Diseño de Cámara de Máquinas

DISEÑO DE CÁMARA DE
MÁQUINAS
1
ÍNDICE
1.
2.
3.
4.
INTRODUCCIÓN
CONSIDERACIONES GENERALES
LIMITACIONES EN EL DISEÑO
CONSIDERACIONES EN EL DISEÑO DE MÁQUINAS: ELEMENTOS DE
LAS CÁMARAS DE MÁQUINAS
5. FASES DEL DISEÑO DE LA CÁMARA DE MÁQUINAS
6. SISTEMAS DE MAQUINARIA PRINCIPAL UTILIZADOS
7. NORMAS BÁSICAS A TENER EN CUENTA EN EL DISEÑO DE LAS
CÁMARAS DE MÁQUINAS
7.1. Número de cámara de máquinas
7.2. Formas en área de cámara de máquinas. Perfiles
7.3. Longitud de las cámaras de máquinas.
7.4. Disposición de espacios de las cámaras de máquinas: Situación
7.5. Disposición de espacios de máquinas: Altura
7.6. Disposición de espacios de máquinas: Centro de gravedad y peso.
7.7. Tamaño completo de los espacios de máquinas
7.8. Volumen de espacios de máquinas
7.9. Disposición del combustible, del aceite lubricante y de otros líquidos.
8. MÉTODO PARA ESTIMAR LAS DIMENSIONES DE LA CÁMARA DE
MÁQUINAS
8.1. Introducción
8.2. Croquis conceptual
8.3. Plantillas recortadas a escala
8.4. Sistema interactivo de gráficos por ordenador
8.5. Herramientas de diseño CAD 3D para el diseño de la cámara de
máquinas.
8.6. Otros métodos
9. DESARROLLO DEL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE LAS CÁMARAS DE
MÁQUINAS
9.1. Fase de viabilidad o de diseño conceptual
9.2. Fase de diseño preliminar
9.3. Fase de diseño de contrato
9.4. Fase de diseño de detalle y apoyo a la construcción
10. GUÍA PARA LA DISPOSICIÓN Y DISEÑO DE CÁMARAS DE MÁQUINAS
SEGÚN LA IMO MSC/CIR.834
11. CÁMARA DE MÁQUINAS: PROPULSIÓN
12. CÁMARA DE MÁQUINAS: GENERACIÓN ELÉCTRICA
13. CÁMARA DE MÁQUINAS: ESTRUCTURAS EN LA CÁMARA DE
MÁQUINAS, POLINES, TANQUES, PUNTALES, ETC.
14. SERVICIO DE VENTILACIÓN Y EXTRACCIÓN EN ESPACIOS DE LA
CÁMARA DE MÁQUINAS
15. CÁMARAS DE MÁQUINAS: EXHAUSTACIÓN
16. CÁMARA DE MÁQUINAS: SERVICIO DE COMBUSTIBLE
17. CÁMARA DE MÁQUINAS: ENGRASE Y SERVICIO DE LUBRICACIÓN
18. CÁMARA DE MÁQUINAS: SERVICIO DE AGUA SALADA
2
19. CÁMARA DE MÁQUINAS: SERVICIO DE AGUA DULCE
20. CÁMARA DE MÁQUINAS: SERVICIO DE VAPOR
21. CÁMARA DE MÁQUINAS: SERVICIO DE AIRE COMPRIMIDO
22. CÁMARA DE MÁQUINAS: SERVICIO DE HABILITACIÓN
23. CÁMARA DE MÁQUINAS: SERVICIO DE CARGA
24. CÁMARA DE MÁQUINAS: SERVICIOS ELÉCTRICOS Y ELECTRÓNICOS
25. CÁMARA DE MÁQUINAS: SERVICIOS ECOLÓGICOS
26. CÁMARA DE MÁQUINAS: SERVICIO DE VIGILANCIA Y CONTROL
27. CÁMARA DE MÁQUINAS: AISLAMIENTOS TÉRMICOS, ACÚSTICOS Y
ANTIVIBRATORIOS.
28. CÁMARA DE MÁQUINAS: TECLES Y CUBIERTAS INTERMEDIAS
29. ESCOTILLAS Y REGISTROS EN LA CÁMARA DE MÁQUINAS
30. OTROS EQUIPOS Y ELEMENTOS EN LA CÁMARA DE MÁQUINAS
31. OTROS ESPACIOS EN LA CÁMARA DE MÁQUINAS
32. RUTAS DE DESMONTAGE Y MONTAJE.
33. CÁMARA DE MÁQUINAS: DISPOSICIÓN DE PLANTAS PROPULSORAS
34. CÁMARA DE MÁQUINAS: ESTRATEGIA CONSTRUCTIVA
35. CÁMARAS DE MÁQUINAS EN DIFERENTES TIPOS DE BUQUES:
35.1. En buques de guerra
35.2. En buques mercantes
35.3. En yates y embarcaciones de recreo
35.4. En buques no convencionales
36. BIBLIOGRAFÍA
3
DISEÑO DE CÁMARA DE MÁQUINAS
Volumen cámara de máquinas está en función de las plantas propulsoras, las máquinas
auxiliares y otros espacios.
El Diseño de una C.M es iterativo, buscando la máxima compatibilidad, y en ciertos
casos la elección de un elemento podrá obligarnos a reconsiderar elecciones hechas
anteriormente.
En el diseño de una cámara de máquinas se busca que se consiga la máxima
compatibilidad entre:
1.
2.
3.
4.
5.
El cumplimiento de los requisitos
Los equipos, los sistemas asociados y sus controles
Su seguridad
El mantenimiento
Los componentes estructurales en el interior de un volumen mínimo de la
cámara de máquinas.
El diseño, desde el comienzo del proyecto hasta la construcción, de la C.M. requiere de:
1. Criterio de experiencia
2. Criterio técnico
CONSIDERACIONES GENERALES
Anteproyecto:
1.
2.
3.
4.
5.
velocidad
rendimiento propulsivo
clase de servicio
margen de seguridad
número de hélices y tamaño máximo
El anteproyecto nos da una idea de la potencia total a instalar: poner un Grupo
Propulsor (GP) o varios GP.
El volumen de los tanques para almacenar combustible suelen ubicar en:
1.
2.
3.
4.
5.
El doble fondo
El doble casco
Los tanques laterales junto al trancanil
Tanques profundos o verticales
Tanques de servicio diario.
Volumen tanques para las máquinas de la CM:
1. volumen de tanques profundos
2. volumen de tanques de CM
4
3. volumen de tanques del guardacalor de CM
Volumen de tanque para máquinas de la CM – volumen de tanque necesario = volumen
a ubicar en bodegas y otros espacios
Habrá que tener en cuenta que el c.d.g. debe estar lo más bajo posible y en el plano
diametral, equilibrando lateralmente los pesos. Si el resultado es satisfactorio, pueden
ya fijarse en principio:
1. la situación y tamaño de la CM, tanques y GC
2. los mamparos estancos q limitan la CM
Resumen de elementos en C.M según los casos y/ó buques y requisitos:
1. Maquinaria propulsora
2. Grupos electrógenos
3. Cuadros eléctricos
4. Bombas y otros equipos para servicio de casco y máquinas
5. Tuberías principales de gran volumen y resto de tuberías.
6. Espacios para puestos de mando y control
7. Central de comunicaciones
8. Pañoles para la estiba de respetos
9. Taller de máquinas
10. Pasillos y espacios de tránsitos: tecles, entradas, ascensores,…
11. Espacios de trabajo: puentes grúa, polipastos,…
12. Aislamientos
13. Conductos
14. Alumbrado
También se suele prever:
1. Espacio para todos los elementos
2. Posibilidad de manejo de los elementos
3. Posibilidad de separación de los elementos
4. Posibilidad de mantenimiento de los elementos
Estudiar también:
1. ventilación
2. iluminación
3. servicio de contraincendios
4. otros servicios
Se diseñará la CM adaptándola a nuestros requisitos y siguiendo desde el principio las
reglas de una SSCC. Si hubiera que cambiar de SS.CC la adaptación no sería
excesivamente complicada dado que en el diseño de CM no hay grandes diferencias
entre SS.CC. Diseñaremos la CM que se adapte a nuestros requerimientos con
elementos de serie, existentes en el mercado para poder decidir sobre la solución óptima
de su selección y/ó optimización.
5
El diseñador de la cámara de máquinas, deberá estudiar en algunos casos, los espacios
de fuera la C.M:
1.
2.
3.
4.
5.
Túneles de las líneas de ejes.
Compartimiento de bombas u otros medios de carga
Compartimiento de grupos electrógenos
Local del servo
Etc.
LIMITADORES DE DISEÑO
En el diseño de la cámara de máquinas habrá unas limitaciones en cuanto a las
limitaciones de:
1.
2.
3.
4.
5.
Peso
Espacio
Costes
Industriales
Consideraciones de experiencia
6. Disponibilidad, fiabilidad y
mantenimiento
7. Nivel de ruido
8. Nivel de vibraciones
9. Número de tripulantes
10. Adiestramiento de la tripulación
1. Limitaciones de peso:
Consideraremos para el diseño de la CM el peso y su c.d.g.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
maquinaria (potencia requerida y tipo de maquinaria)
equipos
servicios
aislamientos
refuerzos estructurales
cuadros eléctricos
otros
1.1. Desplazamiento:
1. buques mercantes:
∆ = WPR + DWT

