estabilizacion

PROYECTO S.I.S. - “UN SISTEMA DE ESTABILIZACIÓN PARA LA FLOTA PESQUERA”

Luis Carral Couce Dr. Ingeniero Naval

Universidad de La Coruña

Iñigo Echenique Gordillo Ingeniero Naval

Stabtech Systems

Alfonso García Ascaso Dr. Ingeniero Naval

Universidad de La Coruña

Jose Ángel Fraguela Formoso Dr. Ingeniero Naval

Universidad de La Coruña

Gerardo González Filgueira Dr. Ingeniero de Telecomunicaciones

Universidad de La Coruña

Oscar Reboredo Losada Ingeniero Industrial

Carral Marine Technology

Juan Carlos Carral Couce Ingeniero Industrial

Carral Marine Technology RESUMEN El proyecto SIS persigue como objetivo el diseño, fabricación y pruebas de un sistema de estabilización pasivo para buques pesqueros, que actuando a bajas velocidades, les permita alcanzar ventajas operativas en las faenas de pesca a desarrollar. En este sentido cabe alcanzar los objetivos concretos siguientes:

- Incrementar la seguridad del personal de cubierta en las operaciones de largado y virado del arte de arrastre, como consecuencia de la reducción en el ángulo de escora y el incremento en el periodo de balance del buque.

- Mejora de las condiciones de confort a bordo. - Mejora en la eficiencia en la explotación, al reducirse la acción perturbadora que

el buque induce en el aparejo. Para el desarrollo de este proyecto se plantea una actuación de innovación tecnológica en cooperación entre diversos sectores empresariales: una empresa de ingeniería, que ya cuenta con un sistema conceptualmente parecido para yates de recreo y que cree positivo su rediseño e instalación en buques de pesca, una compañía suministradora de equipos para buques pesqueros y con capacidad de ingeniería mecánica y de control, y una compañía

armadora, que pone a disposición del proyecto uno de sus buques en el que se instalará el sistema, validándose los resultados obtenidos durante un determinado periodo de funcionamiento en la explotación del mismo. El presente trabajo describe el sistema de estabilización SIS (Stabilitation Yacht System) utilizado para reducir el movimiento de balance en yates fondeados, frente a otras posibilidades existentes. Igualmente se hace referencia al proyecto de adaptación del dispositivo para su empleo en buques de pesca faenando a bajas velocidades (4-5 Kn.). La fase de elaboración y prefabricación de las aletas y mecanismos. El montaje a bordo del pesquero “Punta Vixía” durante la varada anual. Finalmente los ensayos y mediciones realizados ABSTRACT The project SIS target the design, manufacture and tests of a passive system of stabilization for fishing ships, which operating to falls speeds, allows them to reach operative advantages in the chores of fishing to develop. In this sense it is necessary to reach the concrete following targets:

- To increase the safety of the personnel of covering in the operations of given and toned of the art of dragging, as consequence of the reduction in the angle of rolling and the increase in the ship period of roll motion.

- Progress in the conditions of comfort on board. - It improves in the efficiency in the development, after diminishes the disturbing

action that the ship induces in the tackle.

For the development of this project a performance of technological innovation appears in cooperation between diverse managerial sectors: a company of engineering, which is already provided with a system similarly for yachts and which believes positive his redesign and installation in fishing ships, a company supplier of equipment for fishing ships and with capacity of mechanical and control engineeringl, and a shipowner company, that puts at the disposal of the project one of his ships in the one that will install to himself the system, there being validated the results obtained during a certain period of functioning in the development of the same one. The present work describes the system of stabilization SIS (Stabilitation Yacht System) used to reduce the rooling motion in anchored yachts, opposite to other existing possibilities. Equally one alludes to the project of adaptation of the device for his employment in ships of fishing al low speeds (4-5 Kn.).The phase of making and premanufacture of the fins and mechanisms. The assembly on board of the fishing one " Punta Vixía " during the annual running docking. Finally the trails and measurements realized 1. ANTECEDENTES. Las labores de pesca determinan maniobras de largado y cobrado de las artes que obligan a el desplazamiento del buque a bajas velocidades, llegando, en ocasiones a hacerse necesaria la detención.

