RESULTS AND DISCUSSIONS 1 Predicted Protein Function

En este apartado se realizará un estudio preliminar y aproximado de la potencia necesaria. Para la predicción de potencia se ha utilizado el programa NavCad. Para ello, se necesita tener una hélice tipo, aunque en caso de no tenerla, bastaría con saber una serie de características de la misma. Antes de nada, cabe destacar que el buque proyecto tendrá propulsión diésel eléctrica.

Para esta aproximación se utiliza el método Holtrop, tanto para el cálculo de la resistencia al avance como para el de la propulsión.

El modelo de propulsión del cual se quiere dotar el buque proyecto, es similar al del buque Damen 8521 (se encuentra en la base de datos), del cual se adjunta una imagen a continuación:

Figura 16.- Damen 8521

Se ha realizado un croquis para simular una disposisción de la hélice con una amplia clara y que no pase de la línea de base hacia abajo:

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Figura 17.- Croquis de la disposición de una posible hélice

Estos valores se introducen en el NavCad junto con las dimensiones del buque que se obtuvo anteriormente; para obtener la resistencia al avance, la potencia propulsora y la hélice.

37 Lwaterline se estima como 0,96*Lt.

Cabe destacar que aunque el buque lleve dos hélices (una en popa y otra en proa) nunca se utilizarán ambas al mismo tiempo, por lo que, a efectos de cálculos propulsivos, solo hará falta tener en cuenta una.

Figura 19.- Datos NavCad 2.

La superficie mojada (Wetted surface) se ha estimado mediante el método Holtrop. Para el área en la flotación (Waterplane area) se ha introducido el valor obtenido de las formas base.

Los centro de carena (LCB) y de flotación (LCF) se han situado en el centro del buque. Para hallar la sección de la maestra (Max section area) se ha introducido, como coeficiente, el coeficiente de maestra anteriormente calculado.

Como el buque es simétrico, la proa y la popa tendrán las mismas formas. En este caso, las formas son en V.

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Figura 20.- Datos Navcad 3.

En cuanto a los apéndices, se estima su resistencia como un 10% de la total.

Figura 21.- Datos NavCad 4.

Como marca la RPA, el margen de mar será de un 10%.

Con todos estos parámetros, se calcula la resistencia total al avance.

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𝑅𝑡 = 72,57 𝑘𝑁

A continuación, se introducen los parámetros de la hélice:

La eficiencia mecánica (Gear efficiency) es igual a 1, ya que la hélice se acopla directamente al motor eléctrico.

El ratio mecánico (Gear ratio) es igual a 1, debido a que la hélice gira a las mismas vueltas que el motor eléctrico.

La eficiencia del eje (Shaft efficiency) se toma como 1, ya que no hay eje, por lo que no se pierde energía en la transmisión.

Figura 23.- Datos NavCad 6.

Los valores que resultan son:

El área expandida-área de disco (Expanded área ratio). El diámetro del propulsor (Propeller diameter).

El paso de la hélice (Propeller mean pitch).

Cabe destacar que el número de palas que mejor rendimiento ofrecía (se probó con 4, 5 y 6) era la de 6 palas.

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Una vez llegados a este punto, se calcula la potencia propulsora:

Figura 24.- Datos NavCad 7.

𝑃𝐵𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 841,5 𝑘𝑊

Esta sería la potencia mínima requerida del motor propulsor. Como marca la RPA, el motor debe trabajar al 85% de su régimen, por lo tanto, el motor seleccionado tendrá un potencia mínima de:

𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑚í𝑛𝑖𝑚𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 𝑝𝑟𝑜𝑝𝑢𝑙𝑠𝑜𝑟 = 841,5 /0,85 = 990 𝑘𝑊

El motor propulsor que puede suministrar dicha potencia es del “thruster” de Wärstilä WST-14. Su pontecia máxima es de 1275 kW.

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Para el siguiente apartado de consumos, se necesita el consumo del motor generador del buque, por lo que se realizará una estimación del motor que se necesita.

La potencia mínima que deberá dar el motor generador es de 1275 kW (la potencia del motor propulsor) al 85% de su régimen.

Al llevar un diésel generador, el buque proyecto carece de motores auxiliares. Por lo que, para tener en cuenta esa potencia auxiliar que con otro tipo de propulsión recaería sobre los motores auxiliares, se ha decidido estudiar qué porcentaje de potencia auxiliar tienen otros buques parecidos al buque proyecto.

Para este estudio se han elegido cuatro buques del primer tomo de Significant Ships 2009 (9), que fuesen similares en dimensiones al buque proyecto y se ha calculado que la relación porcentual entre la potencia propulsiva y la auxiliar.

Buques Lt B T V P prop P aux Relación P

Akademik

Shokalskiy 71,61 12,62 4,5 14 2294 740 0,323

Aki 59,69 12,8 2,83 15,2 2648 800 0,302

Al Ared 48 11 2,19 12 1210 352 0,291

Al Rasheed 56,62 10,61 3,88 14,5 2206 560 0,254

La media de las relaciones de estos barcos es de 0,292, por lo que al buque proyecto se le añadirá el 29,2% en potencia, a mayores de la calculada con NavCad, para suplir su falta de auxiliares.

Por lo tanto, añadiéndole el 29,2% de potencia a mayores y teniendo que funcionar al 85%, la potencia mínima del motor propulsor deberá ser:

𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑚í𝑛𝑖𝑚𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 𝑝𝑟𝑜𝑝𝑢𝑙𝑠𝑜𝑟 =1275 + 0,292 ∗ 1275

0,85 = 1938 𝑘𝑊

Con esta potencia, en el catálogo de Wärtsilä de motores dual fuel, se escogerían dos dual fuel generadores como el 20DF de 6 cilindros y 185 kW por cilindro.

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Figura 26.- Datos motor Wärtislä 20 DF. Fuente:(8).

Esta elección se debe a que en caso de llevar un motor solo, su mal funcionamiento puede tirar abajo la propulsión del buque, como también, todos los demás equipos, los cuales dependen del motor dual fuel generador. Aunque las dos hélices de navegación nunca funcionarán a la vez, es posible que se utilicen al mismo tiempo una de las hélices de navegación y otros equipos, por lo que este sobredimensionamiento (el hecho de incluir el porcentaje destinado a los auxiliares) no es algo exagerado.

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Es necesario referirse al consumo del motor, el cual será necesario para calcular los consumos en el apartado siguiente.

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