WPR = WS + WM + WO + WMARG
DWT = DWT + W + W + W
C
F
AC
A / D + WLIQ + WPASAJ + WPROV

∆ = WPR + DWT + WP
2. buques de guerra: 
WP = peso de armamento, sensores y equipamiento
1.2. Principales factores del peso de la maquinaria:
1. tipo de unidad de propulsión
2. tipo de motor principal
3. rpm del motor propulsor y unidad de propulsión
4. potencia propulsora
6
1.3. Peso de la maquinara auxiliar:
1.
2.
3.
4.
5.
Grupos generadores (GG)
compresores
calderas
intercambiadores de calor
purificadoras
6. bombas
7. tuberías
8. servicios (principales y auxiliar.)
9. talleres
10. pañoles
2. Limitadores de espacio:
Considerar las operaciones, controles y mantenimiento. Espacios a considerar:
1. Maquinaria propulsora principal
y auxiliar
2. equipos
3. servicios
4. aislamientos
5. cuadro eléctrico
6. refuerzos estructurales
7. montaje y desmontaje
8. sala de control
9. mantenimiento
10. taller
11. otros
La situación de los espacios de CM serán en el extremo de popa menos los buques
nucleares que, por una razón de distribución de peso, se colocará el reactor en medio.
2.1. Determinar la altura de un equipo, dependiendo de:
1. su polín
2. inclinación de su eje
3. bridas de unión
4. control, operación y mantenimiento (COM)
5. c.d.g.
6. etc.
2.2. Situación de los mamparos en la C.M
Los mamparos estancos transversales de la C.M, o de la cámara de generadores o de
calderas se deberán situar tras estudiar además de otros factores:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Conductos de exhaustación
Conductos de ventilación
Refuerzos
Cableado eléctrico
Aislamientos
Servicios
Maquinaria principal y equipo
Etc.
Y se deberán tener en cuenta en los compartimientos superiores y sucesivos que
comprendan las correspondientes rutas.
3. Limitadores por coste:
1. coste de adquisición de máquinas, equipos y materiales
2. coste de mantenimiento
3. coste de ciclo de vida
4. coste de apoyo logístico
7
4. Limitadores de la propia industria:
1. suministro
2. asistencia técnica
3. mantenimiento
4. volumen de importación
5. políticas
6. etc.
5. Limitadores por considerar la experiencia:
En la elección del tipo de propulsión y de maquinaria auxiliar, en la primera fase del
proyecto, así como en el diseño de la C.M, no nos hemos de limitar al tipo tradicional,
siendo necesario innovar tratando de buscar: mayor eficacia y menor coste.
6. Limitaciones por Disponibilidad, Fiabilidad y Mantenimiento:
Objetivos del proyectista: Disponibilidad y Fiabilidad durante el 100% de la vida
operativa
Fiabilidad y Mantenimiento:
Es necesario análisis y:
1. definir parámetros de fiabilidad (F) y mantenibilidad (M) de equipos
2. fijarles concretos a cada uno
3. realizar pruebas y análisis en fábricas de los componentes que demuestren
tendencia a conseguir valores especificados de F y M
4. comprobar que en la realidad se cumple esas previsiones
El procedimiento analítico para obtener los valores de F y M se basa en elaboración de
Modelos Matemáticos que tienen en cuenta la periodicidad del fallo y el tiempo
necesario para reparar el equipo o sistema (MTBF, MTTR)
Disponibilidad:
D=
MTBF (RS )
MTBF (RS ) + MTTR
La disponibilidad se relaciona con la mantenibilidad y la fiabilidad.
7. Limitadores por nivel de ruido:
Según tipo de buque y zonas del mismo, se limitará el nivel de ruido máx. Los niveles
de ruidos estarán basados en la resolución A.468 (XII) de la OMI, código de niveles de
ruido a bordo de los buques.
7.1. Medidas Adicionales para la reducción del nivel de ruido en motores diesel
8. Limitadores de vibración:
En función de tablas donde se reflejan los rangos de funcionamiento de diferentes
elementos.
8
9. Limitaciones por el número y nivel de adiestramiento de la dotación y del apoyo
en tierra
Número mínimo del personal a bordo, cada uno con una formación técnica para los
trabajos propios del buque, la misión, la navegación y las acciones de mantenimiento
previstas en el plan.
Limitadores del medio:
1. Temperatura
2. humedad
3. calado
4. viento
5. estado de mar
6. corrientes
7. etc.
Limitaciones impuestas por el armador
Limitaciones técnicas:
1. materiales de la estructura, equipos y servicios
2. potencia disponible en el mercado
3. rendimiento de la maquinaria
4. etc.
Limitaciones por ser buque de guerra:
1. compatibilidad electromagnética
2. vulnerabilidad
3. firma acústica
4. firma infrarroja
5. etc.
Detectabilidad:
La detectabilidad se compone de tres firmas:
1. Firma de radar
2. Firma infrarroja
3. Firma de acústica submarina
4. Firma magnética
5. Otras firmas
1. La firma de radar
Los factores determinantes en la firma de radar:
1. Tamaño y geometría del buque
2. Dirección y incidencia del haz (orientación del objeto)
3. Naturaleza de las superficies visibles al radar
9
4. Polarización y frecuencia del radar
Las medidas reductoras a la firma de radar son:
1. Orientar los planos principales en las direcciones de sacrificio
2. Inclinar los mamparos y costados
3. Dar continuidad entre costados y superestructuras
4. Ocultar equipos de fondeo y amarre
5. Evitar mástiles de alosía
6. Evitar diedros y triedros
7. Amuradas en vez de candeleros
8. Apantallar los polines sobre cubierta
9. Diseño adecuado de escobenes
10. Cristales especiales en el puente
11. Empleo de pinturas absorbentes en ciertas zonas
2. Firma infrarroja
La firma infrarroja se puede reducir:
1. Instalando un sistema de reductor-difusor para la exhaustación del motor
principal o de la turbina de gas y de los generadores diesel.
2. Un sistema de “lavado” para reducir la temperatura del casco
3. Buena ventilación de los espacios calientes
4. Evitar la incidencia de gases de exhaustación sobre las superficies de la
superestructura.
5. Colocación de aislantes térmicos.
3. Firma acústica submarina
Los objetivos del ruido radiado submarino se definen a diversas velocidades y
coincidiendo con operaciones antisubmarinas.
Para cada velocidad se definen dos objetivos en función de la frecuencia:
• Nivel máximo permisible en bandas de octava
• Nivel y número máximo permisible de tonos puros
Estos objetivos se presentan como niveles espectrales medios de presión sonora
equivalente en el agua (en dB referidos a un micropascal, a un metro)
Variaciones de presión en el agua tienen una relación compleja con la vibración en los
polines del buque.
Para equipos grandes y montados rígidamente, esta relación se presenta por una función
de transferencia:
FT =
Presión sonora en el agua
P
a
= 20·log − 20·log (dB )
Nivel de aceleración
P0
a0
La transmisión sonora submarina se reduce con la incorporación de montajes flexibles
entre el equipo y su polín y en todas las otras vías de transmisión.
10
La reducción es la pérdida de insersión:
PI = 20·log
Pflexible
Prígida
(dB )
Para otros equipos con montajes flexibles: NIVELa ( rígido ) − PI ≤ Nivel Objetivo
Los objetivos de la firma acústica submarina se orientan a conseguir dos objetivos
claros, que son, mejorar el funcionamiento del sonar (baja ruido propio) y reducir la
detectabilidad del buque (baja firma acústica).
Mejorar el funcionamiento del sonar, se consigue:
1. Mejorando el ruido estructural que llega al domo del sonar, mediante el
aislamiento de las fuentes de ruido.
2. Minimizar el ruido hidrodinámico generado en el domo del sonar y alrededor de
la carena, mediante un cuidadoso diseño de formas del domo, un buen aislado de
proa-carena, etc.
3. Minimizar el ruido radiado que llega al transductor del sonar por popa.
Firma magnética
Materiales magnéticos duros: Campos ferromagnéticos permanentes
Materiales magnéticos suaves: Campos ferromagnéticos inducidos
Máquinas eléctricas: Campos dispersos
Circuitos conductores: Campos de Foacult
Medidas reductoras:
Magnetismo permanente: “Demperming” y “Degaussing”
Magnetismo reducido: “Degaussing”
Campos dispersos: Medidas de diseño
Campos de Foacult: Medidas de diseño y “Degaussing”
11
Otras firmas
Firma de presión
Firma electrostática originada por la corrosión
Firma magnética originada por la corrosión
Firma electromagnética de baja frecuencia
Firma visual
En cuanto a la firma visual se debe tener en cuenta la reflectividad de la luz ambiente
(difusa).
Reducción de la detectabilidad del buque
La reducción de la detectabilidad del buque se consigue:
1. Minimizando la contribución de la maquinaria ruidosa instalada en el buque.
2. Minimizando la contribución de la hélice.
La vulnerabilidad
La vulnerabilidad es el grado de deterioro después de recibir un ataque. Los objetivos
son:
1.
2.
3.
4.
5.
La resistencia al choque-impacto.
Redundancia y separación de los sistemas.
Resistencia estructura a explosiones de misiles en el interior.
Protección NBQ.
Seguridad interior para el control de las averías.
12
La protección NBQ consiste en:
1. Una presurización del interior del buque e incorporación de diversas zonas de
defensa NBQ que coinciden con los de fuego.
2. Sistemas de ventilación y A/A del exterior
3. Cada zona estará equipada con un sistema de filtrado NBQ.
4. Sistemas de lavado de las superficies exteriores con agua salada después de un
ataque.
5. Incorporación de estaciones de descontaminación.
Redundancia
La redundancia aumenta la vulnerabilidad con los choques, impactos de mísiles, etc.
1. Los sistemas de propulsión dispuestos en diversos compartimientos para
garantizar la propulsión en caso de inundación o pérdida de alguna cámara.
2. Dos líneas de ejes.
3. Instalación de “Bow Thruster” de proa, para la maniobrabilidad y para mantener
movilidad limitada después de verse afectada la propulsión principal
4. Instalación de dos cámaras de control de plataformas y dos CIC’s
5. Definición de varias cámaras de fuego y seguridad interior.
6. Dos zonas autónomas, cada una con capacidad de generación de energía.
7. Diesel generadores y cuadros principales separados por dos o tres
compartimientos estancos al agua y una zona de control de averías dotada de
mamparos resistentes al “blast” y fragmentos.
8. Cuadros eléctricos principales dispuestos en cubierta, con seguridad interior e
interconectados en configuración de anillo.
9. Red eléctrica de accidentes instalada para uso de emergencia.
10. Sistema de contraincendios de agua salada alimentado por varias bombas,
dispuestas en diferentes zonas de control de averías y alguna no accionada no
eléctricamente.
11. Sistemas vitales como el servicio de contraincendios y agua refrigerada, en
configuración de anillo.
12. Plantas de agua refrigerante separadas y redundantes.
13. Dos bloques separados de superestructuras.
14. Uso de criterios exigentes de estabilidad después de averías.
15. Sistemas vitales en configuración de anillo.
VULNERABILIDAD: CHOQUE
El choque es la capacidad de supervivencia de un buque de guerra (tripulación,
estructuras, equipos y/o sistemas) frente a fenómenos derivados de explosión submarina
sin contacto directo
CONSIDERACIONES EN EL DISEÑO DE LA CÁMARA DE MÁQUINAS
Funciones principales:
1. El gobierno del buque
2. La seguridad del buque
3. El aprovisionamiento
4. La maniobra
13
Componentes principales:
1. Calefacción,
ventilación
y
AA.CC
2. Sistema de agua salada y de
agua dulce.
3. Almacenamiento
y
manipulación
de
combustibleustibles
y
lubricantes
4. Sistema de exhaustación de
gases
5. Sistema de gobierno y maniobra
6. Sistema de abastecimiento
7. Sistemas
mecánicos
de
maniobra en cubierta
8. Sistemas de extinción de
incendios
9. Sistemas especiales
10. Maquinaria auxiliar y sistemas
de tuberías.
Propulsión:
El rendimiento de los sistemas de propulsión por Combustibleustión Interna es mayor
que los sistemas Caldera – Turbina.
Los motores de combustibleustión interna de ciclo Otto son utilizados en embarcaciones
de velocidad o deportivas.
Nos vamos a centrar en MOTORES ALTERNATIVOS DE COMBUSTIÓN INTERNA
DE CICLO DIESEL.
Generación eléctrica:
Su función es generar energía eléctrica para alimentar a todas los componentes
eléctricos del buque (Grupos Diesel-Alternadores con/sin aprovechamiento de las
energías residuales del motor principal).
Abastece a:
1. Propulsión y servicios
2. Maquinaria auxiliar
3. Maquinaria de cubierta
4. Comunicación, navegación y control
5. Sistemas de combustibles
Componentes principales:
1. Generadores de emergencia
2. Baterías
3. Equipos de conversión de potencia
4. Iluminación
5. Cuadros y paneles de distribución
6. Sistemas auxiliares de los generadores
7. Generadores eléctricos principales.
Servicios de vapor:
El fluido a utilizar para transmitir el calor es el Vapor Saturado de Agua y se produce
con calderas de mechero o de gases de escape(estos puedes ser de Tª muy altas) o mixta.
Servicio de agua de mar:
14
fuente fría

