cálculo y diseño del sistema de amarre y fondeo de un lpg carrier

7/25/2019 Clculo y Diseo Del Sistema de Amarre y Fondeo de Un LPG Carrier

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E.T.S.N.M GRAO en TECNOLOXIAS MARINAS. CURSO PONTE 2014/2015

UNIVERSIDADE DE A CORUA

ESCUELA TCNICO SUPERIOR DE NUTICA E

MQUINAS

Clculo y Diseo del Sistema de Amarre yFondeo del Buque LPG/C Scali Reali.

DICIEMBRE-2014

Autor: Frank Amador Patio

Tutor: Enrique Garca Bustelo

CLCULO Y DISEO DEL SISTEMA DE AMARRE Y FONDEO


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NDICE:

1. Memoria.31.1. Objeto

1.2.

Alcance1.3. Antecedentes1.4. Normas y referencias1.5. Bibliografa

2. Requisitos de diseo..42.1. Dimensiones principales2.1.1 Clculo del rea y h

3. Clculo del numeral de equipo (NE)...5

3.1. Eleccin del ancla......73.2. Eleccin de la cadena....9

4. Clculo de componentes.104.1. Caja de cadenas

4.1.1. Caja de las cadenas4.1.2. Caja para una sola cadena114.1.3. Distancia entre bocina y cadena

4.2. Escobn.....12

4.3. Clculo de potencia y velocidad del molinete...13

ANEXO

I. Presupuesto..15II. Fotos y planos..........17



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1.MEMORIA1.1. Objeto

El sistema de fondeo es el encargado de inmovilizar el buque y substraerle a la accin

de las corrientes y del viento mediante aparatos que unidos al buque son capaces defijarse en el fondo del agua.El ancla es el elemento principal encargado de fondear el buque por la accin de su

propio peso y por sus uas, funciona de manera que, si es sometida a una fuerza paralelaal fondo del agua, tiende a clavarse en el fondo. Es necesario, que el buque al fondear,el ancla conserve una pequea velocidad para arrastrar aquella por el fondo de maneraque se agarre a l.El objetivo del siguiente proyecto es el clculo y diseo del sistema de amarre y fondeode un buque LPG.

1.2.

AlcanceEl mbito de aplicacin del proyecto se acomodar a un buque tanqueque transporta Gas Licuado del Petrleo de 87,5 metros de eslora.

1.3. Antecedentes

Todos los clculos de los componentes de amarre y fondeo as como la informacin del

buque aparecen posteriormente o en los planos. Los clculos se realizan teniendo en

cuenta los requisitos de las Sociedades de clasificacin.

1.4. Normas y referencias

- Normativa de clasificacin de anclas y cadenas obtenidas de la DNV segn el

captulo 3 de la sociedad de clasificacin.

-Tipos de anclas y cadenas segn anclas trillo cadenas y anclas sl.

1.5. Bibliografa

Clculos basados en las tablas de las sociedades de clasificacin.

Informacin obtenida:Del libro EQUIPOS Y SERVICIOS, volumen II, fondeo, amarre y remolque.

http://www.rtrillo.com/es/anclas/

http://www.rtrillo.com/es/anclas/http://www.rtrillo.com/es/anclas/


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2.REQUISITOS DE DISEO:

2.1. Dimensiones principales

Eslora total (L): 87,5 metros.

Eslora entre perpendiculares: 82,5 metros.

Manga de trazado (B): 15 metros.

Puntal de trazado: 7,80 metros.

Calado de Verano (carga total): 6,5 metros.

Peso muerto correspondiente: 3811 toneladas.

Desplazamiento de verano (): 6016 toneladas.

Francobordo: 1,3 metros

2.1.1.Clculo del rea (A) y h

h = a + 2.90 + 2,58 x 3 = 15,25 m

a = 4,610 metros (Francobordo de verano asignado, correspondiente a los escantillonesde calado T= 6,5 m)

A = rea, en metros cuadrados, en el plano de cruja, por encima de la flotacin y dentro de la

eslora reglamentaria del buqueNota: La regala teniendo una altura < 1,5 metros han sido descartados del clculo de h y A,partes de la superestructura teniendo una manga B < B/4 han sido descartadas y el arrufo yasientos han sido tambin descartados

Por lo tanto calculando las reas descritas en el plano de abajo nos quedara:

A = 508 m2



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3.CLCULO DEL NUMERAL DE EQUIPO

Los medios de fondeo, amarre y remolque se calculan partiendo del numeral de equipo.El numeral de equipo es un nmero adimensional que sirve para la determinacin delequipo de anclas y cadenas mediante los reglamentos de las sociedades de clasificacin.

El nmero y tamao de las anclas requeridas en los buques mercantes estn reguladaspor stas y se pueden determinar haciendo uso del numeral de equipo.

Se define como numeral de equipo NE al nmero dado por la siguiente expresin:

1023

2 ABHNE ++=



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NE: numeral de equipo.

= 6016 ton =desplazamiento de trazado, correspondiente a la flotacin de verano.

