Notas de Metodos de Diseño de Vehículos Marinos

METODOS DE DISEO DE VEHICULOS MARINOS INSTITUTO TECNOLOGICO DE MAZATLAN

ICN. VICTOR MANUEL HERNANDEZ

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2.1. METODOS DE CALCULO DE DISEO

2.1.1 DISCUSION GENERAL.

Es quizs el valor del nfasis que este libro trate primeramente con diseo inicial, aunque tambin

empieza con ansias el desarrollo de diseo de detalle el cual sigue una vez que el diseo inicial es

aceptado. Mientras muchos mtodos dados fueron originalmente utilizados sobre reglas de calculo o

clculadores, pueden igualmente ser bien desarrollados dentro de programas de computadora y en

un cantidad de casos estos desarrollos han sido delineados en el libro. El autor espera que el lector

escriba sus propios programas empleando algunos de los otros mtodos sugeridos.

Para llevar por si mismo al da con mtodos modernos de computadora el autor escribi a varias

firmas que ofrecen programas de diseo de embarcaciones asistidos por computadora y recibi una

cantidad de respuestas de ayuda. En general esto demostr que hay un numero de buenos

programas que cubren lo que el autor llamara desarrollo de diseo.

Aunque estos programas, los cuales son discutidos en 1.2.3. puede tambin contribuir al diseo

inicial, ninguno de ellos parecen tratar con el primero y dudosamente el ms importante, el paso en el

diseo inicial. La determinacin de las dimensiones principales adecuadas, coeficiente de block y el

arreglo de concepto. De tal manera que este no sera el caso enteramente sorprendente como

aquellos aspectos del diseo inicial, (sea como sea el autor lo practico) no se requiera ningn

tratamiento matemtico considerable, no obstante, se necesitara un pensamiento exploratorio, el

cual no es fcil de programar.

Tan pronto como los pasos del diseo inicial han sido terminados CAD (diseo por medio de

computadora) pueden convertirse totalmente efectivo con muchos de los programas discutidos en

1.2.4. Siendo empleados para los procesos de velocidad. Si son utilizados en esta etapa preliminar

algunas entradas de datos probablemente ser tentativa, sin embargo, el disfrutar de mtodos de

computadora es la comodidad con los cuales pueden ser actualizados as como tambin la

informacin se convierte en disponible. Los mtodos CAD generalmente sern utilizados cuando el

dibujo del plano de arreglo, el plano de lneas y otros planos, acelerando este trabajo enormemente y

mejorando enormemente su calidad. El hecho que las escalas puedan ser cambiadas durante este

proceso, con la que empez la vida como en 1/200 del plano inicial siendo transformada a 1/100 y

despus a 1/50 facilitando ms y mas detalles a ser adicionados, es una tremenda ventaja. La

habilidad del cambio de escala significo que incluso en una etapa muy preliminar el detallado a gran

escala pueda ser empleado para investigar reas de dificultad.

Es interesante recordar que el diseo inicial fue uno de los primeros temas que se atacaron al

comienzo de las computadoras. El mtodo empleado en aquel entonces involucro el proceso de

mltiples diseos sobre una cantidad de bases con el propsito de la identificacin de una solucin



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optima de los resultados de la gran cantidad de diseos. El proceso no fue muy exitoso por dos

razones principales: el proceso de diseo utilizo algunos algoritmos de dudosa exactitud y el criterio

empleado para identificar la respuesta optima fue insatisfactorio.

Un desafortunado efecto secundario del uso de tales programas computarizados de diseo de

embarcaciones fue la tendencia que esta tuvo de desviar al diseador de ideas innovadoras acerca

del diseo, ninguno hoy disputara que la contribucin ms grande a el transporte eficiente de carga

general vino en los aos recientes, no a partir de todo el esfuerzo de introducir diseos optimistas de

buques empleando mtodos de computacin avanzados, sin embargo, a partir del pensamiento

exploratorio del transportista quien trajo una idea de hacer carga general mezclada dentro y carga a

granel fcilmente manejable mediante la colocacin de contenedores estandarizados.

2.4. REQUIERIMIENTOS DE BUQUES MERCANTES Y ESTUDIOS DE TRANSPORTACION.

Los principales requerimientos que necesitan ser especificados para un buque mercante son:

1. el tipo y la cantidad de carga que debe llevar.