Por otro lado los caladeros de pesca, coinciden, en especial en aquellas labores que empleen artes extractivas de fondo (palangre, arrastre, nasas, etc), en aguas de calado reducido, las conocidas como “playas”. En las que esta característica de reducción del fondo, se traduce en la presencia de mares rompientes. El buque realizando maniobras de pesca, navegando a baja velocidad e incluso parado, al recibir la acción del mar induce movimientos de balance y cabeceo, afectando a la operatividad de los buques y de los tripulantes. La reducción en la operatividad se reflejará de dos modos: por un lado una menor eficacia en las operaciones de pesca, al combinarse el movimiento perturbador al de tracción o largado de los equipos de pesca (maquinillas, haladores, etc.), así como un efecto sobre las personas que operan en cubierta mermando la eficacia en la acción de estas. El efecto sobre la maniobra, significará una reducción en la efectividad de las labores de pesca; incremento en la duración de las operaciones, reducción de las capturas en cada lance, incremento en los esfuerzos sobre los elementos de maniobra y los equipos de pesca. Resultará significativa la acción sobre el personal de cubierta, ya que los fuertes movimientos del buque, en especial el de escora, determina el incremento en los riesgos laborales presentes de tipo físico – mecánico que actúan sobre la tripulación, en especial el personal del departamento de cubierta. La manifestación de esto, serán riesgos de caídas, golpes, atropamientos, etc. En concreto el 70 % de lo accidentes, que con carácter mortal, se producen en pesqueros se debe a las caídas a nivel o de altura (en este caso a otro medio, el agua) 2. SISTEMA S.I.S PARA YATES El balance, debido a la componente transversal de la mar, del buque parado o a baja velocidad, supone una grave incomodidad para el personal a bordo y limita las áreas de fondeo en buques de pasaje y recreo. Este problema del balance en los yates no tiene en la actualidad solución eficaz, ya que los sistemas existentes presentan inconvenientes tales como; reducir la estabilidad, ser limitados en su ámbito de operación, suponer una pérdida importante de volumen interior o aportar una masa apreciable a la embarcación. Frente a esta situación se ha presentado una patente internacional por parte del Ingeniero Naval Íñigo Echenique Gordillo correspondiente a un “sistema de estabilizadores integrados para buques”. Se tata de un sistema de estabilizadores para amortiguar el movimiento, fundamentalmente de balance, en todo tipo de buques parados o navegando a baja velocidad, y que se integra en la superficie del casco. El sistema de estabilización está caracterizado por el hecho de que la superficie estabilizadora se integra en la superficie del casco. Comprende una caja interior estanca, un eje de giro para la apertura y recogida de la superficie estabilizadora, la propia superficie estabilizadora y un mecanismo actuador eléctrico o hidráulico. El sistema presenta un eje de giro paralelo con el plano horizontal de flotación, basando su efectividad en la resistencia hidrodinámica de las superficies estabilizadoras. De este modo no requiere el avance del buque para ser operativo.

El sistema puede llegar a ser dinámico, siempre que el mecanismo actuador mueva las superficies estabilizadoras de manera que sea posible la reducción de la superficie atenuadora, al aumentar estas su efectividad.

Fig. 2.1 Sistema SIS desplegado

Fig. 2.2 Sistema SIS mostrando su accionamiento

3. DISPOSITIVOS PARA ATENUAR EL MOVIMIENTO DE BALA NCE EN EL FONDEADERO – RESULTADOS Los sistemas utilizados en la actualidad para reducir el efecto de balance en los buques de recreo, son los siguientes:

- Quillas de balance: es el procedimiento más primitivo y sencillo y consiste en dos superficies fijas al pantoque del casco, alineadas, habitualmente, con las líneas de corriente. Su actuación consiste en limitar el movimiento de balance de la embarcación al ofrecer resistencia al movimiento transversal del agua. Se trata de una solución económica y medianamente efectiva, pero que supone un incremento de la resistencia al avance del buque como consecuencia del aumento de la superficie mojada.

