Diseño de Remolcador Azimutal de 4786 HP

Diseño de Remolcador Azimutal de 4786 HP

DISEÑO DE REMOLCADOR AZIMUTAL DE 4786 HP
Pedro Martínez Villa
Astillero Caribbean Drydock Company INC. C. de la Habana. Cuba
e-mail [email protected] y [email protected]
RESUMEN
En concordancia con el desarrollo previsto de la construcción naval en Cuba y en particular
en el Astillero Caribbean Drydock Company (CDC), se ha diseñado por sus especialistas,
un remolcador de tipo azimutal de 4786 HP de potencia con las últimas exigencias para
estas embarcaciones.
Diseñado para realizar remolques tanto en puertos como en travesías y prestar auxilio a
otras embarcaciones, tiene las caracteristicas siguientes (mts): Eslora 30.5, Manga 10.60,
Calado 3.16 , Puntal 4.90, Propulsión : azimutal Tracción PF - 55 Ton.
Utilizando las herramientas para la realización de este diseño que aportan los módulos del
Programa CAD–DEFCAR, se ha logrado un prototipo de diseño muy versátil que conjuga
las líneas modernas con un equipamiento de primera calidad.
La certificación del diseño y la supervisión de la construcción es por Lloyds Register y
el RCB. Todos los obreros que participan en esta construcción, han sido entrenados y
poseen la más alta calificación para desarrollar con éxito todos los trabajos.
ABSTRACT
According to the development policy for naval construction in Cuba and especially at
Astillero Caribbean Drydock Company (CDC), a 4786 HP tug with azimuthal propulsion
system designed to meets the latest requirements by our specialist.
It has been designed for harbour and offshore operations as well as to carry out salvage.
The tug has the following characteristics (in mether): Length 30.5 Breadth 10.60 Draught
3.16 With Azimuthal propulsion system and Bollard pull of 55 Ton.
During the design stage CAD–DEFCAR software modules were used to achieve a versatile
prototype design, which combines modern lines with top quality equipment.
Both Lloyd’s and the RCB are participing in the certification and supervision of the
design and of the construction process. All the personnel participating in this new
building have been duly trained for the job and are highly skilled workers to make sure all
the work is carried out successfully.
1. INTRODUCCIÓN
El Astillero Caribbean Drydock Company (CDC), es heredero de las tradiciones en cuanto
a las reparaciones y construcciones de embarcaciones en Cuba. Desde los tiempos
coloniales se realizaron en la Habana construcciones muy significativas para la época
como fue la Santisima Trinidad.
Como labor fundamental durante los útimos años se ha desarrollado las reparaciones de
buques en CDC, lo que le ha permitido ocupar un lugar importante dentro de los Astilleros
del área por la calidad demostrada y la seriedad que se le impone a los Contratos que se
establecen.
La política actual de la Direccion de nuestro Astillero es retomar las labores de
construcción de embarcaciones y dotar al Astillero de la infraestructura necesaria de
acuerdo a las últimas tecnologías que se utilizan en estos trabajos. Se prevee un rápido
desarrollo de esta actividad, para lo cual se han remodelado distintas áreas dentro de
nuestros Talleres para adecuarlas a este tipo de labor.
El primer paso para este avance lo constituye el diseño desarrollado por los especialistas de
Caribbean Drydock Company (CDC), para la Construcción de un Remolcador, en nuestras
mismas instalaciones, con las características que se presenta en este trabajo.
2. DISEÑO DEL REMOLCADOR
Este diseño ha sido realizado, utilizando las herramientas del Programa de Diseño Asistido
por Computadora DefCar desarrollado por la entidad española CINTRANAVALDEFCAR; especializada en las actividades de Servicios de consultoría, de proyectos y
desarrollo de los programas CAD/CAM, de inspección y revisión durante la construcción.
El programa integral para el diseño naval; compuesto por diferentes módulos, ha sido
adquirido por nuestra compañía CDC.