2. La velocidad de servicio.

3. La ruta de viaje y distancias.

El tipo de carga y como debe ser esta almacenada en el buque y manipulada sobre y fuera del buque determina

el tipo de buque, mientras que la cantidad de carga a ser llevada es obviamente el principal determinador de la

dimensin del buque.

El tipo de carga es generalmente el punto de arranque. Aunque algunos estudios de transportacin comienzan

en un nivel mas fundamental por consideraciones de predicciones econmicas de la regin para identificar la

carga y capacidad de carga que ser requerida en un futuro.

Incluso si la consideracin es limitada a una carga en particular, un estudio econmico para una gran cobertura

ser usualmente necesario para evaluar la cantidad que ser necesaria transportar en el futuro y los puertos de

carga y descarga, los cuales sern los ms convenientes para el comercio.

En el siguiente nivel, es necesario evaluar que competencia habr y la magnitud de la cantidad de cargamento

optima. Las consideraciones deben ser dadas tanto para quien abastecera al buque para una carga nicamente



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o para quien diseara lo que puede transportar de ms de una carga al mismo tiempo, o diferente carga o

cargas en diferentes viajes. La posibilidad que siento un adecuado regreso de carga a la base, la rapidez del

viaje evitara un movimiento rpido de lastre que debera ser investigado y puede este mejorar la economa

apreciablemente.

En un caso sencillo puede ser posible conectar con el nmero de buques, sus capacidades de transportacin y el

nmero de viajes por ao, en el momento que se est requiriendo carga a transportar. El objetivo puede ser

asegurar que transporte necesario puede reunirse o que el comercio sea rentable, o ambos.

El nmero de viajes por ao est claramente en funcin del tiempo aplicado o de duracin en el mar y el tiempo

de duracin en la carga y descarga en puerto. El tiempo en el mar est determinado por la distancia del viaje y la

velocidad del buque; el tiempo en puerto por la disposicin facilitada de los arreglos de manipulacin de carga.

En la vida real las cosas con mucho ms complicadas y las compaas de transportacin martima requieren un

poco ms de una pequea cantidad de suerte as como tambin de clculos sofisticados para determinar los

requerimientos que resultaran en envos los cuales sern operados provechosamente.

Una vez que ha sido tomada una decisin preliminar para determinar la capacidad de carga de buque, el

siguiente paso debera tomar una forma de un estudio sensitivo para optimizar cosas tales como la velocidad, los

mtodos de manipulacin de la carga, cuando esto ha sido optimizado, puede seguir un refinamiento adicional de

la capacidad de carga.

Para cargamento pesado, la capacidad de carga debera ser expresada como la carga de peso muerto; para

cargamento ligero, la capacidad de carga debera ser expresada como volumen; para cargamento intermedio,

debera expresarse como peso muerto y volumen. Para buques portacontenedores, transbordador de vehculos y

buques de pasajeros, la capacidad debera ser expresada en divisiones en partes de categoras apropiadas tales

como contenedores de 40 y 20 pies, artculos de vehculos y vehculos, primera y segunda clase de pasajeros,

etc.

As como tambin la ruta entre los puertos de carga y descarga, el estudio de transportacin debera considerar

donde el buque carga combustible. Una pequea adicin a la ruta de travesa puede facilitar al buque desviarse

a un puerto donde el combustible puede ser embarcado a un precio ms bajo que el precio que prevalece en las

terminales de los puertos de carga. Si el combustible puede ser obtenido a bajo precio en ms de un puerto en el

camino de la travesa puede ser consecuencia de usar esta opcin, por consiguiente la reduciendo el

desplazamiento promedio y por lo tanto el consumo de combustible por milla.

2.5. REQUERIMIENTOS DE BUQUES DE SERVICIO, Y EMBARCACIONES DE TRABAJO COSTA FUERA. Cada uno de los tipos de buques mostrados en buques de servicio y de trabajo en sectores costa fuera de la

fig. 1.2, tiene sus propios requerimientos muy diferentes.

2.5.1. Remolcadores El requerimiento que est por encima de todos los otros, para un remolcador es la bita de tirn. Esta es

determinada por la dimensin y dimensin de buque que el remolcador est diseado para asistir, el nmero de

remolcadores que tomaran parte en el trabajo, las corrientes, mareas y vientos, en el cual el remolque puede

tomar lugar.



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El remolcador para remolque costa fuera grandes distancias deber ser embarcaciones para navegacin en

ocanos y tener una amplia capacidad de almacenaje de combustible.