servicio de baldeo 
cervicio de ccii 

Funciones del Mar 
servicio
sanitarios
sevico del casco

servicio de lastre 



etc
Servicio de agua dulce:
Es necesario Capacidad y Autonomía de A/D, esto es o bien almacenada en su totalidad
en el buque o una parte almacenada y la otra destilada del A/S más su correspondiente
tratamiento.
Servicios de arranque:
1. pesqueros: acumular energía (E) en muelles q luego lanzan el motor.
2. < 300 400 BHP: motor eléctrico pero con excepciones.
3. > 300 400 BHP: por aire comprimido, hay excepciones.
Sistemas de ventilación y extracción:
Se aporta aire a la CM y se la refrigera.
La ventilación y la extracción deben ser equilibrada.
Servicio de combustibleustible:
• Suministrado desde:
• Tratamiento:
1. puerto
1. combustibleustible de buena
2. terminales
calidad:
filtración
y
3. otros buques
presurización
2. combustibleustibles residuales:
• Distribución y almacenamiento en
decantación, calentamiento, etc.
tanques
• Trasiego de los tanques a los de
servicio diario
En el caso de usar heavy fuel, se situará un tanque de Diesel de pequeño diámetro para
arrancar el motor.
Engrases y servicio de lubricación:
Mantener dentro de los límites razonables el rendimiento mecánico y los desgastes.
Aceite:
1. de periodo de vida determinado
2. limpieza y regeneración
3. consumidos durante su uso
Servicios de habilitación:
Hacer habitable el buque y contribuir a la operatividad del buque.
En parte tienen su origen en la CM:
1. servicio de refrigeración a la Gambuzas
2. ventilación
3. A/A y calefacción
15
4.
5.
6.
7.
servicio de agua caliente y fría
servicio eléctrico
servicio de combustible para cocinas
etc.
Servicios de carga:
Son los servicios q pueden ser utilizados por la carga a transportar.
En los buques que transportan cargas líquidas o gaseosas inflamables, los servicios de
carga se disponen fuera de la CM.
Servicios ecológicos:
1.
2.
3.
4.
5.
sistema de tratamiento de aguas residuales sanitarias
sistema de evacuación de sentinas
separadores de lodos
incineradoras de residuos sólidos
etc.
Sistemas de control:
Alto coste de personal especializado con tal de minimizar el número de tripulación
compatible con la seguridad (Cámara de Control en la CM).
Puede ser Cámara de Máquinas Desatendida que se controla desde el puente de
gobierno.
Mando y vigilancia:
1. funciones principales:
a. recepción de información
del exterior
b. transmisión
de
información al exterior
c. distribución
de
información en el buque
d. obtención y elaboración
de datos para navegación
y control de las armas
2. componentes principales:
a. equipos de navegación
b. comunicaciones exterior
e interiores
c. dirección de tiros de
armas
d. contramedidas
e. sistemas de radar
f. sistema de sonar
g. mando y control
Armamento:
1. Funciones principales:
a. Proporcionar capacidad
de defensa y ataque
b. Manejo
y
almacenamiento
de
municiones
2. Componentes principales:
a. Manejo y estiba de
munición de cañón
b. Lanzadores de misiles y
cohetes
c. Manejo y estiba de
misiles y cohetes
d. Dispositivos de largado
de minas
e. Manejo y estiba de minas
f. Manejo y estiba de
torpedos
g. Cañones
h. Armas ligeras, munición
y estiba
i. Munición para aeronaves
16
j. Tubos lanzatorpedos
FASES DEL PROYECTO
1.
2.
3.
4.
estudio de viabilidad o diseño conceptual
diseño preliminar
diseño de contrato
diseño detallado y construcción del buque
El siguiente esquema es la espiral del diseño de Evans:
17
Para la fase de definición del buque de guerra relacionar, objetivos, resultados y
requerimientos.
Diferentes partes del plan de gestión de la ingeniería de un buque de guerra
18
Principales sistemas actuales de propulsión eléctrica en buques incluyendo sus
posibles variantes
SISTEMAS DE MAQUINARIA PRINCIPAL
Se suele usar una planta de vapor para más de 60.000 kW
Motores de combustión interna o turbina de gas hasta los 60.000 kW.
Propulsión eléctrica hasta los 40.000kW
Elección:
1. limitaciones de potencia
2. limitaciones o de diseño
3. consumo combinado.
LAS NORMAS BÁSICAS A TENER EN CUENTA EN EL DISEÑO DE LA CM:
1. La instalación de equipos y maquinaria se hará de modo que su rendimiento
operativo sea el máximo y resulte fácil su mantenimiento y desmontaje.
2. Los equipos, maquinaria, etc. se situarán de modo que hagan posible el montaje
o desmontaje de las piezas sin inferir con las estructuras o con el resto de la
maquinaria base.
3. El proyecto de la maquinaria, equipos y otros, se hará de modo que su
funcionamiento continuado no resulte afectado si se inundan las distintas zonas
de la cámara, como las sentinas, etc.
4. Toda la maquinaria rotativa se instalará con su eje rotativo lo más horizontal y lo
más paralelo al eje diametral del buque, a menos de que la maquinaria se haya
diseñado para su funcionamiento vertical.
5. El primer elemento a ubicar en la cámara de máquinas será el motor incluyendo
la línea de ejes y su reductor.
6. Se deberá atender al desmontaje del eje de cola.
7. Los grupos generadores se situaran, si el tamaño lo permite, en la primera
plataforma. En caso contrario se situaran en el doble fondo. Siempre próximos al
local de control.
8. Las bombas que aspiran del mar a tanques bajos se deben situar próximos a las
zonas más bajas de las máquinas para evitar problemas de cebado.
9. En general, los talleres se situaran en plataformas altas.
10. Las cámaras de bombas se ubicaran en zonas próximas a la carga e
independientes de la cámara de máquinas principales.
Número de CM:
• Por tipo de caldera y combustible.
1. no se requiere separación entre CM y cámara de calderas (CC) si la caldera es de
tiro Howden y combustible líquidos.
19
•
Por tipo de buque;
1. mercantes: 1CM
2. pasaje: 1CMPrincipales + 1CC + 1CAuxiliar
3. guerra: varias CM
Formas en área de CM:
Definición de las formas de popa:
1. dar cabida a la hélice con una inmersión adecuada
2. huelgos mínimos
3. minimizar la resistencia con el diseño de la líneas de agua
4. popa de estampa
5. separación de la estructura
6. influye en el rendimiento propulsivo
Curvas de áreas seccionales:
[
]
Ó, según buque, LCC = − 658 + 1,607C B − 914C B2 ⋅ LPP
20
Formas de popa y en área de CM:
Las formas de popa deben dar cabida a las hélices con una inmersión adecuada y con
unos huelgos mínimos entre hélices, codaste y timón.
El diseño del final de las líneas de agua de manera que se minimice la separación y por
lo tanto la resistencia. Afectan de modo significativo a la hidrodinámica del buque.
Influencia del propulsor:
1. La zona de popa debe dar cabida al propulsor
2. Situación generalmente más adversa: llegada al puerto con un 10% de consumo
3. En general, el proa. debe estar inmerso al menos por debajo de 1/10 se su
diámetro desde el punto más alto.
4. vibraciones, inducidas por la frecuencia propia de vibración de la hélice
Diseño de la flotación:
Debe ser recta o ligeramente convexa (ángulo de salida de la flotación en popa < 20º).
Bobadilla del codaste: para reducir el cabeceo.
Diseño de las cuadernas:
1. deben permitir una buena estabilidad reflujo y configuración de estela
2. no son recomendables las popas en U, generan torbellinos
3. las popas en V generan mala configuración de estela
4. para bajas velocidades, cuadernas en forma de U
5. a altas velocidades, en V
6. las más adecuadas son las mixtas, U-V. En U en zonas verticalmente más
próximas al propulsor y en V en las más retiradas.
7. dos hélices: formas en V muy pronunciadas
El bulbo de popa:
Son necesarios en buques: monohélice, llenos y relativamente rápidos
• Desventajas:
1. aumenta t
2. disminuye η H
3. aumento de la resistencia formas
• Ventajas:
1. Mejora el flujo de la hélice y de su regularidad en el rendimiento rotativo
relativo de la hélice así como el de la hélice asociada a la carena.
2. Retrasa el desprendimiento de la capa límite compensado el aumento de la
resistencia.
3. Menor riesgo de cavitación y vibraciones.
4. El diseño del bulbo para unas formas determinadas es muy sensible a:
• Pequeñas variaciones en ese semiángulos de salida de líneas de agua.
• Formas de secciones extremas o en el contorno del codaste.
Estampa de popa:
La estampa de popa mejora la resistencia al avance por la reducción de la resistencia por
formación de olas debido a la interacción de trenes de olas generados en popa y proa.
Además es constructivamente más sencilla frente a otras construcciones como popa de
crucero, pero son menos marineras. Permitir la operación de la estructura de manera que
21
se puedan disponer los elementos de soporte de hélice y timón, de forma constructiva
económica. Gran influencia en el rendimiento propulsivo.
Parámetro importante es la inmersión:
1. Fn < 0,3 el espejo comienza en la flotación
2. Fn ≈ 0,3 espejo ligeramente sumergido
3. Fn ≈ 0,5 inmersión del 10/15% T
4. Fn > 0,5 inmersión del 15/20% T
Longitud de la CM:
Longitud necesaria para instalar todos los elementos y depende de la maquinaria
propulsora. Si es necesario mayor longitud:
1. modificar situación de uno de los mamparos extremos
2. hacer un “nicho” en el mamparo de popa
3. modificar el mamparo de proa
Para buques de pasaje y guerra se dimensiona la longitud de CM considerando, entre
otras, las razones de seguridad.
Número de mamparos transversales (estancos hasta la cubierta de francobordo) =
f(requisitos armador, reglas SSCC, requisitos de subdivisión)
De modo preliminar se puede establecer la eslora de CM (Lcm) como:
22
SITUACIÓN DE LA CÁMARA DE MÁQUINAS
La cámara de máquinas cuanto más a popa esté:
1. Una línea de ejes más corta, esto supone menor coste, menor peso y menor
volumen de las bodegas perdido por el túnel de ejes.
2. Asiento de popa mayor en rosca.
3. Menor manga en la popa de la cámara de máquinas
4. Mayor altura del centro de gravedad.
5. Se simplifica el diseño.
6. Se reducen interferencias con la manipulación de la carga.
7. Se debe lastrar el buque cuando no lleva carga para compensar la posición en el
extremo de popa de la cámara de máquinas y mantener un trimado óptimo para
la navegación.
8. Se requieren unas formas de popa llenas.
En el centro del buque:
Una cámara de máquinas situada en el centro del buque, no produce problemas de
trimado y tiene una distribución longitudinal de pesos más homogénea. Pero tiene la
desventaja de tener unos ejes de mayor longitud ocupando espacio útil o espacio para la
carga.
ALTURA DE LA CÁMARA DE MÁQUINAS
La altura de la cámara de máquinas, se defines por:
1. Inclinación y altura de la línea de ejes.
2. Unión de la línea de ejes a la maquinaria propulsora.
3. Elementos de la maquinaria propulsora por debajo de la línea de ejes.
4. Tanques de doble fondo.
5. Tipo de maquinaria propulsora
EL CENTRO DE GRAVEDAD DE LA CÁMARA DE MÁQUINAS
El centro de gravedad:
1. El centro de gravedad del buque se fija en gran parte por la altura e inclinación
de la línea de ejes y por el tipo de maquinaria propulsora.
2. El centro de gravedad debe ser lo más bajo posible y en el plano diametral
equilibrando los pesos laterales.
Se puede variar el c.d.g.:
1. Modificando la colocación de los auxiliares.
2. Variando la distribución de los tanques de combustible.
3. Variando las calidades de materiales de las líneas de ejes convencionales.
PESO
Para estimar el peso de la maquinaria propulsora en fases iniciales del proyecto, se suele
utilizar fórmulas empíricas.
En etapas más avanzadas del proyecto del buque, el peso de la maquinaria se realiza por
suma directa de cada una de las partidas.
Ídem en el caso de los pesos de los equipos.
23
Margen:
El propósito de éste es asegurar la consecución del peso muerto requerido, en el caso de
que haya habido una infraestimación del peso en rosca (2%PR o calculándolo).
Peso muerto:
1. combustible para los motores principales y auxiliares
2. A/D para cualquier propósito
3. cualquier tipo de elementos almacenados
4. contenido de tanques diversos
5. tripulación y pertrechos
6. pasajeros y equipajes
7. agua en piscinas
8. etc.
El PM que se debe utilizar para determinar el ∆, debe ser el máximo que puede darse en
un momento del servicio del buque.
TAMAÑO COMPLETO DE LOS ESPACIOS DE MÁQUINAS
Restricciones de espacio por causas económicas con espacio razonablemente posible y
de modo que la tripulación tenga espacio para servicio, mantenimiento y reparación.
Espacios para subministro de aire y su descarga en la cámara de máquinas y los
conductos de los gases de escape.
Distribución de los servicios de hotel entre la cámara de máquinas y los alojamientos.
Escaleras, escalas y pisos para acceder a la cámara de máquinas y dentro de ellos.
Engine Casing: gran espacio vertical
Engine Casing Piramidal: el número y tamaños de los sistemas va disminuyendo en
niveles más altos.
1. determinar dimensiones de los compartimentos
2. valorar los requerimientos de los mismos compartimentos y su tamaño total
resultante
3. recurrir a base de datos de envolventes standards
4. asignar la localización de las envolventes
Uno de los principales objetivos cuando se determinan las localizaciones es el de
minimizar las conexiones entre las funciones
5. recurrir a la base de datos para las conexiones
6. ajustes de los compartimentos
Se debe reducir el tamaño en lo posible ya que las medidas standards son más grandes
de lo necesario.
DISTRIBUCIÓN DE ESPACIOS. TANQUES DE CONSUMO
Tanque almacén de combustible de MMPP:
1. En dobles fondos lo más cerca posible del MMPP
2. En zonas próxima a la sección maestra
Tanque almacén de combustible de MMAA:
En el doble fondo de CM
Tanque de sedimentación y SD:
1. su capacidad se calcula a partir del consumo específico del motor (24h).
24
2. la capacidad de los tanques de sedimentación de fuel-oil son prácticamente q los
de SD.
3. los tanque de SD de MMAA y calderas se definen de modo análogo.
Tanque de derrame, reboses y lodos:
En los dobles fondos de la CM.
Tanque de aceite:
Tanque de servicio: inmediatamente debajo del motor.
Tanque de almacén: sobre el nivel del motor.
Se intercambian para facilitar la limpieza y pueden ser no estructurales.
Tanque de A/D:
Coexisten:
1. A/D de refrigeración. 2 a 5 la capacidad del circuito.
2. Agua de alimentación a calderas. 2 a 3 veces la capacidad de la caldera.
3. Agua para servicios sanitarios. 125 a 200 litros por persona día.
Tanques estructurales, situados en niveles altos y cerca de donde tienen q subministra el
agua.
Tanque de lastre:
1. se definen en función de las necesidades de calado y trimado del buque.
2. se usarán para tal fin aquellos espacios que no se usan para otros fines.
3. no se permite el uso mixto de cob-lastre o carga líquida-lastre.
MÉTODOS PARA ESTIMAR LAS DIMENSIONES DE LAS CM
A tener en cuenta: la intersección de los ejes de hélices con el mamparo de popa de la
futura CM principal.
Los métodos para hacer la disposición general de equipos, tuberías, etc. de CM
principales y auxiliar depende de los grandes volúmenes de:
1. conductos de admisión y exhautación de máquinas
2. conductos de ventilación
3. volúmenes de accesos y troncos de escape para personas
Croquis conceptuales:
En la 1ª fase de viabilidad, permiten:
1. aproxima rápida a dimensiones generales de CM
2. establecer orden en que se prefieren situar la CM principales y auxiliar
Acciones:
1. preparar esquemas básicos con equipos principales incorporados y estimando el
espacio requerido para el resto.
2. si disponemos de proyectos muy similares:
a. mayor nivel de avance
b. posibilidad de incorporar más elementos
En la 2ª fase del proyecto se establecerá la localización definitiva de CM.
Plantillas recortadas a escala:
Acciones:
25
1. recortar plantillas a escala (1:50) de equipos principales + espacio para
mantenimiento.
2. las plantillas se sitúan sobre esquema obtenido por el método “croquis
conceptual” para confirmar o modificar.
Sistema Iterativo de Gráficas por Ordenador: (aportación del sistema CAD para
ordenador)
Resumen de Etapas Principales para diseño de disposición de maquinaria usando
sistema CAD:
1. Tener actualizada la biblioteca de componentes
2. Desarrollar la lista de equipos para cada espacio de la maquinaria principal y
auxiliar
3. Introducir en el programa el plano de formas del casco y los planos estructurales
con elementos que afecten a la situación de la maquinaria.
4. Determinar la situación de grandes conductos de admisión y exhaustación.
5. Reservar volúmenes estimados para otros grandes componentes.
6. Establecer las dimensiones de la cámara de máquinas.
7. Localizar espacios en disposiciones generales para asegurar la separación
requerida de plantas propulsoras (buques de guerra), generadores, equipos
vitales y sistema de control para supervivencia, etc.
8. dimensionar espacios de maquinaria auxiliar
9. desarrollar espacios de maquinaria con mayor detalle para verificar y corregir el
W de la fase anterior.
10. establecer diseño base de disposición de maquinaria.
11. establecer situación de hélices y desarrollar plano de compartimiento y accesos.
12. desarrollar disposición de:
a. maquinaria principal.
b. Línea de ejes.
c. Maquinaria auxiliar de mayor peso y empacho para optimizar la
situación y longitud de tuberías y cableado.
13. Dibujar rutas de grandes conductos.
14. señalar espacios para tuberías, cables piano de válvulas y conductos de
ventilación.
15. señalar ruta de desmontaje para mantenimiento
16. situar escotillas estructurales.
17. desarrollar niveles de tecles y pasillos para el paso del personal y los espacios
para W + alturas adicionales que se precisan para instalar grúas, plumas, etc.
DESARROLLO DEL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE LA CÁMARA DE
MÁQUINAS
FASES DE VIABILIDAD O DE DISEÑO CONCEPTUAL
Obtener las dimensiones de las diversas CM que ofrecen la mejor alternativa para
satisfacer requerimientos preliminares.
Se selecciona la planta propulsora y se estudia para obtener sus características
específicas.
El diseño de una nueva CM es un resultado de:
26
1. la introducción de mejoras
 realizadas sobre plantaspropulsoras de buques similares
2. modificaciones

anteriores del mismo tipo.

