Disposición general simplificada de un bulker Panamax de 1980.
El objetivo de este documento es resumir desde distinta bibliografía y sitios web, antecedentes de las naves que transportan granos. Eventualmente, si mi juicio me indica que realice observaciones adicionales sobre otros buques, me tomaré la libertad de hacerlas.
https://maritime-connector.com/bulk-carrier/
Los graneleros representan más de un tercio de toda la flota mercante del mundo. Van desde pequeñas embarcaciones de menos de 500 DWT (toneladas de peso muerto) hasta grandes transportistas de 365,000 DWT.
Pequeñas embarcaciones de menos de 10,000 DWT, esta categoría incluye Mini-bulkers , que pueden transportar de 500 a 2,500 toneladas en una sola bodega y están diseñados principalmente para el transporte fluvial .
Handysize , rango de 10,000 a 35,000 DWT, estos recipientes Handysize y Handymax más pequeños son los caballos de batalla del mercado de productos secos a granel, y tienen la mayor tasa de crecimiento.
Supramax , rango de 45,000 a 59,000 DWT, una embarcación Supramax es típicamente de 150 a 200 metros de longitud y tienen cinco bodegas de carga y cuatro grúas.
Panamax , rango de 60,000 a 80,000 DWT, este tamaño está restringido por las cámaras de bloqueo del canal de Panamá, 32.26 metros de ancho, 320.0 metros de largo y 25.9 metros de profundidad. Principalmente transportan carbón, granos y graneles menores.
Capesize , de 100,000 a 200,000 DWT, estos barcos son demasiado grandes para atravesar los canales de Suez o Panamá y deben rodear el Cabo de Buena Esperanza o el Cabo de Hornos para viajar entre los océanos. .
Graneleros muy grandes , para barcos de más de 200,000 DWT. El Berge Stahl , que se muestra a la izquierda, tiene 364,768 DWT y es el bulker más grande del mundo. Los graneleros de este tamaño casi siempre transportan mineral de hierro.
| Los graneleros básicos están equipados con una serie de bodegas (desde 5 para un recipiente de 35,000 toneladas hasta 9 para un recipiente de 250,000 toneladas) cubiertas por tapas de escotilla prominentes. Tienen grúas a bordo que les permiten descargar carga en puertos sin grúas en tierra. Están diseñados para ser flexibles con respecto a las cargas que pueden transportar y las rutas que pueden viajar. Los transportadores combinados están diseñados para transportar mineral y granel simultáneamente, y pueden transportar petróleo en los tanques laterales. Los transportistas combinados requieren un diseño especial y son caros. Eran frecuentes en la década de 1970, pero su número ha disminuido desde 1990.
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Estados del pabellón
En 2005, la Administración Marítima de los EE. UU. Contó con 6.225 graneleros mayores de 10.000 DWT en todo el mundo. En Panamá, hay 1.703 bulkers registrados, es decir, más que cualquiera de los otros cuatro estados de bandera combinados. En términos del número de graneleros registrados, los cinco principales estados del pabellón también incluyen Hong Kong con 492 barcos, Malta (435), Chipre (373) y China (371). Panamá también domina el registro de bulkers en términos de tonelaje de peso muerto. Los puestos dos al cinco están ocupados por Hong Kong, Grecia, Malta y Chipre.
Flotas más grandes
Grecia, Japón y China son los principales países por el número de graneleros de propiedad, con Grecia posee 1.326, Japón 1.041 y China 979 buques. Estos tres países tienen 3.346 embarcaciones, lo que representa más del 53% de la flota mundial de graneleros.
Debido principalmente a las ineficiencias en la descarga de carga a granel, los cargadores pasan más tiempo en el puerto que otros barcos. Un estudio sobre Mini-bulkers descubrió que toma, en promedio, el doble de tiempo para descargar un barco que para cargarlo. Por ejemplo, un Mini-bulker pasará 55 horas a la vez en el puerto, en comparación con 35 horas para un transportador de madera de tamaño similar. Para los bulkers más grandes, este tiempo en puerto aumenta a 74 horas para Handymax y 120 horas para embarcaciones Panamax. En comparación con los tiempos de respuesta de 12 horas comunes con los buques portacontenedores, los tiempos de respuesta de 15 horas para los transportistas de automóviles y los tiempos de respuesta de 26 horas para los grandes petroleros, los equipos de carga tienen muchas más oportunidades de pasar un tiempo en tierra.