La capacidad de maniobra debe ser estrechamente especificada. Todos los remolcadores, pero particularmente

los remolcadores de puerto deben de ser muy maniobrables, no solo para evitar el dao de volcadura que puede

surgir si el cable de remolque que jala va alrededor de la manga e igualmente el remolcador deber tener muy

buena estabilidad.

Una forma de suministrar una alta capacidad de maniobrabilidad es mediante el ajuste de uno mas propulsores

cicloidales, o propulsores dirigibles en lugar de propelas convencionales. Si estos son posicionadas cercanas a la

proa en lugar de cercanas a popa, estas operaran para el jaln del remolcador en lugar de empuje y como

resultado, el dao a los tirones laterales es casi totalmente eliminada.

Una prueba de velocidad puede ser especificada, no obstante es de menor importancia y en la prctica es

frecuentemente determinada mediante la fuerza instalada para dar el tirn con la bita, sin embargo, si una prueba

de velocidad relativamente alta pretende ser de ventaja, esto debe ser establecido, como una propela de paso

variable que puede significativamente mejorar el desarrollo de velocidad.

2.5.2 Dragas. Los principales requerimientos para una Draga, son los tipos de escombro que puede manejar y el rango de

aguas profundas en las cuales es capaz de operar. Lo siguiente en importancia es la cantidad de escombro que

tiene que ser removido por da y ya sea que la extraccin del escombro se descargue en un sitio para desechos

es una funcin de la draga pos si misma, o es llevada a cabo mediante una barcaza separada o mediante una

tubera. Si la embarcacin va a tener su propia tolva, entonces el exceso de escombro junto con su gravedad

especifica probablemente ms baja la cual es requerida para determinar las dimensiones de la tolva debe ser

indicado junto con la distancia de descarga. Si el escombro alcanza a la tolva probablemente es inestable

(cambio de su estado viscoso a solido), esto debe indicarse ya que este tiene un major efecto de superficie libre

sobre la estabiliad.

Las dragas con puertas para descarga en el fondo permiten deshacerse del peso muerto del escombro en una

emergencia y abrir las tolvas desde las cuales el escombro se derramar antes que la embarcacin se escore a

un ngulo en el cual empiece a perder estabilidad son, en ciertas circunstancias permitidas para operar en la

reduccin del francobordo, los requerimientos por consecuencia deben de indicar que tipo de francobordo debe

ser.

La mayora de las dragas con tolva de succin, tienen maquinara diesel-elctrica la cual es usualmente

dimensionada para encontrar la ms alta demanda de fuerza conveniente de las bombas de la draga. Esto

facilita la posibilidad de una velocidad relativamente alta en el mar, aunque la mayora de las dragas tienen muy

llenas las lneas y una alta resistencia aadida de la resistencia de la velocidad de dragado incluso cuando esta

est en una posicin de acumulacin. Probablemente como consecuencia hacia especificar la velocidad mnima

requerida por razones de operacin mientras que se manifiesta claramente que ventaja debe ser tomada de la

fuerza instalada para maximizar le velocidad actual.

El tipo de herramientas de dragado a ser montada debe ser usualmente especificada en la constancia de

requerimientos, aunque estos puedan estar descartados en los criterios de suministro de diseo especializado de

dragas, ellos estn determinando una clara descripcin de las tareas que la embarcacin debe de terminar



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Donde el desecho a ser movido del fondo del mar es manejable mediante una tubera de succin y hay espacio

para la draga para mover bajo potencia, la draga de succin de arrastre la mayora es casi invariablemente el

tipo adecuado.

Donde el desecho es adecuado para el dragado por succin excepto en alguna parte del rea a ser dragada que

no hay especio para el movimiento de la embarcacin, la adicin de una tubera de succin por popa

extendindose hacia proa puede proporcionar la respuesta.

Donde el fondo es tan complicado o rocoso que las tuberas de succin son inadecuadas es necesario usar una

draga de cucharon.

As mismo su empleo en ms profundidad o manteniendo la profundidad en canales. La tolva de la dragas de

succin son empleadas para colectar cargas de arena y/o grava de depsitos de alta mar y traer estos de

regreso a tierra para desarrollos de ingeniera civil. Estas embarcaciones son usualmente adaptadas con

caractersticas especiales de autocarga a menos que esta vaya a atracar la cual tiene equipo especial de

descarga en tierra. El mtodo de descarga deber ser especificado.