De la experiencia de esta entidad se han nutrido varios especialistas de nuestro astillero y
en estrecha colaboración con ellos se ha desarrollado este diseño con las últimas exigencias
para este tipo de embarcaciones.
2.1 Descripción general del diseño
El remolcador está diseñado para realizar remolques tanto en puertos como en travesías y
además, por sus características de “Fire figthing” puede prestar auxilio a otras
embarcaciones. Con una autonomía de trabajo contínuo de 10 días, le garantiza poder
realizar maniobras continuas de remolque através de los mares del Caribe y otras zonas
cercanas de navegación.
Dispone de una sola cubierta; que a popa será espaciosa para facilitar las labores de
remolque, con un saltillo cerca de la cuaderna maestra, donde estará ubicada la
superestructura y el puente de gobierno. Diseñado para ser construído con casco y
superestructura de acero, completamente soldado, tiene las dimensiones principales de
proyecto, que se señalan en la Tabla 1.
Tabla 1 - Dimensiones principales de proyecto
Eslora máxima
Eslora entre perpendiculares
Eslora en flotación
Manga de trazado
Calado medio a plena carga
Puntal
30.50 metros
26.08 metros
29.90 metros
10.60 metros
3.16 metros
4.90 metros
Las capacidades principales de proyecto; que garantizan la autonomía proyectada de 10
días, se dan en la Tabla 2.
Tabla 2 Capacidades principales de Proyecto.
Volúmen de los tanques de combustible
Volúmen de los tanques de agua potable
Volúmen tanques de aceite M/P y Generadores
Volúmen tanque de aguas negras
230 m 3
24 m 3
6m3
3m3
Las cifras de Desplazamiento máximo, Desplazamiento en rosca y Peso muerto
proyectadas, se pueden apreciar en la Tabla 3. Estas 3 características se ajustan al final de
la construcción de la embarcación.
Tabla 3 Desplazamientos y Peso Muerto
Desplazamiento a máxima carga
Desplazamiento en rosca
Peso muerto
540 Ton
264 Ton
276 Ton
2.2 Formas. Disposición general. Estabilidad
Las formas de este remolcador son de gran rendimiento y garantizan la correcta fluidez
del agua hacia la popa para lograr el máximo aprovechamiento de la potencia instalada y la
maniobrabilidad que brinda el tipo de propulsor empleado.
La Disposición General de este remolcador permite el mejor aprovechamiento de los
espacios disponibles, a la vez que garantiza una permanencia cómoda de los 8 tripulantes
con que cuenta. Se encuentra dividido bajo cubierta por mamparos estancos para garantizar
la inundabilidad del mismo y los cinco compartimientos; que resultan de esta división, se
encuentran descriptos en la Tabla 4
Tabla 4 Compartimientos bajo cubierta
Rasel de proa
Camarotes de proa
Sala de Máquinas
Cuarto de Propulsores
Rasel de popa
Sobre cubierta, a proa de la cuaderna maestra, está el primer piso de superestructura donde
se encuentran los locales de servicios (cocina y pañol de provisiones), camarote del
capitán y salón de estar y el segundo piso de superestructura que estará ocupado por el
puente de Gobierno, donde se encuentran ubicados los mandos de la embarcación, así
como todos los paneles de control de la misma.
La estabilidad y el trimado son positivos en todos los estados de carga y cumplen con los
requerimientos del Lloyd’s Register para este tipo de embarcación. Al término de cada
construcción, se realiza un Experimento de Inclinación y los datos obtenidos del mismo se
introducen en la Información de Estabilidad la cual se incorpora a toda la documentación
que es emitida para la explotación correcta del remolcador.
2.3 Clasificación, Reglamentos y Certificados
La embarcación fué diseñada de acuerdo con las Reglas del Lloyd’s Register para obtener
la clase 100 A1 TUG. LMC FI-FI CLASS1, WITH WATER SPRAY y su construcción
sigue los mismos requerimientos.
