Antonio cordero sánchez

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1. ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE NÁUTICA UNIVERSIDAD DE CANTABRIA Trabajo Fin de Grado CÁLCULO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE AGUA DULCE EN UN BUQUE TANQUE (Calculation and…

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  • 1. ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE NÁUTICA UNIVERSIDAD DE CANTABRIA Trabajo Fin de Grado CÁLCULO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE AGUA DULCE EN UN BUQUE TANQUE (Calculation and design of freshwater system in a tanker) Para acceder al Título de GRADO EN INGENIERÍA MARINA Autor: Antonio Cordero Sánchez Directora: Belén Río Calonge Junio-2015 1
  • 2. + ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE NÁUTICA UNIVERSIDAD DE CANTABRIA Trabajo Fin de Grado CÁLCULO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE AGUA DULCE EN UN BUQUE TANQUE (Calculation and design of freshwater system in a tanker) Para acceder al Título de GRADO EN INGENIERÍA MARINA Junio-2015 2
  • 3. ÍNDICE 1.Memoria............................................................................................................................................... 8 1.1.General.......................................................................................................................................... 8 1.1.1.Título ...................................................................................................................................... 8 1.1.2.Destinatario............................................................................................................................ 8 1.1.3.Objeto del proyecto o planteamiento del problema.............................................................. 8 1.1.4.Sistema de codificación del proyecto..................................................................................... 8 1.1.5.Normativa............................................................................................................................. 11 1.2.Datos principales del buque........................................................................................................ 11 1.3.Descripción de la instalación antigua.......................................................................................... 13 1.4.Sistemas de generación de agua dulce ....................................................................................... 17 2.Cálculos .............................................................................................................................................. 20 2.1.Generalidades.............................................................................................................................. 20 2.1.1.Prefacio................................................................................................................................. 20 2.1.2.Términos y condiciones ........................................................................................................ 20 2.1.3.Datos del buque ................................................................................................................... 21 2.1.4.Determinación del volumen de agua requerida .................................................................. 21 2.2.Método de cálculo de la generación........................................................................................... 23 2.2.1.Método de cálculo de las tuberías de agua salada .............................................................. 23 2.2.2.Método de cálculo de las tuberías de agua de camisas....................................................... 27 2.2.3.Método de cálculo de las tuberías de agua destilada.......................................................... 29 2.2.4.Método de cálculo desde los tanques almacén hasta la unidad de agua potable.............. 33 2.3.Método de cálculo de la distribución.......................................................................................... 36 2.3.1.Instalación de agua fría ........................................................................................................ 37 2.3.2.Instalación de agua caliente................................................................................................. 39 3.Elección de elementos........................................................................................................................ 43 3.1.Tuberías ....................................................................................................................................... 43 3.1.1.Tuberías de polipropileno..................................................................................................... 43 3.1.2.Tuberías de acero ................................................................................................................. 44 3.2.Bombas........................................................................................................................................ 44 3.2.1.Bomba eyectora ................................................................................................................... 44 3.2.2.Bomba de agua de camisas.................................................................................................. 44 3.2.3.Bomba de agua destilada..................................................................................................... 45 3
  • 4. 3.2.4.Bomba de agua caliente....................................................................................................... 45 3.2.5.Bomba de agua fría .............................................................................................................. 45 3.3.Elementos.................................................................................................................................... 46 3.3.1.Desalinizador........................................................................................................................ 46 3.3.2.Salinómetro.......................................................................................................................... 47 3.3.3.Sistema de dosage de químicas............................................................................................ 47 3.3.4.Tanque hidrófobo................................................................................................................. 48 3.3.5.Calentador de agua .............................................................................................................. 49 3.3.6.Esterilizador.......................................................................................................................... 50 3.3.7.Mineralizador ....................................................................................................................... 