Dependiendo de la carga, el trabajo real de carga o descarga se puede realizar de varias maneras. En los puertos antiguos y no avanzados, la carga todavía se carga con showels o bolsas vertidas desde la tapa de la escotilla.
Otros puertos utilizan grúas de doble articulación que se cargan a una velocidad de 1000 toneladas por hora. Los puertos más avanzados utilizan grúas de pórtico en tierra que se cargan a 2000 toneladas por hora. Mientras que los puertos más avanzados usan cintas transportadoras que pueden cargar a unas impresionantes 16,000 toneladas por hora. Sin embargo, los procedimientos de arranque y apagado son complicados y peligrosos de realizar.
Otros puertos utilizan grúas de doble articulación que se cargan a una velocidad de 1000 toneladas por hora. Los puertos más avanzados utilizan grúas de pórtico en tierra que se cargan a 2000 toneladas por hora. Mientras que los puertos más avanzados usan cintas transportadoras que pueden cargar a unas impresionantes 16,000 toneladas por hora. Sin embargo, los procedimientos de arranque y apagado son complicados y peligrosos de realizar.
Una vez que el barco ha descargado su carga, la tripulación comienza a trabajar en la limpieza de las bodegas. Esto es particularmente importante si la próxima carga es de un tipo diferente. El inmenso tamaño de las bodegas de carga y las cualidades irritantes de muchas cargas aumentan la dificultad de limpiar las bodegas. Cuando las bodegas están limpias, comienza la carga real.
La excavadora empuja la carga al centro de la bodega
La grúa pórtico retira la carga del barco
En la siguiente imagen de sección típica en el centro de un bulker con un solo casco y doble fondo
El diseño de un granelero depende del tipo de carga que transportará.
El factor más importante es la densidad de la carga. Las densidades para cargas a granel varían de 0.6 toneladas por metro cúbico para cargas como granos a 3 toneladas por metro cúbico para cargas como mineral.
El segundo factor que determina las dimensiones del barco es el tamaño de los puertos y vías fluviales a las que viajará. Esto significa que una nave que está destinada a pasar por el Canal de Panamá estará limitada por su eslora,manga y calado.
Sala de Máquinas
La sala de máquinas de un bulker generalmente se encuentra cerca de la popa, debajo de la casa y encima de los tanques de combustible para disminuir la longitud de la tubería. Los bulkers más grandes, desde Handymax en adelante, tienen un motor diesel de dos tiempos que mueve directamente una sola hélice. Un alternador está acoplado directamente con el eje de la hélice y se utiliza un generador auxiliar.
En los bulkers más pequeños, se utilizan uno o dos motores diesel de cuatro tiempos, y se combinan con la hélice a través de una caja de engranajes. La velocidad promedio del barco de diseño para los bulkers de Handysize y superiores es entre 13.5 y 15 nudos (28 km / h). La velocidad de la hélice es relativamente baja, a aproximadamente 90 revoluciones por minuto.
Escotillas
Muchos sistemas de escotillas utilizados hoy en día deslizan las tapas de escotillas hacia adelante, hacia atrás, hacia un lado, las levantan o las pliegan. Es muy importante que las tapas de las escotillas sean herméticas, ya que las escotillas sin sellar conducen a la inundación de la bodega de carga, que es una de las principales causas del hundimiento de los bulkers.
En el sitio web indicado precedente a este escrito, nos introduce a la concepción de un granelero (bulk carrier).