En este diseño; así como en su construcción, son de aplicación las Reglas del Lloyd´s
Register y todos los Reglamentos y Convenios vigentes que van a garantizar la
explotación correcta y segura de esta embarcación.
2.4 Propulsión, velocidad y autonomía
La embarcación tendrá instalados dos motores de 2393 HPm. a 1800 RPM con un
consumo de 428 l/h. Los motores están acoplados; a través de sus respectivas líneas de ejes
con acoplamiento elástico, a sendos propulsores azimutales y se garantiza una tracción a
punto fijo de 55 Ton.
Se dispone de un pupitre para arranque, parada, control, ajuste de velocidades, monitoreo
y alarmas de los motores propulsores en el puente de mando. Montados sobre los
motores, están los elementos locales de control, señalización y alarma.
La velocidad de la embarcación; con el casco limpio, acabado de pintar, con la mar en
calma y los motores desarrollando la máxima potencia continua, es de 12 ± 0.5 nudos.
Para alcanzar esta velocidad, se procede de acuerdo con lo recomendado por el fabricante
de los motores y mecanismo de propulsión azimutal.
La embarcación dispone de una autonomía de 10 días de trabajo contínuo de las máquinas
propulsoras y uno de los grupos auxiliares, lo que representa 2600 millas.
2.5 Estructura
Los escantillones de los elementos estructurales del casco se ajustan a los requisitos del
Lloyd´s Register y aquellos que no están especificados en las reglas de éste, están de
acuerdo con las normas de CDC que es el Astillero Constructor. La estructura está
calculada de acuerdo con las reglas del LR para este tipo de embarcación.
La embarcación está armada por el sistema de armazón mixto, en sus costados, fondo y
cubiertas. La clara entre cuadernas es de 550 mm en su región central y de 500 en sus
extremos de popa y proa. Las formas del casco son acodilladas, con pantoques rectos, proa
lanzada y popa redondeada y plana, propia para la ubicación del tipo de propulsores
empleados. En la figura 1 se muestra la Cuaderna Maestra de este Remolcador.
Figura 1 Cuaderna Maestra del Remolcador
2.6 Equipos generadores de electricidad
El sistema eléctrico general, las instalaciones y materiales utilizados cumplen con los
requisitos de la Sociedad Clasificadora para el uso marino.
En la cámara de máquinas se instalan dos grupos electrógenos, compuesto por motores
diesel marino directamente acoplados a dos alternadores y podrán desarrollar una
potencia contínua de 150 Kw cada uno, 60 Hz a 440 V trifásico. En el arranque de los
grupos electrógenos existe la posibilidad de que un generador principal tenga arranque
eléctrico y el otro arranque neumático.
2.7 Sistema contra incendio. Medios de extinción
Se ha diseñado este remolcador para obtener la Clase contraincendio 1 por lo que cuenta
con una motobomba centrifuga Contra Incendios para el servicio de auxilio con
capacidad de 2400 m3/h a 13 bar, la cual succiona el agua de mar directamente de cajas de
agua independientes. La descarga se eleva verticalmente hasta las estaciones ubicadas
entre las chimeneas a la altura de la caseta, donde se dispone de 2 surtidores operados por
control remoto desde el puente de mando con capacidad de 1200 m3/h cada uno.
Asociado al sistema Contra Incendio se dota a la embarcación de un sistema Water Spray
con rociadores ubicados bajo la amurada alrededor de la embarcación y en el puente de
mando que permite crear una cortina protectora. Tambíen se dispone de una electro
bomba vertical ubicada en Sala de Máquinas que garantiza el funcionamiento del sistema
contra incendio del buque, contando con tomas en cubierta, en Sala de máquinas y en la
acomodación.