- Estabilizadores dinámicos: se trata de aletas de sección hidrodinámica situadas en los costados del barco bajo su flotación. Su movimiento, rotatorio con respecto a un eje perpendicular a la superficie del barco, es habitualmente electro-hidráulico a partir de la señal de un detector del movimiento de balance. El par de fuerzas debido a la sustentación hidrodinámica de las aletas es de sentido opuesto a la dirección de balance del barco, amortiguando el mismo. Por requerir una velocidad determinada de incidencia del agua en el perfil, los estabilizadores dinámicos son efectivos únicamente para el buque en navegación y suelen calcularse para la velocidad de crucero con mar formada. Es un sistema efectivo pero con una cierta complejidad técnica que se traduce en un coste económico elevado. Por otro lado los estabilizadores dinámicos ofrecen resistencia al avance en todas las condiciones. Existen estabilizadores dinámicos retráctiles que es alojan en el interior del casco del buque, evitando esta circunstancia cuando no se usan. Esta caja resta volumen interior y los estabilizadores son, en lo demás, de funcionamiento idéntico a los fijos dinámicos reseñados

- Tanques líquidos: Sistema que permite amortiguar el balance en todas las

condiciones mediante el trasvase de fluido de una a otra banda del buque mediante un sistema de tuberías y válvulas, de forma que su masa crea un par adrizante que se contrapone al balance del barco. Este procedimiento es efectivo pero tiene una elevada complejidad de instalación y resta volumen interior al barco.

- Sombrillas con flaps: Consiste en suspender por una o ambas bandas un elemento cónico o troncocónico cerrado en su base menor, habitualmente metálico, provisto de unos flaps en superficie y un peso en su parte inferior. Cuando el buque balancea hacia la banda en la cual está suspendido el artefacto, los flaps se abren de forma que, por acción del peso, el tronco de cono permanece sumergido. Cuando el balance se realiza en el sentido contrario, el arrastre del agua sobre la superficie se opone al movimiento. Este sistema es sencillo y efectivo, utilizable únicamente cuando el buque está parado. Su montaje y operación son engorrosos y necesitan de una grúa o pescante auxiliar.

Tabla 3.1 Comparación entre sistemas de atenuación del balance En la referencia 1 se incluyen los resultados de las pruebas realizadas con los distintos sistemas de estabilización descritos aplicados a los modelos correspondientes a dos carenas de 46 metros de eslora; la primera con formas redondeadas, mientras que en el segundo de los casos se aplican a una carena con codillo.La figura 3.1 reproduce los resultados del amortiguamiento de los distintos sistemas ante la presencia de amplitudes crecientes

Fig. 3.1 Capacidad de atenuación del movimiento de balance por parte de diferentes

dispositivos para una embarcación de 46 m. en dos variantes; formas redondeadas y con codillo.

De la figura indicada podremos extraer las siguientes conclusiones:

SISTEMA VENTAJAS INCONVENIENTES

QUILLAS DE BALANCE -Sencillez -Efectividad limitada -Incidencia en la resistencia al avance

TANQUES ACTIVOS Y PASIVOS

-Eficacia a bajas escoras

-Coste de instalación -Pérdida de volumen interior -Complejidad técnica -aplicación limitada

SOMBRILLAS CON FLAPS Y FLOPPER STOPPERS

-Coste -Ausencia de penalización de la resistencia

-Montaje laborioso -Requerimiento de grúas y tangones -Proyección en manga

ESTABILIZADORES DINÁMICOS

- Eficacia a bajas escoras

-Efectividad limitada a baja velocidad -Resistencia al avance -Consumo energía

SISTEMA DE ESTABILIZADOR

INTEGRADO EN EL CASCO – SHELL DOORS

-Posibilidad para optimizar el amortiguamiento a baja velocidad -Operación sencilla -Sin resistencia al avance -Poca incidencia en el volumen interior

-Baja efectividad con ángulos de escora bajos -Afecta a la continuidad estructural del casco

