Construcción naval

CONSTRUCCIÓN NAVAL II
• ASPECTOS BAJO LOS CUALES SE DESARROLLAN LAS TÉCNICAS DE OPTIMIZACIÓN DEL
DISEÑO DE ESTRUCTURAS MARINAS.
• ALTA FIABILIDAD.
• RESISTENCIA A LA FRACTURA.(Buena relación resiliencia−coste).
• INTERACCIÓN DINÁMICA FLUIDO−ESTRUCTURA.
• RESPUESTA NO LINEAL.
• RELACIÓN DE LAS DIFERENTES FASES QUE SE PRODUCN EN LA PUESTA EN EXPLOTACIÓN
DE UN YACIMIENTO MARINO Y RELACIÓN DE MEDIOS A DISPONER.
• PROSPECCIÓN GEOSÍSMICA DEL ÁREA CONSIDERADA: mediante buques oceanográficos
dotados de los equipos necesarios.
• PERFORACIÓN DE EXPLOTACIÓN(WILDCAT): se utilizan artefactos móviles, que pueden ser :
plataformas autoelevables (JACK−UP).
plataformas semisumergibles.
buques perforadores.
♦ PERFORACIÓN DE CONFIGURACIÓN Y EVALUACIÓN. Se utilizan los mismos
artefactos móviles que en el apartado anterior.
♦ PERFORACIÓN DE EXPLOTACIÓN. Se utilizan estructuras reticuladas pilotadas al fondo
tipo JACKET o plataformas de gravedad.
♦ PRODUCCIÓN DEL YACIMIENTO. Se utilizan estructuras apoyadas en el fondo y
últimamente artefactos flotantes cautivos o bien estaciones submarinas.
♦ MANTENIMIENTO Y REACTIVACIÓN DE LOS POZOS. Desde la plataforma de
producción o por artefactos móviles del tipo autoelevable, con la torre en voladizo.
♦ ALMACENAJE DE LA PRODUCCIÓN. Por tuberías si la explotación está próxima a costa.
Otras se almacenan tanques flotantes o buques petroleros cautivos. También se pueden
instalar tanques submarinos apoyados en el fondo.
♦ DESCARGA Y TRANSPORTE DE LA PRODUCCIÓN. Mediante:
Oleoducto o gaseducto submarino(conducción submarina).
transporte mediante buques(terminal oceánico de descarga: boya flotante, buque cautivo o estación
articulada sujeta al fondo).
♦ ELIMINACIÓN DE RESIDUOS. Diluyéndolos en la atmósfera o quemándolos en una
antorcha.
♦ UNIDADES DE APOYO. Buques de suministro, helicópteros, grúas flotantes, buques grúas,
buzos, embarcaciones nodrizas...
• TÉCNICAS DE EXPLOTACIÓN DE RECURSOS MINEROS EN AGUAS POCO PROFUNDAS.
♦ Métodos de minería convencional tales como se aplican a las minas terrestres.
♦ Barrido del fondo con aspiradora combinado con subida de los minerales a la superficie por
cisternas hidráulicas o neumáticas.
♦ Bombeo de ácidos a la mina para disolver los metales que así pueden bombearse a la
superficie.
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• MÉTODOS PARA EXTRAER ENERGÍA DE LAS OLAS.
♦ Técnicas que usan el movimiento vertical oscilatorio de las crestas y senos de las olas
sucesivas para mover una turbina neumática o hidráulica.
♦ Técnicas que utilizan el movimiento circular de las partículas de agua y las diferencias de
presión.
♦ Técnicas que concentrando la energía de las olas mediante su canalización, provocan su
ruptura.
♦ DESCRIPCIÓN DE ARTES DE ARRASTRE EN LA PESCA.
La causa principal del auge de este tipo de artes la tiene la introducción de las embarcaciones
a motor.
El arte de arrastre típico es un inmenso embudo de red que se arrastra abierto por el fondo y
captura aquellas especies que suelen vivir en sus proximidades. El arte de arrastre es
remolcado mediante un par de cables que arrastran las dos puertas, piezas rectangulares u
ovaladas que con la presión del agua mantienen abierto el arte. unas cuerdas denominadas
malletas unen las puertas con las bandas. Las bandas están sostenidas en su parte superior por
una relinga con flotadores, normalmente bolas de vidrio, y en la inferior por otra relinga
lastrada con plomos para que se arrastre por el fondo. La relinga superior está más adelantada
que la inferior. A partir de la boca del arte, la red se estrecha y se hace más tupida hasta
desembocar en el copo. Arrastrada a una velocidad conveniente, impide que las especies u
organismos que encuentran a su paso puedan salirse y vayan a parar al copo. El arrastre suele
durar varias horas o incluso un día entero. Dos maquinillas desenrollan un cable hasta cobrar
las redes que se izan a la embarcación por el costado( en embarcaciones pequeñas) o por la
rampa de popa(en las grandes). Los buques para grandes arrastres van equipados con
instalaciones para la congelación y elaboración de la pesca.
Se pesca la mayoría de las especies que viven cerca del fondo: bacalao, merluza, pulpo
blanco, gamba...
♦ ASPECTOS TOPOGRÁFICOS DE LOS FONDOS MARINOS: PLAYA Y TALUD
CONTINENTAL.
PLAYA: Las playas suelen estar formadas por partículas de arena de 0,1 a 2 mm de diámetro.
Donde existe una costa escarpada, los golpes de mar derriban bloques de roca, que luego
desmenuzan progresivamente dando lugar primero a cantos rodados, para convertirse en
arenas. Existe una relación directa entre la energía de las rompientes, el tamaño de las
partículas que integran la playa y la pendiente de la playa. Los sedimentos en las playas están
en cte movimiento debido a la gravedad y al transporte de las olas. Tipos de playas:
◊ CALAS: constituido por pequeñas bolsas de arena rodeadas de rocas que impiden la
emigración de la arena. Se encuentran en costas montañosas y quebradas.
◊ PLAYAS DE BAHÍA: son largas y tendidas, alimentándose de arena gracias a las
corrientes que fluyen en la bahía. Son excelentes fondeaderos para el anclaje de
buques de superficie y para la colocación de estructuras asentadas en el fondo. La
costa suele ser baja y de suave orografía.
◊ BARRAS DE ARENA: a cierta distancia de la costa, con lagunas entre la isla y la
tierra firme. Suelen ser buenos fondeaderos.
TALUD CONTINENTAL: Es la porción comprendida entre la plataforma continental y el
lecho oceánico profundo. Es la zona de mayor pendiente media, del orden del 4% en su mitad
superior, mientras que en su base disminuye esta pendiente a causa de los rellenos
sedimentarios. Su extensión representa el 11% de la superficie terrestre. La realización de
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trabajos en estas áreas presenta diversas dificultades, tales como la profundidad del agua, las
corrientes intensas, la dureza de las olas, las pendientes relativamente acusadas y la falta de
información sobre los fondos marinos.
♦ EL FITOPLANCTON MARINO.
Es el agente de la productividad primaria, es decir, es el agente de la captación de la energía
solar para formar materia viva.
Está compuesto por distintos grupos de algas diversamente especializadas para aprovechar las
condiciones del medio. Las más abundantes son:
◊ DIATOMEAS: pequeñas algas vistosísimas provistas de un caparazón silíceo, que se
reproducen vertiginosamente sólo cuando las condiciones ambientales y los
elementos nutritivos son muy abundantes.
◊ DINOFLAGELADAS: son más estables y tienden a aprovechar al máximo los
ambientes caracterizados por la escasez de elementos nutritivos. A veces colorean
espectacularmente el agua con sus pigmentos (aguas venenosas; provocan la purga de
mar). Las dinoflageladas se acumulan en animales filtradores, como los moluscos
comestibles, provocando intoxicaciones graves en el organismo humano.
♦ CONCEPTO DE PLATAFORMA SEMISUMERGIBLE.
En este tipo de plataformas, la cubierta de trabajo se apoya sobre una infra−estructura de
flotadores verticales unidos en su parte inferior a flotadores horizontales de grandes
dimensiones. Los flotadores verticales van unidos entre sí por vigas de celosía o tubulares que
aseguran la indeformabilidad de la plataforma. Los horizontales también van unidos entre
ellos, aunque existen modelos en el que el flotador horizontal es único.