La embarcación dispone de tanques para el líquido formador de espuma que de ser
necesario para la extinción de incendios podrá ser dispersada por los mismos surtidores
que se utilizan para el agua.
Para la extinción de incendios, además de los sistemas fijos de sala de máquinas, se
cuenta con los siguientes elementos: seis cajas de mangueras, nueve extintores de espuma
ó polvo químico seco de 9 lts, tres extintores de CO2 de 3 kg, dos hachas de bomberos,
tres baldes con rabiza y una pata de cabra. Estos elementos están distribuidos a través de
toda la embarcación según se señala en el Plano Contra Incendios y Salvamento.
Existe un sistema de Detección de Incendios a través de detectores que activan las
alarmas sonoras y lumínicas ubicadas en el puente y en el camarote del capitán, además
de diagramas mímicos en estos mismos lugares para la localización del detector activado
en caso de incendio.
2.8 Otros sistemas
El achique de la embarcación se lleva a cabo por medio de dos electro bombas verticales
auto aspirantes ubicadas en sala de máquinas, que en caso de emergencia se podrán
conectar al sistema contra Incendio. La descarga de las bombas permitirá enviar el líquido
al tanque de aguas oleosas, o a la toma internacional ubicada en cubierta.
En la sala de máquina se ubica un separador de sentina, conectado al sistema que
succiona el agua desde la sentina, o del tanque de aguas oleosas descargando al mar agua
limpia, evitando todo tipo de contaminación.
La embarcación cuenta con un sistema para el trasiego y alimentación de combustible a
los motores principales y generadores. Dispone de tanques de almacenamiento, reposo y
consumo de combustible, así como de aceite lubricante, con módulos de trasiego con
bombas de capacidad apropiadas para este fin, y equipada con purificadores de
combustible y de aceite.
Se dispone de un sistema neumático para el cierre remoto de las válvulas de disparo
rápido de combustible especificados en las Reglas del Lloyd´s Register para los
remolcadores.
2.9 Equipos de fondeo y remolque
El sistema de fondeo está compuesto por un winche-molinete, electro-hidráulico con
velocidad de leva del ancla de 9 m/min y potencia al freno superior a 100 ton, situado en
proa, sobre la caja de cadenas, con dos barbotines para cadenas de 22 mm y 2 cabirones.
Cuenta además con dos anclas de alto poder de agarre de 490 kg. fijas a sus respectivas
cadenas.
La instalación de remolque está compuesta por los siguientes elementos: a) Un winchemolinete ubicado en proa b) Un bitón de remolque doble situado en crujía popa c) Un
bitón de remolque situado en crujía a proa del winche-molinete d) Un Gancho de
remolque con disparo neumático y mecánico, fuerza de tracción 55 ton. Además, la
embarcación cuenta con dos cabos de remolque de 120 m de largo y la resistencia a la
rotura suficiente como para realizar los remolques con la bita y el gancho.
2.10 Medios de salvamento
Para el salvamento se disponen de los siguientes medios: Cuatro aros salvavidas con
luces de autoencendido, un bote de rescate, cuatro aros salvavidas con rabiza, doce
chalecos salvavidas y dos balsas salvavidas con capacidad para 10 personas cada una de
ellas.
2.11 Automatización y control
La embarcación cuenta con un sistema de control, señalización y alarmas que permite el
control del funcionamiento de la instalación y la visualización de los parámetros en
función de las regulaciones existentes según las exigencias del Lloyd´s Register, para esta
clase de buques. Esto se puede realizar tanto en la consola de máquina, como en el
camarote del jefe de máquina y el puente de mando.
2.12 Equipos auxiliares de maniobra,de navegación y comunicaciones
Se dispone de un cabrestante vertical; ubicado cerca del gancho de remolque, para el
auxilio en maniobras de amarre y remolque, y para lograr todo esto sin contratiempos se
dispone de un sistema de indicación de ángulo de los timones incorporados por el
fabricante en el mecanismo azimutal.