- Los flopper stopers (F. stoppers) y el sistema estabilizador integrado en el casco (Doors) muestran una capacidad de amortiguamiento que se incrementa rápidamente según aumenta la amplitud

- Los tanques pasivos (ART) y los estabilizadores activos (Act Fins) muestran una capacidad de atenuación del movimiento especialmente importante con bajas amplitudes

De la ref.1 se extrae la fig. 3.2, la cual a partir de los datos de oleaje recogidos por una boya anclada en un fondeadero característico del mar Adriático, durante un periodo de 5 años con registros cada 6 horas. Se visualiza la probabilidad de que la embarcación, para el caso de diversos sistemas de atenuación del balance, pueda permanecer en verano más de 24 horas en el fondeadero, al ser el movimiento de balance inferior a un valor preestablecido.

Fig. 3.2 Probabilidad de que un buque dotado de un sistema de estabilización determinado,

pueda permanecer 24 horas en calma en un fondeadero

4. APLICACIÓN A LAS LABORES DE PESCA Las labores de pesca mediante el empleo de artes del tipo activo (arrastre, palangre y cerco), determinan la realización de operaciones a baja velocidad (arrastre a velocidades inferiores a 4 nudos, largado del arte de arrastre y largado de palangres), al igual que maniobras a buque parado (virar el aparejo de arrastre, o cobrado de los palangres). Estas operaciones se efectúan con estados de la mar cambiantes, y en cualquier caso con rumbos de navegación que determinan la incidencia de las olas con ángulos variables. En estas condiciones, la presencia de mares incidentes por la amura, el través o la aleta del buque, origina el indeseable movimiento de balance que pone en peligro la seguridad del buque y de su tripulación.

En este sentido, resultará de interés recordar el hecho de la elevada siniestralidad con carácter mortal en el mundo de la pesca, uno de los sectores profesionales con mayor índice de siniestralidad en España. De los accidentes sufridos el 70 % se debe a la materialización de riesgos físico - mecánicos que se manifiestan mediante caídas a otro medio o a nivel. Resulta evidente que un factor aumentativo de este riesgo presente será el hecho de la escora del buque y el movimiento de balance. En otros departamentos del buque como serán los de máquinas y fonda el movimiento del buque, considerando que el l personal destinado en el interior del buque no puede anticiparse al movimiento, al no tener información del movimiento de la mar, igualmente el efecto del movimiento se traduce en riesgos de tipo físico – mecánico producentes de lesiones de carácter grave. (golpes, atrapamientos, caídas, etc.). En cualquier caso la reducción en el movimiento de balance se traducirá en una notable mejora de las condiciones de confort a bordo. Afectando, tanto a los momentos de actividad como de descanso de la tripulación. Los estabilizadores integrados no afectarán a la velocidad del buque en navegación, de modo que el tiempo de acceso al caladero no se verá afectado. Una vez en él, desplegados, supondrán una mejora notable en las condiciones de trabajo a bordo, permitiendo faenar en condiciones en las que no sería posible sin estabilización. Una segunda característica notable será el hecho de contribuir a la seguridad del buque. Debido a las condiciones variables de carga: (incremento de las capturas en bodega y disminución en el combustible en tanques), los pesqueros operan con diferencias muy notables en la estabilidad. Faenando con el tiro de las artes pesca en condiciones de mala mar y baja estabilidad, puede sobrevenir la zozobra. Mediante la utilización del sistema de estabilización el buque disminuirá la amplitud de sus balances a más de la mitad, con el consiguiente aumento de la estabilidad. 5. OBJETIVOS DEL PROYECTO DE ESTABILIZACIÓN PARA L A FLOTA PESQUERA Para el desarrollo del proyecto de investigación se unen las empresas siguientes:

- Carral Marine, importante empresa española en el campo del diseño y producción de equipos marinos, con gran experiencia en la actividad de la pesca, no en vano una gran parte de sus equipos comercializados se dirigen a este sector. Será la responsable de aportar el conocimiento en la actividad de pesca, así como desarrollar el sistema de accionamiento de las aletas, elementos mecánicos y de control. Realizará la estrategia constructiva y la producción de las aletas y elementos mecánicos.