2.5.3. ROMPEHIELOS Los principales requerimientos para un rompehielos es el espesor del hielo a travs del cual es requerido una

distancia para pasar, el hielo en este caso viene siendo casi siempre hielo de muchos aos (ver 2.3).

El siguiente requerimiento es la manga del paso necesaria para la embarcacin que continuara a travs del hielo.

El requerimiento de la bita de traccin debe ser establecido y debe ser adecuado para suministrar asistencia

efectiva a la embarcacin para que con la cual el rompehielos haga un paso, cualquiera de estas podra

convertirse en una trampa en el hielo.

El combustible y el almacenamiento debe satisfacer la necesidad de resistencias prolongadas, y el alojamiento

debe ser de un alto estndar para una gran tripulacin.

2.5.4 EMBARCACIONES DE INVESTIGACION---HIDROGRAFICAS, OCEANOGRAFICAS, PESQUERIA. Estas son casi pequeas embarcaciones, no obstante tienen que ir a aguas alejadas donde prestan ayuda, si

necesariamente, no llegan rpidamente. Algunos de sus viajes los tomaran en las regiones ms tempestuosas

del mundo. Con buenas condiciones para navegar y buena confiabilidad debe por lo tanto acercarse los sus

requerimientos. Mientras que una condicin de buena navegacin est basada en consideraciones de seguridad,

otra consideracin casi tan importante es la necesidad de estas embarcaciones de tener movimientos limitados

para facilitar el trabajo de sus cientficos quienes pueden tener que llevar a cabo tareas delicadas y son

frecuentemente no acostumbrados en ambientes con movimientos violentos.

Algunos aspectos del trabajo cientfico requiere de un mnimo de ruido y vibracin y los limites deben ser

determinados en colaboracin con los cientficos quienes deberan, sin embargo, tener una clara idea de el costo

que puede ser asociado, con juntas bajo firmas para persuadirlos de sobre especificacin.

Una capacidad para operar en bajas velocidades es usualmente requerida tal como una capacidad para manejo

de botes y equipo cientfico sobre el costado, sobre la popa o a travs de una abertura.



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2.5.5. EMBARCACIONES DE PESCA Los principales requerimientos que necesitan ser especificados para embarcaciones de pesca que tienes que ver

con el tipo o los tipos de pesca para los cuales estas son diseados: pesca de arrastre para especies del lecho

marino o arrastre en aguas medias para especies pelgicas, largas extensiones, etc. Los siguientes

requerimientos ms importantes son el tiempo que tiene que consumirse en el caladero y sus distancias del

puerto en el cual la captura ser desembarcada. Como la mayora de las embarcaciones pesqueras son

pequeas y ellas van al mar en todas las condiciones excepto en las condiciones tempestuosas, otro

requerimiento es muy buena navegabilidad.

2.5.6 BUQUE FACTORIA Donde la distancia del caladero implica un viaje prolongado, puede ser necesario procesar el pescado a bordo de

tal manera que el producto permanezca en buenas condiciones hasta que sea desembarcado. Una vez que la

decisin para procesar a bordo es tomada, la moraleja puede ser evidentemente estar por mucho ms tiempo en

el caladero, una gran captura por viaje, y un buque mucho ms grande. Hay varios tipos diferentes de

procesamiento para adaptar a diferentes tipos de pescado y diferentes mercados, y es necesario especificar

requerimiento.

2.5.7 EMBARCACIONES DE PRODUCCION DE PETROLEO. Hay un amplio rango de embarcaciones involucradas en la produccin de petrleo: exploracin/plataforma de

perforacin, botes abastecedores, embarcaciones de seguridad, almacenadores de petrleo, embarcaciones

tanques de carga, y contenedor flotante de produccin de petrleo.

2.5.8 PLATAFORMAS DE PERFORACION Y EXPLORACION. La mayora de los trabajos de exploracin han sido llevados a cabo mediante plataformas autoelevables y

mediante plataformas semi sumergibles costa fuera, aunque algunas embarcaciones monocasco han sido

construidas para este propsito. Estas han sido usualmente hechas donde hay tambin la necesidad de proveer

la capacidad de almacenaje de petrleo.