Al principio, estas plataformas eran remolcadas hasta el punto de trabajo. En la actualidad, la
mayoría son autopropulsadas. En ambos casos, la maniobra de traslado se realiza con muy
poco calado.
Alcanzando su emplazamiento definitivo, se sumerge progresivamente la plataforma,
lastrando los flotadores hasta alcanzar el calado adecuado, pero sin llegar nunca al fondo.
En esta situación y gracias a la gran altura de los flotadores verticales, la plataforma viene a
ser prácticamente insensible a la acción de las olas.
♦ ENUMERAR LOS ELEMENTOS UTILIZADOS EN LAS TÉCNICAS EN LA
EXPLOTACIÓN MINERA EN AGUAS PROFUNDAS.
◊ Buque minero autónomo y con un sistema de dragado capaz de subir los nódulos
desde el fondo hasta la superficie.
◊ Uno o más buques de transporte para llevar los nódulos o el mineral parcialmente
procesado hasta la planta de procesado bien en la costa, bien en el mar.
◊ Buques de suministro y de transporte de personal.
◊ Alternativas mecánicas de succión con aspirador o de succión hidráulica para el
sistema de recolección. También por sistemas mecánicos: dragas de arrastre, draga de
almeja, draga de rosario...
♦ CONCEPTO DE ENERGÍA DE LA BIOMASA MARINA.
En los océanos mediante fotosíntesis, a través de la clorofila de las algas y plantas, se podrían
obtener hasta 10x106 TM de carbono orgánico a partir de gas carbónico tomado del aire y
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disuelto en el agua.
Mediante fotosíntesis el carbono inorgánico(derivado del CO2) y el H2O son combinados por
la clorofila en presencia de la luz solar, para formar carbohidratos.
Muchas plantas marinas crecen muy rápidamente( Ej: alga Macrocystis−pirífera! 1 m cada 3
días) y tras su recolección pueden transformarse en gas natural y otros productos mediante
procesos físicos, químicos y biológicos.
♦ DESCRIPCIÓN DEL CURRICÁN Y LAS NASAS COMO ARTES DE PESCA.
El Curricán consiste en unos cordeles provistos de anzuelos que la embarcación arrastra a
poca velocidad. Para aumentar su nº se disponen muchas veces en largas pértigas colocadas a
cada lado de la embarcación. Se emplean para la pesca de peces de altura, atunes, salmones...
Las Nasas son jaulas provistas, o no, de cebo que tienen una boca dispuesta de tal forma que
permite la entrada de los peces, pero no su salida. Existen múltiples tipos de nasas y se
emplean en la pesca de: langostas, cangrejos, congrios...
♦ DESCRIPCIÓN DE LOS NIVELES TRÓFICOS MARINOS.
Trófico significa alimentario. Como cualquier sistema mecánico, el ecosistema necesita un
aporte de energía para mantenerse a través del tiempo. La circulación de esta energía en los
seres vivos es la circulación de alimentos. Según el tipo de alimentación podemos distinguir
una serie de niveles típicos.
Un primer nivel lo constituyen los organismos productores, es decir, los que convierten otras
formas de energía en materia viva. Los productores son casi en su totalidad las plantas verdes,
que gracias a la clorofila aprovechan la energía luminosa del sol para transformar las
sustancias minerales en materia orgánica. La producción primaria es el conjunto de materia
orgánica sintetizada por los productores primarios. Esta parte de la materia sintetizada es el
combustible empleado en la respiración. El resto sirve para incrementar su masa, es decir,
para crecer y reproducirse. La producción primaria sirve a su vez de alimento a los animales
herbívoros, que constituyen el segundo nivel trófico. Los herbívoros, a su vez, son el alimento
de los distintos grados de carnívoros. Cierran el ciclo alimentario las bacterias, las cuales se
encargan de descomponer la materia orgánica, convirtiéndola otra vez en elementos minerales
y enriqueciendo por tanto el medio en materias nutritivas.
Se observa que las relaciones entre las especies son mucho más complicadas, debido
fundamentalmente a la especialización en la forma de encontrar el alimento. Además, algunos
organismos pueden pertenecer a más de dos niveles tróficos. Las relaciones tróficas pueden
considerarse como una cadena en la que cada eslabón corresponde a un nivel trófico. En el
paso de un nivel trófico a otro se pierde energía no recuperable. Se calcula que sólo se
aprovecha un 10 % de la energía al pasar de un nivel trófico al inmediato superior. Así que
para que se mantenga el sistema es necesaria una aportación exterior de energía: la luz del sol,
que permite la fotosíntesis y la producción primaria.
♦ CARACTERÍSTICAS DE LAS PLATAFORMAS JACKS−UP O AUTOELEVABLES.
La plataforma es un pontón que soporta las instalaciones necesarias para la perforación, los
grupos productores de energía, la maquinaria auxiliar y los alojamientos de la tripulación,
aunque en algunas plataformas de este tipo son de dimensiones muy reducidas, ya que sobre
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ellas solamente se instalan algunas partes esenciales del equipo de perforación, montándose el
resto en un tender de ayuda a la plataforma. Estas plataformas, pueden elevarse por encima
del agua mediante una serie de pies derechos o vigas metálicas (número mínimo tres) que se
apoyan sobre el fondo del mar. Hay distintos tipos de plataforma Jack−up según el nº de pies,
la colocación de éstos...
Las Jacks−up se utilizan en profundidades limitadas de 250−350 pies. No pueden trabajar en
profundidades superiores a los 120 m.
Una vez apoyadas sobre el fondo las patas del Jack−up se eleva la plataforma por encima del
agua, hasta conseguir una altura suficiente entre la superficie del mar y la cubierta, que
mantenga todo el equipo situado sobre ésta perfectamente protegido contra la máxima ola que
se pueda prever en el emplazamiento de la plataforma.
Las Jacks−up deben desplazarse sobre el casco que constituye la plataforma de trabajo, el
cual debe presentar unas formas en cierto modo hidrodinámicas y con un calado adecuado
para los desplazamientos que tiene que efectuar.
Durante la operación de desplazamiento, las patas se desmontan total o parcialmente, con
objeto de disminuir la resistencia al movimiento y al mismo tiempo eliminar el riesgo de la
pérdida de estabilidad que presentan estas estructuras a causa del peso de las columnas
elevadas.
♦ PARÁMETROS UTILIZADOS FRECUENTEMENTE PARA LOCALIZAR LAS
ESPECIES DE PECES MARINOS.
◊ HABLILIDAD DEL PESCADOR.
◊ MEDIR LA TEMPERATURA (Para localizar bancos de peces, pues la mayoría de
las especies viven sólo en aguas de una temperatura determinada).
◊ OBSERVACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE PLANCTON.
◊ OBSERVACIÓN DE LA PRESENCIA DE AVES MARINAS O DEPREDADORES
QUE SE ALIMENTAN DE PECES.
◊ ECOSONDADORES(fenómeno de la reflexión de las ondas sonoras o ultrasonoras
sobre el fondo marino).
♦ ENUMERAR Y DESCRIBIR LOS MINERALES EXISTENTES EN LA LLANURA
ABISAL.
◊ LODOS MINERALÍFEROS.
◊ MINERALES JABONOSOS.
◊ FOSFORITAS.
◊ NÓDULOS DE MANGANESO.
♦ DESCRIPCIÓN DE LA ALMADRABA COMO ARTE DE PESCA.
Es un procedimiento antiquísimo para la pesca de atunes y especies afines.
Se basa en que los atunes emigran periódicamente y siguen casi siempre los mismos
trayectos. La almadraba más corriente y compleja es la llamada ALMADRABA DE BUCHE,
que consta de un paño de redes muy largas(1 ó 2 Km), calado transversalmente a la costa(se
denomina balsera de tierra). Está sostenida por una relinga provista de bayas y flotadores y
por otra relinga inferior, lastrada con cadenas de hierro. La balsera de tierra termina en una
serie de recintos cerrados que constituyen un cuerpo de la almadraba. Son: CÁMARA,
BUQUE y COPO. A la entrada de la cámara se disponen las BOCAS DE LA
ALMADRABA, que consisten en unas redes de sección triangular en forma de cuña, de
manera que los atunes pueden entrar pero no salir. El copo es la única parte de la almadraba
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con red en el fondo. Entre el copo y el buque se dispone una red, la PUERTA MOJARCIO.
