Universidad Austral de Chile Facultad de Cs. De la ingeniería

Instituto de Cs. Navales y Marítimas Escuela de Ingeniería Naval

Proyecto y Diseño de la Nave I

Proyecto Remolcador 45 BP, sistema azimutal de propulsión

Profesor: Richard Luco

Alumnos: Roque Castillo

Eduardo Chi

Francisco Peregue

Valdivia, 03 de junio de 2013

Cálculo preliminar de pesos

Cálculo preliminar de pesos 2

Índice

Introducción 3

Desarrollo 4

A. Peso en Rosca 4

Peso del Casco 4

según D.G.M. Watson Y A.W. Gilfillan 5

según Manuel Arnaldo 6

según Cadwell's 6

según Harvald y Juncher 6

Peso de Equipo y Habitacion 7

según Alvariño, Azpiroz y Meizoso 7

según Munro - Smith 8

Peso Maquina Propulsora 8

según Manuel Arnaldo 8

Peso en Rosca total 9

B. Peso Muerto 9

peso combustible 9

peso agua, provisiones y tripulación 9

Peso Muerto total 10

C. Resumen Desplazamiento total 10

Conclusión 11

Bibliografía 12

Cálculo preliminar de pesos 3

Introducción

Este corresponde a la cuarta etapa del “Proyecto y Diseño de un Remolcador de 45 BP, con

sistema azimutal de propulsión”.

Este segundo informe; dará a conocer el desplazamiento preliminar total de la embarcación,

mediante formulaciones empíricas de distintos autores.

Se mostraran los cálculos realizados y la metodología que se usara.

Cabe mencionar que estos cálculos son para una etapa preliminar del proyecto, donde no

hay una precisión del cien por ciento.

Cálculo preliminar de pesos 4

Desarrollo

El peso (o desplazamiento) total del buque es la suma de los denominados Peso en Rosca

y Peso Muerto; expresada en la siguiente relación:

El Peso en Rosca corresponde al peso del casco completamente equipado, la maquinaria

propulsora y el peso de la sala de máquinas; es decir, sin tripulación, combustibles, agua,

ni provisiones, también es llamado como Desplazamiento Liviano. El Peso Muerto

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

Tonnage).

A. Peso en Rosca

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

siguientes:

Peso del casco completo.

Maquinaria propulsora.

Peso del equipo y habitación

Peso del casco

El peso de la estructura de acero de una embarcación en la fase de proyecto puede

hacerse mediante fórmulas empíricas en función de sus características principales, como

también utilizando un buque patrón de similares formas.

Cálculo preliminar de pesos 5

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

Este método tiene dos constantes K y E que dependen del tipo de embarcación y

características. Se expresa con la siguiente fórmula:

( ( ))

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

Además:

( ) ( )

Donde, l1hi, eslora y altura de superestructura, y h2l2, eslora y altura de las casetas.

Por tanto E = 405,7; lo cual está dentro del rango para el numero E en los remolcadores,

según la tabla descrita anteriormente.

Y el valor de CB80D se obtiene de la siguiente formula:

( )

Reemplazando en la formula principal tenemos:

Wst = 144,73 ton.

Cálculo preliminar de pesos 6

Según Manuel Arnaldo

Metodo extraido también de la tesis sobre remolcadores realizada por Jackeline

Benavides, que a su vez la extrajo de la reviste “Ingenieria Naval” del año 1994, en la cual

se presentaba un procedimiento para obtener las dimensiones principales,

desplazamiento, coeficientes de carena, formas, estabilidad, propulsión, resistencia y la

fuerza de tracción a punto fijo de un remolcador y el peso del acero, según la siguiente

expresión:

Wst = α * Lpp * B * D

Wst = 0,15 * 26 * 9,4 * 4,7

Wst = 172,3 ton

Segun Cadwell`s

Para esta formula se nececitan en medidas inglesas los valores:

Wst = ((0,44*Lpp*B*D)/(100))*((((Lpp/D)/8)^0,5))*(1+0,05*(Cb-0,5))

Wst = ((0,44*85,3*30,84*15,42)/(100))*((((85,3/15,42)/8)^0,5))*(1+0,05*(0,52-0,5))

Wst = 148,57 ton inglesas

Wst = 150,95 ton

Segun Harvald y Juncher

El peso según este método esta expresado por la siguiente formula:

Wst = Cs(Lpp x B x D + Sup.)

Donde

Cs = Cso + 0,064 e(-0,5u – 0,1u^2,45)

u = log10 (Δ/100)

Sup = 0,8 B (1,45 Lpp – 11)

Cso para remolcadores vale 0,0892, según tabla.

Cálculo preliminar de pesos 7

Reemplazando tenemos que:

WST = 248,3 Ton.

Después de utilizar estos métodos, y al ver que no dieron distintos resultados cercanos

entre sí, procedimos a sacar un promedio de todos para tener así una aproximación del

peso del casco. Por tanto:

Promedio peso del caso = 162,53 ton

Peso de Equipo y Habilitación

Como aproximación preliminar, para el cálculo de pesos de nuestro remolcador, se

utilizaron fórmulas empíricas propuestas por dos autores distintos, primero según

Alvariño, Azpiroz y Meizoso, y segundo según la propuesta de Munro-Smith.

