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Buque Portacontenedores 2600 TEUS PORTACONTENEDORES CELULAR 2600 TEUS CUADERNO 3: FORMAS AUTOR: ALFREDO ÁLVAREZ ÁLVAREZ TUTOR: D.CARLOS ARIAS RODRIGO

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  • Buque Portacontenedores 2600 TEUS

    PORTACONTENEDORES CELULAR 2600 TEUS

    CUADERNO 3: FORMAS

    AUTOR: ALFREDO LVAREZ LVAREZ

    TUTOR: D.CARLOS ARIAS RODRIGO

  • Buque Portacontenedores 2600 TEUS

    NDICE

    1- ESPECIFICACIONES DE PROYECTO1

    2- INTRODUCCIN2

    3- GENERACIN DE LAS FORMAS..3

    3.1- PERFIL DE PROA3

    3.1.1 - ALTURA DEL PUNTO DE PROTUBERANCIA MXIMA.5

    3.1.2 - ABSCISA DEL PUNTO DE PROTUBERANCIA MXIMA.5

    3.1.3 REA TRANSVERSAL.5

    3.2- SECCIN MEDIA......................5

    3.3 PERFIL DE POPA6

    4- VALIDACIN DE LAS FORMAS....7

    4.1- BODEGAS DE CARGA.7

    4.2- CODASTE....10

    4.3- CMARA DE MQUINAS.10

    5- CURVA DE REAS....11

    6- PLANO DE FORMAS13

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    1. Especificaciones de Proyecto.

    TIPO DE BUQUE: Portacontenedor.

    CAPACIDAD DE CONTENEDORES: 2600 TEUs

    CONTENEDORES REFRIGERADOS: 150 tomas de corriente para contenedores.

    CAPACIDAD DE CARGA: Carga homognea contenedores 14 Tm, mnimo 70% del total de

    los TEUs.

    PESO MUERTO: 34000 TM.

    SOCIEDAD CLASIFICACIN: Lloyds Register. Cmara desatendida.

    REGLAMENTOS: SOLAS; MARPOL, Convenio de Lneas de Carga.

    VELOCIDAD: Pruebas 21 nudos al 85 % MCR.

    AUTONOMA: 14000 millas 85% MCR y 15% margen de mar.

    TRIPULACIN: 25 personas.

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    2. Introduccin. El objetivo de este cuadernillo es obtener las formas definitivas de la alternativa

    seleccionada en el Cuadernillo nmero 1 del Dimensionamiento, en el cual se haban

    calculado los valores de las dimensiones principales del buque, as como los valores de los

    coeficientes de formas (coeficiente de bloque, coeficiente prismtico, coeficiente de la

    maestra, coeficiente de la flotacin y posicin longitudinal del centro de carena medido

    desde la perpendicular de popa).

    Para ello disponemos de herramientas informticas mediante las cules

    definiremos la carena del buque. En nuestro caso, hemos empleado el programa Maxsurf,

    en el cual se parte de una carena modelo.

    Las caractersticas de la alternativa seleccionada en el dimensionamiento son las

    siguientes:

    Alternativa 11 Lpp (m) 218,4

    B (m) 32,2 D (m) 19,66 T (m) 11

    PM (Tn) 34000 PR (Tn) 14263 (Tn) 48263

    Fn 0,225 Cb 0,609 Cp 0,621 Cm 0,98 Cf 0,835

    Xcc (m) 105,639 KM (m) 15,769

    Con estos valores unas formas para el buque, para lo cual podemos seguir uno de

    los siguientes procedimientos:

    Series Sistemticas: a partir de una serie sistemtica podemos obtener unas

    formas para el buque que estemos proyectando.

    Transformacin de Formas: transformando las formas de otro buque de

    caractersticas similares para adaptarlas a nuestras necesidades.

    Generacin de Formas: definiendo la superficie del casco mediante el empleo de

    herramientas matemticas.

    En nuestro caso seguiremos el segundo procedimiento ya que como hemos dicho

    anteriormente partiremos de una carena modelo.

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    3. Generacin de las Formas. Se parte de una carena incluida en la librera del programa Maxsurf, a la cual le

    aplicaremos una serie de transformaciones afines con el objetivo de lograr las

    caractersticas, dimensiones y coeficientes deseados.