Cuando los atunes han entrado en el copo, se iza la puerta mojarcio y la pesca queda
encerrada. Del cuerpo de la almadraba salen, además de la BALSERA DE TIERRA, una o
dos redes mar adentro, las BALSERAS DE FUERA, en forma de media luna o de 7 para que
los bancos de atunes encuentren dificultades en salir mar adentro y acaben en el copo. La
acción de la balsera de fuera se perfecciona con el uso unas redes con forma de ángulo: la
LEGÍTIMA y la CONTRALEGÍTIMA, que obstaculizan la salida de los atunes de la boca de
la almadraba.
Las almadrabas se calan al principio de la temporada, normalmente en primavera,
permaneciendo allí hasta finalizar la misma, en otoño, generalmente.
El mantenimiento de las almadrabas exige el esfuerzo de muchos pescadores y varias
embarcaciones.
Los atunes, al tropezar con las balseras, se ven obligados a seguir su dirección y al no
encontrar salida acaban metiéndose por las bocas. Una vez dentro, los pescadores proceden a
la levantada. Conducidos los atunes al copo, a base de hacer progresar unas redes en la
cámara, se levanta la puerta mojarcio, quedando encerrados. Inmediatamente se va
recuperando la red de la cámara desde la borda de las embarcaciones. Cuando los atunes están
ya en la superficie se procede a la matanza, donde los pescadores, provistos de unos garfios
amarrados a su muñeca, inclinándose sobre la borda hieren a los animales en los ojos;
aprovechándose del salto del animal al sentirse herido lo introducen en la embarcación.
♦ FASES EN LA EXPLOTACIÓN MINERA DEL FONDO DE LOS OCÉANOS.
◊ EXPLORACIÓN. Mediante métodos de investigación geofísica y la prospección
directa mediante tubos de extracción de muestras.
◊ EXTRACCIÓN. Requiere un buen diseño teórico y años de ensayos y comprobación
en la práctica. Dificultades en la recolección:
◊ La extracción continua a pesar de las diferencias de profundidad o los movimientos
del barco.
◊ Separar en el fondo del mar materia inútil de la que se quiere ganar.
◊ Las tareas de montaje, desmontaje, mantenimiento y separación de la instalación
submarina.
♦ TRANSPORTE A LA SUPERFICIE DEL MAR. Métodos:
♦ transporte mecánico.
♦ transporte hidráulico.
♦ transporte combinado mecánico−hidráulico.
♦ transporte neumático.
♦ PARÁMETROS A TENER EN CUENTA POR UNA COMPAÑÍA PARA DECIDIR UNA
PERFORACIÓN.
◊ Las probabilidades que existen de hallar hidrocarburos en una determinada zona, de
acuerdo con las indicaciones de los geólogos y de los geofísicos.
◊ Que la compañía cuente con la concesión correspondiente por parte del gobierno para
perforar y producir.
◊ La disponibilidad de fondos para llevar a cabo los trabajos que requiere el pozo.
♦ BUQUES PERFORADORES O DRILL SHIPS.
Son barcazas o buques de formas clásicas sobre los que se coloca una torre con todas las
instalaciones complementarias para efectuar una perforación. La perforación se realiza a
través de un pozo situado en el centro del buque, lo que disminuye los efectos de cabeceo y
del balanceo sobre los trabajos de perforación. La torre también puede colocarse sobre una
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estructura adosada a una de las bandas, en cuyo caso el buque debe disponer de flotadores
auxiliares que desempeñen el papel de estabilizadores. Problema: conseguir que la acción del
medio ambiente no altere su situación, respecto al punto donde se realiza la perforación, lo
que se resuelve mediante el posicionamiento dinámico. Ventaja:
Su movilidad. Como son autopropulsadas, pueden desplazarse fácilmente de uno a otro lugar
de perforación, con costes muy reducidos, ya que no es necesario efectuar su remolque.
También es muy importante su movilidad en caso de temporal.
♦ VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LAS PLATAFORMAS QUE SE APOYAN EN EL
FONDO.
VENTAJAS:
PLATAFORMAS SUMERGIBLES:
◊ La plataforma de perforación es totalmente fija.
◊ Los elementos estructurales no son móviles.
◊ Puede trabajar en zonas fangosas o en fondos de poca consistencia.
◊ Tiene una gran seguridad.
JACKS−UP:
◊ La plataforma de perforación es totalmente fija.
◊ Es más barata que la sumergible.
◊ Superficie mínima expuesta a la acción de las olas.
◊ Puede trabajar en zonas fangosas si dispone de placa de apoyo.
◊ Puede proyectarse fácilmente para soportar huracanes.
INCONVENIENTES:
PLATAFORMAS SUMERGIBLES:
◊ Profundidad de trabajo muy limitada.
◊ Puede experimentar desplazamientos a causa de la erosión producida por las
corrientes sobre el fondo.
◊ El remolque de la plataforma es muy difícil.
◊ Es excesivamente cara para profundidades superiores a los 100 pies.
◊ Las operaciones de lastrado son difíciles y peligrosas.
JACKS−UP:
◊ La operación de remolque es difícil y peligrosa.
◊ Muchos de los elementos importantes de la estructura son móviles.
◊ Es muy sensible a la acción de las olas en los momentos iniciales, cuando se procede
a su fijación o retirada de su emplazamiento.
◊ Deben desmontarse total o parcialmente sus patas en remolques a grandes distancias.
◊ Muy bajo estándar de seguridad estando sumergida.
♦ DEFINICIÓN DE IHP (POTENCIA INDICADA), SHP (POTENCIA AL EJE),
BHP(POTENCIA MÁXIMA), EHP (POTENCIA EFECTIVA) ,TPP (POTENCIA ÚTIL) Y
RENDIMIENTO CUASIPROPULSIVO.
EPP: La potencia Efectiva se define como la potencia necesaria para vencer la resistencia
total de la carena a una velocidad determinada. Es inferior a la potencia que se debe instalar
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en el buque para alcanzar la velocidad correspondiente.
RENDIMIENTO CASI−PROPULSIVO:
EHP (Potencia Efectiva)
D = Q.P.C =
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
DHP (Potencia desarrollada por el propulsor)
BHP: La potencia máxima es desarrollada a las rpm nominales que recomienda el fabricante
y que normalmente no se usan. La manera de determinar los bhp es mediante la utilización de
un torsiómetro acoplado a la línea de ejes, por medio del cual puede medirse la torsión sufrida
por el eje en condiciones de trabajo.
2 *Q*n
BHP = −−−−−−−−−−−−−−−
75 *60
siendo:
Q = par motor en m.Kg
n = revoluciones por minuto del propulsor.
SHP: La Potencia Entregada al eje por el motor principal. Está integrada por: la potencia
necesaria para vencer la resistencia del buque, las pérdidas disipadas en el propulsor y las
pérdidas disipadas a lo largo del eje, bocina y apoyos intermedios.
SHP = 0,95 BHP
IHP: La potencia indicada se utiliza como conexión con tipos de maquinarias equivalentes y
se expresa como la potencia que corresponde a la presión media efectiva que hay en el
cilindro.
N* p* l * a* n
IHP =−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
4500
siendo:
IHP = HP métricos.
N = número de cilindros.
p = presión media indicada en el cilindro en Kg/m2
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l = carrera del pistón en m.
a =sección recta de un cilindro en cm2.
n = número de emboladas por minuto.
TPP:
♦ DESCRIPCIÓN DEL SHIN AITOKU MARU.
◊ Petrolero con velas auxiliares, Japonés.
◊ 1600 TPM.
◊ 12 nudos de velocidad.
◊ 10 personas como tripulación.
◊ Motor diésel de 1600 hp a 250 rpm.
◊ Reduce en un 50% el consumo de combustible.
◊ Tiene 2 velas rectangulares superpuestas a un petrolero aparentemente normal.
◊ Un microordenador recibe señales de la dirección y fuerza del viento, velocidad del
buque y potencia del motor y envía instrucciones a los mecanismos de orientación de
las velas y de las palas de las hélices para mantener la velocidad prefijada.