2.5.9 BOTES ABASTECEDORES Los requerimientos para estos usualmente se determinaran en trminos del rea de cubierta despejada sobre la

cual el extraordinario rango de repuestos de cambio y almacenados requeridos por una plataforma de

perforacin o una plataforma de produccin pueden ser estibados. A parte de eso generalmente se necesitaran

para tanques para el transporte de cargas liquidas tales como lodo de perforacin. Los botes abastecedores son

diseados generalmente de tal manera que puedan encargarse de tareas de remolque y una bita de traccin por

consiguiente debe ser especificada.

2.5.10 EMBARCACIONES DE SEGURIDAD. En el pasado, muchos de estos barcos de arrastre han sido convertidos no obstante la conversiones de este tipo

no han sido capaces de proveer la mayora de algunos requerimientos deseables que sera especificados para



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una construccin nueva de una embarcacin. Estos debera incluir tener una longitud al costado del buque con

un bajo francobordo para la recuperacin de las personas desde el agua y una capacidad para maniobrar rpida

y precisamente a bajas velocidades. Aunque los barcos de arrastre generalmente tienen buenas caractersticas

marineras, esto es un tema en el cual la particular atencin debera darse sobre una embarcacin de seguridad

hecho a la medida.

2.5.11 RECURSOS PARA ALMACENAJE DE PETROLEO Y CARGA DE TANQUES. La mayora de estos construidos hasta ahora han sido conversiones ya existentes. Y generalmente redundantes

buques cisternas. Con menos de estos disponibles en los aos recientes en una condicin que justifique las

sumas considerables sobre la conversin de nuevas construcciones de este tipo de embarcaciones esta ahora

convirtindose ms atractiva

El requerimiento ms importante es la cantidad de petrleo a ser almacenado, junto con el caudal con el que

ser entregado a una embarcacin almacenadora mediante lneas de tubera y el caudal con el que va a ser

pasado al buque cisterna. Si, como es comnmente el caso, la embarcacin de almacenamiento ser amarrada

a un punto nico de boya de amarre que tambin lo llevara a travs de una lnea de tubera la cual viene a bordo.

Los detalles de esta conexin deben de ser dados. La posicin deseada del buque cisterna ya sea especificado

que este a popa o al costado. Las condiciones del mar y del viento, respectivamente, deben ser especificadas

para la aceptacin de un buque cisterna, la terminacin de carga y la desconexin del buque cisterna, la

adopcin de tcnicas de sobrevivencia, las cuales pueden significar el abandono de la lnea de tubera.

2.8 LA ESPIRAL DE DISEO. La espiral de diseo para buques mercantes y buques de guerra son mostrados conjuntamente en la fig. 2.2. las

similitudes y las diferencias son para ambas dignas de mencionarse. Las similitudes predominantes, aunque en

algunos casos ests son disfrazadas mediante el empleo de diferentes nombres tales como el peso muerto

total de un buque mercante y los pesos variables del barco de guerra.

Las diferencias inician con la primera segmento vuelta de la espiral la cual denota la caracterstica ms

importante de los tipos de buques: manejo de la carga en su sentido ms general para el buque mercante y la

configuracin de las armas en su totalidad para el buque de guerra. La mayora de los segmentos despus de

eso son idnticos o casi tanto hasta la penltima la cual es el tonelaje para el buque mercante y la vulnerabilidad

y visto bueno para el buque de guerra.

La introduccin en el diseo del buque mercante durante todo el recorrido del ciclo estn las reglas de

clasificacin. IMO y las reglas nacionales, mientras que los buques de guerra tienen similitudes guiadas por

estandards navales relevantes.



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La espiral de diseo no debe interpretarse como la muestra exacta del orden en que los diferentes aspectos del

diseo deben ser abordados: esto depender del tipo de buque que est siendo diseado. Por ejemplo el manejo

de carga de un buque Ro-Ro debe ser considerada en una etapa inicial en el proceso de diseo, mientras que

muchos aspectos del manejo de la carga de un buque cisterna puede ser tratado muy tarde en el proceso de

diseo.

Algunos tipos de buques requieren del ataque de aproximaciones simultaneas de muchas de las caractersticas,

o en su defecto una aproximacin interactiva convertida en deseable o incluso necesaria. Si, sin embargo, el

diseador es capaz de reconocer rpidamente que caracterstica o caractersticas son las principales fuerzas de

conduccin para el diseo, el puede acelerar el proceso de diseo. En los siguientes prrafos un intento es

hecho para indicar el indicio- algunos obvios y algunos menos- que ayuda al diseador a avistar el criterio de

conduccin.



