70

FUERZA 1 99,60

FUERZA 2 95,80

FUERZA 3 94,40

6

ANEXOS.

FIG. 1

FIG. 2

FIG. 3

FIG. 4