B = 15 metros.

h = 15,25 metros

A = 508 m2

Introducimos los valores en la formula y obtenemos un valor de numeral de equipo:

= 60162

3+ 2 15 15,25 +508

10=839

Con este valor del numeral de equipo vamos a las tablas de las sociedades declasificacin:



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As como informacin para la cadena, tenemos tres calidades, de las que tendremos queelegir una, siendo Q1 de calidad baja y Q3 calidad alta, en nuestro caso elegiremoscalidad media Q2:

3.1 Eleccin del ancla

Con los datos obtenidos por la tabla sabemos:

INTERVALO 780


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Segn el peso del ancla obtenemos los valores de A, B,....etc. en milmetros.

Peso (kg) A B C D E H

2460 1100mm 1550mm 264mm 1150mm 2170mm 670mm

3.2 Eleccin de la cadena

Es interesante para calcular la caja de cadenas y a la hora de estibar la cadena conocer elnmero de largos (de 27,5 m cada uno) de nuestra cadena:Longitud total (467,5) / 27,5 m = 17 largos de cadena, colocaremos 8.5 a cada banda.Tambin nos ser til conocer el peso de cada uno de esos largos, buscamos para eldimetro escogido entramos en las tablas de la casa de nuestra cadena y obtenemos el

peso de cada largo, en nuestro caso utilizamos cadenas de la casa anclas trillo cadenasy anclas sl:

CADENA CON CONTRETE

Peso de un largo = 1197 kg.



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TEST DE CARGA Y ROTURA

Segn el catlogo:

A=Eslabn normal con contrete.

B=Eslabn alargado

C=Eslabn final

E= Eslabn de unin (grillete); tipo kenter.

F= Eslabn de arganeo de ancla

H= Giratorio o Swivel

LONGITUD TOTAL CADENA: 467.5 metros.

DIMETRO ESLABN: 44 mm calidad NV K2

PESO DE CADENA TOTAL: 20349 kg

CARGA DE ROTURA: 1080 kN = 110,13 ton.

CARGA DE RESISTENCIA: 769 kN = 78,42 ton.

El tipo de unin va ser del tipo A1.



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4.CLCULO COMPONENTES

4.1 Clculo caja de cadenas

4.1.1.Caja de las cadenas

Para determinar el volumen mnimo necesario para guardar las cadenas, sin tener encuenta el barro, es la que proporciona la siguiente expresin:

Vmin = 1,1.442.467, 5.10-5= 9,95m3

-Estos datos los quitamos de la tabla:-d: dimetro de la cadena 44 mm-L: longitud de la cadena en metros. 467,5m

Volumen aparente:

Vap = 0,082.442.467, 5.10-4= 7,42 m3

-V: volumen aparente ocupado por la cadena en metros cbicos.-d: dimetro del redondo del eslabn en milmetros.-L: longitud de la cadena en metros.

Consideramos la caja como un volumen cilndrico, de modo que el dimetro de esta estcomprendido entre 26d < D < 30d, tomando el mayor para optimizar espaciotenemos un dimetro de caja de cadenas de Dmax= 1.5m, por lo tanto la altura, segn laecuacin de un volumen cilndrico, ser:

rea mxima de de la base si esta fuera circular = .D2max = .1, 52= 7,07m2

H = (V4)/ ( D2)= 11,27.4/7,07= 6,37 m

Adems debemos aadirle 1.2 metros para la cada de la cadena y accesos, y 0,5 metrospara el drenado.

En resumen, las dimensiones de la caja de cadena queda:

-Altura total H = 8 m-Dimetro D = 1,5 m

== 52

min 101,1 LdV c

42 10082,0 = cap dLV



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4.1.2.Caja para una sola cadena

Se dispondr de 2 cajas de cadenas en el pique de proa, simtricas respecto a cruja.Para determinar el volumen mnimo necesario para guardar la cadena, sin tener en

cuenta el barro, es la que proporciona la siguiente expresin:

Vmin=1,1.502.275.10-5= 7,56m3

Estos datos los quitamos de la tabla:-d dimetro de la cadena 44 mm-L longitud de la cadena en metros. Para nuestro ejercicio, tomando de dimetro 44 mm,longitud 10*27,5= 275 m, por lo tanto

Volumen aparente:

Vap=0,082.442.275.10-4= 5,63m3

-V: volumen aparente ocupado por la cadena en metros cbicos.-d: dimetro del redondo del eslabn en milmetros.-L longitud de la cadena en metros. Para nuestro ejercicio, tomando de dimetro 50 mm,longitud 10*27,5= 275 m, por lo tanto

Consideramos la caja como un volumen cilndrico, de modo que el dimetro de esta estcomprendido entre 26d < D < 30d, tomando el mayor para optimizar espacio tenemos undimetro de caja de cadenas de Dmax= 1.5m, por lo tanto la altura, segn la ecuacin de unvolumen cilndrico, ser:

rea mxima de de la base si esta fuera circular = .D2max= . 1,52 = 7,07 m2

H = (V4)/ (D2)= 5,63.4/7,07= 3,18 m

Adems debemos aadirle 1.2 metros para la cada de la cadena y accesos, y 0,5 metros para eldrenado.

