balance de cargas de buque pesquero

7/24/2019 Balance de Cargas de Buque Pesquero

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2015-I

BALANCE DE CARGAS DE UN BUQUE PESQUERO

UNIVERSIDAD NACIONAL DEINGENIERA

CURSO: MV 232

SECCIN: A

PROFESOR: Ing. Carlos Villanueva Dulude

ALUMNO: Estacio Gmez Clinton

CODIGO: 20121362E

BALANCE DE CARGAS DE UNBUQUE PESQUERO


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SISTEMA ELECTRICO DEL BUQUE

NDICE

INTRODUCCION .............................................................................................................................. ii

DEFINICIONES PREVIAS .............................................................................................................. 3

a) BUQUE PESQUERO: .......................................................................................................... 3

b) SISTEMA ELECTRICO DEL BUQUE: .............................................................................. 3

c) DEFINICIN DE LAS TENSIONES, FRECUENCIAS Y DISTRIBUCIN:................. 4

d) BALANCE DE CARGAS: .................................................................................................... 5

ANAISIS DE CARGAS.................................................................................................................... 5

BALANCE DE CARGAS: 220 VOLT ........................................................................................... 7

CALCULO DE LA POTENCIAS UTIL, MAXIMA DEMANDA Y LA POTENCIA DEARRANQUE ...................................................................................................................................... 7

CALCULO APARTE: .............................................................................................................. 10

CALCULO DE LA POTENCIA APARENTE....................................................................... 10

SELECCIN DEL TRANSFORMADOR ............................................................................ 10

BALANCE DE CARGAS: 440 VOLT ......................................................................................... 11

CALCULO DE LA POTENCIAS UTIL, MAXIMA DEMANDA Y LA POTENCIA DEARRANQUE .................................................................................................................................... 11

CALCULO APARTE: .............................................................................................................. 14

SELECCIN DEL GENERADOR........................................................................................ 15

CONCLUSIONES ........................................................................................................................... 16

ANEXOS .......................................................................................................................................... 17

ANEXO N1: ........................................................................................................................... 17

Diagrama, especificaciones y Catalogo del trasformador................................ 17

ANEXO N2: ........................................................................................................................... 22

Catlogo de los generadores Caterpillar ............................................................ 22


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SISTEMA ELECTRICO DEL BUQUE ii

INTRODUCCIN

La pesca es el medio de vida de una gran cantidad de personas y alimentos para una

gran parte del mundo. Se define como la actividad humana consistente en la captura depeces, ballenas, focas, o cualquier otro ser viviente en el mar. Sus fines son muy diversos:alimentacin, comercializacin, deporte, etc.

Sus orgenes son muy antiguos, es difcil precisar desde cuando se viene practicandoeste arte, ya desde la prehistoria el hombre la utilizaba para su alimentacin. Hoy en daes un aspecto muy importante en la vida social, poltica y econmica de muchas personasy naciones.

De aqu que el hombre desde todos los tiempos y hoy en da, para practicar este arte ymedio de vida haya ido desarrollando una gran cantidad de sistemas, utensilios y medios

de pesca, hasta el presente en que nos encontramos con una gran industria pesquera; lacual est conformada como pilar principal por las barcos pesqueros, ya que sin estosprcticamente no se podra dar esta actividad como medio econmico para una industria.

Dado este caso en el cual la pesca representa una actividad industrial que favorece con elcrecimiento y desarrollo sostenible de la economa de la nacin, es que se implementa aun buque con los medios necesarios para realizar dicha tarea, y con eso nos referimos alas dimensiones necesarias, al compartimentado adecuado, al tipo de propulsin que noespante a los peces, a la habitabilidad para albergar a los pescadores durante las largas

jornadas que se adentran a la mar, y como olvidar el sistemas de generacin de

alimentacin elctrica, el cual es aspecto de estudio de la siguiente monografa.

En este apartado nos centraremos explcitamente en el balance de cargas de losdiferentes elementos consumibles de fluido elctrico del barco pesquero, sean estos defuncionamiento de entrada con 440 y 220 voltios respectivamente. A la vez con estebalance de cargas se proceder con la eleccin del motor y de los grupos electrgenosque permitan el funcionamiento adecuado de las cargas abordo considerando elrespectivo margen de exceso de potencia a favor del motor como factor de seguridad.