3. ajustes

La lista de equipos principales incluirá:
1. cantidades de cada equipo
2. tamaño del contorno exterior
3. características del funcionamiento y situación para los equipos de mayor
tamaño.
FASES DEL DISEÑO PRELIMINAR
Esta fase comienza cuando el Armador ha decidido cuáles son los requisitos definitivos.
Objetivo:
Alcanzar el nivel de desarrollo requerido para disponer de descripción de
ingeniería y de subsistemas principales (diagrama de sistema preliminares).
Proceso:
Estudios comparativos para mejorar definiciones de subsistemas y disposiciones
de CM de fase anterior, para tener base para selección de componentes
principales.
Es decir, el buque base debe quedar definido.
La disposición de maquinaria se realizará con:
1. lista de componentes basada en:
a. resultados
b. estudios de viabilidad
c. lista de equipos principales
2. diseño de buques similares anteriores
3. búsqueda de mejoras respecto a diseños anteriores
Factores de influencia sobre la disposición de la maquinaria:
Partes que suelen cambiar y que afectan a disposición de maquinaria:
1. alternativa maquinaria
2. disposición general de compartimentos
3. miembros estructurales
4. grandes conductos
5. acceso CM
6. etc
27
Planos de diseño de disposición de maquinaria:
1. CM prop
2. línea de ejes (LC)
3. troncos de admisión de aire ventilación y combustión
4. conductos de exhaustación
5. CM auxiliar
Vista en planta:
1. situación, en todos los niveles de CM
2. espacios para desmontaje o mantenimiento de equipos
3. situación de acceso principales, secundarios y de troncos escape de emergencia
4. grandes tanque no estructurales
5. áreas para grandes pianos de válvulas
6. grandes elementos estructurales que pueden afectar a localización de maquinaria
Vista en alzado:
1. maquinaria si a babor
2. maquinaria si a estribor
Tb se realizan vistas de secciones de espacios.
Ejes propulsores:
LE + las desviaciones angulares.
Penetraciones del casco
Estudios y documentación:
Se representan de los sistemas de admisión y exhaustación: (planta, alzado y secciones)
1. ventiladores de tiro forzado
2. silenciadores admisión y exhaustación
3. juntas de expansión
4. rejillas de entrada y salida
5. filtros deshumidificadores
6. separadores sal
7. conductos
FASES DE DISEÑO DE CONTRATO
Objetivos:
1. validar resultados del diseño preliminar
2. elaborar planos de contrato
3. elaborar especificaciones de contrato
4. con lo q el astillero realiza un presupuesto
5. finalmente, contrato construcción (si o no)
Especificaciones:
1. documento con capítulos
2. describe requisitos, características esenciales, funciones y disposición.
3. sus criterios prevalecen sobre todos
4. casi inalterable
Planos de contrato:
28
1. Documentación del casco:
a. Disposición general
b. Formas y dimensiones
c. Curvas hidrostáticas, de estabilidad y las de Bonjean
d. Sección maestra
e. Plano “hierros”
2. Documentación de la maquinaria:
a. Disposición de CM
b. Disposición de LE
c. Balance térmico y eléctrico
d. Diagrama de planta eléctrica
e. Diagrama de servicios de tuberías
Objetivos:
1. coherencia completa con los requisitos del diseño
2. obtener lista de equipos
3. situar los equipos definidos en la anterior lista
4. mostrar los elementos estructurales en las rutas y situaciones de maquinaria y
servicio.
5. localizar espacios para grandes productos y tuberías de gran diámetro
6. prever accesos de mantenimiento de equipos y áreas suficientes para
inspecciones y uso
Resultado: Proyecto de Contrato
FASE DE DISEÑO DETALLADO Y APOYO A LA CONSTRUCCIÓN
En esta fase se realiza:
1. planos de construcción
2. documentación de aprobación por el armador o su inspección (buena
comunicación entre armador y astillero)
Control de configuración:
Debe recoger los cambios y modificación durante el diseño detallado.
Un buen control de configuración proporciona la posibilidad de volver a constructiva
otro buque idéntico.
El astillero debe realizar buenos estudios de estrategia constructiva y de coste de
construcción para obtener el éxito de la ejecución del contrato.
Documentación básica relacionada con la estrategia constructiva:
1. documentación necesaria para la elaboración de la estrategia constructiva,
denominada documentación de contracto:
a. especificación del contrato: para conocer las características generales del
buque, requisitos generales de construcción, de la estructura del casco, de
la maquinaria, etc.
b. disposición general del buque: para saber dónde están localizados, la
misión y la disposición de los equipos de cada espacio del buque.
29
c. Plano de la cuaderna maestra y “planos de hierro”: información para la
construcción de espesores, dimensiones de chapas, tipos de refuerzos y
calidad del material.
d. Disposición General de la CM.
e. Esquemas de los sistemas de tuberías.
f. Lista de equipos principales.
2. Cuadernos de estrategia constructiva (EC): constituyen el conjunto final que
aporta la información necesaria para empezar a const. Su contenido es:
a. Ideas básicas de la EC del bloque.
b. Disposición general del bloque.
c. Etapas y procesos de prearmamento.
d. Lista de locales contenidos totalmente en el bloque.
e. Lista de locales contenidos parcialmente en el bloque.
f. Disposición en 3D de los locales importantes.
g. Dimensiones y situaciones de las cesáreas.
h. W más importantes a realizar en el prearmamento.
i. Sugerencias al proyecto.
j. Sugerencias y rutas al montaje.
k. Lista de equipos contenidos o relacionados con el bloque. Momento de
introducción del equipo.
l. W a realizar, documentación necesaria y fechas de necesidad.
m. Listado general de planos necesarios para el prearmamento del bloque
por secciones.
n. Lista de W a realizar en el bloque que no tienen plano asignado.
Algunas normas generales para la realización de los planos de CM:
1. en los planos de disposición debe haber una lista de equipos dibujados, con su
numeración, indicando cantidad y descripción.
2. los dibujos se realizan con los mínimos detalles.
3. la maqui, elementos estructurales, accesos, tanque no estructurales, etc. que
estén en alzado y en sección, se identificarán con claridad.
4. todos los equipos deben aparecer como mínimo en dos vistas.
GUÍA PARA LA DISPOSICIÓN Y DISEÑO DE LA CÁMARA DE MÁQUINAS
SEGÚN IMO MSC/CIR. 834. PROCEDIMIENTO Y RECOMENDACIONES
Pretende mejorar la seguridad y eficiencia de la cámara de máquinas así como de la
seguridad completa del buque. Así pues, la cámara de máquinas se ha de diseñar
teniendo en cuenta:
1. La Familiaridad
2. La salud ocupacional
3. La ergonomía
4. La supervivencia
5. Minimizar el riesgo a través del diseño y disposición.
Familiaridad
La familiaridad establece la relación entre la seguridad de la C.M, eficiencia y
familiaridad con los equipos, máquinas, dispositivos y los distintos servicios. Se
consigue pintando las tuberías del color según el fluido, los cables eléctricos deberán
estar etiquetados con un código de identificación usando un distintivo permanente y
30
fijado a ellos. Instrumentos y alarmas de la C.M definidos en el SOLAS e IMO. Las
válvulas localizadas bajo las planchas de los pisos se deben instalar con indicaciones de
controles de válvulas y perceptibles por los miembros de la tripulación, mostrando si las
válvulas están posición abierta o cerrada. En casos donde hay posibilidad de operación
manual directa se requiere de control remoto, deberán existir medios para observar la
posición de la válvula y proporcionar la localización de la válvula.
Salud operacional
La salud operacional establece el efecto del ambiente de la cámara de máquinas para
que no afecte a la salud de los miembros de la tripulación, cumplir con la normativa de
sobre el nivel de ruidos a bordo, minimización de vibraciones, requerimientos de
ventilación, salas de control cerradas con aire acondicionado, alumbrado adecuado, etc.
Ergonomía
La ergonomía establece la disposición y diseño de la cámara de máquinas para que
fomente la efectividad de procedimientos. La ergonomía establece las relaciones
sensoriales entre los miembros de la tripulación y el equipo de la cámara de máquinas,
controles, instrumentos y necesidades típicas del trabajo personal en la cámara de
máquinas. Considera necesidades personales y las interferencias hombre – máquina, en
el diseño, reconocimiento, capacidades humanas y minimiza los accidentes debidos a
las limitaciones humanas y tendencias. Las consolas, paneles, disposición y diseño de
los controles, deberán de tener en cuenta un estándar de ingeniería humana internacional
reconocida con respecto, al menos la colocación, forma, visualización, identificación,
complejidad y control de movimientos.
Supervivencia
La supervivencia es la capacidad de la tripulación para sobrevivir en casos de
emergencia en la cámara de máquinas. Se considerarán situaciones posibles de
emergencia, guardias rutinarias, etc.
Los trajes de inmersión y chalecos en la cámara de máquinas se colocaran en la primera
salida a la cubierta principal o localización fácilmente visible. Deberán existir rutas de
escape marcadas. Dispositivos de respiración autónomos para emergencias. Equipos de
extinción de incendios portátiles dentro de la cámara de máquinas situado en
localizaciones de fácil acceso, lo más cerca posible de la maquinaria con mayor riesgo
de incendio.
Minimizar el riesgo a través del diseño y disposición
Configuración de la cámara de máquinas para aumentar la seguridad, de manera que
minimice o elimine peligros por maquinaria rotativa, superficies calientes o potencial
eléctrico.
La creación de la configuración de la cámara de máquinas por medio detallado de un
sistema con perspectivas evitará impedimentos para realizar de modo eficaz operaciones
en la cámara de máquinas y minimizar la posibilidad de accidentes en piezas de equipos
y que afecte a la operatividad o rendimiento de otra pieza del equipo, es decir, evitar los
fallos múltiples.
Se deberá considerar la orientación de la maquinaria para minimizar cargas dinámicas
sobre apoyos debido a los movimientos del buque.
31
En cubiertas, plataformas, pisos, etc., se deberá aplicar pintura antideslizante. En zonas
peligrosas de tropiezos, caídas, golpes, etc., deberá estar señalizado con un marcado
visible.
La cámara de máquinas se deberá diseñar con medios para reconocer y almacenar
aceites, trapos, etc.
Los cables y tuberías deberán estar soportados para resistir vibraciones, cargas, etc.
NORMAS APLICABLES A LA MAQUINARIA PRINCIPAL Y AUXILIAR
La maquinara principal y auxiliar se debe aplicar lo más baja posible
Se debe diseñar los polines y el doble fondo de acuerdo con el tipo de maquinaria
propulsora, fabricante y de las SS.CC.
Debajo de los engranajes reductores, de turbinas y de motores, es necesario, usualmente,
tanques de retorno de aceite que deben de llevar por ejemplo los motores diesel de
cárter seco.
Los equipos y tuberías se dispondrán e instalaran de modo que permitan una fácil
accesibilidad para el manejo, inspección y mantenimiento.
Para el mantenimiento será necesario desmontar un mínimo número de elementos.
Para montar el motor se tendrá en cuenta un suficiente espacio para realizar un
mantenimiento periódico así como para un posible reacondicionamiento.
SOLAS – PLANTA PROPULSORA – NORMATIVA
• Instalación de maquinaria propulsora
• Sistema de combustible, aire a presión y ventilación
• Comunicación con el puente
• Indicadores y alarmas
• Potencia, número y situación de los equipos de emergencia
• Controles del equipo propulsor y auxiliar
Requisitos contractuales y/o de diseño – Condiciones ambiente de referencia:
Para determinar la potencia de los motores de combustión interna principales y auxiliar,
se debe aplicar las condiciones ambientales de referencia siguientes para buques de
servicio no restringido:
1. presión barométrica total
1000 mbar
2. temperatura del aire
+45ºC
3. humedad relativa
60%
4. temperatura agua Mar
32ºC
(de refrigeración)
Regla 26 – Generalidades:
CONJUNTO MOTOR
Criterios de selección del motor:
Motor de 2T:
Motor de 4T:
32
•
•
•
•
ciclo de W en 1 revolución
motor de cruceta:
3 < C/D < 3,5
ciclo de W en 2 revoluciones
motor de émbolo buzo:
1,2 < C/D < 1,5
Configuración:
Causas por las que puede ser conveniente dividir la potencia instalada en 2 o más
motores:
1. limitación de espacio disponible.
2. razones especiales de seguridad.
3. exigencias especiales de maniobrabilidad.
4. demanda excepcional de consumo elec.
5. régimen de potencia diferenciado.
CÁLCULO APROXIMADO DE LAS DIMENSIONES EXTERIORES DEL
MOTOR
Las dimensiones del motor dependen de:
1. Potencia
2. Carrera
3. Diámetro del pistón
4. Número cilindros
5. Velocidad
Diferencias entre los motores de 2T y 4T:
Generalmente los motores de 2T son usados para potencias superiores a los 13000 kW y
los de 4T para potencias superiores, aunque en rangos cercanos podrían ser viables
ambas soluciones. En este caso dependerá de las preferencias del armador.
Volumen
2T > 4T
Peso
2T > 4T
Coste
2T > 4T
Coste mantenimiento
2T < 4T
RPM
2T < 4T
Consumo específico
2T < 4T
La utilización de reductora es necesaria para motores de 4T mientras que para 2T es
opcional.
El motor de 2T lleva integrada la chumacera de empuje y le es más fácil W con
combustibles pesados.
33
El motor de 4T necesitará de chumacera de empuje externa o dispondrá de la chumacera
de la reductora.
RAZONES PARA EL USO DE LA PROPULSIÓN ELÉCTRICA
Respuesta mecánica de los motores
1. Par
eléctricos
2. Maniobrabilidad y
posicionamiento dinámico
3. Ruido y vibraciones
Necesidad a bordo de una planta eléctrica
de alta potencia
Libertad de colocación de la maquinaria
1. Espacio reducido
2. Aumento de la capacidad de carga
Subdivisión de la potencia
1. Seguridad
2. Espacio Disponible
Número de ejes
1 eje
2 ejes
3 ejes
4 ejes
EJES PARA LA PROPULSIÓN
Ventajas
Inconvenientes
1. Menor peso y menor
1. Uso de la potencia de
número de componentes.
modo ineficaz.
2. Elevados niveles de
2. Menor coste.
3. Generalmente, eje
ruido y vibraciones.
cubierto por el casco para
3. No hay redundancia ante
su protección.
daños mecánicos (o de
combustibleate en buques
Reducción de cuellos de
de guerra)
botella críticos en los
tiempos de producción de
4. Menor capacidad de
repuestos.
maniobra.
5. Graves problemas de
diseño con respecto a otras
partes del buque.
1. Relativo rendimiento
1. Requiere una popa de
con reducción de ruido y
sección mayor.
vibraciones.
2. Diseño preferible para
2. Permite mayor
buques de guerra pequeños.
maniobrabilidad.
3. Redundancia ante daños
1. Permite un incremento
1. Uso de la potencia de
de potencia
modo eficaz.
2. Altos niveles de ruido y
vibraciones.
3. Grabes problemas de
diseño con respecto a la
interacción de las líneas
propulsoras con los ruidos
y vibraciones.
1.Elevado rendimiento
1. Requiere una popa de
2. Buena maniobrabilidad
amplia sección.
3. Permite una redundancia 2. Diseño preferible para
ante daños.
grandes buques de guerra.
4. Permite flexibilidad en
34
la subdivisión de espacios
de máquinas.
MENOR CALIDAD
Bronce al manganeso
MATERIALES DE LAS HÉLICES
CALIDAD INTERMEDIA
MAYOR CALIDAD
Aleaciones CU-NI-AL
Acero inoxidable
Tipos de vibraciones forzadas – generadas por la hélice:
1. Fuerzas de presión alternativas en el casco debidas a campos de presión
hidrodinámicas alternativas causadas por las palas.
2. Fuerzas por apoyo eje-hélice, básicamente debidas a irregularidades de olas.
3. Fuerzas alternativas transmitidas a través del sistema eje, básicamente debidas a
irregularidades de las olas.
Inclinación del eje:
• Ángulo vertical: θ < 3,75º aprox.
• Ángulo horizontal: Φ < 2,5º aprox.
CONJUTO PROPULSOR
Los sistemas de propulsión actuales son la hélice (de paso fijo o variable), el waterjet, el
azipod, la hélice de superficie, el voith schneider, schottel, la
magnetofluidohidrodinámica, etc.
VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL TIPO DE HÉLICES
Hélice
Ventajas
Inconvenientes
Palas fijas
1. Robustez
1. Dependencia mecánica
2. Sencillez
entre las revoluciones del
sistema y la potencia del o
3. Precio
4. Bajo mantenimiento
de los motores.
5. Diseñadas a medida
6. Diseñadas para absorber
cualquier potencia con la
única limitación del vano
del codaste
Paso variable
1. Cambiando la posición
1. Coste más elevado.
relativa de las palas con
2. Sistema de transmisión
respecto al núcleo la hélice complicado
absorbe las potencias sin
3. Alto mantenimiento y
tener que cambiar las
mayor índice de averías.
revoluciones del sistema.
4. El máximo tamaño
2. No requieren montar
construido absorbe 50000
reductores-inversores.
HP a 120 r.p.m.
3. Más flexibilidad y
5. Un núcleo de mayor
rapidez de respuesta para
diámetro que reduce el
pasar de un régimen a otro. rendimiento.
Criterios de selección del propulsor:
Por lo general se instala el sistema que tenga:
35