- Stabtech , oficina técnica poseedora del desarrollo y patente del equipo SIS para

yates. Se encargará del diseño hidrodinámico

- Chuscomar, casa armadora del “punta Vixía”, con más de 30 años de experiencia en la explotación de buques de pesca en diversos caladeros, gran cualificación técnica y vocación innovadora

- Universidad de La Coruña, a través de su departamento de Ingeniería Naval y Oceánica

Los objetivos del proyecto serán los siguientes:

• Análisis teórico de un sistema de estabilización a buque parado o baja velocidad para el arrastrero - congelador “Punta Vixía”

• Diseño hidrodinámico, estructural de las aletas, así como los elementos mecánicos intervinientes

• Toma de datos a bordo del Punta Vixía de los movimientos del buque en un periodo de tiempo extenso – al menos una marea (15 días). Análisis de los efectos del movimiento sobre la actividad y vida a bordo. Caso de un arrastrero en el caladero de Gran Sol. Antes y después de la instalación.

• Desarrollo de un accionamiento hidráulico compacto y seguro • Proyecto de reforma del buque existente • Desarrollo de la estrategia constructiva y producción del sistema • Montaje a bordo y pruebas del dispositivo • Conclusiones

6. DESARROLLO DEL PROYECTO DE ESTABILIZACIÓN PARA L A FLOTA PESQUERA - CRONOGRAMA El desarrollo del proyecto se ha producido siguiendo las siguientes etapas:

1. diseño conceptual 2. ensayos 3. proyecto constructivo 4. construcción del prototipo 5. montaje a bordo 6. pruebas 7. resultados y evaluación 8. difusión

• Diseño conceptual, cubriendo el trabajo sobre el plano de formas del “Punta Vixía”,

desarrollo del software de control, análisis estructural de las aletas, ejes y elementos mecánicos mediante elementos finitos y el análisis hidrodinámico mediante la utilización de herramientas C.F.D.

• Modelos y Ensayos, consistiendo en la construcción del modelo de la carena y las

aletas estabilizadoras para el posterior ensayo en canal de experiencias hidrodinámicas. Toma de datos a bordo del “Punta Vixía”, mediante la instalación de un clinómetro laser.

• Proyecto constructivo, incluyendo el desarrollo del proyecto en los aspectos del diseño

hidráulico, determinación de los accionamientos hidráulicos, central hidráulica y esquema hidráulico. El diseño de elementos mecánicos tales como insertos, eje de accionamiento y elementos de bloqueo. El desarrollo de la especificación de supervisión y control.

• Construcción prototipo, con el desarrollo de la estrategia constructiva a seguir, la elaboración y prefabricación de las aletas en el taller de calderería. El mecanizado de los ejes e injertos en el taller de maquinaria. La realización del circuito hidráulico y del cuadro eléctrico. El montaje del conjunto y la realización de las correspondientes pruebas de aceptación en taller, con vistas al posterior traslado al astillero.

• Varada y montaje a bordo, desarrollando el estudio de las labores de montaje, así

como su planificación • Pruebas de mar, incluyendo la realización de los protocolos de pruebas a realizar, así