    La transformacin aplicada a cada punto (x,y,z) de la carena es la siguiente:

    Las caractersticas de la carena modelo son las siguientes:

    Modelo Lpp (m) 190,653

    B (m) 32,207 D (m) 20,204 T (m) 10,56 (Tn) 36828

    Cb 0,554 Cp 0,586 Cm 0,945 Cf 0,770

    Xcc (m) 93,601

    3.1. Perfil de proa.

    El perfil de proa se caracteriza por tener la proa lanzada y por la existencia de

    bulbo. Los buques portacontenedores adems se caracterizan por tener un gran abanico

    en las secciones de proa, obteniendo as mayor superficie en cubierta, consiguiendo que

    as se puedan estibar el mayor nmero de contenedores en el sentido de la manga. Ello

    obliga a que los ngulos de entrada de las lneas de agua sean elevados.

    La proa con bulbo contribuye a mejorar el comportamiento de la carena, actuando

    de la siguiente forma:

    Reduce la resistencia por formacin de olas, as como la debida a olas rompientes.

    Mejora el comportamiento en la mar del buque.

    Disminuye la resistencia residual de carcter viscoso al disminuir los torbellinos

    de proa.

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    Sin embargo, la disposicin de bulbo en proa aumenta la resistencia por friccin al

    amentarse la superficie mojada del casco, pero ese aumento es de menor magnitud que la

    reduccin de la resistencia por olas.

    Es bastante normal que el bulbo sea alto, de tipo peonza, ya que as se amortiguan

    los movimientos de arfada y cabeceo del buque y tambin reducimos los problemas de

    slamming.

    Podemos realizar una estimacin de los parmetros que caracterizan al bulbo de

    proa para buques que estn dentro de los rangos siguientes:

    0,65 < Cb < 0,815

    5,5 <

    < 7,0

    Cb*

    < 0,135

    En nuestro caso, el buque tiene los siguientes parmetros:

    Cb = 0,609

    =6,78

    Cb*

    =0,090

    Como podemos observar los parmetros se encuentran dentro de los mrgenes

    recomendados, salvo en el caso del coeficiente de bloque, aunque la diferencia es pequea.

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    3.1.1. Altura del punto de protuberancia mxima.

    La altura aconsejable del bulbo de proa se encuentra entre el 35% y el 55% del

    calado de la perpendicular de proa. Al haber partido de un buque base cuyo bulbo es

    hidrodinmicamente adecuado y haberle sometido a transformaciones afines, la altura de

    mxima protuberancia que finalmente obtenemos es del 68,2% del calado.

    Hx=7,5m

    3.1.2. Abscisa del punto de protuberancia mxima.

    Tras haber realizado las transformaciones afines al buque base, obtenemos que la

    abscisa del punto de mxima protuberancia se encuentra a 8 m medidos desde la

    perpendicular de proa.

    X=8 m

    3.1.3. rea transversal.

    Es el rea transversal del bulbo en la perpendicular de proa, normalmente en la

    cuaderna 20. Como podemos observar en el libro Proyecto bsico del buque mercante

    del Sr. M.Meizoso, dicho rea para buques cargueros se encuentra entre el 7% y el 10% del

    rea de la cuaderna maestra. En nuestro caso, una vez realizadas las transformaciones

    afines, el rea de la maestra vale 347.07 y el rea transversal del bulbo en la seccin

    20 de nuestro buque vale 26.18 . Dicha rea del bulbo equivale a un 7,54 %, por tanto

    es ptima ya que se encuentra dentro del rango aconsejado.

    S20 = 26,18

    3.2. Seccin media.

    Podemos deducir el valor del radio del pantoque Rp mediante la siguiente

    expresin, ya que la seccin transversal media carece de astilla muerta y los costados son

    verticales:

    Los buques portacontenedores apenas tienen cuerpo cilndrico, lo cual podemos

    observar en la curva de reas del apartado 5 de este mismo cuadernillo.

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    3.3. Perfil de popa.

    Con el objetivo de que la resistencia al avance sea menor, procuraremos que la

    lnea de flotacin termine los ms a popa posible para que la eslora en la flotacin sea la

    mayor alcanzable. La popa ser de estampa y totalmente vertical. Proyectaremos la carena

    con bulbo de popa para uniformizar el flujo de entrada de agua a la hlice, retrasando as

    el desprendimiento de la capa lmite, compensando el incremento de resistencia, debido

    principalmente al aumento del rendimiento propulsivo, al aumentar la distribucin de la

    estela.

    Ser necesario tomar unas claras hlice-carena adecuadas, ya que dichas claras

    tienen gran influencia en la excitacin ejercida por las fluctuaciones de par y de empuje de

    la hlice, pudindose dar, en el caso de adoptar claras insuficientes, fuertes vibraciones

    que se transmitirn al casco y/o la lnea de ejes.

