Este documento describe los pasos del proceso de diseño y cálculo de un remolcador de empuje. Se analizan los requisitos del proyecto, el lugar de operación, se estima la potencia requerida y se realizan regresiones lineales para determinar las dimensiones del casco. Luego se calculan los coeficientes de forma y pesos, se modela el casco en Maxsurf y se distribuyen los tanques de combustible, lastre y agua potable.

1. Proyecto del Buque I
Remolcador de Empuje
Procedimientos de diseño y calculo
Favio Fracassi Lazzarini

2. Pasos del Proyecto
1- Requisitos del
proyecto
2– Lugar de
Operación
3- Estimación
de potencia
4 - Regresión
lineal de
modelos
5 – Coeficientes
& Pesos
6 – Efecto Squat
7 – Modelado
8 - Distribución
de tanques

3. • Autonomía= 2000 millas
• Trayecto= Reconquista – Concepcion [940Km]
• Convoy= 3x3 barcazas petroleras [60m,11m,3m]
• Velocidad= 5 nudos
1- Requisitos del
proyecto

4. En el tramo entre las ciudades de Reconquista y
Concepción (Paraguay) se analizan las
profundidades, ancho de canal y esloras de
convoy permitidas.
Teniendo profundidad critica de 3,60 ms en un
58% o 3.00m un 71% del tiempo en el año y una
ancho de canal minimo de 104 m
2– Lugar de
Operación

5. • Se utiliza el metodo Howe [brasil]
Pe= 0.14426 x F x e[0.455/(h-Tc)] x {Tc[0.6 + (15.24/(w-Bc)]} / 0.3048 x Lc 0.38 x Bc1.19 x V3
Pe potencia efectiva
Tc Calado uniforme del tren [3 m]
Lc eslora del tren de barcazas [180 m]
Bc Manga del tren de barcazas [33 m]
V velocidad del tren [5 nudos]
V velocidad del tren [2.57 m/seg]
h Profundidad del canal [3.6 m]
w Ancho del canal [104 m]
F coef de disposición convoy [0.07]
3- Estimación de
potencia

6. Resultando una potencia
Pe= 0.14426 x F x e[0.455/(h-Tc)] x {Tc[0.6 + (15.24/(w-Bc)]} / 0.3048 x Lc 0.38 x Bc1.19 x V3=
1433BHP o 1070Kw
Tratándose de remolcadores la potencia es el parámetro fundamental
de selección.
En las elección de las regresiones lineales se partirá de la potencia
para calcular la eslora.
Luego con la eslora manteniendo las proporciones se calcularan las
restantes medidas del casco
3- Estimación de
potencia

7. Con una base de datos de remolcadores conocidos con los
valores de Potencia, L,M,P,T,Δ se realizan gráficos de dispersión
de L(HP), B(L), D(L), T(L).
En cada uno de ellos obtenemos una línea de tendencia y su
ecuación
y = 0.004345215579x + 22.959960980971
R² = 0.601
0
10
20
30
40
50
60
70
0 2000 4000 6000 8000 10000
L(BHP)
L
Linear (L)
4 - Regresión lineal de
modelos

8. Con la ecuación L = 0.004345215579 BHP + 22.959960980971 se
calcula la eslora requerida
Siendo Lreq = 29.19 m
Con la eslora requerida se obtienen las demas dimensiones del
casco siempre utilizando las ecuaciones delas lineas de
tendencias de cada grafico de dispersión respectivo
Asi tenemos:
Mreq = 0.131871299224x + 4.514354817844 = 8.36 m
Dreq= 0.040703926972 L + 1.427614090349 = 2.62 m
T = 0.036997578627 L + 1.109818427076 = 2.19 m
4 - Regresión lineal de
modelos

9. Gráficos de dispersión de B(L), D(L), M(L), T(L).
y = 0.036997578627x + 1.109818427076
R² = 0.544
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
0 10 20 30 40 50 60
T(L) T
y = 0.040703926972x + 1.427614090349
R² = 0.587
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
0 10 20 30 40 50 60
D(L) D
y = 0.131871299224x + 4.514354817844
R² = 0.519
0
5
10
15
20
25
0 10 20 30 40 50 60
B(L) B
4 - Regresión lineal de
modelos