En resumen, las dimensiones de la caja de cadena queda:

-Altura total H = 4,88 m

-Dimetro D = 1,5 m

== 52

min 101,1 LdV c

42 10082,0 = cap dLV



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4.1.3.Distancia entre bocina y cadena

Distancia entre la bocina y la parte superior de la cadena estibada

4.2. Escobn

Dimetro de la bocina del escoben

-dc: Dimetro del redondeo del que se ha partido para la fabricacin del escoben.

-k: Coeficiente 10,4 si d es 25 mm

7,5 si d es 10 mm

Para otros valores de k se debe interpolar

-k= (100-d).0, 03867+7,5=9,43

Se cogera el tubo de medida estndar ms parecido que cumpla ese dimetrosegn norma UNE 19.050/75.

kdDcBE =

25100

100

=

cdk

mmDBE 67,471=

mmda c 150050.3030 ===



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4.3. Clculo de potencia y velocidad del molinete

Una vez calculado el equipo mvil, calculamos el equipo fijo, comenzando por lapotencia del molinete en CV, en diferentes condiciones de uso

Se instalarn 2 molinetes, capaz de elevar ancla y 3 largos de cadena a 10 m/min.

La potencia necesaria para cada barboten para el izado de la cadena y el ancla sin teneren cuenta el despegue del fondo (que se realizar a menor velocidad que el resto delizado para tener mayor traccin), viene dado por:

Potencia de izado, potencia necesaria para izar el ancla y la cadena:

=0,87. (.+)

60.75. . .

- P= potencia del molinete en CV

-Pc = es el peso de la cadena para tres o cuatro largos de cadena: 3x1197= 3591 kg.-Pa = Peso del ancla fuera del agua en (kg) = 2460 Kg-v= velocidad de izado (m/min) = 10 m/min- f = coeficiente de rozamiento entre estopor y escobn = 2

- = rendimiento del molinete, entre 0,5 y 0,7, tomamos 0,6.-n = nmero de largos a elevar

Potencia de izado: Pizado= 38,99CV

Potencia de zarpado, la anterior ms la potencia necesaria para vencer el poder deagarre del ancla y comenzar a izarla:

=0,87. (.+)+.

60.75. . .

-ePa: poder de agarre del ancla, e = 3.-v: velocidad de zarpado, en m/min.

Potencia de zarpado del molinete=116,98 CV

Por seguridad esta potencia tendr que ser un 10 % mayor.

Potencia del molinete= P+10%P = 127 CV



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La velocidad corta para despegar el ancla del fondo ser:

21

= 2.Pa0,87. (n. Pc + Pa)+ 1

Donde los parmetros fueron definidos anteriormente, tenemos:

v2 / v1 = 1,108

v1 = v2 / 1.108 =10 / 1.108= 9 m/min

Veamos ahora a qu velocidad elevara el ancla y todos los largos de cadena en caso deque se diera dicha situacin: Por lo tanto sera n=10 largos.

=. 60.75.

0,87. (.+). 2

Vavera=4,53 m/min



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ANEXO

PRESUPUESTO

Anclas

Puede estimarse un precio de 2220 /T de acero para cada una de las anclas dispuestas abordo. Hay que recordar que hay 2 anclas ms una de respecto de 2,46 toneladas cadauna, siguiendo los requerimientos de la Sociedad de Clasificacin. Por tanto:

Canclas= 3*2,46*2220 = 16383,6

Cadenas

Su coste aproximado se puede calcular con la expresin:

Ccadena = 0,15. k. d2. Lc =10274,3525x2cadenas= 20548,70

Siendo:_ k = 0,305para acero de alta resistencia._ d = 44 mm; dimetro del eslabn de la cadena._ Lc = 116m; longitud de cada cadena.

En cuanto al coste de horas de mano de obra, se estima en conjunto segn la expresin:

Hcc=27.P0,4

anclas= 59,43 horas

Siendo Panclasel peso de las anclas en toneladas.

Por tanto, el coste de la mano de obra es Cmano obra =59,43*30/hora= 1783/hr.

Molinetes

El coste de los molinetes se calcul en primera aproximacin con una expresin pero nose obtuvo un coste coherente a da de hoy, por tanto por comparacin con otros

proyectos y teniendo en cuenta las caractersticas de nuestro buque, estimamos el costede los dos molinetes y de los dems equipos de accionamiento de290000 Las horas de mano de obra de los trabajos de instalacin del equipo de fondeo y amarreen cubierta son aproximadamente 4000 horas por lo tanto el coste de mano de obra serde 120000.



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TABLA RESUMEN

Anclas y cadenas 36931,45

Otros elementos de amarre y fondeo 30000

Molinetes y dems equipos deaccionamiento

290000

Mano de obra (astillero) 102257

Beneficio empresa (10%) 51105,94

Precio total sin IVA 548165,395

IVA (21%) 115114,73

PRECIO TATAL CON IVA 663.280,12



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FOTOS Y PLANOS



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cálculo y diseño del sistema de amarre y fondeo de un lpg carrier

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