 Hélice de palas fijas
3. mayor rendimiento
→
Pabs ≈ K * n 3

4. menor índice de averías

5. menor coste de adquisición e instalación 
Pero normalmente se impone usar la hélice de paso controlable.
1. mayor robustez
2. menor mto
Transmisión de la potencia mecánica generada en el MMPP:
1. Mecánica:
a. Directa
b. Con Reducción
2. Eléctrica
3. Variantes
CONJUNTO DE TRANSMISIÓN
Transmisión mecánica: Rígida
Número de tramos de la línea de eje = f (situación del motor con respecto al codaste).
Mínimo 2: el eje de cola y el intermedio.
El desmontaje puede ser hacia el interior o exterior del buque:
1. buques de una sola hélice:
a. se suele retirar el eje a bordo
b. si es necesario repararlo, se saca el eje por cesárea o por ruta de
desmontaje diseñada previamente.
2. ejes con arbotantes:
a. asegurarse de poder retirar la hélice de los arbotantes después de haber
desmontado la hélice.
b. Se puede desmontar los cojinetes de apoyo de manera que permitan la
inclinación del eje.
3. hélices de palas fijas:
a. el eje de cola termina en un cono seguido de la zona cilíndrica en la que
se mecaniza una rosca.
b. El núcleo de la hélice está horadado de forma cónica q ajusta con el eje.
c. Si existe chaveta la conicidad es: ̴ 1:12.
d. Si no existe chaveta la conicidad es: ̴ 1:20.
e. El apriete entre hélice y eje se hace con una tuerca sobre la rosca
anterior:
i. Apriete por medios manuales en buques pequeños.
ii. Apriete hidráulico para mayores potencias.
4. hélices de palas controlables:
a. la hélice y el eje son huecos, por lo que las uniones serán mediante bridas
o platos, y por lo tanto el eje no se puede desmontar hacia dentro del
buque.
b. Transmisión con reductora: el accionamiento de las palas se monta a
popa de la reductora.
c. Si la transmisión es rígida (no hay reductora): se intercala en la línea de
ejes un carrete sobre el que en forma concéntrica va montado el sistema
36
de accionamiento y que deberá estar afirmado a la estructura del buque
para evitarse su giro.
Criterios de selección del sistema de transmisión:
1. un solo motor:
a. de 2T con palas fijas o controlables sistema rígido de transmisión.
b. De 4T: necesita reductora o reductor-inversor.
2. dos motores: necesario reductoras con acoplamientos o embragues.
Criterios de selección del sistema de transmisión eléctrica:
1. Buques cableros (Diesel-Eléctrica):
a. La necesidad de posicionado eparacto del buque.
b. Por la demanda eléctrica.
2. Hélices de maniobra:
a. por falta de espacio.
b. El uso de hélices de maniobra está limitado en el tiempo, por lo que se
usan los generadores que normalmente están alimentando a servicios no
esenciales.
FUERZAS Y MOMENTOS QUE PRODUCEN VIBRACIONES EN EL BUQUE.
37
La resultante general de todas estas fuerzas son las fuerzas de inercia.
Vibraciones en los buques propulsados con Diesel, donde el conjunto de fuerzas y
momentos creados por el funcionamiento del motor que no se ha podido equilibrar son:
1. Fuerzas de inercia centrífugas de masas rotativas.
2. Fuerzas de inercia de masas alternativas.
3. Par de vuelco.
4. Otras (cambios periódicos del empuje de las hélices, equilibrado deficiente de la
línea de ejes y volante de inercia, el casco con su propio periodo de vibración
dando lugar a vibraciones amortiguadas o forzadas con resonancia)
Formas de evitar las vibraciones en la fase de proyecto
1. Los motores de 5 cilindros suelen dar problemas de vibraciones torsionales
38
Otras formas de reducir las vibraciones:
ESPACIOS DE MAQUINARIA PRINCIPAL
La refrigeración del forro exterior con sistemas en depósitos/tuberías en el forro exterior
del buque ubicados por debajo de la línea de flotación.
Reservar suficiente espacio para:
1. grandes instalaciones de tuberías, conductos de ventilación y cableado de
potencia.
2. operaciones adecuadas y mantenimiento de equipos y servicios.
3. salida rápida del personal en caso de emergencia.
4. acceso fácil para labores de extinción y controlar daños.
Guías para la disposición de equipos y componentes:
1. localizar y orientar componentes teniendo en cuenta la de otros componentes
para minimizar:
a. longitud de tuberías
b. cambios de dirección
c. número de unidades o conexiones
2. disponer de tuberías para facilitar acceso de uniones o conexiones para:
a. ensamblar o desmontar
b. inspeccionar
c. probar
3. dar prioridad al rutado más directo, tuberías de mayor tamaño o de material
difícil de fabricar o elaborar.
4. usar tuberías curvadas en lugar de codos, siempre q sea posible
5. localizar juntas de desmontaje en límites de unidades de const y planchas de
acceso practicable
39
6. planificación de ensamblaje de tuberías con el propósito de realizarlo fuera del
buque lo máximo posible.
7. las válvulas de seguridad de exhaustación no deben alcanzar el puesto personal
de guardia.
Disposición de la CM para plantas propulsadas por motores de combustible
interna:
1. según operaciones, mantenimiento, inspecciones y reposición se evaluará la
cantidad de espacio del alrededor del motor y reductor.
2. tomas de aire y salidas de escape: compatibilidad con la disposición de la parte
superior (de Perogrullo).
3. posición horizontal y vertical de los motores-reductor: dependen de la
disposición de la línea de ejes y la hélice. Si hay inclinación del eje, se obtiene
un grado de libertad en la localización del motor.
Desde el punto de vista operativo es aconsejable q el nivel de operación tenga el
misma elevación en todos los puntos.
4. hay muchas cosas de Perogrullo.
5. si la disposición de CM ha resultado ser satisfactorio para el Nivel Más Bajo, se
puede establecer como Operación Principal.
6. se deben dar consideraciones al espacio por debajo de ese nivel:
a. tuberías
b. canalizaciones de cables
c. conductos de ventilación
d. alumbrado
e. altura sobre nivel o piso tránsito (inspección y mantenimiento) más bajo
f. mantenimiento de equipo y sustitución
7. nivel de operación situados a cada lado de la unidad propulsora principales.
8. espacio suficiente para:
a. overhaul (revisar)
b. labores de mantenimiento y conexión de tuberías a auxiliar ligados al
motor
c. desmontaje de los haces de tubo enfriadores intermedios anteriores y
posteriores.
Otros espacios:
• localización de cocinas y espacios sanitarios
• rutado de tuberías a través de espacios de habilitación
• sistemas de distribución
• etc.
Localización del espacio de maquinaria:
1. en zona popa buque
a. simplificación del diseño
b. línea de eje corta
c. se reduce interferencias para la maniobra de carga
d. en casos de buques de formas llenas
2. en zona popa del medio buque:
a. para buques de líneas de formas del casco en popa finas.
Desarrollo de la disposición de un espacio de maquinaria:
40
1. visualizar:
a. estructura del buque
b. Pipping
c. Válvulas necesarias
d. Tanque
e. Equipos más servicios
f. Maquinaria principales y auxiliar
g. Otros componentes
2.
3.
4.
5.
6.
desarrollar rutados y minimizar distancias
dejar espacios necesarios para operadores
proporcionar accesos para mantenimiento y operaciones
permitir permeabilidad suficiente para los agentes extintores de incendios
etc.
La localización de los elementos estructurales es de considerar como de máxima
importancia en la disposición de maquinaria y servicios.
CHECK LIST PARA FACILITAR UN PRIMER CRITERIO APROXIMATIVO
DE CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO Y OPERACIÓN ASÍ COMO
PARA REALIZAR UN ANÁLISI PREVENTIVO Y LA CONFECCIÓN DE
MAPAS DE RIESGOS DEL TRABAJO CONSIDERANDO DE RIESGO EN
ESPACIOS DE TRABAJO A BORDO Y SUS ACCESOS, EN LOS ESPACIOS
DE LAS CÁMARAS DE MÁQUINAS, COCINAS, PAÑOLES Y TALLERES.
Accesos a espacios de trabajo
1. Se accede a través de puertas estancas, tiene juntas de estanqueidad con
palomillas a ambos lados del acceso.
2. Altura de la brazola de más de 0,15 metros.
3. El ancho de la puerta será de más de 1,2 metros.
4. Trincas de sujeción para la posición abierta.
5. Abertura hacia el exterior.
6. Acceso al rellano interior.
7. Superficies antideslizantes previas.
8. Libre de obstáculos y con un buen estado de limpieza en ambos lados.
9. Disponer de visos acristalados.
10. Nivel de iluminación en los accesos de más de 150 lux.
11. Un sistema de iluminación de emergencia de más de 5 lux.
12. Señalización aplicada al sentido de apertura.
General para los espacios de trabajo
1. Altura entre cubiertas de más de 2.5 m.
2. Superficie neta por tripulante de más de 2 metros cuadrados.
3. Volumen por tripulante de más de 10 metros cuadrados.
4. Cubierta homogénea y lisa al mismo nivel.
5. Rampas e cubierta con desnivel menor de un 10%.
6. Piso de las cubiertas poco o nada resbaladizo.
7. Servicio de baldeo de las cubiertas.
8. Protectores en aberturas de los mamparos
9. Ancho de pasillos entre equipos de más de 0,8 m.
41
10. Altura disponible en los pasillos de más de 1,8 m.
11. Señalización de los límites de los pasillos.
12. Mamparos pintados en tonos claros.
13. Iluminación mínima de más de 100 lux.
14. Iluminación de emergencia de más de 5 lux.
42
ESPACIOS DE MÁQUINAS FUERA DE LA CM Y QUE PERTENECEN AL
SERVICIO DE MAQUINARIA
1. Guardacalor o tronco de máquinas: para facilitar luz y ventilación a la CM y
permitir el embarque de grandes elementos de máquinas. Tb se alojan gran
número de aparatos auxiliar.
2. espacio independiente, dentro de la CM, para sala de mando o control: aislado
térmicamente o acústicamente.
3. taller de máquinas
4. pañoles del maquinista y electricista
5. espacio para respeto de piezas grandes, que se colocarán adosados a mamparos
donde poder trincarlos
6. compartimiento para el equipo de depuración en buques de motor que queman
petróleo pesado.
7. vías y vigas soporte para puente-grúa y aparejos de desmontaje
8. espacios para los numerosos tanques no estructurales.
43
Inconexiones con el resto del buque:
1. entradas y salidas de CM en más de una cubierta
2. no debe haber ningún paso por debajo de la cubierta estanca, salvo el q conduce
al túnel de la línea de ejes.
3. cables, conductos y tuberías deberán atravesar de modo estanco los mamparos
estancos.
4. debe existir los medios de comunicación por medio de:
a. telégrafo de maquinaria
b. transmisor y receptor de rpm
c. teléfonos
d. tubos acústicos
5. es necesario q las bombas de combustible y las válvulas principales del servicio
de combustible se puedan mandar desde fuera de CM para poder parar e
incomunicar en caso de incendio en CM.
Túnel de línea de ejes (para buques con la CM en el centro de la eslora):
1. espacio suficiente para el eje y el paso del personal de vigilancia
2. en su extremo de popa es frecuente que vaya estibado el eje de cola de respeto.
3. un trozo de la parte alta del túnel será desmontable
4. este túnel deberá tener un tronco de escape hasta la cubierta principal
EL GUARDACALOR Y VENTILACIÓN EN LA C.M
En el guardacalor se situaran los conductos de admisión y exhaustación. Con sus
válvulas de desvío, calderetas de escape, silenciadores y apaga chispas.
Los conductos de ventilación incluirán un soportado antivibración.
El ventilador lo situaremos a la mayor distancia posible de la extracción forzada de la
cámara de máquinas.
El aire de alimentación es aspirado del exterior por el guardacalor debido a que as
temperaturas máximas del ciclo del motor son función de las temperaturas del aire de
alimentación. La potencia es función de la presión de admisión por lo que situaremos
los conductos de descargas de los motores dirigidos a las inmediaciones de las
turbosoplantes.
Para realizar la extracción del aire, los extractores se sitúan en la parte alta de la cámara
de máquinas y aspiran el aire caliente acumulado en el guardacalor. No obstante
existirán espacios en los que pueden producirse vapores más densos y necesitaran
conductos de extracción localizados.
El aire de ventilación se subministra por medio de ventiladores centrífugos, parte de él
se inyecta directamente en la C.M y parte es dirigido mediante conductos a puntos de
consumo localizados de forma que no existan zonas sin ventilación.
CONJUNTO DE TRANSMISIÓN
Transmisión mecánica con reductora:
44
1. tipos de entrada de la reductora:
a. simple: permiten acoplar un motor a una LE
b. doble entrada: acoplamiento de dos motores a una LE
c. más entradas
2. tipos de salida de la reductora:
a. tienen, en general, una sola salida para LE. Pero pueden tener más de una
salida
b. opción: una toma de fuerzas (PTO) para accionar una máquina auxiliar
3. instalación:
a. en general, las reductoras se deben instalar in mediatas al motor
b. acoplamiento de la reductora al motor mediante embragues
4. reductora tipo Standard:
a. reducción: un solo salto
b. reducción máxima: ~4:1 (hasta 5:1)
c. para reducciones inferiores a 4:1, los fabricante:
i. mantienen dimensiones externas
ii. ajustan la reducción disminuyendo la distancia “d” entre el radio
de la rueda de entrada y el de la salida, en proporción adecuada.
5. reductora y hélices de paso controlable: el eje de la rueda de salida es hueco y
accesible por su parte delantera para poder instalar el sistema de distribución de
aceite accionamiento de palar
6. chumacera de empuje:
a. casi en todas las reductoras tienen incorporada en su salida la chumacera
de empuje para que los dientes de la rueda no estén sujetos a esfuerzos
creados por empuje.
b. En cálculo de los anclajes de la reductora se tendrán en cuenta aquellos
esfuerzos.
ARTICULACIÓN Y DISPOSICIÓN DE REDUCTORAS MARINAS
1. piñón engranado con engranajes: no se usa para equipo