Esperando que la siguiente monografa contribuya de alguna manera al desarrollotecnolgico de la industria pesquera y refuerce al estudiante de ingeniera naval en los

conocimientos que va adquiriendo a travs del tiempo.

El Autor


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SISTEMA ELECTRICO DEL BUQUE 3

BALANCE DE CARGAS ELCTRICAS DE UN BUQUE PESQUERO

DEFINICIONES PREVIAS

a) BUQUE PESQUERO:Cuando se disea un nuevo barco, todo su desarrollo se orienta a su funcionalidad, al tipode carga a transportar, y en este apartado en concreto, que tipo de pesca quiere realizar.

Existen algunas clasificaciones bsicas de los buques pesqueros, que a su vez, sesubdividen en otras ms detalladas desde el punto de vista de la funcionalidad. Ejemplode todo ello es un buque tipo arrastrero que puede ser clsico o rampero, y a su vez estospueden ser al fresco o congelador y este puede ser a su vez factora o no.

Entre los tipos ms importantes de buques que se dedican a la pesca podemos citar lossiguientes:

Atuneros. Arrastreros. Balleneros. Caeros.

Cerqueros. Palangreros. Buques para la pesca con nasas.

Buques para la pesca con redes de enmalle Volanderos. De bajura.

b) SISTEMA ELECTRICO DEL BUQUE:Es uno de los tantos sistemas auxiliares del buque, cuya funcin la cual es de las demayor importancia, es generar el flujo de electricidad encargada de alimentar a losdiversos aparatos y artefactos elctricos que garantizan el cumplimiento de la labor parala cual fue destinado el buque, en este caso para la pesca, para lo cual se necesita unsistema de alimentacin que permita la conservacin de los almacenes de pescado.

La planta elctrica de un buque de estas caractersticas tiene una gran importancia en elplanteamiento y diseo del buque, pues la potencia instalada es del orden de la mitad dela potencia propulsora. Adems dependen de ella ciertos servicios sin los que el buque notendra sentido. De esto se desprende que la mayor demanda elctrica del buque seproducir cuando se encuentre faenando y con la planta frigorfica funcionando a todo supotencial, es decir, cuando se encuentra congelando las capturas.


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Los elementos caractersticos de una planta elctrica de un buque son los siguientes: Grupos generadores. Cuadro principal. Elementos de proteccin de generadores y consumidores. Red de distribucin y acumuladores. Generador de emergencia. Consumidores.

La instalacin elctrica del buque deber ajustarse a los requerimientos de las casasclasificadoras y los convenios de seguridad en el mar:

American Bureau of Shipping. Convenio de Seguridad de la Vida en la Mar (SOLAS).

En general, los sistemas elctricos de los buques son de una calidad superior a laestndar pues deben sobrevivir un periodo muy largo en condiciones adversas desalinidad, alta conductividad del casco y el agua del mar, humedades, incrustaciones y

corrosin. Los aislamientos y el acabado de la instalacin requieren por tanto un extra decalidad respecto a otros usos industriales en tierra.

c) DEFINICIN DE LAS TENSIONES, FRECUENCIAS Y DISTRIBUCIN:Antes de realizar el estudio de la planta elctrica es necesario definir ciertos parmetrosbsicos como son:

Tipo de corriente a utilizar (alterna o contina). Tensin de la misma.

Frecuencia.En la actualidad lo normal en los buques es el uso de corriente alterna trifsica al igualque en las instalaciones terrestres, por presentar numerosas ventajas a la corrientecontinua. Algunas de estas ventajas son:

El peso y tamao de los grupos generadores es menor en caso de utilizar corrientealterna. Al mismo tiempo el coste de adquisicin de la planta es menor.

Mayor robustez y mejor mantenimiento de generadores y motores. La corriente alterna permite el uso de tensiones ms altas, por lo que el cobre

necesario es menor.

El cambio de tensiones se realiza por medio de mquinas sin partes mviles por loque su coste y mantenimiento es reducido.

Posibilidad de alimentar el buque con la red de puerto, lo que supone un ahorro,ya que el precio del kW/h producido q bordo es mayor al suministrado por las

compaas elctricas. Empleo ms eficaz del alumbrado fluorescente.