51 4.Planos................................................................................................................................................. 56 4.1.Circuito de agua de camisas........................................................................................................ 56 4.2.Circuito de agua salada ............................................................................................................... 56 4.3.Circuito fwg – tanques................................................................................................................. 56 4.4.Circuitos tanques – unidad de abastecimiento sanitario ............................................................ 56 4.5.Distribución de agua caliente...................................................................................................... 56 4.6.Distribución de agua fría ............................................................................................................. 56 5.Presupuesto........................................................................................................................................ 59 5.1.Presupuesto desglosado en partidas........................................................................................... 59 5.1.1.Tuberías de acero al carbono ............................................................................................... 59 5.1.2.Tuberías de polipropileno..................................................................................................... 59 5.1.3.Accesorios de polipropileno................................................................................................. 59 5.1.4.Accesorios metálicos............................................................................................................ 60 5.1.5.Equipos................................................................................................................................. 61 5.1.6.Tornillería.............................................................................................................................. 62 5.1.7.Consumibles, material de seguridad y medios provisionales .............................................. 63 5.1.8.Mano de obra....................................................................................................................... 63 5.2.Balance final del presupuesto ..................................................................................................... 64 6.Pliego de Condiciones ........................................................................................................................ 67 6.1.Pliego de Condiciones generales................................................................................................ 67 6.1.1.Condiciones generales.......................................................................................................... 67 6.1.2.Materiales............................................................................................................................. 68 6.1.3.Ejecución de las obras .......................................................................................................... 68 6.1.4.Responsabilidades................................................................................................................ 70 4
  • 5. 6.1.5.Contrato................................................................................................................................ 71 6.2.Pliego de Condiciones Económicas ............................................................................................. 72 6.2.1.Abono de las obras............................................................................................................... 72 6.2.2.Precios.................................................................................................................................. 72 6.2.3.Penalizaciones ...................................................................................................................... 72 6.2.4.Fianza.................................................................................................................................... 73 6.2.5.Demoras ............................................................................................................................... 74 6.2.6.Responsabilidad por daños .................................................................................................. 74 6.3.Pliego de condiciones facultativas............................................................................................... 75 6.3.1.Normas a seguir.................................................................................................................... 75 6.3.2.Personal................................................................................................................................ 75 6.3.3.Reconocimientos y ensayos previos..................................................................................... 76 6.4.Estudio de seguridad y salud....................................................................................................... 77 6.4.1.Riesgos y medidas preventivas............................................................................................. 77 6.4.2. Medios y equipos de protección colectiva e individual....................................................... 81 6.4.3. Formación e información a los trabajadores....................................................................... 82 7.Anexos ................................................................................................................................................ 85 7.1.Diagrama de moody .................................................................................................................... 85 7.2.Tablas de pérdidas de carga en accesorios.................................................................................. 85 8.Bibliografía.......................................................................................................................................... 93 8.1.Libros........................................................................................................................................... 93 8.2.Páginas Web................................................................................................................................ 93 8.3.Normativa.................................................................................................................................... 94 5