10. Sabiendo las dimensiones de diseño
Lreq = 29.19 m
Mreq = 8.36 m
Dreq= 2.62 m
T = 2.19 m
Calculamos los coeficientes de forma con distintas formulas
Según Alexander
Cb=1.05 -
𝑉
𝐿
V(nudos) L[pies] CbAlex= 0.54
Según Guilfillan
Cb= 0.968-0.269
𝑉
𝐿
CbGuilfillan= 0.83
Según Telfer
Cb= 1-
3
8
𝐵
𝐿+1
𝑉
𝐿
CbTelfer= 0.75
Según Katsoulis
CB=0.8217 f *LPP 0.42*B-0.3072*T0.1721*V-0.6135 CbTelfer= 0.81
5 – Coeficientes &
Pesos

11. Coeficiente de Sección Maestra
Según Kerler
CM=1.006-0.0056 Cb-3.56 CMKerler=0.994
Según HSVA
CM=
1
(1+(1−Cb)3.5 CMHSVA=0.997
Según Remolcadores
CM=0.526+
0.49
Cb
-
0.165
𝐶𝑏2 CMremolc=0.879
Para seguir con el pre-dimensionado y modelado se adopta un coeficiente de
Block de 0.68
5 – Coeficientes &
Pesos

12. Desplazamiento por geometría
Δ=ρ*L*B*D*Cb Δ=434.79 Ton
Desplazamiento debido a pesos
Δ=LSW+DWT= Peso del casco + Peso muerto
Estimación de Peso del casco y superestructura
Pcasco= αBLH [Ton] α=0.16 Pcasco= 117.13 Ton
Estimación de Peso de habitabilidad y equipos
Phab= βBHL β= 0.08 Phab= 58.57 Ton
Estimación del Peso del motor principal, Auxiliares y aditamentos
De acuerdo a catalogos
Peso Buque vacío
PBV= Pcasco + Phab+PMPr+PMAux+PGe+ Psmaq= 117.3 +58.57 +3.9 +1.1 +1.5 +23.4 =
PBV=193.70 ton
5 – Coeficientes &
Pesos

13. Estimación de DWT
Peso de los consumibles
Peso del combustible Motor y Generador 129.25 ton
Peso Aceite 1.13 ton
Peso agua potable
Pagua=150xNTripulacionxDias= 39.7 ton Días=22
Víveres
Pviv=NTripulacionx5KgxDias=1.32 ton Trip=12
Tripulación
Ptrip=150KgxNTripulacion=1.8 ton
DWT= Pcomb + Paceite + Pagua + Pviv + Ptrip=173.19 ton
Finalmente
Se calcula el desplazamiento debido a los pesos
Δ=LSW+DWT= 193.70+173.19=366.86 ton
5 – Coeficientes &
Pesos

14. 6 – Efecto Squat
El efecto squat se produce al navegar por aguas poco profundas y estrechas, al
incrementar la velocidad del agua debido al escurrimiento entre el fondo del
casco y el fondo del río y entre los costados y la orilla del rio, la presión
disminuye y se produce un incremento en el calado del remolcador, este
incremento se calcula con la ecuacion
Sq= (Cb/30)*S^2*V[m/seg]/100
Siendo S= (B*T)/(anchocanal*profcanal)
El valor de Sq por el desplazamiento unitario nos incrementa el
desplazamiento del remolcador
Esto se calcula para el tramo mas critico del recorrido.

15. 7 - Modelado
Se modela el casco en Maxsurf partiendo de las
dimensiones principales y cumpliendo con los
perfiles que dicta la norma.
El tipo de Tunel dependerá de las medidas,
potencia y cantidad de ejes de remolcador
propuesto.
Una tabla donde se listan distintos remolcadores
indicara cual es tipo de tunel utilizado,
realizaremos el calculo de acuerdo a cada tipo
de este.

16. 7 - Modelado
Durante el modelado se ira teniendo particular atención a
mantener el Coeficiente de Block en el valor que se ha adoptado
para evitar que los cálculos de pesos nos varié. Cuando se tiene
el casco diseñado se pueden ir verificando los valores de
desplazamiento y coeficientes de forma

17. El remolcador se ajusta a la norma del
ABS American Burean of Shipping, de ahí
se obtienen las dimensiones de clara
entre cuadernas, mamparo de colisión
etc.
Con estas se comienza a bosquejar un
arreglo General y distribuir los tanques de
combustibles, lastre y agua potable.
Se coteja que el dimensionado de los
tanques no sea inferior al volumen
necesario para los consumibles calculados
previamente
8 - Distribución de
tanques

18. Perfil del arreglo general
8 - Distribución de
tanques

19. Ubicar los tanques en el remolcador verificando que mantenga
un trimado correcto para la navegación, iterando con maxsurf en
distintas condiciones de carga entre los tanques de combustible
y lastre
8 - Distribución de
tanques