Por lo tanto la corriente que se utilizar a bordo ser alterna, exceptuando ciertosconsumidores como son ciertos equipos de comunicaciones y control que suelen utilizarhabitualmente corriente continua.Lo habitual en los buques con una propulsin no elctrica son los siguientes valores detensin-frecuencia en los bornes del generador:


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380V/50Hz 440V/60Hz

d) BALANCE DE CARGAS:

El anlisis del Balance de Cargas Elctricas consiste de una tabulacin detallada de todaslas cargas elctricas que operan durante la navegacin, durante las maniobras y enpuerto.

Para realizar el Balance de Cargas Elctricas se han de seguir los siguientespasos/criterios:

Se definen las diferentes situaciones de operacin del barco, entre las cuales haydiferencias significativas de consumo elctrico (Navegacin, Navegacin conpesca, Faena de pesca, En puerto)

Se listan los diferentes consumidores elctricos en una tabla, indicando su carga y

su eficiencia elctrica. Se asignan factores de utilizacin para cada situacin y unidad. Se determina la potencia til de cada carga con la ayuda de su factor de utilizacin

y eficiencia. Se determina la mxima demanda en cada condicin, como suma de los

consumos de red de cada unidad. Se asigna un margen de seguridad a la demanda mxima de cada situacin. El sistema de generacin/almacenamiento habr de tener la flexibilidad suficiente

como para atender todas las situaciones, funcionando con el mximo rendimientoposible.

ANAISIS DE CARGAS

Los equipos y sus cargas dependen respectivamente del tipo y tamao del buque. En estebuque pesquero se analizarn las cargas instaladas que son de 220 y 440 Voltsrespectivamente segn indican los cuadros de datos:


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EQUIPOS DE 220 VOLT.

CARACTERISTICAS DE CARGA

CARGA EFICIENCIA

KW n

Gambuza de carne 1.5 0.8

Gambuza de Verduras 2 0.8

Hidroneumtico de agua dulce 1 0.8

Cocina 10 1

Extractor de cocina 1 0.8

Reflector de cubierta 4 1

Reflector de Navegacin 1.5 1

Congelador 0.5 0.8

Sonar 3 1

Alumbrado General 8 1

Hidroneumtico de agua mar 1 0.8

TABLA N1: Cargas de 220 V

EQUIPOS DE 440 VOLT.

CARACTERISTICAS DE CARGA

CARGA EFICIENCIA

KW n

Bomba de gobierno # 1 8 0.85

Bomba de gobierno # 2 8 0.85

Bomba de Transferencia de Petrleo 2.5 0.8Bomba del Separador Agua y Aceite 1.5 0.85

Compresor de aire # 1 4.5 0.85

Compresor de aire # 2 4.5 0.85

Ventilador de Sala de Mquinas # 1 5 0.85

Ventilador de Sala de Mquinas # 2 5 0.85

Extractor de Sala de Maquinas 3 0.85

Bomba de Achique y Contraincendios # 1 9 0.85

Bomba de Achique y Contraincendios # 2 9 0.85

Bomba de Purificador de Petrleo 2 0.85Bomba de pre lubricacin MP 3 0.9

Bomba de aguas de ruidos 4 0.8

Bomba de achique popa 2 0.8

Aire Acondicionado 8 0.9

Bomba de enfriamiento Aire acondicionado 2 0.8

TABLA N2: Cargas de 440 V


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Las clasificadoras recomiendan dejar un margen del 15% de reserva por capacidad dedemanda mxima, con esto se puede calcular la CAPACIDAD DE GENERACIN pordemanda mxima, la cual difiere en cada forma de operacin:

0.85

Todos estos resultados se dispondrn en una tabla general en donde se ve claramentecada equipo y sus potencias que consumen.

Pero para el clculo de las Potencias de Arranque de la Gambuza de Verduras seproceder de la siguiente forma:

+ 2.5 Estos resultados se mostraran en un clculo aparte de la tabla general


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Tabla N4: Balance de Cargas 220 Volt.