propulsor de turbinas, pero si para equipos auxiliar con
turbina
2. reductora conducida por dos piñones:
a. para motores de gran potencia
b. no se usa para conexión directa a turbinas de alta
velocidad, pero si en unidades engranaje 2ª
reducción de turbina transmitida por reductoras
doble reducción
3. antigua reductor de simple reducción de transmisión
con turbina
a. obsoleta
45
b. par relaciones de velocidad superiores a o ligeramente mayores a 20 á 1
4. “Tandem”/”Articulado”:
a. disposición de reductoras de doble relación de
reducción para transmisión con turbinas
b. 2 piñones de entrada transmitidos por 2
elementos de turbina “Cross-Compound”
c. La potencia se divide entre los 2 piñones de
entrada
d. la 2ª reducción es común tanto en la turbina de
AP como en la de BP. Pero el diseño de los
dientes se realiza para transmitir potencia de una turbina
5. reductora de doble reducción tipo “anidado”, tb para
turbinas “Cross-Compound”:
a. hélices 2ª reducción divididas para proporcionar
espacio para la 1º reducción, “división secundaria”
b. el tipo anidado tb se puede disponer como “división
primaria”
6. “Tandem Dual”:
a. Reductor de doble reducción de Tren-Bloqueado
b. La potencia entra por el piñón de entrada sencillo
y se divide por = entre 2 elementos a velocidad
intermedia.
i. Ventajas:
1. se divide por 2 la potencia y los
engranajes son + pequeños q si lo
fuera con un elemento intermedio
sencillo.
2. Tamaño completo y peso reducido
ii. Desventajas:
1. número
añadido
de
partes,
necesidad de proporcionar ejes flexibles torsionalmente
entre 1ª y 2ª reducción y necesidad de hacer a tiempo
ensamblaje para igualar la potencia dividida entre los dos
trenes
7. Reductor de doble reducción de Tren-Bloqueado para
turbinas “Cross-Compound” o para generadores
fuerza motriz de turbina de gas:
a. Para buques de alta potencia porque
proporciona:
i. Peso total
ii. Tamaño montaje
46
8. reductora planetaria:
a. “piñón conductor” de entrada sencilla q transmite a 3 o más a la vez
engranajes planetarios.
b. El engranaje planetario se monto sobre el
plato planetario q se conecta al acoplamiento
de salida
c. El “engranaje de anillo” exterior se mantiene
estacionario en carcasa
d. Sirve para transmisión a generadores de
turbinas y turbinas principales q transmiten a
reducciones primarias
e. O para reducciones secundarias de engranajes de reductores principales.
CÁLCULO APROXIMADO DEL TAMAÑO
FACTORES DEL DISEÑO DE LOS DIENTES.
DE
LOS
REDUCTORES.
El paso de diente se calcula después para el mejor equilibrio entre:
1. Flecha por pandeo
2. Factor de desgaste
3. Ruido
El mejor compromiso es generalmente el paso más fino permitido por el límite de flecha
por pandeo y por carga unitaria. Se obtiene una flecha por pandeo mínimo por desgaste
y mínimo nivel de ruido.
Paso del diente, el diente de engranaje, longitud del pie de engranaje, las proporciones
del diente. Se hacen para satisfacer los estándares para los cuales el fabricante tiene
herramientas. Estos estándares implican pequeños cambios que no afectan a los
compromisos tomados.
El número de dientes se escoge para proporcionar combinaciones de “diente con
desplazamiento” entre piñones y engranajes emparejados, y los grados de ángulos de
hélice se ajustan a los valores precisos determinados por el número de dientes.
Una combinación de diete con desplazamiento es aquella para la cual el número de
piñones y de dientes no tiene un factor principal común.
El diseño de las reductoras se basa en que la presión del diente se debe distribuir de
forma uniforme a través de todo el ancho de la cara. Los factores negativos que afectan
a la distribución de presión del diente y que se deben tener en cuenta son:
1. Deformaciones torsionales y por pandeo del piñón
2. Precisión de fabricación
3. Deformaciones debidas a fuerzas centrífugas
4. Tensiones debidas a variaciones de la temperatura.
5. Distorsiones de la estructura envolvente por la diferencia de temperatura y por
las deformaciones del casco.
6. Incorrecta alineación de la línea de ejes.
47
CALDERAS
1. Se colocan en la misma cámara que la máquina propulsora
2. en algunos casos se colocan a proa de turbinas en plan máquinas
3. en otros casos se sitúan sobre cubierta intermedia debido a su relativo bajo peso
4. las calderas auxiliar mecheros o de gases de escape se suelen colocar en
cualquier nivel atendiendo sólo a simplificar servicios
5. excepto para drenaje de calderas, ventilaciones y otras tuberías, que deban
penetrar el cuerpo de la caldera, maquinaria, tubería, tecles u otros equipos on
deben estar a menos de 18 inches de accesos al cuerpo de la caldera.
6. para asegurar control inmediato de las válvulas de extracción, no usar engranajes
de transmisión ni juntas universales
7. se debe instalas protección estanca debajo para prevenir entrada de agua en caso
de inundación de CM
TURBINAS DE GAS PARA LA PROPULSIÓN
1. se debe dejar libre una distancia mínima de 90cm a ambos lados de la turbina y
en uno de sus extremos, en el otro extremo se dejará 120cm. Por otro lado las
unidades propulsoras dobles se debe dejar una distancia entre ellas de 105cm y
60cm en los laterales exteriores
2. debe estar prevista el rutado de desmontaje y las herramientas y medio para
realizar la maniobra de salido y entrada en el buque en tiempo limitado
3. para el mantenimiento a bordo o primer escalón se debe disponer a bordo del
apoyo de herramientas especiales y repuestos correspondientes, ya que incluye
como mínimo:
a. inspección boroscópica y reemplazo de bombas de combustible
b. motores de arranques
c. sistema de ignición
d. inyectores y controles de combustible
DISPOSICIÓN DE CM CON PLANTAS PROPULSODAS POR TURBINAS DE
VAPOR
1. poco flexible
2. la caldera se puede poner a proa, popa o encima de los MMPP
3. espacio alrededor de la caldera y rutado de tubos para el mantenimiento de los
tubos de la caldera, desmontaje de los tubos sopladores de hollín, tubos
economizadores, quemadores y des recalentadores
4. posición vertical y horizontal: ídem motores de combustión interna
5. apenas hay espacio adecuado debajo de la reductora principal para el cárter de
aceite
6. la bomba del condensador se sitúa en un nicho en el doble fondo
7. el eje principal es de inclinación hacia arriba invariable yendo a proa para aliviar
estos problemas
8. una vez fijada la altura del nivel de operación, se deben dar las debidas
consideraciones al espacio bajo ese nivel para:
a. tuberías
b. canalizaciones de cables
c. conductos de ventilación
d. alumbrado
e. altura sobre nivel o piso tránsito (inspección y mantenimiento) más bajo
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f. mantenimiento de equipo y sustitución
9. el nivel de operación situado a cada lado de la unidad de proa principal sirve
para la ubicación los:
a. generadores
b. plantas destiladoras
c. evaporadores contaminados
d. cuadros eléctricos.
e. otros equipos
BOMBAS
Las bombas se clasifican según su función, es decir, se agrupan según sean necesarias
para los servicios propios del buque y las que cumplen con una función específica
relacionada con el tipo de buque que sea.
1. Servicios inherentes al buque.
2. Servicios relacionados con la funcionalidad del buque.
a. Petrolero: Bombas de llenado y achique en bodegas
b. Buque de carga general: Bombas para apertura y cierre de escotillas de
carga.
c. Buque de guerra: Bombas de la hidráulica de los montajes.
Estas bombas las situaremos normalmente en un compartimiento adyacente a la cámara
de máquinas llamado cámara de bombas.
La totalidad de las bombas propias del funcionamiento del buque se montan en la
cámara de máquinas, agrupadas en la medida de lo posible en función de los fluidos que
accionen, pues:
1. Algunas deben poder trabajar como reservas de otras.
2. Tramos de tuberías más cortas.
3. Se pueden agrupar válvulas en colectores o pianos que faciliten las maniobras.
Dispondremos de dos bombas de contraincendios, una de respeto de la otra unidas
mediante un by-pass dimensionadas según las SS.CC.
La mayoría de las bombas son centrífugas de eje vertical. Ocupan una superficie plana y
sus polines están construidos de altura suficiente para que las conexiones de tuberías
estén por el piso de la cámara de máquinas.
Las bombas que lo necesiten llevaran autocebado.
A veces de usaran bombas alternativas para el achique de sentinas y para la carga de
petróleo. Aunque las bombas de aceite lubricante y de petróleo suelen ser, en general,
de engranajes o de tornillo.
OTROS EQUIPOS AUXILIAR
1. grupo de alimentación de agua de calderas
2. compresores de aire de arranque para motores diesel
3. instalación de quema calderas
49
4. bombas de transvase y de alimentación del petróleo y aceite, calentadores,
filtros, etc.
5. equipos separadores para la depuración y clasificación de los petróleos y aceites
6. separador agua-aceite
7. servicio de Chi
INTERCAMBIADORES DE CALOR
De tubo y se debe prever suficiente espacio para manejo y reparación.
LOS GRUPOS ELECTRÓGENOS
1. Se situaran en locales bien ventilados
2. No deberán tener riesgo de golpes o salpicaduras
3. Alejados de materiales combustibles desprotegidos.
4. El sentido de giro de los ejes de los grupos el longitudinal.
5. Medios de operación y maniobra dispuestos de forma que sólo se puedan
accionar desde un lado.
6. Deben de ser iguales
7. Estarán en la cámara de máquinas en buques pequeños y medianos.
8. La CM estará dividida en dos partes, una planta generadora completa con su
correspondiente cuadro de distribución principal en cada cámara.
Otros grupos auxiliares
Dispondremos de dos compresores de aire de arranque para motores Diesel formando
parte de los grupos electrógenos al que están acoplados por un embrague al extremo del
generador eléctrico. Los compresores cargan las botellas de aire de arranque. Las
botellas de aire de arranque se situarán en un compartimiento aislado por cuestiones de
seguridad.
TUBERÍAS Y CONDUCTOS
Prever espacio para las siguientes tuberías:
1. circulación de A/S:
a. 2 tomas de agua
b. 2 descargas
2. tubería de vapor principal
3. conductos para tragantes y salidas de humo de calderas y motores
4. conductos y silenciadores de entrada de aire para buques con turbinas
5. resto de tuberías
TRAZADO DE TUBERÍAS EN BUQUES
El trazado de tuberías en los buques o el proceso de diseño pipping es un proceso
progresivo e iterativo:
1. Diseño básico: de acuerdo con especificaciones de requisitos de acuerdo con el
armador, SSCC y reglamentos
2. Diseño funcional
a. Se comienzan con datos desarrollados y con topología de conjunto
obtenidos en diseño básico
50
b. Se re-eparamina desarrollo de sistema
c. Se determina topología y atributos de todos los componentes
d. Se considera factores de coste y diseño, se ajusta a la estructura ya más
refinada del buque
3. Diseño de detalle
a. Se determina información física de todos los componentes del sistema de
tuberías
b. Se determina información básica de taller y fabricante a usar en la etapa
de producción
4. Diseño de producción: información de los planos de la etapa de diseño detallado
Principales etapas del proceso de modelado detallado de tuberías:
En el proceso progresivo e iterativo tenemos:
1. Preparación: la librería de proyecto del buque se compone de librerías parciales
estandarizadas
2. Pipping esquemático y unitario:
a. El modelizado y trazado de planos se realiza utilizando datos preparados
y fijando aplicación de rutina
b. Se diseñan unidades de tubería estandarizadas
c. Se diseña unidades de tubería para nuestro proyecto
3. Pipping general: los planos preparados separadamente se unen en un módulo y
el diseño de detalle fino se realiza añadiendo información de elaboración para la
construcción.
4. Dimensionamiento y etiquetado: se completan los planos añadiéndoles
dimensiones, la “BOM” y la información formateada.
Bases de conocimiento en sistemas consiste de tres partes:
1. conocimiento del control q toma decisiones principales y toma decisiones del
conocimiento de diseño activadas
2. diseñador global q encuentra la disposición óptima de tuberías principales en 2D
3. diseñador de detalles q expande el plano 2D al 3D
GENERACIÓN ELÉCTRICA. CONSIDERACIONES GENERALES: PÁG. 459
La planta eléctrica
La planta generadora de electricidad dispone de dos generadores cada uno con
capacidad suficiente para suministrar la energía necesaria o tres generadores o también
el generador de cola más dos generadores.
La planta generadora Standard consta de tres grupos diesel-alternadores, cada uno de los
cuales puede generar la potencia necesaria para la condición de mar, unas 24 horas y un
grupo pequeño arrancable a mano que accione el compresor que llena las botellas de
arranque en condición de buque muerto, y subministre la energía para los servicios de
emergencia.
Configuración:
Características de los alternadores marinos:
1. son generadores síncronos de corriente alterna con el devanado de campo
situado en el rotor
51
2. para alternadores de < 150kVA a veces se usa el sistema inverso: el devanado de
campo en el estator y el devanado inducido en el rotor
3. los alternadores marinos movidos por un motor diesel usan un devanado de
campo del tipo de polos salientes en el rotor
4. y los movidos por turbinas usan un devanado del tipo de rotor cilíndrico
5. el empacho depende de la potencia aparente y de la velocidad
Configuración Standard: ≥ 2 grupos diesel-generadores
1. la fecuencia a generar