Hoy, SOLAS (Convención Internacional para la Seguridad de la Vida en el Mar) define un granelero como ' un barco construido con una sola cubierta, tanques laterales superiores y tanques laterales de tolva en espacios de carga y destinado principalmente a transportar carga seca a granel; un portador de mineral; o un transportista combinado.
Aunque el término transportista a granel abarca todos los barcos que transportan carga a granel, sólidos y líquidos, ambos. Pero los que transportan carga líquida a granel se clasifican además como transportistas de petróleo y transportadores de gas licuado. Por lo tanto, el término granelero se usa generalmente para referirse a los buques que transportan carga seca a granel.
Los graneleros secos se clasifican en diferentes aspectos, como el tamaño, el tipo de carga y las propiedades estructurales. Al considerar el diseño del granelero, es importante que un diseñador los conozca bien porque un cliente usaría estas terminologías en el contrato técnico para especificar el tamaño, tipo de carga. Se basa en estas entradas que los detalles finales se arreglan después de varias iteraciones y estudios de viabilidad.
Según el tamaño:
- Handysize: 10,000 DWT a 30,000 DWT
- Handymax: 35,000 DWT a 60,000 DWT
- Panamax: 60,000 DWT a 80,000 DWT
- Capesize: 80,000 DWT y más.
DWT: (dead weight tons).Toneladas de peso muerto.
Los bulkers de tamaño Handysize y Handymax comprenden alrededor del 70 por ciento de la flota total de bulkers secos. Este tamaño de los graneleros está registrando la tasa de crecimiento máxima en el mercado actual, ya que las compañías navieras prefieren tamaños más pequeños debido a las numerosas restricciones impuestas a los buques de mayor tamaño. Los buques de este tamaño también pueden acceder a la mayoría de los puertos y canales, lo que aumenta su alcance de habilidades comerciales.
De acuerdo con las propiedades estructurales:
- Granelero de fondo único : estetipo de buques graneleros no tienen doble fondo, y la única barrera entre el mar y la carga es la placa inferior exterior. Los graneleros de menos de 120 m de longitud no requieren un doble fondo según los requisitos estructurales, pero hoy en día, los diseñadores de barcos aún prefieren evitar los fondos individuales para evitar el contacto de la carga con el agua de mar en caso de daños estructurales.
- Portador de graneles de doble fondo y un solo casco :estos barcos tienen un solo casco, pero están provistos de un doble fondo o una parte superior del tanque a lo largo de su longitud (desde la parte posterior del mamparo de colisión frontal hasta el mamparo del pico de popa). Los espacios de doble fondo se utilizan para almacenar lastre y quilla de conducto para el paso de tuberías.
- Portador a granel de doble casco: el uso de doble casco en diseños de granelero ha aumentado rápidamente en los últimos diez años. Los tanques laterales a los lados son una ventaja adicional, y proporcionan un lastre más marginal y un mejor control sobre la estabilidad de la nave.
Hullform:
El rasgo característico de la geometría del casco de un granelero es su alto coeficiente de flotabilidad. En otras palabras, tiene una forma completa, lo que significa que, en comparación con los buques de formas más finas como los buques portacontenedores o los buques de guerra navales, el volumen del casco en las secciones delantera y trasera es mayor en el caso de un granelero.
El coeficiente de flotabilidad de los graneleros oscila entre 0,7 y 0,8.
Si bien los graneleros se incluyen en la categoría de Tipo A según el Convenio internacional de líneas de carga para buques, tienen un francobordo bajo en condiciones de carga, es decir, se trata de barcos con calado alto. Esto hace que sea importante que el diseñador del barco calcule la capacidad de lastre en consecuencia para que el tiro de lastre logrado en condiciones de lastre total no sea significativamente diferente del tiro completamente cargado. Es necesario lograr un calado optimizado en todas las condiciones de carga porque se logra la máxima eficiencia hidrodinámica en estos calados. La capacidad de lastre de los graneleros suele ser alta para lograr la inmersión de la hélice.