Según Alvariño, Azpiroz y Meizoso:

Proponen la siguiente fórmula para remolcadores, encontrada en su libro “Proyecto

Básico del Buque Mercante”:

Donde K varía entre 0,04 y 0,08, siendo el más normal 0,06.

Por tanto remplazando valores tenemos que:

WEyH = 68,92 ton

Cálculo preliminar de pesos 8

Según Munro – Smith:

Estos dos autores, relacionan el peso del acero con el peso de los equipos y las

habilitaciones, de acuerdo a la tabla que se presenta a continuación:

Peso de los Equipos y Habilitación según Munro-Smith

Tipo de Remolcador % de acero en ton

Rio 25

Puerto 33

Altura 43

Siguiendo lo indicado en la tabla, nuestro tipo de remolcador es de Puerto, por lo cual

deberíamos calcular para un 33% del acero estimado anteriormente, por lo tanto tenemos

que:

WEyH = 162,53 * 0,33 = 53,64 ton

Después de obtener los resultados, al igual que en la etapa anterior, procedemos a sacar

un promedio de ambos métodos para así entregar la aproximación final:

Promedio peso equipo y habitación = 61,28 ton

Peso Maquina Propulsora

Se utilizó la fórmula propuesta por Manuel Arnaldos según la cual el peso de la maquina

propulsora estaría dado por la siguiente expresión:

Wsm = 3 * Wmp

Donde Wmp es igual al peso del motor que previamente se ha elegido, en nuestro caso un

Caterpillar 3512C, con un peso aproximado de 7,4 ton cada motor. Por tanto tenemos que

Wsm = 3 * Wmp = 59,2

Cálculo preliminar de pesos 9

Peso en Rosca total:

Después de calcular cada uno de los componentes, se procede a la sumatoria de los

mismos para obtener el peso liviano total aproximado de nuestro remolcador:

Peso en rosca = 283,01 ton

B. Peso Muerto

También conocido como DEADWEIGHT, corresponde a los pesos que son variables en el

buque, como lo son: El combustible, las provisiones, los tripulantes, el agua. Para el

cálculo aproximado del peso muerto, seguimos las consideraciones propuestas en el

Albariño, y algunas fórmulas propuestas por Miguel Arnaldos el cual explica una forma de

aproximar el peso de cada uno de estos componentes de la siguiente manera:

Peso combustible

Según Arnaldos:

Wc = 24 * F * BHP * D = 11150 (Kg.) =11,15 ton

F: consumo especifico del motor: 0,140Kg/hp*hrs

BHP: potencia total de los motores, potencia instalada: (3190,84 hp)

D: autonomía en días: 1,04

Peso agua, provisiones y tripulación:

Para la estimación del peso de estos elementos, nos guiamos por las consideraciones

propuestas en el Albariño, en las que proponían que para calcular el peso del agua y de

las provisiones se debía tomar en cuenta el número de tripulantes, y el consumo por

persona que se aproxima a un total de 154 lt de agua por persona y un aproximado de 5

kg de provisiones también por persona, más una estimación de 100 kg de peso por

persona.

Cálculo preliminar de pesos 10

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

Ítem Peso (ton)

Combustible 11,15

Agua 0,64

Provisiones 0,02

Tripulación 0,4

Total Peso Muerto 12,21

C. Resumen Desplazamiento total

Para finalizar, determinaremos el peso aproximado de nuestro remolcador, teniendo ya

las aproximaciones del peso muerto y el peso en rosca, siguiendo la formula descrita al

principio del presente informe:

Cálculo preliminar de pesos 11

Conclusión

La forma de poder hacer el cálculo del desplazamiento liviano lo más exacto, es

desglosando cada elemento que componen la estructura del buque y pesándolos,

además, se le debe agregar un porcentaje por la soldadura (5% aprox.). El peso de

cada uno de los elementos que componen la maquinaria, equipos y habitación, son

descritos en el catálogo del fabricante. Pudiendo así fabricar una tabla con los

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

Para calcular el peso muerto lo más exacto posible, es necesario desglosarlo en

más ítems; no solo en peso de combustible, agua, provisiones y tripulación, sino

que también, es necesario tener los pesos de las provisiones, de los elementos de

desecho, aceites y lubricantes, entre otros (todos los pesos que varían durante el

trayecto de la embarcación). Subdividir el peso de aguas, en agua dulce y aguas

grises y negras, por ejemplo.

La estimación preliminar de pesos son cálculos estimativos, y que pueden variar

del peso real final.

Cálculo preliminar de pesos 12

Bibliografía

“PROPUESTA ESTRUCTURAL PARA REMOLCADOR COSTERO DE 32m DE

ESLORA Y 55ton DE BOLLARD PULL – JACQUELINE BENAVIDES FLORES

– VALDIVIA, CHILE – 2011”

“PROYECTO DE UN REMOLCADOR FLUVIAL DE FALUCHOS

ABARLOADO A ÉSTE, CON CARGA DE ÁRIDOS – JAVIER VILLANUEVA

CANDIA – VALDIVIA, CHILE – 2007”

“REMOLCADOR DE SALVAMENTO CONTRAINCENDIOS Y

ANTIPOLUCIÓN – VERONICA JORDAN JORDAN – MADRID, ESPAÑA –

2008”

“PROYECTO BÁSICO DEL BUQUE MERCANTE – RICARDO ALVARIÑO

CASTRO – MADIRD, ESPAÑA – 1997”