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    4. Validacin de las formas. Una vez obtenidas las formas de la carena, mediante el programa Maxsurf Modeler

    Advanced, comprobamos que las dimensiones, coeficientes y otros parmetros obtenidos

    son muy similares a los calculados en el Cuadernillo del dimensionamiento:

    VALOR OBTENIDO VALOR CALCULADO Lpp (m) 218,4 218,4

    B (m) 32,2 32,2 D (m) 19,66 19,66 T (m) 11 11 (Tn) 48263 48263

    Cb 0,609 0,609 Cp 0,621 0,621 Cm 0,98 0,98 Cf 0,836 0,835

    Xcc (m) 105,65 105,64 KM (m) 15,69 15,77 KB (m) 6,213 6,284

    Como podemos observar ambos valores son muy similares. Hemos optimizado as

    las formas manteniendo casi intactos los coeficientes de formas dimensionados en el

    Cuadernillo 1, por lo que se aceptan y se toman como vlidas dichas formas.

    Para comprobar que la carena que hemos obtenido es la idnea, deberemos

    comprobar que cumple los siguientes requisitos:

    Las bodegas de carga con capaces de albergar el nmero de contenedores supuesto

    en nuestro Dimensionamiento.

    Espacio suficiente en el Codaste para la instalacin de la hlice y del timn.

    Espacio suficiente en la Cmara de Mquinas para la instalacin del motor

    principal.

    4.1. Bodegas de carga.

    Para comprobar que la zona de carga es capaz de transportar en sus bodegas el

    nmero de contenedores que habamos supuesto en el Cuadernillo 1 del

    Dimensionamiento, exportamos dicha carena a un programa de diseo (Rhinoceros) en el

    cual podremos comprobar con facilidad que todos los contenedores entran en el casco. A

    continuacin se adjuntan imgenes en las cuales podemos comprobarlo:

    FILA 1

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    FILA 2

    FILA 3

    FILA 4

    FILA 5

    FILA 6

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    As como los contenedores sobre cubierta en la zona de proa:

    Vistas en 3-D:

    FILA 7

    FILA 8

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    4.2. Codaste.

    Como puede observarse en la siguiente ilustracin las formas de la popa permiten

    que se pueda instalar una hlice sin que haya problemas de espacio ya que disponemos de

    unos 9,82 en la zona del codaste, por lo que dichas formas sern aceptables. Adems

    vemos que la distancia entre la hlice y perpendicular de popa (Cuaderna 0), lugar en el

    cual se encuentra el eje del timn, es de 7,65 m, lo cual permite la instalacin del timn.

    4.3. Cmara de Mquinas.

    A continuacin se observa que en la Cmara de Mquinas podemos albergar sin

    problemas el motor principal ya que se dispone de espacio ms que suficiente:

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    5. Curva de reas. La curva de reas representa el rea bajo la lnea de flotacin que encierra cada

    cuaderna al calado de proyecto (que en nuestro caso es de 11m). Si integramos dicha

    curva obtenemos el volumen de carena y al multiplicar este volumen por la densidad del

    agua obtenemos el desplazamiento del buque.

    La posicin longitudinal del centro de gravedad del rea bajo la curva de reas

    mencionada anteriormente coincidir con la posicin del centro de carena de las formas

    que hemos obtenido de nuestro buque, que como sabemos deber coincidir o estar

    ligeramente a proa del centro de gravedad.

    Como sabemos los buques portacontenedores carecen de cuerpo cilndrico debido

    a que si coeficiente de bloque es bajo (0,609 en nuestro caso), por tanto la zona de

    empalme entre los cuerpos de proa y popa debe realizarse suavemente mediante una zona

    curva para as evitar que se produzca un gran desprendimiento de flujo.

    Adems en la zona de proa la curva debe tener cierta concavidad, tanto ms

    acusada cuanto mayor sea el nmero de Froude. Dado que es un buque relativamente

    rpido y con el objetivo de reducir la resistencia al avance, la longitud del cuerpo de proa

    debe ser mayor que la longitud del cuerpo de popa.

    A continuacin se muestra la curva de reas obtenida con el programa Maxsurf

    Modeler Advanced de nuestra carena, tras las transformaciones afines realizadas al buque

    base del que partimos:

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    6. Plano de Formas. Por ltimo obtenemos el plano de formas que se muestra a continuacin. Para ello

    hemos exportado el modelo de Maxsurf Modeler Advanced a un programa de diseo

    (Rhinoceros) y procedemos a su alisado, corrigiendo los pequeos errores que pueda

    haber pero siempre manteniendo las formas.