Las RPM del grupo dependen de: 2. del tipo de comb a usar
3. del grado de conservadurismo del armador

Etc.
Criterios de selección:
Tradicionalmente: 3 grupos diesel-alternadores.
2 grupos diesel - alternadores
SSCC e inspecciones DGMM: 
3 grupos diesel - alternadores (kda 1 al 80% del BE)
Motores consumiendo combustible pesado:
1. Ø del cilindro ~ 20cm
2. > 600BHP
3. Potencia nominal del fabricante consumiendo combustible pesado < Potencia
nominal del fabricante consumiendo combustible destilados
4. mucho mayor mantenimiento que si consumiese combustible destilados
5. precio del combustible residual muy bajo frente al de los combustible destilados
El generador de cola:
Máximo rendimiento en periodos de navegación largos a velocidad constante.
El generador de cola funciona con sistemas de:
1. Hélice de paso controlable
2. De electrónica de potencia
3. Hidráulicas
4. Variador mecánico en buques de pesca
Ventajas:
1. Reducción del nivel de ruido
2. Reducción del peso y empacho
3. Ahorro en los costes de aceite lubricante
4. Ahorro en inversión
5. Ahorro en costes de mantenimiento y costes de reparación.
Inconvenientes:
1. Mayor potencia y mayor coste
2. Reducción de la velocidad de servicio.
3. La navegación en mala mar provoca fluctuaciones en la alimentación de la red.
Tipos:
1. Dinamo con regulación automática de tensión
2. Máquina síncrona con rectificación
3. Máquina síncrona con inversor estático (problemas arónicos)
4. Máquina asíncrona
52
Instalación justificada de sistema completo de recuperación de calor de gases de
escape para generar E eléc:
Si:
cost de inst + cost de comb + cost de mto + cost de especialistas en vapor < con grupos aux
Se valora:
1. cost de inst
2. ahorro de combustible
3. complejidad de mantenimiento
4. personal altamente cualificado en conocimientos del vapor
NECESIDADES ENERGÉTICAS
Clasificación de los consumidores a bordo
Considerando la seguridad
1. Servicios no esenciales
2. Servicios esenciales
3. Servicios de emergencias
Clasificación de los consumidores a bordo: Misión del equipo eléctrico:
1. Servicios de máquina
2. Servicios de casco y cubierta
3. Servicios de operación
4. Servicios de carga y descarga
5. Alumbrado
6. Equipos electrónicos de navegación, comunicaciones y automoción.
7. Habilitación
Clasificación considerando la potencia relativa de los consumidores:
Considerando el nivel de tensión al que se alimentan.
SITUACIONES DE CARGA ELÉCTRICA POSIBLES
1. Las situaciones en las que va a operar un % importante de su vida
2. Las situaciones que pueden dar lugar a mayores consumos
3. Las situaciones que pueden tener una necesidad muy pequeña de potencia.
4. Las situaciones de emergencia.
DIMENSIONAMIENTO DE LAS PLANTAS Y SUS GENERADORES
Lo más importante es conocer:
1. los equipos q lleva el buque
2. la misión de sus equipos
3. el modo de funcionamiento de sus equipos
Situación de los generadores Diesel
Realizaremos un estudio de necesidades energéticas en las diferentes situaciones de
carga eléctrica mediante un balance eléctrico, definiendo tanto el número de grupos a
instalar como la potencia unitaria de los mismos.
En las primeras fases de proyecto el balance eléctrico lo calcularemos con un proceso de
estimación directa mediante fórmulas o en caso de disponer de ellos mediante una
homotecia de de un buque base suficientemente parecido. En una fase más avanzada
calcularemos el balance eléctrico mediante un cálculo clásico. Una vez obtenida la
potencia mayor del Balance eléctrico (St), seleccionaremos un número N de grupos
53
generadores con una potencia nominal de cada uno de ellos (Sg), de forma que se
cumpla:
Sg x (N-1) > St
En la selección del número de grupos consideraremos los siguientes criterios:
1.
2.
3.
4.
Coste de adquisición
Flexibilidad de operación
Coste de mantenimiento
Experiencia
Resumiendo, debemos seleccionar los grupos generadores, de forma que sean iguales y
con una potencia tal que con (N-1) grupos se cubra sobradamente la situación de carga
eléctrica más desfavorable. De esta forma, las situaciones de carga eléctrica en las que
opere durante más tiempo correspondan a un número de grupos de modo que su
régimen de funcionamiento esté dentro de la zona ideal. Una vez definidos Sg y N
debemos elegir un alternador existente en el mercado.
El grupo de emergencia ira situado por encima de la cubierta principal, fuera de la
cámara de máquinas. Es completamente autónomo, por lo que su refrigeración se basará
en una bomba autocebante situada en sus proximidades. El tiempo de arranque y puesta
en marcha será menor de 45 segundos.
Para reducir la posibilidad de cortocircuitos en los equipos eléctricos causados por
inundación parcial de compartimientos estancos, se colocarán, por ejemplo, los
transformadores, motores auxiliares, y controladores por encima del nivel del marco
inferior de las puertas estancas de acceso al compartimiento.
La colocación de los cables eléctricos se dispondrá de forma que se cubra un recorrido
mínimo reduciendo así los costes. Se situarán debidamente soportados sobre cerchas o
bandejas a través de recorridos apropiados (línea recta si es posible). Donde exista la
posibilidad de daño mecánico, se protegerán los cables con bandejas de chapa.
Todos los equipos eléctricos irán convenientemente identificados con placas-rótulos en
español-inglés.
Las envueltas conductoras de todo el equipo eléctrico deben llevar una conexión a
tierra.
CUADRO ELÉCTRICO
1. armario donde hay los mandos de mando y control de los elementos de la red.
2. punto de conexión de los distintos generadores de la red
3. alojamiento de los elementos del equipo de sincronización, reparto de cargas y
potencia generada
4. incorpora los elementos de distribución del primer nivel
5. en CM, cámara de control o el local independiente
54
ILUMINACIÓN
Se distribuirán luces y focos fijos que iluminarán permanentemente todos los lugares y
especialmente los mandos y aparatos de medida que necesiten vigilancia o maniobra.
Las lámparas serán estancas y estarán protegidas. Para el recorrido y reparación se
dispondrán además de unos focos intensos. Iluminación permanente bajo el plan de
máquinas para controlar las pérdidas de tuberías y aparatos. En la cámara de máquinas
habrán unas 100 lux, pero en reparaciones y trabajos delicados se incrementará a 1000
lux.
Alumbrado en la C.M y calderas
1. En general se usaran lámparas estancas y protegidas de unos 200 W a una altura
tan elevada como sea posible y con accesibilidad para el mantenimiento y
recambio.
2. En particular, para el refuerzo de la iluminación general se usarán lámparas
estancas y protegidas de unos 60 W.
3. Se debe evitar reflejos y puntos de deslumbramiento
4. Bombillas situadas en el interior de una pantalla curva y continua sobre el
cuadro.
5. En CC se usaran lámparas tubulares de incandescencia cubiertas por una tapa de
cristal esmerilado.
6. En C.A se usarán líneas de tubos fluorescentes.
7. Los enchufes se situarán entre 10 – 12 m entre ellos para lámparas o
herramientas portátiles.
BATERÍAS
1. Dos grupos de baterías de gel herméticas de unos 200 Ah.
2. Alternadores rectificadores arrastrados por el motor.
3. Tres grupos de 140 Ah para el arranque de los grupos generadores
4. Un grupo de 200 Ah para suministrar energía a 24 V de corriente continua en la
C.M. y otro grupo de iguales características para el puente de gobierno.
5. Dos rectificadores.
COLOCACIÓN DE CABLES ELÉCTRICOS
1.
2.
3.
4.
5.
redución de cost de adquisición

recorrido mínimo para: reducción de cost de inst
reducción de pérdidas

protegerlos ante accidentes
recorrido compatible con otros servicios
evitar transferencias entre los cables de potencia y los de señal
de chapa de acero galvanizado y perforada