CARGA EFICIENCIA POTENCIA DE RED

KW n KW Fu KW(PU) Fu KW(PU) Fu KW(PU) Fu KW(PU

Gambuza de carne 1.5 0.8 1.88 0.25 0.47 0.25 0.47 0.25 0.47 0.25 0.47

Gambuza de Verduras 2 0.8 2.5 0.25 0.63 0.25 0.63 0.25 0.63 0.25 0.63

Hidroneumtico de agua dulce 1 0.8 1.25 0.25 0.31 0.25 0.31 0 0 0.25 0.31

Cocina 10 1 10 0.5 5 0.5 5 0 0 0 0

Extractor de cocina 1 0.8 1.25 1 1.25 1 1.25 1 1.25 0.5 0.63

Reflector de cubierta 4 1 4 0 0 0.5 2 1 4 0 0Reflector de Navegacin 1.5 1 1.5 1 1.5 1 1.5 1 1.5 0 0

Congelador 0.5 0.8 0.63 0.25 0.16 0.25 0.16 0.25 0.16 0.25 0.16

Sonar 3 1 3 0 0 0 0 1 3 0 0

Alumbrado General 8 1 8 0.25 2 0.25 2 0.25 2 0.25 2

Hidroneumtico de agua mar 1 0.8 1.25 0.25 0.31 0.25 0.31 0 0 0.25 0.31

Potencia Instalada 33.5

11.63 13.63 13.01 4.51

13.68 16.04 15.3 5.3

TRD 17.25 19.25 18.63 10.13

en KW 17.25 19.25 18.63 10.13

POTENCIA APARENTE DEL TRANFORM 20.92 23.35 22.6 12.3

NOTAS: FP:0.85

EFIC:0.97

Cap. Del Transformador por Pt. De Arranque

SEGN CATALOGO DE FABRICA: SE ESCOGE UN TRANSFORMADOR SECO DE: 30 KVA

en KVA----------------------------------------

SELECCIN DEL TRANFORMADOR:

(*)POT.APARENTE=Pot. Activa/FP/EFIC

Demanda Mxima

Cap. Del Transformador por Max. Demanda

ver clculos aparte

Pot. Activa

Demanda por Pot. Arranque Gambuza Verd.

EQUIPOS DE 220 VOLT.NAVEGANDO NAVEGANDO CON PESCA FAENA DE PESCA PUERTO


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CALCULO APARTE:

Calculo de Potencia de Arranque

+ 2.5

GAMBUZA DE VERDURAS

CONDICIONDmax Pu K Pred Pot. Arranque

KW KW KW KW KW

NAVEGANDO 11.63 0.63 2.5 2.5 17.25

NAVEGANDO CON PESCA 13.63 0.63 2.5 2.5 19.25

FAENA DE PESCA 13.01 0.63 2.5 2.5 18.63

EN PUERTO 4.51 0.63 2.5 2.5 10.13

CALCULO DE LA POTENCIA APARENTE

Los valores conseguidos resultan mayores que los obtenidos por capacidad de mximademanda. Sin embargo como los transformadores no son elementos mecnicos, puedensoportar sobrecarga de potencia.

Los valores hallados nos servirn para conocer la sobrecarga que transportara eltransformador. Asumiendo un valor promedio de FACTOR DE POTENCIA deltransformador igual a 0.85 y una EFICIENCIA de 97%, se procede a calcular la Potencia

Aparente del transformador.

19.25

0.85 0.97 23.3474

23.35

SELECCIN DEL TRANSFORMADOR

Del catlogo del fabricante elegimos un transformador de la marca Siemens con unaPotencia Aparente de 30 KVA para que pueda satisfacer todos los equipos. Los

diagramas, dimensiones y especificaciones del transformador se acuaran en el ANEXON 1.