Todos los graneleros de hoy en día tienen una popa en popa y una bombilla en popa debajo de la línea de flotación que permite un flujo aerodinámico sin interrupciones sobre el disco de la hélice y maximiza la eficiencia de la hélice. La velocidad de diseño de la mayoría de los bulkers varía de 12 a 18 nudos.
Acuerdo General:
Las siguientes figuras muestran la disposición general (Vista de perfil, Vista de plano y Plan de embarcación intermedia) de un transportista masivo. Un granelero seco común tiene una cubierta principal despejada con la sala de máquinas y la superestructura. Las escotillas con acceso ilimitado a las bodegas están diseñadas en la cubierta principal con tapas de escotilla de acero para facilitar la carga y descarga de la carga.
La mayoría de los graneleros tienen grúas montadas en la plataforma que tienen acceso de 360 grados y pueden cargar y descargar carga de las bodegas inmediatamente hacia adelante y hacia atrás. Examinaremos los espacios de lastre cuando estudiemos la sección de medio buque de graneleros. El frente del mamparo de colisión frontal se usa para el armario de cadena. El tanque de pico delantero en la proa con bulbo se usa para controlar y mantener el ajuste de la embarcación y para asegurar la inmersión completa de la hélice.
Granelero de doble casco: muchas empresas prefieren los diseños de doble casco hoy en día, no solo por la mayor seguridad de la contención de carga, sino también por la mayor estabilidad de estos diseños. La figura 4 muestra la sección de en medio del barco de un granelero de doble casco o doble revestimiento.
El espacio dentro de la piel exterior e interior se ve reforzado por marcos transversales y refuerzos longitudinales que se extienden a lo largo del barco. Los stringers (mostrados como Stringers 1, 2 y 3 en la figura) se utilizan para disminuir el alcance y la profundidad de los cuadros transversales. También se utilizan para dividir el espacio de doble casco en múltiples tanques de ala.
Ore Bulk Oil (OBO) y Ore Oil Carriers: los diseños híbridos de graneleros se han desarrollado para transportar petróleo, carga a granel seco y minerales en un solo viaje. La sección intermedia de un transportador de mineral / petróleo se muestra en la Figura 5. El barco se divide transversalmente en secciones, donde la sección en el centro se usa para transportar mineral, y los tanques a los lados y en el fondo se usan para transportar petróleo. Sin embargo, si observa la disposición de la retención de mineral, notará que se coloca en la parte superior. ¿Por qué crees que esto se hace?
Esto se debe a que la mayoría de los transportistas de mineral transportan mineral de hierro, que tiene una alta densidad en comparación con la mayoría de las otras cargas secas a granel. Debido a esto, la relación peso / volumen del mineral es mucho más alta que otras cargas secas a granel. Por lo tanto, colocar la bodega de mineral en una posición más baja reduciría el centro de gravedad vertical del barco hasta el punto de que el barco se volvería demasiado estable o rígido . Esto provocaría que el barco experimentara movimientos rápidos de rodadura, causando cambios de carga y mareos por movimiento a la tripulación.
La Figura 6 muestra la sección del barco de un transportador de minerales. La característica notable de un portador de mineral es su alto doble fondo. Ahora que hemos discutido por qué las reservas de mineral en los transportadores de mineral / petróleo se colocan en niveles verticales más altos, sería fácil para usted comprender la razón detrás de proporcionar altos fondos dobles para estos barcos.
Sección intermedia de un portador de mineral.
Mamparos:
Todos los graneleros están provistos de mamparos transversales estancos entre bodegas que dividen el barco en compartimentos estancos. El propósito secundario de estos mamparos es proporcionar resistencia transversal adicional a la estructura del barco.
El tipo más común de mamparo utilizado hoy en día es el mamparo transversal corrugado, como se ilustra en la Figura 8. Las corrugaciones eliminan la necesidad de que el revestimiento del mamparo se endurezca adicionalmente, y también tienen una mayor relación resistencia / peso que los paneles de mamparo rígido típicos. La base del mamparo está provista de una placa inclinada llamada placa trituradora (que se muestra en la Figura 9), y el mamparo corrugado está montado en un taburete del mamparo que transfiere el peso a los pisos de placa sólida debajo. La placa trituradora evita la acumulación de carga en la base de las corrugaciones.