Cuenta además con los más modernos equipos de navegación y comunicaciones exigidos
por las Reglas del Lloyds Register entre ellos, Radio GMDSS multicanal, Radar,
Girocompás, Ecosonda, Compás magnético, GPS Navigator, etc.
Cuenta con un pito de accionamiento eléctrico con pulsador para control desde el puente
de mando (24 V CC), de características indicadas por las Reglas para este tipo de
embarcación. En el puente de mando tambíen se han instalado; en las ventanas frontales y
de popa, limpiaparabrisas apropiados de accionamiento eléctrico.
2.13 Puertas y ventanas
Dispone de cuatro puertas metálicas (dos por cada banda); cuyo ancho libre es de 800
mm, para el acceso desde las correspondientes cubiertas al puente de mando y a la
acomodación, con cerraduras y manijas apropiadas para el uso naval. Además existen
otras puertas exteriores; con las mismas características que las mencionadas, para el
acceso a distintos locales ubicados en las cubiertas.
Para los locales interiores en la superestructura, se disponen un total de 12 puertas, las
cuales son del material más idóneo según lo reglamentado, desde el punto de vista de la
seguridad contra incendio.
Las ventanas son fijas, con marco de aluminio anonizado y cristal templado, con distintos
espesores de acuerdo a las dimensiones y ubicación de las mismas. En el mamparo proel
del primer piso de la superestructura existen portillos rectangulares del tipo ligero, con
tapa de tormenta, al igual que en el mamparo de la cocina y del baño del primer piso de
superestructura.
2.14 Escalas, escaleras y pasamanos.
Cuenta con tres escaleras interiores, de acero soldado, con elementos antirresbalables en
los pasos, con huellas y contrahuellas y con sus respectivos pasamanos, todo de acuerdo
con las normas vigentes.La escalera de acceso a máquina, con los pasos hechos de rejilla
metálicas de aluminio u otro material semejante.
Las tres escaleras exteriores con que cuenta son hechas en acero, completamente
soldadas, y se utilizan para el acceso exterior a la caseta, además existen dos escalas de
gato para el acceso al puente desde proa y a la cubierta del magistral. Todas estas escalas
son construidas de acuerdo a las normas vigentes.
En la cubierta, se dispone de pasamanos, candeleros y barandillas, los cuales son
conformados con tubos de acero galvanizado y cabillas de acero, redondas lisas. Las
barandas se encuentrán ubicadas en la cubierta de botes, en la torre de los monitores y en
la cubierta del magistral, con una altura de 1,0 m de acuerdo con las normas vigentes.
2.16 Pisos metálicos e interiores
Sobre el fondo de la cámara de máquinas se dispone de un piso de planchas de aluminio
estriadas que cubre las zonas requeridas para paso y mantenimiento de las maquinarias e
instalaciones. Las planchas se afianzan a perfiles de acero, con tornillos de latón.
Todos los pisos del interior de la superestructura son recubiertos con linóleum u otro
material adecuado y los de los locales de cocina, baños y lavandería son recubierto con
losas antiresbalables.
2.16 Escotillas de servicio y acceso. Registros de tanques
Para el servicio y acceso al interior de la embarcación, se dispone de cuatro escotillas en
cubierta; todas de 600x600 mm, fabricadas con chapa de acero soldadas y estancas al
agua, provistas con dispositivos de bloqueo para poder asegurarlas en posición abierta.
Los registros de los tanques son construidos de acuerdo con las normas del Constructor y
son de forma circular, con aberturas suficiente para lograr la entrada y salida segura hacia
los mismos. Están debidamente distribuidos para que no se interfiera en estas operaciones.
2.17 Mástil y otros elementos.
En el techo del puente de gobierno, se dispone de un mástil de estructura de acero
soldada, para soporte de antenas de equipos de comunicación y navegación, banderas y
luces de navegación, con las drizas necesarias para las banderas de señales e indicación.En
lugares adecuados se montan soportes de acero galvanizado para la estiba de los aros
salvavidas.