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BALANCE DE CARGAS: 440 VOLT

En el balance de cargas de 440 volt se detallara las cargas y la eficiencia de los equipos que

trabajan a este voltaje. Para determinar la potencia de red (KW) de cada equipo se

procede a la siguiente frmula:

()

EQUIPOS DE 440 VOLT.CARGA EFICIENCIA POTENCIA DE RED

KW n KW

Bomba de gobierno # 1 8 0.85 8.24

Bomba de gobierno # 2 8 0.85 8.24

Bomba de Transferencia de Petrleo 2.5 0.8 3.13

Bomba del Separador Agua y Aceite 1.5 0.85 1.76

Compresor de aire # 1 4.5 0.85 5.29

Compresor de aire # 2 4.5 0.85 5.29

Ventilador de Sala de Mquinas # 1 5 0.85 5.88

Ventilador de Sala de Mquinas # 2 5 0.85 5.88

Extractor de Sala de Maquinas 3 0.85 3.53

Bomba de Achique y Contraincendios # 1 9 0.85 10.59

Bomba de Achique y Contraincendios # 2 9 0.85 10.59

Bomba de Purificador de Petrleo 2 0.85 2.35

Bomba de pre lubricacin MP 3 0.9 3.33

Bomba de aguas de ruidos 4 0.8 5

Bomba de achique popa 2 0.8 2.5

Aire Acondicionado 8 0.9 8.89

Bomba de enfriamiento Aire acondicionado 2 0.8 2.5

TABLA N5: Potencia instalada en la lnea de 440 V

CALCULO DE LA POTENCIAS UTIL, MAXIMA DEMANDA Y LAPOTENCIA DE ARRANQUE

Igualmente que en balance de cargas de 220 volt se procede a calcular los datos para elbalance de cargas de 440 volt.

(0 1)


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= + + +

Las clasificadoras recomiendan dejar un margen del 15% de reserva por capacidad dedemanda mxima, con esto se puede calcular la CAPACIDAD DE GENERACIN pordemanda mxima, la cual difiere en cada forma de operacin:

0.85

Todos estos resultados se dispondrn en una tabla general en donde se ve claramentecada equipo y sus potencias que consumen.

Pero para el clculo de las Potencias de Arranque de la Bomba de Gobierno #1, Bombade achique y contraincendios #1 y el Aire acondicionado se proceder de la siguienteforma:

+ 2.2

Estos resultados se mostraran en un clculo aparte de la tabla general


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Tabla N6: Balance de Cargas 440 Volt

CARGA EFICIENCIA POTENCIA DE RED

KW n KW Fu KW(PU) Fu KW(PU) Fu KW(PU) Fu KW(PU)