♦ CALDERA CILÍNDRICA O ESCOCESA.
De tubos de humos de diámetro aproximado de 70 mm. Es el tipo más antiguo del que aún
hay bastantes en funcionamiento, sobre todo como auxiliares de petroleros. A causa de su
gran seguridad, debida a su inercia térmica, necesitan poca vigilancia y pueden emplear aguas
muy puras. Inconvenientes: gran tamaño, peso y dificultad de fabricación por espesor y
tamaño de planchas. También son muy lentos en levantar presión. No pasan de 17,5 Kg/cm2
de presión de vapor y en las que tienen sobrecalentador llegan a temperaturas de vapor de
hasta 345º. El rendimiento normal es de 70 a 75%.
♦ TIPOS DE MÁQUINAS ALTERNATIVAS.
◊ TRIPLE O CUÁDRUPLE EXPANSIÓN.
◊ DE ALTA Y BAJA(COMPOUND).
◊ UNIFLUJO.
◊ TRIPLE O CUÁDRUPLE EXPANSIÓN CON TURBO−COMPRESOR.
◊ TURBINA DE ESCAPE.
♦ CONOCIMIENTOS BÁSICOS RECOMENDABLES PARA UN PROFESIONAL DE LA
INGENIERÍA OCEÁNICA.
◊ FUNDAMENTOS:
◊ INTERACCIÓN.
◊ DISEÑO.
◊ ESTUDIOS MARÍTIMOS.
⋅ Geología marina.
⋅ Biología marina.
⋅ Fisiología y buceo.
⋅ Derecho marítimo.
⋅ Economía de las explotaciones Oceánicas.
⋅ CLASIFICACIÓN DE LAS INSTALACIONES OFF−SHORE SEGÚN SU
FIJACIÓN AL MAR.
• PLATAFORMAS FIJAS.
• PLATAFORMAS MÓVILES QUE SE APOYAN EN EL FONDO
DEL MAR.
• PLATAFORMAS FLOTANTES.
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• PLATAFORMAS ESPECIALES.
⋅ CONCEPTO DE ENERGÍA DEL GRADIENTE SALINO DE LA MAR.
La diferencia de salinidad entre el agua de los océanos y el agua de los ríos se
mantiene esencialmente por evaporación del agua de los océanos y por lluvia
recibida por los ríos. Las mayores diferencias de salinidad ocurren en las
desembocaduras de los ríos donde el agua dulce del río entra en contacto con
el agua marina. En estas zonas puede obtenerse energía debido a las
diferencias de presión osmótica: si dos soluciones de distinta concentración
se separan por un tabique o membrana semipermeable a través de la cual
pasan moléculas de disolvente pero no de soluto, irá subiendo el nivel de la
solución más concentrada hasta que se igualen las concentraciones; a este
equilibrio corresponde una altura y una presión equivalente que se llama
osmótica. Entonces, colocando una membrana semipermeable en la boca de
un estuario, que lo separa del agua del mar con salinidad de 3,5% la presión
osmótica será de 24 atm, lo que supone una altura de agua de 238 m.
utilizable por un sistema turbogenerador. También se utiliza la ósmosis
inversa (aplicación de una presión superior a la osmótica para que pase agua
dulce a través de la membrana).
Aunque es importante reconocer el potencial de los gradientes salinos como
fuente energética, hay que reconocer que su tecnología es todavía poco
avanzada.
⋅ DESCRIPCIÓN DEL ARTE DE PESCA DE CERCO.
Son las empleadas universalmente para la pesca de especies pelágicas, sobre
todo las que forman grandes bancos o cardúmenes, tales como los arenques,
sardinas, anchoas, jureles, atunes, bonitos y especies afines. Todas las artes
de cerco responden a una misma estructura: un largo paño de red, montando
en dos relingas. La superior lleva un gran nº de corchos o flotadores para
mantener la red a flote. La inferior va lastrada con plomos, pero no toca
fondo. Cuando la embarcación descubre un banco de peces, se cala en las
cercanías, procurando interceptar la salida en el caso de que aquellos estén en
movimiento. Una vez cercado el cardume mediante un cabo dispuesto junto a
la relinga inferior, se va embolsando el pescado, que pasa a la embarcación
mediante salabres u otros dispositivos análogos. El empleo más corriente de
las artes de cerco se da en la pesca con luz. Muchas especies tienden a
concentrarse en la proximidad del foco luminoso. Aprovechando la
circunstancia se dispone junto a la embarcación principal un bote provisto de
una luz de gran intensidad, eléctrica o de gasolina, que puede colocarse
dentro o fuera del agua. Cuando los peces se han reunido a su alrededor, la
embarcación principal cala el arte a su alrededor. Las artes de cerco suelen
emplearse no lejos de la costa por embarcaciones de tipo medio o pequeño.
Se exceptúan las dedicadas a la pesca del atún y especies afines en alta mar,
empleadas muchas veces por grandes embarcaciones.
⋅ DESCRIPCIÓN DE LOS ORÍGENES DE LOS SEDIMENTOS QUE
FORMAN LOS HIDROCARBUROS.
• ORIGEN ROCOSO: por deposición de aluviones fluviales en la
desembocadura de las cuencas continentales, o bien por el proceso
continuo de fractura de rocas y minerales existentes. También por la
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erosión producida por los glaciares. Las acciones meteórica y
volcánica constituyen importantes fuentes de materiales
sedimentarios. Todo esto da lugar a la producción de arenas, lodos y
gravas.
• ORIGEN BIOGÉNICO: proceden de restos de vegetales y esqueletos
de animales, conchas, corales... La mayoría de los sedimentos
formados por carbonato cálcico tienen origen biológico.
• ORIGEN QUÍMICO: por precipitaciones químicas(precipitados
calcáreos, los nódulos de manganeso, la fosforita y las evaporitas) o
por ataque químico de otros sedimentos ya existentes(arcillas y barro,
producidos por degradación química de otros minerales o incluso de
cenizas volcánicas).
⋅ DEFÍNASE LA PRODUCCIÓN PRIMARIA Y LA PRODUCCIÓN
SECUNDARIA EN EL CICLO BIOLÓGICO MARINO.
PRODUCCIÓN PRIMARIA: Depende de la fotosíntesis, que la realizan las
algas microscópicas del plancton y las macroscópicas fijas al sustrato. Éstas
tienen unos pigmentos capaces de absorber la energía luminosa y formar
compuestos químicos de alta energía. La producción primaria dependerá de:
los pigmentos fotosintetizadores, la luz y las sustancias nutritivas. A mayor
intensidad de la luz mayor es la eficiencia de la fotosíntesis y mayor, por
tanto, la producción primaria (hasta ciertos valores de saturación). Las
distintas longitudes de onda, se absorben de forma desigual con la
profundidad. Esto ha llevado a que a poca profundidad se distribuyan las
algas con gran riqueza de clorofila(algas verdes) pues absorben las
radiaciones de onda larga, mientras que a poca profundidad se desarrollan las
algas ricas en pigmentos capaces de aprovechar longitudes de onda más
cortas y de superior penetración(algas rojas y pardas). Los factores limitantes
son las sales minerales(principalmente los Fosfatos y los compuestos de
Nitrógeno y Hierro). La abundancia de estos elementos no conservativos está
íntimamente ligada a su consumo por los seres vivos y muestra una clara
dependencia del ciclo del plancton. La medida de la productividad primaria
puede hacerse tomando muestras del agua de mar y contando el nº de
organismos de la muestra. También, midiendo las variaciones de la
concentración de oxígeno o anhídrido carbónico. Como estos procedimientos
son inexactos y engorrosos, hoy se utiliza el método del carbono radiactivo,
que consiste en añadir una cantidad de este carbono a una muestra de agua
marina, dejándolo incubar durante un tiempo expuesto a la luz.
Posteriormente se filtra el plancton y mediante un contador de radioactividad
se averigua la cantidad de carbono radiactivo que ha asimilado y de ahí la
cantidad de carbono inorgánico.
PRODUCCIÓN SECUNDARIA: la eficiencia de la producción secundaria
depende de la relación entre el alimento ingerido y el digerido, ya que
muchos animales sólo aprovechan una parte de los alimentos capturados. El
alimento digerido sirve de combustible para todas las operaciones vitales del
organismo.