  • 6. RESUMEN EN ESPAÑOL El proyecto realizado consiste en la explicación del funcionamiento del sistema de generación y distribución de agua dulce a bordo de un buque tanque, durante la cual se sustituirá un sistema que utiliza vapor por otro más moderno que aprovecha el agua caliente de las camisas de los motores principales. Los sistemas de generación de agua dulce que utilizan vapor presentan una serie de inconvenientes que se solucionan utilizando el sistema de agua caliente de camisas. Evitamos la aparición de incrustaciones al mantener unas temperaturas por debajo de los 100ºC, ayuda a la refrigeración de los motores al mismo tiempo que aprovechamos un calor residual. Las normas que se han tenido en cuenta durante el desarrollo son las UNE ISO 15748- 1 y la UNE ISO 15748-2 que tratan sobre el suministro de agua potable en buques y estructuras marinas, y la norma UNE 27650 que trata sobre los tubos de acero para la construcción naval. Durante la realización de los cálculos se han tenido en cuenta las normas anteriores, de esta manera se han determinado los diámetros de las tuberías, y se han elegido los componentes que mejor responden a las necesidades del proyecto. 6
  • 7. SUMMARY IN ENGLISH The project consists in explaining the operation of generation and distribution of fresh water on board a tanker. A system that uses steam to one that uses liner engine water is replaced. Generation systems that use steam have a number of drawbacks that are solved using the hot water system of liner engine. Avoid the incrustations to maintain temperatures below 100 ° C, and help to cooling the engine. The rules have been taken into account during development are the UNE ISO 15748- 1 and ISO 15748-2 UNE dealing with the water supply on ships and marine structures, and the UNE 27650 dealing tubes steel for shipbuilding. The calculations have taken into account the previous rules, so we have determined the diameters of the pipes, and have selected the components that best meet the needs of the project. 7
  • 8. PALABRAS CLAVE DEL PROYECTO Agua potable, salmuera, agua destilada, agua técnica, desalinizador. Keyword Freshwater, brine, destilled water, technical water, evaporator. 8
  • 9. ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE NÁUTICA UNIVERSIDAD DE CANTABRIA MEMORIA
  • 10. TRABAJO FIN DE GRADO REF: 001-10-1.1 INGENIERÍA MARINA FECHA: 17/06/2015 REV: 02 PAG: 10 1. MEMORIA 1.1. GENERAL 1.1.1.TÍTULO Cálculo y diseño del sistema de agua dulce en un buque tanque. 1.1.2.DESTINATARIO El destinatario del presente proyecto es la Escuela Técnica Superior de Náutica de la Universidad de Cantabria, donde se presentará como Trabajo Fin de Grado al objeto de obtener el título de Grado en Ingeniería Marina. 1.1.3.OBJETO DEL PROYECTO O PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA El objetivo de este proyecto es el de explicar el funcionamiento del sistema de generación y distribución de agua dulce a bordo de un buque tanque. Se tomará como referencia el buque LNG Valencia Knutsen. En el desarrollo del proyecto se procederá a la sustitución de un sistema de generación de agua dulce que utiliza vapor, por otro más moderno que aproveche el agua caliente de las camisas de los motores principales. 1.1.4.SISTEMA DE CODIFICACIÓN DEL PROYECTO El objetivo de esta sección es definir el sistema de codificación que se utilizará en el presente proyecto para la codificación de documentos. Esto permitirá una mayor facilidad para el control y seguimiento de la documentación emitida. El código de documentos queda definido por la siguiente estructura: Tabla 1. Estructura de la codificación del proyecto. PROYECTISTA TIPO DE DOCUMENTO Nº PROCESO Nº SUBPROCESO ORIGEN DOCUMENTO KKK LL N X Z 10
  • 11. TRABAJO FIN DE GRADO REF: 001-10-1.1 INGENIERÍA MARINA FECHA: 17/06/2015 REV: 02 PAG: 11 Tabla 2. Nomenclatura utilizada para la definición de los documentos. CÓDIGO DESCRIPCIÓN KKK Código del proyectista para clasificación de sus trabajos según tabla 3 LL Identifica el tipo de documento según tabla 4 N Identifica el proceso al que pertenece el documento según tabla 5 X Identifica el subproceso dentro de cada proceso según tabla 5 Z Indica la procedencia del documento; P: propio; C; común; E: externo Tabla 3. Identificación de proyectos a realizar por el propio proyectista. CÓDIGO PROYECTO INDIVIDUAL 001 Trabajo fin de grado, modelo para futuros proyectos profesionales Tabla 4. Tipo de documento. CÓDIGO TIPO DE DOCUMENTO 10 Memoria 20 Cálculos 30 Elección de elementos 40 Planos 50 Presupuesto 60 Pliego de condiciones 70 Anexos 80 Bibliografía 11
  • 12. TRABAJO FIN DE GRADO REF: 001-10-1.1 INGENIERÍA MARINA FECHA: 17/06/2015 REV: 02 PAG: 12 Tabla 5. Listado de procesos y subprocesos. CÓDIGO PROCESOS Y SUBPROCESOS 10 Memoria Técnica 1.1. General 1.2. Datos principales del Buque 1.3. Descripción de la instalación antigua 1.4. Sistemas de generación de agua sanitaria 20 Cálculos 2.1. Generalidades 2.2. Método de cálculo de la generación 2.3. Método de cálculo de la generación 30 Elección de Elementos 3.1. Tuberías 3.2. Bombas 3.3. Elementos 40 Planos 4.1. Circuito de agua de camisas 4.2. Circuito de agua salada 4.3.Circuito de FWG-Tanques 4.4. Circuito tanques- Unidad de abastecimiento sanitario 4.5. Distribución de agua caliente 4.6. Distribución de agua fría 50 Presupuesto 5.1. Presupuesto desglosado en partidas 5.2. Balance final del presupuesto 60 Pliego de Condiciones 6.1. Pliego de Condiciones generales 6.2. Pliego de Condiciones económicas 6.3. Pliego de Condiciones facultativas 6.4. Estudio de seguridad y salud 70 Anexos 7.1. Anexo I 12
  • 13. TRABAJO FIN DE GRADO REF: 001-10-1.1 INGENIERÍA MARINA FECHA: 17/06/2015 REV: 02 PAG: 13 7.2. Anexo II. 80 Bibliografía 8.1. Libros 8.2. Páginas web 8.3. Normativa 1.1.5.NORMATIVA Para la realización del proyecto se tendrán en cuenta una serie de normas con el fin de que el resultado esté acorde con la legislación vigente. Las principales normas en las que se va a sustentar el proyecto son la norma UNE ISO 15748-1 y la UNE ISO 15748-2 que tratan sobre el suministro de agua potable en buques y estructuras marinas, y la norma UNE 27650 que trata sobre los tubos de acero para construcción naval. 1.2. DATOS PRINCIPALES DEL BUQUE El buque en el que me voy a basar es el LNG Valencia Knutsen. Se trata de un buque de bandera española con una eslora de aproximadamente 290 metros, una manga de 45,8 metros y un calado de 12 metros. El cuanto a las cubiertas, el buque está distribuido de la siguiente manera desde la cubierta más alta a la más baja: - Navigation bridge - D deck - C deck - B deck - A deck - Upper deck - 1st deck - 2nd deck 13
  • 14. TRABAJO FIN DE GRADO REF: 001-10-1.2 INGENIERÍA MARINA FECHA: 17/06/2015 REV: 02 PAG: 14 - 3rd deck - Floor - Tank top - Base La propulsión es del tipo diésel-eléctrica. Los dos motores de propulsión son de la marca Converteam con una potencia de 13600 kW cada un
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