como el montaje de la instrumentación necesaria • Validación de resultados y evaluación 7. Proyecto de los estabilizadores En el diseño de las aletas estabilizadoras destacan los trabajos a realizar en los campos mecánico e hidrodinámico. Para ello se utilizan estudios de simulaciones informáticas mediante elementos finitos. En el campo de la hidrodinámica Stabtech ha utilizado programas de desarrollo propio que han sido extensamente contrastados en diseños anteriores destinados a las embarcaciones de recreo. De igual modo el software desarrollado se ha visto contrastado en proyectos anteriores como consecuencia de las pruebas a escala realizadas en diversos canales. De la aplicación de las aplicaciones informáticas citadas, obtendremos el objetivo de analizar la respuesta al balance con mar irregular de través y la efectividad del sistema estabilizador para el pesquero “Punta Vixía”, en distintas condiciones de operación. Para ello se ha resuelto la ecuación de balance, con y sin aletas, aplicando los coeficientes obtenidos a partir de los distintos ensayos de canal realizados para diferentes modelos de buques. A partir de estos datos se realizará una estimación de las fuerzas actuantes sobre las aletas a tomar como dato de partida del cálculo estructural. Características del buque y condiciones de carga Eslora total – 36.119 m. Eslora entre p.p. – 30 m. Manga máxima – 8.2 m. Calado proa a plena carga – 3.45 m. Calado a popa a plena carga - 3.56 m. Velocidades Ha sido analizada la respuesta al balance, con y sin aletas, en la situación de “salida de puerto con el 100 % de combustible” para las siguientes velocidades de avance:

• Buque parado – Vb = 0 • Buque arrastrando – Vb= 3 Kn. • Buque en navegación – Vb = 12 kn.

Condiciones de mar Si bien el buque puede operar en peores condiciones de mar, que las indicadas a continuación, se ha estimado como condición más desfavorable, como la máxima operativa recibiendo la mar de través. Para ello se considera que el buque está sometido a mares irregulares del través de las características siguientes:

• Altura significativa – 8m. • Periodo modal – 9.8 sg. • Estado de la mar - SS7 • Condición de viento – BF 8, 34, 40 nudos

Características de la aleta Parámetros básicos

• Cuerda superior – 2.42 m. • Cuerda inferior – 2.27 m. • Cuerda media – 2.35 m. • Área – 4.2 m2. • Envergadura – 1.65 m. • Espesor 14 cm. • Sweep back angle 14.3 º • Relación de aspecto - 0.7

1 1 9 7 51 4 9 7 5

1 2 2 2 31 4 7 4 1

3 5 2 63 4 1 1

2 4 8 2 3 41 8 7 5

1 4 8 9

1 8 3 9

S3 0

S2 4

1 1 9 7 51 4 9 7 5

S3 0S2 4

Fig. 7.1 Posición longitudinal y trnsversal de las aletas estabilizadoras

Fig. 7.2 Detalle de la aleta aislada

Fig. 7.3 Conjunto Aleta y cajera del casco

Fig. 7.4 Cálculo estructural mediante FEM

Respuesta al balance En la condición de salida de puerto y para las tres velocidades consideradas, se refleja en los siguientes gráficos la respuesta del buque con y sin el sistema: Simulación para Va=0 Nudos

Al t ur a s d e O l a (m)H= 8 m T= 9 .8 s eg Va= 0 n ud o s

-8-6-4-202468

0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0

Tiempo d e Simu l ac ion (seg)

Esco r as ( º ) H = 8 m T= 9 .8 seg Va= 0 n ud os

-8 0

-6 0

-4 0

-2 0

0

2 0

4 0

6 0

8 0

0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0

Tiempo Simu l ac ion (seg)

Es

co

ra

s (

º)

Con al et as

Sin al et as

Vel oc id ad Angu l a r Sal id a d e Puer t o H = 8 m Va= 0 kn

-1 .2

-0 .9

-0 .6

-0 .3

0

0 .3

0 .6

0 .9

1 .2

0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0

Tiempo d e Simu l ac ion , seg

Vel

oc

ida

des

An

gu

lar

es

(rad

/seg

)

Sin al et asCon al et as

Fig. 7.5 Simulación para v = 0 nudos Con el buque parado el amortiguamiento es moderado, siendo de hasta un quince por ciento para las escoras máximas, los picos de velocidad angular son de 0.9 rad./seg. Simulación para Va= 3 Nudos

Al t ur a s d e O l a (m)H= 8 m T= 9 .8 s eg Va= 3 n ud o s

-8-6-4-202468

0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0

Tiempo d e Simul acio n (s eg)

Esc or as (º ) H = 8 m T= 9 .8 seg Va= 3 nu d o s

-8 0

-6 0

-4 0

-2 0

0

2 0

4 0

6 0

8 0

0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0

Tiempo d e Simu l ac io n , seg

Es

co

ra

s (

º)