Tipos de cubiertas de escotilla:
Existen diferentes tipos de tapas de escotilla estancas que se utilizan en graneleros, y un conocimiento general de la funcionalidad y usabilidad de cada tipo es necesario para que un diseñador haga la elección correcta de la tapa de escotilla para un granelero en particular.
- Tapa de escotilla de tracción individual delantera y trasera: estos son el tipo más común de tapas de escotilla utilizadas en bulkers de pequeña escala. Consisten en una serie de placas que comprenden la tapa de la escotilla. Las placas en el centro de la abertura de la escotilla (placa delantera) son accionadas por una polea de cadena o por motores hidráulicos, de modo que las placas de cubierta detrás de la placa delantera se abren verticalmente.
- Cubierta de escotilla plegable: estas tapas de escotilla consisten en una serie de placas de cubierta que se pueden levantar plegadas mediante grúas de cubierta a bordo, o la placa principal se puede empujar hacia atrás mediante actuadores hidráulicos y las placas restantes se pliegan en posición vertical. Estos se proporcionan en graneleros con menos espacio en cubierta o en los casos en que el espacio entre dos bodegas es mínimo. La figura 10 muestra una tapa de escotilla plegable que se está abriendo.
- Tapa del portón trasero: las tapas del portón trasero permiten el almacenamiento horizontal de la tapa del portón hacia adelante y hacia atrás de la abertura del portón. Estos se proporcionan en graneleros más largos, donde el espacio entre bodegas es suficiente. Consiste en un panel accionado por un motor que permite que el panel inferior ruede en un estilo superpuesto con el panel tonto colocado encima. La Figura 11 muestra el diagrama esquemático de una tapa de escotilla trasera.
El desarrollo reciente en diseños de graneleros se ha centrado en la mejora de la geometría del casco para lograr mejores características hidrodinámicas. Muchas empresas de diseño han desarrollado modelos de graneleros de casco único y doble revestimiento teniendo en cuenta instalaciones avanzadas de contención de carga y tratamiento de residuos. La Asociación Internacional de Sociedades de Clasificación (IACS) ha desarrollado Reglas Estructurales Comunes para el diseño de graneleros, que están siendo seguidas por todas las sociedades de clasificación para diseñar la estructura de los bulkers de casco único y doble casco. Los avances en el diseño de graneleros ahora se centran más en la optimización del tamaño y en el logro de la capacidad máxima de transporte de carga bajo limitaciones de espacio dadas, lo que brinda un amplio margen no solo para arquitectos navales sino también para ingenieros estructurales y especialistas en dinámica de fluidos.
¿Cómo decidir la posición del mamparo de colisión de pico delantero?
Las siguientes consideraciones se toman al decidir la posición del mamparo de popa o el mamparo de popa de la sala de máquinas. Primero, la posición del tabique delantero de la sala de máquinas se fija de acuerdo con la posición y la longitud de las bodegas. Una vez hecho esto, deben dejarse unos cuatro espacios de bastidor antes de colocar el motor principal en popa del tabique delantero de la sala de máquinas. Eso es dejar espacio para el mantenimiento y las operaciones de la tripulación.
A popa del espacio vacío, la longitud de la sala de máquinas se decidirá según la longitud del motor principal y la longitud del eje intermedio. Ahora, el eje intermedio está acoplado con el eje de la hélice mediante una conexión bridada. La brida de acoplamiento entre el eje intermedio y el eje de la hélice se debe alojar dentro de la sala de máquinas. Es justo detrás de la brida de acoplamiento donde se coloca el mamparo de popa de la sala de máquinas.
El eje de la hélice se extiende desde popa del mamparo de la sala de máquinas que se conecta a la hélice a través del tubo de popa.