E=C/A
Siendo:
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E : eficiencia.
C : crecimiento.
A : alimento ingerido.
Por lo general, cuanto más elevado es el poder nutritivo de los alimentos,
mayor es la eficiencia.
Clasificación para describir la alimentación de los animales:
• MICRÓFAGOS : organismos que se alimentan de seres de pequeño
tamaño. En general, se procuran el alimento de una forma pasiva y
sin discriminación. La eficiencia alimentaria suele ser muy baja y de
desplazamientos limitados. Son importantes las especies
filtradoras(filtran el plancton de la producción primaria) y los
sedimentívoros (filtradores de arena y fango).
• MACRÓFAGOS : organismos que se alimentan de seres de gran
tamaño. Se hacen con presas de alto contenido energético. La
eficiencia alimentaria es muy alta. Esta forma activa de procurarse
alimento implica un gran desarrollo de los órganos sensoriales y
requiere desplazamientos rápidos y activos.
⋅ SISTEMA DE TRANSPORTE HIDRÁULICO DEL MINERAL DE LA
EXPLOTACIÓN MINERA DEL FONDO DE LOS OCÉANOS.
Hay 4 tipos:
• Sistema de tubería simple, con bomba de
mezclas(slurry)incorporada, pues debido al problema de desgaste, la
velocidad del flujo es limitada y la eficacia depende mucho de la
mezcla. El sistema requiere mucha potencia, por eso no es
aconsejable para grandes profundidades o mezclas de contenido
variable.
• Sistema de separación intermedia. Las bombas están montadas en
una cámara submarina a la que se eleva la mezcla en la 1ª fase de
transporte. En la cámara se separa el material sólido del agua y se
efectúa la 2ª parte del elevamiento por medios
convencionales(ascensores). El material no pasa por las bombas y se
logra una reducción de la altura de achique, ya que la cámara está a
presión atmosférica. Los ascensores y la cámara submarina requieren
fuertes inversiones adicionales.
• Sistema by−pass. Se evita el flujo de la mezcla a través de las
bombas, colocando éstas en paralelo al tubo de transporte . La
eficiencia del flujo−transporte en el tubo es alta, mientras que la del
sistema en su conjunto no lo es a causa de las pérdidas en las
desviaciones. En caso de avería, las bombas son difíciles de alcanzar
y desmontar.
• Sistema de tubería doble: usa bombas centrífugas a bordo del buque,
que trabajan con gran eficacia y no están sometidas a la mezcla
dañina. Sin embargo existen dificultades en las exclusas de presión
en el punto de conexión en el fondo del mar y se necesita energía
adicional para vencer la fricción en el tubo de bajada.
12
⋅ CARACTERÍSTICAS MÁS IMPORTANTES DE UN PTS.
• Es un buque para operaciones de larga duración en alta mar, diseñado
para almacenamiento y descarga de petróleo y acondicionado para la
posterior instalación de módulos para perforación/extracción, además
de módulos para la producción de petróleo y la inyección de agua y
de gases. La vida del casco y de las estructuras diseñadas será de 20
años en operaciones en el mar del Norte. El buque está diseñado para
trabajar 5 años como mínimo en el lugar de operaciones. El buque
será mantenido en posición por 10 cadenas de ancla tensados por 10
molinetes, instalados en la turret ubicada en el centro del buque. La
turret consiste en una parte baja cilíndrica con un pozo cónico
interior. En la parte superior de este cilindro se dispone de un collar
estructural que soporta las cargas de toda la turret. Se utiliza la ayuda
de los propulsores como elementos activos en el mantenimiento en
posición. La turret permanece anclada al fondo marino mientras que
el buque gira alrededor del eje de la turret minimizando las cargas de
amarre y los movimientos.
• POSICIONAMIENTO: dispone de un propulsor azimutal diseñado
para:
♦ Gobernar el FSU en caso de fallo del sistema de amarre.
♦ Posicionar el FSU en caso de incendio evitando llamas y
humos en la zona de habilitación.
♦ Alinear el FSU al rumbo óptimo de aproximación del
petrolero lanzadera(Shuttle).
♦ Gobernar el FSU en lastre.
• SISTEMA DE CARGA Y DESCARGA: La operación de carga
desde la plataforma al FSU será continua descargando
periódicamente cada 3−5 días al petróleo lanzadera. El sistema de
descarga permitirá realizar la operación en olas de hasta 5 m de
altura. Dispondrá de un sistema de calefacción de tanques que
permitirá mantener la Tª del crudo y un sofisticado sistema de
medición de carga y descarga.
• POTENCIA INSTALADA: 1 turbina de gas de 3350 kw y 4 diesel
generadores de 1700 kw cada uno que proporcionan un total de 6750
kw(ejemplo del construido en ASTANO).
• ACOMODACIÓN: para un total de 57 personas en camarotes
individuales o dobles con aseo privado así como gimnasio,
biblioteca, centro médico, lavandería...
• HELIPUERTO: la cubierta será adecuada para la operación de un
helicóptero de un peso de 8.7 toneladas.
⋅ PARÁMETROS MÁS IMPORTANTES A CONSIDERAR EN LA
DEFINICIÓN DE LA MÁQUINA PROPULSORA DE UN BUQUE.
• POTENCIA NECESARIA.
• SEGURIDAD DE FUNCIONAMIENTO.
• PESO Y EMPACHO.
• COSTES INICIAL Y FUTURO.
⋅ DESCRIPCIÓN SOMERA DEL BARCO MOULIN AVENT II.
Es un barco experimental con propulsión clásica, asistido de una propulsión
eólica, por turbovela.
Propulsión eólica con viento de través 15 nudos; con 2 turbovelas de una
13
superficie total de 42 m2 , 10 nudos; con 30 nudos de viento de través, 12
nudos; de crucero a plena carga, velocidad de 10 nudos.
Se realizó en aleación ligera, los 2 cilindros de aleación ligera que se
equiparon al barco fueron construidos según las especificaciones de
Pechiney−Cegedur en los astilleros de la Sociedad Pourprix de Lyon.
Este barco es utilizado por la explotación científica y cinematográfica por la
fundación Costeau.
La economía de combustible realizado en proporción con un barco de
propulsión clásica es del 35%.
Eslora total: 31 m. (Eslora en la flotación de 27,4 m)
Manga: 9 m.
Calado: 2,65 m.
Lastre de plomo: 10.000 Kg.
2 motores de 115 kw.
Desplazamiento en plena carga: 76 Tm.
⋅ CALDERAS DE CIRCULACIÓN FORZADA MONOTUBULARES.
Se llaman así porque a lo largo de un tubo y a medida que va avanzando el
agua de alimentación impulsada por una bomba, pasa al economizador y
posteriormente por la sección de absorción de calor radiante y finalmente por
la de convección y el sobrecalentador. En las que los gases de escape mueven
una turbina que acciona un compresor que suministra al hogar aire a 5
Kg/cm2 y 260ºC, se obtienen vapores de presiones de 64,70 y 87,6 Kg/cm2 y
temperaturas de 510 y 535ºC. Los rendimientos son alrededor del 90%.
⋅ DESCRIPCIÓN DE DHP, RENDIMIENTO MECÁNICO,
RENDIMIENTO DEL PROPULSOR Y RENDIMIENTO
ROTATIVO−RELATIVO.
DHP: es la potencia desarrolla por el propulsor. Se puede determinar
partiendo de la potencia entregada al eje por el motor principal (SHP),
deduciéndose un porcentaje que abarque las pérdidas en la línea de ejes y en
el eje de cola.(2%−5%, según el motor esté situado más o menos hacia popa
y dependiendo si las chumaceras o cojinetes tienen baño de aceite o no).
Rendimiento cuasipropulsivo = D =EHP / DHP
RENDIMIENTO MECÁNICO: m = DHP / BHP
En pesqueros toma valores de:
m = 0,93 si existe reductor
14
m = 0,97 si no existe reductor. Potencia útil devuelta por la hélice
RENDIMIENTO DEL PROPULSOR: =
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
Pot. entregada por la máquina propulsora
THP T * Va
Es decir: = −−−−−− = −−−−−−−−−−−−−−−−−
DHP 2 * N * Q0
Siendo:
T = empuje que produce la hélice cuando el agua le entra a una velocidad Va.