Con al et as

Sin al et as

Vel o c id ad Angu l a r Sal id a d e Puer t o H = 8 m Va= 3 kn

-0 .9

-0 .6

-0 .3

0

0 .3

0 .6

0 .9

0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0

Tiempo d e Simu l ac ion , seg

Vel

ocid

ad

es

An

gu

lar

es (

ra

d/s

eg)

Sin al et asCo n al et as

Fig. 7.6 Simulación para v = 3 nudos

Para la velocidad de arrastre de 3 nudos, los ángulos de balance se reducen hasta un cincuenta por ciento. A medida que la velocidad se incrementa, el efecto de la aleta aumenta como consecuencia de la sustentación dinámica de la misma. Las velocidades angulares máximas son ahora de 0.65 Rad./seg., la situación de arrastre será la que nos de mayores esfuerzos sobre la pala, al combinar balances acentuados y velocidad de avance la velocidad del flujo de entrada a la pala es alto. Simulación para Va= 12 Nudos

Al t ur a s d e O l a (m)H= 8 m T= 9 .8 s eg Va= 1 2 n ud o s

-8-6

-4-20

24

68

0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0

Tiempo d e Simul acio n (s eg)

Es co r a s H= 8 m T= 9 .8 s eg Va= 1 2 n ud o s

-8 0

-6 0

-4 0

-2 0

0

2 0

4 0

6 0

8 0

0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0

Tiempo d e Simul acio n , s eg

Es

co

ra

s (

º)

Co n al et as

Sin al et as

Vel o cid a d An gul a r

Sal id a d e Puer t o Va= 1 2 kn

-0 .9

-0 .6

-0 .3

0

0 .3

0 .6

0 .9

0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0

Tiempo d e Simul acio n , s eg

Velo

cid

ad

es

An

gu

lares

(ra

d/s

eg

)

S in al et asCo n al et as

Fig. 7.6 Simulación para v = 12 nudos

Como vemos la amortiguación es muy notable para velocidades altas, llegando la velocidad máxima de escora a 0.45 rad/seg. lo que da como resultado que los esfuerzos para esta situación sean ligeramente menores a los alcanzados con la velocidad de arrastre. De cara al análisis estructural se han considerado las cargas presentes de mayor valor entre las condiciones estudiadas. A partir del valor de la carga vertical de proyecto y de su distribución en la superficie de la aleta, se ha aplicado una herramienta de cálculo mediante elementos finitos. En la figura se visualiza el resultado final del proceso. El proceso de diseño incluirá, de igual modo, el diseño del circuito hidráulico de accionamiento del dispositivo y el mecanismo de enclavamiento. El proceso se completa con el diseño del cuadro de control y supervisión del sistema a situar en el puente de gobierno. 8. Elaboración y prefabricación de las aletas y mecanismos Del proceso de cálculo indicado se obtiene un plano de hierros que se envía al taller de calderería para su elaboración y prefabricación La caja se construirá en acero naval A, del mismo espesor que el casco, previendo los adecuados refuerzos en la zona de paso del eje.

La aleta se construirá en acero de alta resistencia tipo ST52 ó AH 36, con estructura mixta, con un espesor de forro de 6 mm, refuerzos transversales de pletina soldados al eje y longitudinales. El forro superior será soldado por botones En cuanto al eje, en el cual la torsión es el principal esfuerzo a considerar, se indica el uso de acero especial tipo Duplex. .