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2.9 EL CRITERIO CRTICO. Es muy til mientras se configuran los requerimientos de diseo, y muchos ms cuando se arrancan para

convertirlos estos en un diseo. Para poder identificar cual de los requerimientos son probables a convertirse en

un criterio crtico. Los siguientes prrafos consideran que criterios son los que con mayor frecuencia son crticos

para varios tipos de buques y porque.

2.9.1 BUQUES PARA LOS CUALES EL PESO ES CRITICO El peso, acoplado casi invariablemente con la velocidad, es crtico para la mayora de los buques, aunque hay

algunas sorprendentes excepciones. Debido a que en el final del diseo, un buen diseador tendr que llevar el

peso y espacio dentro de una armona entre si. Muchos diseadores piensan que el tipo de buque que ellos

disean no se puede agrupar como cualquiera de los dos, peso o espacio critico.

Sin embargo, en el inicio del diseo cuando las cargas son excluidas, uno o otras de esas usualmente sern

dominantes. El peso es evidentemente el factor crtico cuando la carga a transportar es pesada en relacin al

espacio correspondiente para ello esto implica un francobordo B-60 (ver el captulo 11).

La pregunta de en qu medida la carga almacenada es crtica-cual decidir ya sea que el diseo es crtico en

peso o en espacio- es lo interesante. La respuesta depende de varios factores tales como la relacin del preso

muerto / desplazamiento. La proporcin del peso muerto de la carga al total del peso muerto, el tipo de

francobordo, y la relacin de capacidad de la carga al volumen total bajo la cubierta superior. Algunos de estos

factores involucran a su vez la velocidad del buque; la potencia y el tipo de maquinaria, la distancia entre los

puertos de abastecimiento de combustible, y ya sea cualquier espacio bajo la cubierta superior es requerida para

cualquier otro propsito tal como pasajero.

Una aproximacin de la proporcin de almacenaje crtico puede ser sintetizada como sigue:



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Colocando algunas cantidades arbitrarias equitativamente en esta ecuacin.

El buque en este ejemplo tendr un peso crtico si la carga a la que est diseado para cargar tiene una

densidad de carga de ms de 0.77 o se almacena al menos de 1.29 m3/tonelada y el volumen es crtico en caso

de que la carga sea ms ligera.

Otros requerimientos que se pueden hacer, o se pueden ayudar a hacer, el factor crtico del peso puede ser

necesario para particulares construcciones pesadas o particularmente artculos pesados de equipamiento; y/o la

inclusin de una severa limitacin de calado.

2.9.2 BUQUES PARA LOS CUALES EL VOLUMEN, EL AREA DE CUBIERTA, Y DIMENSIONES

LINEALES O ESTABILIDAD SON CRITICOS.

El volumen, acoplado una vez ms con la velocidad, se convierte en el criterio crtico cuando la carga a ser

transportada es ligera-con la ligereza siendo determinada como se muestra arriba. Los factores particulares que

pueden hacer el volumen crtico pueden ser necesarios para proveer espacio dentro rea del espacio normal de

carga para alguna otra necesidad, por ejemplo para alojamiento de pasajeros o para la instalacin de alguna

maquinaria especial.

Los buques cisterna modernos los cuales tienen siempre una gran capacidad de lastre separada se han movido

de ser el ejemplo tpico del diseo basado en peso (que fueron buques viejos con francobordo tipo A) siendo de

volumen contralado.

La mayora de los buques de guerra son de volumen controlado, las principales dimensiones siendo

determinadas de acuerdo con el espacio interno requerido (con la eslora o el rea de cubierta externa necesaria

algunas veces siendo un factor adicional) ms que por la necesidad de proveer un adecuando empuje. Esto

surge a raz del hecho que la mayora de los sistemas modernos de armamentos y moderna maquinaria son de

baja densidad mientras que la armadura y otros artculos pesados son ahora cosa del pasado.

Los requerimientos para esos moderadamente buques pequeos para alcanzar altas velocidades los hacen

deseables para mantener el desplazamiento tan bajo como sea posible para minimizar la potencia requerida,

esto, conectado en cierta medida con peso excedido en alguna construccin, tiene que hacer creer que la

adopcin de las tcnicas de la reduccin de peso y la imposicin de estrictas medidas de peso se convierten en

una norma de diseo de buques de guerra y normas practicas de construccin. La conveniencia de limitar el

peso por razones hidrodinmicas, sin embargo, no debera ser visto como el peso crtico en construccin de

buques de guerra.