En muchos casos, la posición del motor desde el mamparo de popa también se rige por la capacidad decidida del tanque de lastre de popa, que siempre está detrás del mamparo de popa. La capacidad del tanque se estima mediante cálculos de ajuste y estabilidad, que es una etapa muy preliminar del diseño. Pero las longitudes del motor y el eje se deciden en una etapa comparativamente posterior. Esto debería darle una idea de cuán iterativo es el proceso de diseño del barco.
Capacidades del tanque de lastre y diseño del plan del tanque
Se requiere agua de lastre para un viaje en vacío para tener un hundimiento, ajuste y estabilidad adecuados.
La capacidad de lastre excesiva es mala ya que es costosa y ocupa espacio útil. La capacidad de lastre debe ser tal que se obtenga la inmersión total de la hélice en el extremo de popa y el tiro hacia adelante no sea demasiado bajo para evitar los efectos nocivos del golpe .
Aproximadamente en un viaje de lastre, el desplazamiento es 0.5 del desplazamiento completamente cargado que es aproximadamente 0.55 del tiro completo. La distribución del balasto debe ser tal que se evite el momento de acaparamiento excesivo en esta condición. Por lo tanto, un diseñador siempre debe asegurarse de separar el tanque de agua de lastre de cualquier otro tanque de líquido.
Tanques
- El tanque de agua dulce no debe tener ningún tanque adyacente a sí mismo. Por lo tanto, un tanque de agua dulce y cualquier otro tanque deben estar separados por un ataúd. Por la misma razón, los tanques FW no se pueden colocar debajo de la línea de flotación de carga
- Dado que el líquido total transportado es relativamente bajo, los tanques pueden ubicarse convenientemente en las porciones inferiores para aumentar la estabilidad transversal del barco.
- Para simplificar la disposición de las tuberías y la longitud total de las tuberías, los tanques de agua dulce deben estar cerca de la sala de máquinas, así como del alojamiento. Los tanques de aceite sucio y combustible pesado deben estar cerca de la sala de máquinas. Los tanques sucios de aceite y lodo pueden ubicarse convenientemente en el doble fondo de la sala de máquinas.
- Los tanques W. deben estar bien distribuidos a lo largo y ancho del barco para ayudarlo a alcanzar sus requisitos de estabilidad y ajuste. Las tuberías no deben correr dentro de los tanques que transportan otro líquido, es decir, las tuberías de combustible no deben pasar por ningún tanque de agua de lastre
- Los tanques consumibles (fuelóleo pesado, aceite sucio y agua dulce) deben estar ubicados de manera que su consumo no provoque recortes adversos innecesarios. No deberían causar efectos indebidos en la superficie indebidamente adversos. Por lo tanto, estos tanques deben dividirse en tanques más pequeños con respiración reducida. Sin embargo, demasiados tanques pequeños harán un sistema de tuberías complicado.
- Los tanques W. están completamente presionados o los tanques de agua de lastre vacíos deben distribuirse a lo largo del barco con capacidad suficiente en los tanques de pico para ajustarse al ajuste y la estabilidad requeridos
- Los tanques deben distribuirse simétricamente alrededor de la línea central del barco, para que no se sientan efectos adversos en el talón. Si existe tal efecto (estabilidad de daño), se puede proporcionar una conexión cruzada entre el puerto y los tanques de estribor
- Los límites de los tanques de doble fondo, tanques profundos, etc. deben diseñarse para resistir la presión hidrostática aplicada.
- La distribución del tanque no debe afectar negativamente la resistencia longitudinal de la viga del casco
Sistema de Inyección de Combustible
Pueda que les parezca extraño, pero este sitio he llegado con más de 3 semanas de busqueda de estos antecedentes, si bine aún lo reviso tengo la impresión que el documento me (nos será) muy útil.
El enlace
acá indicado nos presenta una lectura oficial en Chile, sobre este tema, el cual procederemos a revisar en unos párrafos adelanto, sugiero revisar la fecha de emisión, pues quizás debamos buscar su actualización.
Regla 12A- Protección de los tanques de combustible líquido.
En este documento de España espero identificar mayores antecedentes sobre esta regla 12-A
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