bandejas: bridas y grapas
radio mín adm de 6 ó 4 veces el diámetro del cable

55
COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA
Técnicas de soluciones:
1. apantallamiento del equipo
2. apantallamiento de cables y filtrado de señales
3. empleo de transformadores convencionales
4. empleo de transformadores de aislamiento
5. separación física y eléctrica de los equipos sensibles
HOMOLOGACIÓN DE EQUIPOS
Las SSCC especifican los siguientes ensayos de tipo eléctrico:
1. aislamiento
2. calidad de la alimentación
3. inmunidad ante interferencias conducidas
4. inmunidad ante interferencias radiadas
5. resistencia ante transitorios
CABLES ELÉCTRICOS
1. Se emplearan cables marinos
2. Se emplearan pantallas como protección contra radiointerferencias
3. Carga máxima admisible según las SS.CC.
4. Conductores de varias bridas, de 1,5 mm cuadrados para fuerza y 0,4 mm
cuadrados para comunicaciones y control.
5. Los cables irán sobre cerchas o bandejas a través de recorridos apropiados.
6. Los cables irán en mazas y sujetas a los soportes mediante grapas.
7. Si hay riesgo de daños mecánicos se protegen con bandejas de chapa.
8. Equipos eléctricos identificados con placas rótulo en español – inglés.
9. Cables con marbetes de identificación en las entradas y salidas de los cuadros.
CRITERIOS PARA EL CÁLCULO DE LOS CABLES ELÉCTRICOS
1. parámetros de entrada: intensidad nominal del cable
2. calentamiento
a. por utilización en régimen permanente, servicio temporal y servicio
intermitente
b. para grandes intensidades se ponen dos cables en paralelo
c. corrección por Tª ambiental ≠ 45º
d. corrección por no usar cables unifilares
e. corrección por agrupamiento de cables
f. consideración de la elección de cables trifilares o cables individuales
g. constante del tiempo de calentamiento del cable
3. corrientes de cortocircuito: reproduce un calentamiento adiabático del cable.
4. caída de tensión:
a. según normativa no debe superar el 6%
b. dependencia de resistencia, sección y longitud
ξ * L * I * 100
c. % de caída =
S *V
d. Aumento de la resistencia por Tª
e. Aumento de la resistencia por el efecto pelicular
f. Efectos de los fenómenos de inducción por armadura
g. Caída de la tensión por reactancia inducida del cable
56
COLOCACIÓN Y TENDIDO DE CABLES ELÉCTRICOS
1. La colocación y el tendido debe evitar zonas de elevadas temperaturas
2. No se colocaran atravesando tanques salvo que se haga de forma estanca.
3. No se colocaran ni por detrás ni en el interior de estructuras aisladas
térmicamente.
4. Se debe evitar el paso de los cables por debajo de sentinas.
5. Se debe evitar huecos inaccesibles para la inspección y donde pueda haber ratas.
6. Protección contra daños mecánicos aprovechando baos o refuerzos.
7. Cables tendidos bajo techos encerrados en tubos con drenajes en su parte
inferior.
8. Se agrupan mediante mazos y se sostienen mediante canaletes eléctricos.
9. Instalación de prensaestopas para mantener la estanqueidad.
10. Para evitar el pelado y desgaste del cable, se usan boquillas o manguitos para
atravesar baos o mamparos no estancos.
SERVICIOS MÍNIMOS EN SITUACIONES DE EMERGENCIA
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Estaciones de evacuación
Iluminación de emergencia
Luces de navegación
Comunicaciones interiores y
exteriores
Sistemas de alarma
Señales sonoras
Telecontrol contraincendios
Bomba contraincendios de
emergencia
9. Sistema de splinkers
10. Bomba de achique
11. Accionamiento de las válvulas
de sentinas
12. Servomotor
13. Puertas estancas
14. Ascensores de coches con
ocupantes.
TOMAS DE MAR
Conviene tener cuatro tomas de mar, dos a cada banda, una al pantoque para que nunca
se descubra y otra más alta por el costado para que no aspire fangos durante la
navegación debido a aguas poco profundas.
Conviene que haya cuatro descargas, dos descargas a cada banda para evacuar siempre
por el lado contrario del muelle donde se está descargando.
En buques con turbinas además de las tomas indicadas, es frecuente poner una en forma
de cuchara por el fondo o por el costado para que ayudado por la marcha del buque se
produzca una circulación de flujo sin necesidad de bomba.
Las tomas de mar serán de acero soldado, de las mismas características y espesor que el
acero estructural del buque. En la cara exterior de cada toma de mar se dispondrá de una
rejilla protectora. En estas se instalaran ánodos de sacrificio o protección catódica.
Dichos ánodos serán de tipo tapón roscado de fácil reemplazo. Se podrá disponer de un
sistema anti-incrustante en la tomas de mar.
A la hora de diseñar las tomas, debemos estimar el caudal necesario así como el
diámetro de estas. Lo realizaremos considerando que con una sola toma somos capaces
de cubrir todas las necesidades de agua de refrigeración en caso de que una no cumpla
su función (escorias, obstáculos, suciedad, etc.)
57
OTROS ESPACIOS
Si el buque estuviese mucho tiempo en navegación, se dispondrá de una planta
destiladora.
En los buques con aletas estabilizadoras se tendrá en cuenta la instalación de las plantas
hidráulicas correspondientes, que podrán estar situadas a proa de la cámara de
máquinas, junto a dichas aletas.
En los pañoles de máquinas se estiban algunos pertrechos y respetos de los espacios de
máquinas
En los talleres de máquinas habrá una adecuada ventilación un adecuado número de
renovaciones por hora.
TALLERES DE TRABAJO Y ESPECIALES
Los talleres de trabajo y talleres especiales están separados y aislados de otros locales,
dotados de bancos con tornillos de sujeción, deben tener un cuadro de herramientas
adecuado y fácilmente accesible. Deben tener una ventilación general suficiente y
también localizada en el puesto de trabajo. Una iluminación en el banco de trabajo
superior a los 300 lux y en las máquinas herramientas de más de 500 lux. El taller estará
en un adecuado estado de orden y limpieza, con unos recipientes para desperdicios.
Deberá existir un circuito y recipiente de aceite para el corte.
CÉLULAS O PILAS DE COMBUSTIBLE
Las células de combustible transforman el combustible mediante métodos
electroquímicos en electricidad. Cada célula esta compuesta por dos electrodos
separados por una matriz que contiene el electrolito. Los subproductos, son vapor de
agua y calor, y energía eléctrica, aunque dependiendo del combustible, se pueden
producir otros.
VENTAJAS
Flexibilidad
Eficiencia
Menor mantenimiento
Seguridad
Bajo impacto ambiental
Uso de combustible
Carácter modular
Capacidad de cogeneración
TIPOS
Alcalinos
Ácido fosfórico
Óxidos sólidos
Carbonatos fundidos
Metanol directo
Membrana de polímero sólido
EL SERVICIO DE LASTRE
Debido a la importancia de este servicio, tendrá su colector independiente. Situaremos
las dos bombas de lastre lo más cercanas a dicho colector.
EL SERVICIO DE CONTRAINCENDIOS Y BALDEO
El servicio de contraincendios por agua salada y baldeo se abastecerá en principio del
colector de servicios generales, por lo tanto, situaremos las dos bombas de
contraincencios lo más cerca posible de dicho colector para evitar pérdidas de carga.
58
El servicio de contraincendios dispondrá de una instalación fija de espuma en la cámara
de máquinas.
Habrá una bomba de contraincendios sumergible y portátil que tendrá su propia toma de
admisión.
En la cámara de máquinas se dispondrá de un número determinado de extintores
adecuado en número y características según las normativas aplicables.
SERVICIO DE AIRE ACONDICIONADO (A/A) Y CALEFACCIÓN
En el diseño de la cámara de máquinas se debe disponer del espacio suficiente para la
instalación de los equipos de aire acondicionado y calefacción.
TRIMADO DEL MOTOR
Se tendrá en cuenta para todos los equipos los asientos dinámicos y estáticos exigidos
por la IACS, sus escoras permanentes y dinámicas.
En buques de alta velocidad y en petroleros debemos tener en cuenta el trimado
dinámico.
EL SERVOMOTOR
El servomotor es un equipo electro-hidráulico que nos permite virar los timones. Lleva
incorporada una serie de bombas hidráulicas que tendrán sus necesidades de aceite y
electricidad. Entonces se dispondrá de un cuadro eléctrico y de un tanque de aceite
hidráulico. De esta forma, el número de timones será un factor importante a considerar
en el diseño de la cámara de máquinas.
ESTRUCTURAS EN CÁMARA DE MÁQUINAS, POLINES, TANQUES,
PUNTALES, ETC.
Las distintas soldaduras y la fabricación e inspección de los componentes de equipos,
tuberías y recipientes a presión y de la propia estructura de la cámara de máquinas se
realizarán tomando como guía lo establecido en los reglamentos de las SS.CC. Se
prestará especial atención a las secuencias de soldadura con el fin de minimizar las
deformaciones durante el proceso.
Toda la instalación debe respetar la integridad estructural del buque, manteniéndose las
características de estanquidad y resistencia al fuego.
En fondos, costados y cubierta, la estructura será reticulada de tipo mixto. Las aberturas
en la cubierta serán redondas o elípticas. Cuando las aberturas hayan de ir,
necesariamente, unas junto a otras, se combinarán en una sola abertura.
1. Radios de redondeo mínimo
2. Distancia mínima de un corte a un refuerzo entre 150 mm a 200 mm
DISPONIBILIDAD
La disponibilidad es la probabilidad de que el sistema este operativo cuando es
requerido para operación. La disponibilidad engloba los siguientes métricas:
1. Fiabilidad
2. Mantenibilidad
3. Mantenimiento
59
Fiabilidad
La ISO define como fiabilidad como la probabilidad de que un componente o sistema,
desarrolle durante un periodo de tiempo dado la tarea que tiene encomendada sin fallos
y en las condiciones establecidas. Las predicciones de fiabilidad se desarrollan mediante
modelos matemáticos.
Probabilidad de supervivencia: Valor numérico de la fiabilidad de un sistema
Fallo: Una avería es una desviación del comportamiento de un sistema respecto de su
especificación.
Mantenimiento
1. Costes de repuestos
2. Costes de adiestramiento
3. Costes debido al número de personas requeridas para la dotación
Mantenibilidad
Los objetivos de la mantenibilidad son:
1. Establecer los conceptos de mantenibilidad de un sistema y sus características
esenciales.
2. Describir la medida de dichas características de forma cualitativa y cuantitativa.
3. La metodología para la predicción de esas características.
4. La metodología para la evaluación de las medidas de esas características,
basándose en los datos empíricos disponibles.
Conclusión:
Definir parámetros de fiabilidad y mantenibilidad de ….
Fijar objetivos concretos de cada uno.
Realizar pruebas y análisis en fábrica de los componentes que demuestren la tendencia a
conseguir valores específicos de fiabilidad y mantenimiento.
Comprobar que en la realidad se cumplen esas previsiones.
60
Generalidades prescritas relativas a los mandos de máquinas del SOLAS
61
Prescripciones básicas sobre sistemas de alarmas en espacios sin dotación
permanente
Normas generales más significativas para la colocación y tendido de cables
eléctricos en los espacios de máquinas de un buque.
Los cables conductos y tuberías de los distintos servicios de un buque deben atravesar
de modo estanco los distintos mamparos estancos.
Indicar por un lado los aspectos más relevantes por un lado de salud operacional y
por otro de supervivencia a considerar cuando se dispone y diseña la cámara de
máquinas de un buque, ambos aspectos de acuerdo con las reglamentaciones de la
IMO (u OMI).
1. La salud Operacional
Los niveles de ruido estarán basados en la resolución .468 XII de la organización
marítima Internacional. Código de niveles de ruido a bordo de los buques.
62
2. Ergonomía
63
3. Minimizar el riego mediante la disposición y el diseño de la C.M
4. Supervivencia
5. Familiaridad
64
PROPULSIÓN ELÉCTRICA
Propulsión eléctrica es aquella en que las máquinas motrices tradicionales y los reductores de
velocidad se sustituyen por unos grupos generadores, los equipos de distribución y
conservación de energía eléctrica a bordo, y unos motores eléctricos de propulsión, que
accionan las hélices o elementos propulsores del buque.
Ante el hecho de aumentar los elementos necesarios para instalar a bordo del buque o
vehículo con objeto de asegurar su movilidad, se plantea la cuestión de la necesidad de ello.
En buques tales como:
Cableros o tendedores de tuberías
Oceanográficos
Rompehielos
Plataformas Offshore
Cruceros de pasaje
Buques de combate de superficie
se plantean las siguientes necesidades:
o Optimización del diseño y funcionamiento del buque
o Mejor rendimiento de la planta propulsora
o Menor dotación
o Mejora de ARM (Availability, Reliability, Maintainability)
o Aumento de la supervivencia del buque
o Reducción de los ruidos aéreos y estructurales
o Facilidad de control y de automatización
o Reducción de la firma infrarroja y acústica
o Reducción de las emisiones contaminantes
o Reducción del Coste del Ciclo de Vida de la Instalación
o
o
o
o
o
o
Sin embargo, no todo son ventajas, en el momento actual, para este tipo de propulsión. Entre
las desventajas actuales, se pueden enumerar las siguientes:
o
o
o
o
o
Mayor pecho y dimensiones de la planta propulsora
Mayores costes de desarrollo
Existencia de requisitos de entrenamiento adicionales
Aumento de las fuentes potenciales de armónicos
Aumento de las fuentes potenciales de EMC
Los equipos que componen actualmente una planta eléctrica, son los siguientes:
o Grupos Generadores
o Cuadros eléctricos
o Equipos de conversión de corriente eléctrica
o Motores eléctricos
o Equipo propulsor
65
Yendo a la base de este tipo de propulsión, nos encontramos con que los Grupos Generadores
de Energía Eléctrica a bordo, admiten las siguientes alternativas:
Máquinas primarias:
o Motores Diesel
o Turbinas de Gas
o Células de Combustible
En cuanto a los Generadores puros, se tienen actualmente las siguientes alternativas:
o Alternadores
o Alternadores – rectificadores
En lo relativo a los equipos de conversión de corriente eléctrica, las alternativas son:
o Rectificadores
o Transformadores
o Convertidores
pudiendo ser estos últimos
o Ciclo – convertidores
o CSI (Current Source Inverters)
o PWM (Pulse Width Modulation)
Los motores eléctricos de propulsión pueden ser:
o Motores de CC.
o Motores síncronos
o Motores de inducción
o Motores de imanes permanentes
El equipo propulsor propiamente dicho admite a su vez las siguientes alternativas:
o Hélice convencional con el motor eléctrico acoplado al eje (Con o sin reductor)
o Azipods
La introducción de la corriente continua o alterna a bordo de un buque de combate, presenta
las siguientes ventajas y desventajas:
Ventajas:
o Control fácil y sencillo
o Electrónica simple (rectificadores)
o Rizado de par bajo (bajo nivel de ruido y vibraciones)
Desventajas:
o Existe actualmente un límite de proyecto, que está cifrado en los 10.000 kW
o Requisitos de mantenimiento muy exigentes
o Es una instalación pesada y cara de adquisición
Los Ciclo – Convertidores, tienen como principales características las siguientes:
o Frecuencia máxima : 1/3 de la frecuencia de entrada
o Bajo factor de potencia (0,1 -0,7)
o Alto par a bajas velocidades
o Alta producción de armónicos
o Coste alto por el gran número de tiristores
o Apropiado solamente para motores síncronos y de inducción
Los CSI (Current Source Inverters), presentan las siguientes características:
o Frecuencia variable
o Bajo factor de potencia a bajas velocidades (0,4 – 0,9)
o Alto par a bajas velocidades
o Alta producción de armónicos
66
o Precio alto, aunque más bajo que con ciclo - convertidores
o Apropiados solamente para motores síncronos y de inducción
Los equipos PWM (Pulse Width Modulation), tienen las siguientes características:
o Frecuencia variable
o Factor de potencia alto y constante (Aprox. 0.98)
o Par alto a bajas velocidades
o Producción moderada de armónicos
o Es el sistema más caro de todos
o Apropiado para motores síncronos y de inducción
Sí fijamos nuestra atención en los motores de propulsión, propiamente dichos, nos
encontramos con que las alternativas existentes son solamente dos: el motor síncrono y el
motor de inducción.
El motor síncrono, presenta las siguientes características:
o Ventajas:
Alto par de arranque
Factor de potencia y rendimiento alto
Entrehierro grande, lo que implica facilidad de instalación y cumplimiento de requisitos de
choque
Bajo nivel de ruido y vibraciones
Corriente y par de cortocircuito bajos
o Desventajas:
Es una máquina compleja
Tiene un peso elevado y unas dimensiones grandes
El precio de adquisición es alto
Los motores de inducción, presentan las siguientes características:
o Ventajas:
Máquinas robustas
No necesitan excitación
Tienen pesos y dimensiones reducidas (10 – 20%)
Son más baratos de adquisición que los motores síncronos (10 – 20%)
o Desventajas:
El entrehierro es pequeño, lo que implica dificultad para cumplimentar los requisitos de
choque
La corriente y el par de cortocircuito son altos
En cuanto a los equipos propulsores, las alternativas enumeradas, presentan estas
características especiales cuando se opta por una propulsión eléctrica:
o Hélice convencional con el motor eléctrico acoplado al eje (Con o sin reductor)
Existe una disminución en la longitud de la línea de ejes
o Azipod
No se necesitan timones en el buque
El rendimiento propulsivo es mayor
Existe mayor disponibilidad de espacio
Existe una gran facilidad de montaje
El cumplimiento de los requisitos de choque constituye una incógnita
67
68
69
70
VISTAS DE GUARDACALOR
71
72
VENTAJAS DE PONER UNO O VARIOS EJES
73
FACTORES QUE AFECTAN DE FORMA ADVERSA A LA DISTRIBUCIÓN
DE PRESIONES EN LOS DIENTES DE LA REDUCTORA
BIBLIOGRAFÍA
Apuntes de la asignatura de Cámara de Máquinas de Universidad Politécnica de
Cartagena. ETSINO
74