2.18 Mobiliario y aparatos sanitarios.
Las mesas, pupitres, sofás, estantes y repisas para libros son de madera contra chapada y
cumplen con los requerimientos de la Sociedad Clasificadora. Las sillas y sofás son
tapizados con cojines de poliespuma, forrados de tela de trebira. Los diferentes
compartimientos están equipados como se muestra en la Tabla 5:
Tabla 5 Equipamiento de compatimientos.
Camarotes individuales del capitán y Cama individual
jefe de máquinas
Armario de dos hojas
Escritorio con una torre y dos gavetas
Sofá de dos plazas
Silla librero
Camarotes dobles
Dos camas sencillas
Armario sencillo para cada tripulante
Una silla
Mesa de trabajo
Salon de estar -Comedor
Multimueble para guardar vajilla
Mesas colectivas
Sofá y sillas
Colocación del televisor y otros
medios de entretenimiento
Aparatos sanitarios En los locales de aseo se dispondrán de tazas sanitarias de tipo naval,
lavamanos, espejos y duchas agua fría/ caliente.
Otros accesorios. Se dispondrá de cortinas en todas las ventanas de acomodación. Las
cortinas serán de tela de trebira.
3 CONSTRUCCION DEL REMOLCADOR
3.1 Detalles de Construcción. Pruebas y ensayos
La embarcación es armada por el sistema mixto, con planchas y perfiles de acero Naval
Grado A y completamente soldada con consumibles de soldadura. Ambos materiales
certificados de acuerdo con la clasificación del LR. Se aplican, en su máxima amplitud,
las normas del Constructor relativas a equipos y elementos y son las vigentes durante todo
el proceso de su construcción. La cuna de montaje de los bloques de todo el remolcador,
fue diseñada y construida para esta construcción en una de las naves de CDC y se muestra
en la Figura 2
Figura 2 Cuna de montaje de los bloques de todo el remolcador
El casco de la embarcación y todos sus mecanismos se someten a un régimen de pruebas
aprobados por la Sociedad Clasificadora y de acuerdo a sus requerimientos. La
estanqueidad de los tanques se prueba por presión hidrostática. El resto de las estructuras
de acero en que el Lloyd´s Register requiere pruebas de estanqueidad se prueban con
mangueras.
Los motores principales y la maquinaria auxiliar más importante, se prueban en los talleres
donde se construyen, de acuerdo con las prácticas acostumbradas del fabricante y con los
requisitos del Lloyd´s Register. Toda la maquinaria y equipos arriban al Astillero con su
documentación completa y Certificados correspondientes que acreditan que los mismos
han sido fabricados bajo la supervisión del Lloyd‘s Register ó de otra entidad semejante.
Una vez instalados a bordo los diversos equipos de la embarcación, se realizan las pruebas;
según el programa de pruebas de muelle y de mar, requeridas por el Lloyd´s Register para
demostrar su correcto funcionamiento y comprobar los resultados de acuerdo a lo pactado
en el Contrato.
Todos los certificados emitidos por las distintas entidades que participan, así como por el
Astillero Constructor CDC, los obtendrán los clientes como fiel constancia de la calidad
de todos los trabajos que se hayan realizado para la construccion de la embarcación.
La mano de obra y materiales que se emplean en la construcción del remolcador están de
acuerdo con las normas de calidad que normalmente se utilizan en la construcción naval,
avaladas tambíen por la Certificación ISO 9001-2000 que ostenta el Astillero Constructor
CARIBBEAN DRYDOCK COMPANY.INC.
4 REFERENCIAS
Lloyd’s Register (2005) CLASSIFICATION OF SHIP Rules and Regulations
Ciudad de la Habana. Cuba Junio 2007