Fig. 8.1 Aleta mostrando el eje actuador

Fig. 8.2 Detalle refuerzo interior y accionamiento

9. Montaje a bordo del “Punta Vixía”- varada Coincidiendo con la varada anual del pesquero se efectúa el montaje del conjunto aleta y su accionamiento, así como su caja. Para ello se corta el forro exterior y el reforzado interior, situando la caja con el conjunto de la aleta y su accionamiento. A la vez se situará el reforzado interior. 10. Ensayos y mediciones realizadas

Se han realizado las pruebas y mediciones siguientes:

-Ensayos del modelo en canal -Medición del movimiento de balance a bordo, durante una marea de trabajo, antes y después de la transformación. -Experiencia de estabilidad tras la transformación - Ensayo de atenuación del movimiento de balance con las aletas replegadas y extendidas

Fig. 10.1 Equipo para medición y registro de los movimientos de balance

11. Conclusiones 1. El buque realizando maniobras de pesca, navegando a baja velocidad e incluso

parado, al recibir la acción del mar induce movimientos de balance y cabeceo, afectando a la operatividad de los buques y de los tripulantes.

2. El problema del balance en los yates fondeados no tiene en la actualidad solución

eficaz, ya que los sistemas existentes presentan inconvenientes tales como;

reducir la estabilidad, ser limitados en su ámbito de operación, suponer una pérdida importante de volumen interior o aportar una masa apreciable a la embarcación.

3. Frente a esta situación se ha presentado una patente internacional

correspondiente a un “sistema de estabilizadores integrados para buques”. Se tata de un sistema de estabilizadores para amortiguar el movimiento, fundamentalmente de balance, en todo tipo de buques parados o navegando a baja velocidad, y que se integra en la superficie del casco.

4. En cualquier caso la reducción en el movimiento de balance se traducirá en una

notable mejora de las condiciones de confort a bordo. Afectando, tanto a los momentos de actividad como de descanso de la tripulación. Los estabilizadores integrados no afectarán a la velocidad del buque en navegación, de modo que el tiempo de acceso al caladero no se verá afectado. Una vez en él, desplegados, supondrán una mejora notable en las condiciones de trabajo a bordo, permitiendo faenar en condiciones en las que no sería posible sin estabilización. Una segunda característica notable será el hecho de contribuir a la seguridad del buque.

5. Los objetivos del proyecto serán los siguientes:

o Análisis teórico de un sistema de estabilización a buque parado o baja velocidad para el arrastrero - congelador “Punta Vixía”

o Diseño hidrodinámico, estructural de las aletas, así como los elementos mecánicos intervinientes

o Toma de datos a bordo del Punta Vixía de los movimientos del buque en un periodo de tiempo extenso – al menos una marea (15 días). Análisis de los efectos del movimiento sobre la actividad y vida a bordo. Caso de un arrastrero en el caladero de Gran Sol. Antes y despues de la instalación.

o Desarrollo de un accionamiento hidráulico compacto y seguro o Proyecto de reforma del buque existente o Desarrollo de la estrategia constructiva y producción del sistema o Montaje a bordo y pruebas del dispositivo o Conclusiones

6. Del resultado de las simulaciones se obtienen los siguientes resultados:

o Con el buque parado el amortiguamiento es moderado, siendo de hasta un quince por ciento para las escoras máximas,

o Para la velocidad de arrastre de 3 nudos, los ángulos de balance se reducen hasta un cincuenta por ciento. A medida que la velocidad se incrementa, el efecto de la aleta aumenta como consecuencia de la sustentación dinámica de la misma.

o La amortiguación es muy notable para velocidades altas.

7. De los ensayos e efectuar:

• Medición del movimiento de balance a bordo durante una marea de trabajo, antes y después de la transformación.

• Experiencia de estabilidad tras la transformación

• Ensayo de atenuación del movimiento de balance con las aletas replegadas y extendidas

Se extraerán las conclusiones oportunas.

12. Bibliografía 1. Roll Stabilization for Luxury Motor Yachts at zero Speed – T. Kolkert, R.P. Dallinga, B. Jongepier, A.H.M. van Aken

2. Estabilizador integrado para el “Punta Vixía” – I. Echenique

3. Teoría del Buque – Gonzalo Pérez – Servicio de publicaciones de la ETSIN- UPM

4. El proyecto básico del buque mercante – R. Alvariño, J.J. Azpiroz, M. Meizoso - FEIN

5. Apuntes de proyectos de buques – F. Junco Ocampo- Servicio de publicaciones de la UDC