Bomba de gobierno # 1 8 0.85 9.41 1 9.41 1 9.41 1 9.41 0 0

Bomba de gobierno # 2 8 0.85 9.41 0 0 0 0 0 0 0 0

Bomba de Transferencia de Petrleo 2.5 0.8 3.13 0.25 0.78 0.25 0.78 0 0 0.25 0.78

Bomba del Separador Agua y Aceite 1.5 0.85 1.76 0 0 0 0 0 0 1 1.76

Compresor de aire # 1 4.5 0.85 5.3 0.25 1.32 0.25 1.32 0.25 1.32 0.25 1.32

Compresor de aire # 2 4.5 0.85 5.3 0 0 0 0 0 0 0 0

Ventilador de Sala de Mquinas # 1 5 0.85 5.88 1 5.88 1 5.88 1 5.88 1 5.88

Ventilador de Sala de Mquinas # 2 5 0.85 5.88 1 5.88 1 5.88 1 5.88 0 0

Extractor de Sala de Maquinas 3 0.85 3.53 1 3.53 1 3.53 1 3.53 0 0

Bomba de Achique y Contraincendios # 1 9 0.85 10.58 0 0 1 10.58 0 0 0.5 5.29

Bomba de Achique y Contraincendios # 2 9 0.85 10.58 0 0 0 0 0 0 0 0

Bomba de Purificador de Petrleo 2 0.85 2.35 1 2.35 1 2.35 1 2.35 0.25 0.59

Bomba de pre lubricacin MP 3 0.9 3.33 0 0 0 0 0 0 1 3.33

Bomba de aguas de ruidos 4 0.8 5 0.25 1.25 0.25 1.25 0 0 0.25 1.25

Bomba de achique popa 2 0.8 2.5 1 2.5 1 2.5 1 2.5 0.25 0.63

Aire Acondicionado 8 0.9 8.88 1 8.88 1 8.88 1 8.88 0.4 3.56

Bomba de enfriamiento Aire acondicionado 2 0.8 2.5 1 2.5 1 2.5 1 2.5 0.4 1

Potencia Instalada 81

Demanda Mxima 44.28 54.86 42.25 25.39

Capacidad de generacin por Max. Demanda 52.09 64.54 49.7 29.87

Cap. Pot Arranque Bomba de Gobierno 1 TRD 55.572 66.152 53.542 25.39

Cap. Pot Arranque Bomba de Achique y CI 1 TRD 44.28 67.556 42.25 43.376

Cap. Pot Arranque aire Acondicionado TRD 54.936 65.516 52.906 41.366

CAPACIDAD REQUERIDA POR GENERADORES 55.572 67.556 53.542 43.376

ver clculos aparte

ver clculos aparte

EQUIPOS DE 440 VOLT.NAVEGANDO NAVEGANDO CON PESCA FAENA DE PESCA PUERTO

ver clculos aparte


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CALCULO APARTE:

Calculo de Potencia de Arranque

+ 2.5

BOMBA DEACHIQUE Y CONTRAINCENDIO 1


KW KW KW KW KW

NAVEGANDO 44.28 0 2.2 0 44.28


FAENA DE PESCA 42.25 0 2.2 0 42.25

EN PUERTO 25.39 5.29 2.2 10.58 43.376

AIRE ACONDICIONADO


KW KW KW KW KW

NAVEGANDO 44.28 8.88 2.2 8.88 54.936


FAENA DE PESCA 42.25 8.88 2.2 8.88 52.906

EN PUERTO 25.39 3.56 2.2 8.88 41.366

BOMBA DE GOBIERNO 1


KW KW KW KW KW

NAVEGANDO 44.28 9.41 2.2 9.41 55.572


FAENA DE PESCA 42.25 9.41 2.2 9.41 53.542

EN PUERTO 25.39 0 2.2 0 25.39


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SELECCIN DEL GENERADOR

Se seleccionaran dos generadores principales, donde cada uno de ellos deber satisfacerla mayor de las potencias calculadas, en este caso navegando con pesca: 67.556 KW.

Adems se utilizara un generador de Puerto (o auxiliar) que deber cumplir con lapotencia calculada: 43.376 KW.

Se seleccionara dos generadores marinos de la marca Caterpillar modelo C4.4 con unapotencia de 76 KW. Y un generador de puerto de la marca Caterpillar modelo C4.4 conuna potencia de 58 KW.

SELECION DE LOS GENRADORES (Segn Catalogo de Fabrica Caterpillar)

GENERADOR PRINCIPAL 1 CATERPILLAR C4.4 76KW/0.8FP/1800RPM

GENERADOR PRINCIPAL 2 CATERPILLAR C4.4 76KW/0.8FP/1800RPM

GENERADOR DE PUERTO CATERPILLAR C4.4 58KW/0.8FP/1800RPM


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CONCLUSIONES

Como se puede observar en los clculos para las cargas de 220 V, el resultado

que nos da es 23.35KVA pero dado que dicho valor no es comercial, elegimos un

transformador con capacidad superior al nuestro para evitarnos inconvenientes de

un catlogo por ello seleccionamos un Transformador Trifsico Seco de 30KVA.

Se utilizarn 2 Generadores Principales, cada uno de los cuales deber satisfacer

a la mayor de las potencias calculadas en este caso Navegando con Pesca:

67.556 KW, de catlogo de fabricante de la Compaa Caterpillar escogeremos el

Generador C4.4 de 76KW.

Se utilizara 1 Generador de Puerto(o Auxiliar) que deber satisfacer la mayor de

las potencias calculadas para Puerto: 43.376 KW. Revisando el catlogo de

fabricante de la Compaa Caterpillar tendremos a escoger entre el Generador

C4.4 de 44KW y el de 58KW, por lo cual optamos por el generador C4.4 de

44KW por que este tiene un margen mayor de diferencia para la reserva.

Es importante hacer estos clculos para determinar la potencia consumida y as

poder escoger un equipo adecuado con un margen de exceso por para evitar

inconvenientes.


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ANEXOS

ANEXO N1:Diagrama, especificaciones y Catalogo del trasformador.


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ANEXO N2:

Catlogo de los generadores Caterpillar

balance de cargas de buque pesquero

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