Q0 = par motor necesario cuando la hélice gira aislada (no detrás del buque
debido a los fenómenos de turbulencia, al flujo no uniforme a la entrada del
disco y al efecto perturbador del timón! Q). b Q0
RENDIMIENTO ROTATIVO−RELATIVO: r = −−−−−−− = −−−−−−−
Q
Para buques pequeños, r suele ser muy próximo a la unidad, por lo que se
suele prescindir de él.
⋅ VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LAS PLATAFORMAS
SEMI−SUMERGIBLE.
VENTAJAS:
• La plataforma de perforación es perfectamente estable.
• Las profundidades de trabajo son prácticamente ilimitadas.
• Su capacidad de supervivencia es excelente.
INCONVENIENTES:
• Es muy difícil realizar el anclaje de la plataforma para mantenerla
fija en su emplazamiento.
• Los trabajos de remolque son muy complicados.
• Estructura muy cara.
• Debe utilizar blowout preventer y riser submarino.
⋅ ¿ A QUÉ EFECTOS DA ORIGEN EL FENÓMENO DE CONVECCIÓN
DE AIRE?
Da origen a los vientos del tipo:
• Brisas marinas o de tierra.
• Los Monzones.
• Circulación del aire caliente a cierta altura desde el ecuador hacia los
polos y en sentido contrario, al nivel del suelo o de cota cero.
15
⋅ MISIÓN IMPORTANTE DE LA TUBERÍA DE REVESTIMIENTO DE LA
PERFORACIÓN.
• Evitar el derrumbamiento de las paredes del pozo.
• Impedir la contaminación del agua dulce existente en las capas altas
de arena, a causa de fluidos procedentes de las zonas inferiores.
• Eliminar el agua de las capas productivas.
• Confinar la producción al pozo que se perfora.
• Facilitar un medio de control de la presión del yacimiento.
• Permitir la instalación de un equipo de elevación artificial para la
explotación del pozo.
⋅ INSTALACIONES MIXTAS PROPULSORAS EN BUQUES
MERCANTES.
Las soluciones Diesel−eléctricas y Turbo−eléctricas son frecuentes en buques
de pasaje y en petroleros. Entre las instalaciones mixtas hay que incluir la
propulsión nuclear ya que para caso de emergencia llevan o bien un motor
eléctrico alimentado por grupos Diesel−generadores o por un
turbo−generador que puede recibir vapor de una caldera auxiliar.
El caso más frecuente es el empleo de motores engranados, especialmente en
buques transbordadores y en pesqueros. Generalmente los motores son
iguales entre sí pero hay una solución empleada en pesqueros en que son
desiguales y que se llama PADRE E HIJO. Consiste en que hay un motor
principal M, semirápido(500rpm) acoplado hidráulicamente a un reductor R
al que también ataca un motor auxiliar M' rápido, a través de su
correspondiente acoplamiento y que por el otro extremo del eje y con otro
embrague mueve un generador eléctrico G'. Para toda fuerza funcionan
simultáneamente los 2 motores y normalmente sólo el principal. Para
emergencia, sólo el auxiliar y el generador G' suministran corriente al buque.
Si los 2 motores son reversibles la hélice es de palas fijas. Sino, es de paso
controlable.
Una variante de esta solución es la llamada PADRE E HIJO ELÉCTRICO.
El motor principal M semirápido lleva en su eje la rueda de un reductor R y
con un embrague hidráulico E. Va acoplado a la línea de ejes en la que va
intercalado un generador eléctrico G, que puede actuar también como motor
eléctrico. A la rueda R engrana el piñón de otro generador eléctrico G'''.
Existe además un grupo electrógeno movido por el motor auxiliar rápido M'.
Para navegación normal, M propulsa el barco y G produce energía para el
chigre de pesca. Para toda fuerza, el grupo auxiliar M'−G' suministra energía
a G que actúa como motor elevador de potencia. Para puerto y emergencia el
grupo M''−G''.
Los petroleros necesitan gran cantidad de vapor para calentar la carga, la
limpieza de tanques y servicio contraincendios. Si son de propulsión a vapor,
las calderas deben aumentarse con relación a las necesarias sólo para la
propulsión en un 30% o 40%.Si la propulsión es Diesel se montan 1 o 2
calderas independientes para este objeto.
⋅ VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS TIPOS MODERNOS DE
CALDERAS DE VAPOR.
16
VENTAJAS:
• Menor peso, volumen y coste.
• Colectores pequeños cilíndricos o esféricos, de fácil construcción que
permiten enormes presiones.
• Grandes presiones y temperaturas del vapor lo que ha elevado el
rendimiento de las instalaciones. Su elevado grado de evaporación y
poco volumen de agua permite cambios rapidísimos de régimen,
necesitando poco tiempo para encenderse y apagarse.
• El control automático ha suprimido humos e inseguridad en el
funcionamiento.
INCONVENIENTES:
• Necesidad de agua muy pura, lo que obliga a disponer de
instalaciones evaporadoras muy perfectas.
• Por la poca inercia térmica y poco volumen de agua, necesitan una
vigilancia muy grande por personal especializado o un control
automático muy eficiente.
⋅ TRANSPORTE MECÁNICO DE LA EXPLOTACIÓN MINERA DEL
FONDO OCEÁNICO.
Una de las variantes de este sistema consiste en una correa contínua con
cucharas o cestos trasladándose el buque transversalmente y arrastrando la
cadena de cucharas(que al mismo tiempo sirven de colectores). Las
dificultades a cerca del peso y desgaste y la inmovilidad del sistema en mar
gruesa, a parte de la cuestión de la eficacia y la economía, limita su
aplicación a pocos casos o yacimientos en regiones tranquilas y aguas
menores de 200 m de profundidad.
Otra variante es la draga de rosario, que consiste en una cadena de cubos que
giran en torno a una cinta transportadora, pero con el buque en posición fija.
Sólo en profundidades de hasta 50 m y con el tiempo en calma.
Otra variante es el dragado con pala de almeja, que consiste en subir el
mineral mediante la utilización de una grúa que transporta una pala hasta el
fondo, donde recoge el mineral para subirlo a la superficie. Es un medio
eficaz pero el dragado es lento. Hasta profundidades de 150 m para la
recogida de minerales, aunque en investigaciones científicas se ha usado en
mayores profundidades. El coste de operación de un dragado se ve
influenciado por el tiempo de la operación, que varía directamente con la
profundidad.
⋅ DEFINIR EL SISTEMA DE CONTROL EN UN F.S.U.
Dispone de un sistema de control remoto(RCS) muy sofisticado que permite
la operación remota de los principales sistemas instalados( descarga, gas
inerte, aceite térmico, lastre, planta eléctrica, detección de gas y
contraincendios).
El RCS también está interconectado con la plataforma, la cual comunicada
telemétricamente conectada transmite datos e informes de operación.
17
Dispone también de servicios e instalaciones relacionadas con la seguridad
muy complejas.
⋅ VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LAS PLATAFORMAS
FLOTANTES.
VENTAJAS:
SEMI−SUMERGIBLES:
• La plataforma de perforación es perfectamente estable.
• Las profundidades de trabajo son prácticamente ilimitadas.
• Su capacidad de supervivencia es excelente.
DRILL−SHIPS:
• Goza de una gran movilidad en sus desplazamientos.
• Las profundidades de trabajo son prácticamente ilimitadas.
• Dispone de una gran capacidad de carga y almacenamiento.
• Es la más barata de todas las plataformas.
INCONVENIENTES:
SEMI−SUMERGIBLES:
• Es muy difícil realizar el anclaje de la plataforma para mantenerla
fija en su emplazamiento.
• Los trabajos de remolque son muy complicados.
• Estructura muy cara.
• Debe utilizar blowout preventer y tubo conductor(riser) submarino.
DRILL−SHIPS:
• Excesivamente sensible a la acción del mar, viento y corrientes.
• El anclaje y fijación de la plataforma es muy difícil.
• Debe utilizar blowout preventer y tubo conductor(riser) submarino.
⋅ DEFINIR LOS PRINCIPALES SISTEMAS DE PROPULSIÓN SEGÚN LA
ENERGÍA UTILIZADA.
COMBUSTIBLE NO NUCLEAR:
Se transforma en energía:
• Quemándolo en una caldera, en donde se transfiere parte de su
energía al vapor de agua, el cual efectúa el trabajo
mecánico!Máquinas alternativas o turbinas de vapor.
• Quemándolo en el interior de la misma máquina que efectúa el
trabajo mecánico!Motores de Combustión interna o turbinas de gas.
COMBUSTIBLE NUCLEAR:
La energía se libera al al bombardear con neutrones el núcleo fisionable. La
energía en forma calorífica se aprovecha para producir vapor, el cual se hace
trabajar en una turbina.
⋅ DESCRIPCIÓN DE CALDERAS AUXILIARES Y CALDERAS DE
18
GASES DE ESCAPE (DE MOTORES DIESEL).
Se emplean para petroleros y para buques Diesel. Son semejantes a las
principales, pero el vapor producido es sólo de 7−14 Kg/cm2 saturado seco o
ligeramente sobrecalentado.
Existen otras que tienen que actuar conjuntamente con un calderín de agua u
otra caldera auxiliar. Como hacen en parte de silenciador del Diesel, permiten
disminuir el tamaño de éste.
En instalaciones modernas se están montando generadores vapor−vapor, o
sea, intercambiadores que con el vapor principal producen vapor para el
circuito secundario de aparatos auxiliares donde se contamina de aceite,
conservando en cambio perfectamente limpio el del circuito principal.
⋅ TIPOS DE CÁMARAS DE COMBUSTIÓN DE LAS TURBINAS DE GAS.
• ANULARES
• DE BARRILITE O TUBULARES
• MIXTAS
⋅ EL ROTOR FLETNER.
Es un sistema de aprovechamiento de la energía eólica para navegación que
difieren de las velas y otros dispositivos que trabajan de forma análoga por el
hecho de que han de tener un movimiento, generalmente el de rotación, para
proporcionar dicho efecto.
Se basa en el efecto Magnus, según el cual un cuerpo que se desplaza girando
experimenta una fuerza normal a su velocidad relativa de traslación en el
fluido.
La aplicación a la propulsión se realiza montando sobre la cubierta del barco
unos cilindros verticales y haciéndolos girar. El barco recibirá un empuje
perpendicular a la dirección del viento relativo, dependiendo el sentido de
dicha fuerza del que tenga la rotación de que haya sido dotado el cilindro,
existiendo también una resistencia.
Los rotores consumen cierta cantidad de energía, tanto mayor cuanto mayor
sea la velocidad del viento, ya que con ello ha de aumentar su velocidad de
giro. Por tanto, aunque más baratos que las velas, no las mejoran, puesto que
además en los rotores caben pocos perfeccionamientos.
⋅ DESCRIPCIÓN DE LOS MATERIALES DE ROTORES DE TURBINAS
DE VAPOR.
Hasta el año 39 los rotores eran de acero dulce forjado, pero al ir aumentando
las Tª y las presiones es necesario hacer los rotores de acero aleado obtenidos
por forja de un tocho colado al vacío.
⋅ DESCRIPCIÓN DE LA TURBINA DE GAS LLAMADA DE DOS EJES.
Se considera que está dividida en 2 zonas perfectamente diferenciadas: la
zona de generación del gas y la zona de potencia. La turbina de
19
accionamiento del compresor es independiente de la turbina de potencia,
puesto que no existe ligazón mecánica entre ella y la de movimiento del
compresor.
En cuanto a propulsión marina se refiere es muy superior a la de un solo eje,
puesto que en la de un solo eje el compresor y la turbina han de ir a la misma
velocidad(están en el mismo eje) y hace muy difícil la regulación para cargas
variables. La de un eje se usa para accionamiento de grupos generadores y la
de 2 ejes para propulsión.
⋅ TURBINA DE GAS DE CARRETE.
Es una turbina de 2 ejes en la cual el compresor se ha fraccionado en 2
etapas: alta y baja, accionadas por 2 etapas correspondientes de alta y baja de
la turbina del generador de gas.
⋅ DESCRIPCIÓN DEL MODO DE CALCULAR LA POTENCIA DE UNA
PLANTA PROPULSORA CON TORSIÓMETRO (CALIBRADO DEL EJE
INTERMEDIO).
Para calibrar el eje intermedio, una vez terminado de maquinar, se coloca
horizontalmente en el taller apoyado sobre rodillos que permitan su libre
torsión y se fija un extremo con pernos ajustados a una brida firmemente
sujeta al piso; en el otro extremo se monta una gran palanca en la que se
pueden colocar pesos y permite leer por varias palancas sobre varios arcos el
ángulo de torsión.
⋅ DEFINIR LOS ELEMENTOS DE QUE CONSTA UN
INTERCAMBIADOR DE CALOR.
• LOS CAPACETES: a ellas accede el flujo que va a recibir el calor
proveniente del fluido a enfriar o viceversa.
• LA CARCASA: Es la parte central del intercambiador o envoltura
exterior de el. A esta carcasa es a donde accede el fluido cuyo
sistema de apertura debe diseñarse para que la caída de presión sea
mínima.
• LAS PLACAS DE CIERRE: Son dos discos situados en los extremos
de la carcasa donde van empotrados los tubos por los que circula el
fluido actuador.
• LOS TUBOS: es por donde circula el fluido actuador. Pueden ser
rectos o en forma de U, dependiendo del tipo de intercambiador.
• LAS PLACAS DEFLECTORAS: sirven para dirigir en el interior de
la carcasa el fluido a tratar. Su función es incrementar la velocidad de
éste y favorecer, por tanto, la transmisión de calor.
• LOS TIRANTES: Ensamblan todo el conjunto de pantallas y de
tubos proporcionando rigidez al conjunto.
⋅ PECULIARIDADES DE LOS GRUPOS DE SOCORRO ELÉCTRICO.
Todos los grupos electrógenos de socorro están constituidos por un generador
eléctrico accionado por un motor diesel. Necesita gran velocidad de entrada
en servicio y por eso no se puede accionar por vapor. Tampoco se pueden
emplear motores de gasolina por el riesgo de incendio(aunque presentaba
ventajas de peso y facilidad de arranque).
20
Se dispondrá siempre todo lo necesario para que los grupos de socorro
puedan funcionar aun cuando el barco no se encuentre en condiciones de
navegabilidad. Los tanques de combustible tendrán una capacidad tal que
pueda asegurar la marcha del generador o generadores de socorro a su
potencia normal durante 36 horas.
⋅ BALANCE ELÉCTRICO DE UN BUQUE. CÓMO REALIZARLO.
Balance eléctrico es la previa estimación de la máxima potencia que en las
diferentes hipótesis de carga ha de ser suministrada por una planta
generadora, será necesario realizar tantos balances como plantas productoras
de energía eléctrica hayan de disponerse a bordo. Siempre se necesita realizar
el balance del cuadro de socorro que permite determinar la potencia de dicho
grupo. Ésta será la que haya de suministrar en caso de emergencia o de
abandono de buque. Por seguridad, todos los coeficientes de utilización
estimados serán iguales a 1.
⋅ DESCRIPCIÓN DE LOS TIPOS DE CHUMACERAS.
• DE SOPORTE O DE ALIVIO.
• DE DESLIZAMIENTO CON ARO DE ENGRASE GIRATORIO: la
parte baja es completa pero la alta lleva una gran ranura
circunferencial; sobre el eje se apoya un aro de bastante mayor
diámetro que el eje, que queda excéntricamente y que en su parte
baja queda sumergido en el aceite situado en el recipiente bajo; al
girar el eje arrastra el aro que va trasladando el aceite a la parte alta.
El cuerpo del cojinete y los carguillos son de fundición o acero y el
recubrimiento antifricción es de metal blanco.
• DE DESLIZAMIENTO CON ARO FIJO AUTOLUBRICANTE: Al
eje se fija un aro que arrastra el aceite a la parte alta en donde al rozar
con una pieza que hace de escobilla desprende el aaceite que por un
plano inclinado cae en el centro del cojinete.
• DE RODAMIENTO: se emplean cojinetes de rodillos oscilando o
no, lo que disminuye las pérdidas por rozamiento.
• DE EMPUJE.
• DE UN SOLO PLATA Y ZAPATAS OSCILANTES: El eje de
empuje tiene un solo plato al que por ambas caras se apoyan con una
cierta inclinación unas zapatas que por su parte de atrás lo hacen
sobre unos pivotes que les permiten una pequeña oscilación; de esta
forma, al girar el eje en un sentido u otro se colocan las zapatas con
la inclinación que permite formar la cuna de aceite que es la que
resiste el empuje.
• DE PLATOS MÚLTIPLES: El eje de empuje lleva varios platos
entre los que se intercalan unas piezas en forma de herradura
recubiertas de metal antifricción, todo ello convenientemente
lubricado con aceite.
⋅ PARÁMETROS A CONSIDERAR EN LA SELECCIÓN Y DESARROLLO
DE UN DISEÑO DE UNA TURBINA DE VAPOR.
• Máxima potencia avante para alcanzar la velocidad deseada del
buque.
• El montante del tiempo a máxima potencia y a potencia reducida de
crucero.
• Presión y Tª del vapor a la entrada a la turbina.
21
• La disposición del ciclo de vapor junto con el Nº y localización de
los puntos de extracción y sus respectivos caudales de vapor.
• El vacío en la exhaustación para propósitos de diseño.
• El tipo de transmisión al propulsor.
• Los requisitos de operación en marcha atrás.
• Limitaciones de espacio en la distribución de la cámara de máquinas.
• La importancia del tamaño y peso de la maquinaria.
⋅ DESCRIPCIÓN DEL CICLO DIESEL EN DOS TIEMPOS.(UNIFLUJO Y
TRANSVERSAL).
CICLO DIESEL 2T:
UNIFLUJO: TRANSVERSAL:
⋅ CRITERIOS DE TIPO GENERAL DE LA SELECCIÓN DE LA PLANTA
PROPULSORA.
♦ POLÍTICAS.
♦ DE PERSONAL.
♦ DE ENSEÑANZA E INVESTIGACIÓN.
♦ CLASE DE SERVICIO.
♦ AVERÍAS EN TURBINAS DE VAPOR.
◊ VIBRACIONES Y/O RUIDOS.
◊ FALLO EN EL SISTEMA DE ACEITE DE
LUBRICACIÓN.
◊ PÉRDIDA DE VACÍO EN EL SISTEMA.
◊ CALENTAMIENTO DE LOS COJINETES.
♦ TIPOS DE TURBINAS DE VAPOR.
DE ACCIÓN: el vapor se expansiona y baja la presión al
pasar por toberas fijas. No hay empuje axial en las ruedas.
DE REACCIÓN: parte de la energía obtenible del vapor se
convierte en potencia al expansionarse en una tobera fija y
otra parte, al expansionarse en una tobera móvil.
♦ TIPOS FUNDAMENTALES DE CÁMARAS DE
COMBUSTIÓN DE UNA TURBINA DE GAS.
⋅ ANULARES
⋅ DE BARRILETE
⋅ MIXTAS
⋅ DEFINIR LOS ELEMENTOS
AUXILIARES DEL PROPIO MOTOR
QUE OCUPAN LOS SALIENTES DEL
MISMO.
♦ EJES DE CAMIONES:
están colocados a media
altura y siempre en el lado
opuesto al colector de
exhaustación. En buques
con 2 motores propulsores,
los ejes de camiones se
ponen a ser posible en
22
crujía.
♦ TUBERÍAS: dado el
volumen de las tuberías de
admisión y exhaustación y
la conducción de ésta hasta
la chimenea, es preciso
tenerlas muy en cuenta por
su posible interferencia con
otros elementos.
♦ BOMBAS: los motores
pequeños son autónomos,
por lo que mueven las
bombas de su propio
servicio. Incluso mueven a
veces una bomba de sentina.
Por eso es necesario tener en
cuenta el espacio ocupado
por ésta.
♦ TURBOSOPLANTES: Sólo
cuando van a proa o a popa
en motores pequeños
pueden afectar a la longitud
total del motor y a la
disposición del conducto de
exhaustación.
♦ MECANISMO DE
CONTROL: en todos los
motores propulsores es un
saliente, que en unos tipos
está a proa y en otros en el
costado. Su profundidad es
variable con la potencia.
♦ TECLES:
♦ CONSIDERACIONES
ECONÓMICAS MÁS
IMPORTANTES A TENER
EN CUENTA EN EL
CRITERIO DE
SELECCIÓN DE LA
PLANTA PROPULSORA.
◊ COSTE INICIAL.
◊ COMBUSTIBLE Y
LUBRICANTES.
◊ TRIPULACIÓN.
◊ REPARACIONES
DE LA
MAQUINARIA.
◊ SUMINISTROS Y
RESPETOS.
◊ NÚMERO DE
VIAJES AL AÑO.
♦ DESCRIPCIÓN DE LOS
23
LODOS
MINERALÍFEROS.
Mineral de la llanura abisal.
Son materias metálicas
formadas o extraídas de la
litosfera por medio de agua
caliente o vapor en forma de
sulfuros, silicatos, óxidos e
hidróxidos. Suben a la
superficie del suelo marino
sobre todo en las grietas que
separan las plataformas
continentales. Son: la arcilla
roja que cubre 40 millones
de millas cuadradas del
fondo y contiene Al, Cu,
Co, Ni, y el cieno
diatomaceus, que cubre
cerca de 11 millones de
millas cuadradas, compuesto
por SiO2.
♦ DEFINICIÓN DE CV Y
HP.
CV: medida de la potencia
del motor que se expresa en
caballos de vapor. Es el
trabajo necesario para
desplazar 75 Kg a una
velocidad de 1 m/s.
HP: : medida de la potencia
del motor que se expresa en
caballos de vapor. Es el
trabajo necesario para
desplazar 550 libras a una
velocidad de 1 pie/s.
1 HP = 1,014 CV
♦ INSTALACIONES
MIXTAS EN BUQUES DE
GUERRA.
♦ DESCRIPCIÓN DEL
CICLO DIESEL DE 4
TIEMPOS.
♦ DESCRIBIR LOS
MÉTODOS PARA
OBTENER MUESTRAS
DL LECHO MARINO POR
24
EL PROCEDIMIENTO DE
CLAVAR EL
DISPOSITIVO EN EL
TERRENO.
♦ CRITERIOS TÉCNICOS A
CONSIDERAR EN LA
SELECCIÓN DE UNA
PLANTA PROPULSORA
DE UN BUQUE. DEFINIR
CADA UNO DE ELLOS.
♦ MISIONES
FUNDAMENTALES DE
UN CUADRO PRINCIPAL
DE UNA PLANTA
ELÉCTRICA DE UN
BUQUE.
♦ TIPOS DE RECURSOS
ENERGÉTICOS.
♦ PERSPECTIVAS PARA
UN MEJOR
APROVECHAMIENTO
DE LAS RESERVAS
MARINAS.
♦ MÉTODOS `PARA LA
LOCALIZACIÓN DE LA
PESCA.
♦ TIPOS DE APAREJOS DE
PESCA.
♦ TIPOS DE FONDOS
MARINOS.
♦ TIPOS DE SEDIMENTOS
MARINOS.
♦ APLICACIÓN DEL
PRINCIPIO DE
MECÁNICA DE SUELOS.
MODOS EN QUE
PUEDEN FALLAR LAS
FUNDACIONES.
♦ PLANCTON.
SUBDIVISIONES.
♦ TIPOS DE MINERALES
OCEÁNICOS.
♦ MÉTODOS DE
TRANSPORTE
VERTICAL DE LOS
MINERALES A LA
SUPERFICIE.
♦ PUNTOS A TOMAR EN
CUENTA PARA DAR
LUGAR A LA
PERFORACIÓN DE UN
POZO.
25
♦ LABORES
FUNDAMENTALES DE
TODO TRABAJO DE
PERFORACIÓN.
♦ VENTAJAS DE LA
TURBINA DE VAPOR.
♦ FACTORES PARA
SELECCIÓN Y
DESARROLLO DE LA
TURBINA.
♦ AVERÍAS EN TURBINAS
DE VAPOR.
♦ COMPRESOR AXIAL Y
RADIAL. VENTAJAS E
INCONVENIENTES.
1
26