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Puede observarse que el hecho de que no haya reglas de francobordo para buques de guerra significa que el

calado de carga puede ser ajustado cuando el buque este terminado para tomar el peso en cuenta como-

construido cuando esto ha sido hecho el dato como-construido sugiere que hay un balance entre peso y

volumen, aunque no puede ser el proyectado originalmente por el diseador.

Los tipos de buques para los cuales el rea de cubierta es el criterio ms importante incluye transbordadores de

autos y trenes y posiblemente porta aviones, aunque puede ser discutido que las dimensiones lineales son

igualmente importantes para este tipo de buques y que la estabilidad puede ser de hecho el factor determinante

real en la determinacin de las dimensiones en algunos casos.

Las dimensiones lineales son muy importantes para buques contenedores cuya eslora, manga, y puntal debe ser

hecho a la medida para maximizar el nmero de contenedores. Por otro lado si la maximizacin del transporte

de hileras de contenedores sobre cubierta es importante que la estabilidad se convierta en el criterio ms

importante.

La estabilidad es tambin un factor que determina cuantas cubiertas de superestructura puede instalarse sobre

un buque crucero y como consecuencia convertirse tambin en el criterio crtico para las otras dimensiones del

buque (ver 5.3.2)

2.9.4 EMBARCACIONES PARA LAS CUALES LA VELOCIDAD Y/O LA HABILIDAD DE NAVEGACION ES CRITICA. Ya se ha sido observado que la velocidad es una criterio comn junto con cualquiera de los dos, el peso o el

volumen en los tipos de buques discutidos anteriormente. En algunos otros tipos de buques, sin embargo, la

velocidad y /o la habilidad de navegacin puede ser un critica por ellos mismos. Esto se aplica a los tipos de

buques de guerra pequeos donde una alta velocidad/alto nmero de Froude es requerido particularmente si, tal

como es el caso, hay un requerimiento para velocidad a ser mantenido en aguas tormentosas.

Incluso si el peso y el espacio requerido podra ser suministrado tanto para una embarcacin pequea, estos

tipos de embarcaciones deben ser construidos con un casco cuya eslora permita que la velocidad sea obtenida

econmicamente y el que la embarcacin enfrente los mares esperados con movimientos aceptables.

Mientras que en teora esto significa que la construccin de un buque con exceso de espacio. Pueda ser tomado

en cuenta para encontrar rpidamente para los espacios. Esto, de hecho, presenta un problema puesto que

aunque el suministro de espacio sin uso cuesta una pequea cantidad ha sido descubierto que un muy buen

control del proyecto es esencial si los usos de los que son espacios de reservas son destinados no resulta en un

exceso en el presupuesto- con todos los usos siendo encontrados, claro, es un caso de alta prioridad.

Otras embarcaciones cuyas dimensiones pueden ser determinadas mediante la velocidad y/o habilidades de

navegacin incluyen embarcaciones de investigacin.

2.9.5 EMBARCACIONES PARA LAS CUALES EL TONELAJE ES CRITICO.

Solan estar varios tipos de embarcaciones de carga pequea por las que IMO o reglas similares creaban

importantes ventajas comerciales- usualmente por un requerimiento reducido de personal- para las

embarcaciones cuyo tonelaje neto fue menor que un nmero critico. Dos nmeros tales son 499 tons y 1499

tons. Los armadores y los constructores se especializaron en dichas embarcaciones y se convirtieron en muy

expertos en el diseo de buques los cuales cumplieran dichos criterios por pequeos mrgenes y encontrando



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las maneras de suministrar muy extraordinariamente grandes pesos muertos y capacidades de carga dentro de

los lmites del tonelaje. Hoy en da estas reglas parecen reducidas significantemente.

3.1 LAS ECUACIONES DE PESO.

Las dimensiones de un buque el cuyo diseo est basado en el peso son determinadas mediante las siguientes

ecuaciones.

Donde

3.1.1 HACER COMENTARIOS Y ENCONTRAR UNA SOLUCION A LA ECUACION (3.1)

La longitud utilizada en la ecuacin (3.1) difiere en prctica entre un mercante y un buque de guerra. Mientras

que el empleo de LBP es general para buques mercantes, los diseadores de buques de guerra emplean LWL.

Hay argumentos para ambos usos. El uso de LBP es apropiado para buques de una sola hlice en el cual la AP

es definida como cualquiera de los dos; a popa del codaste popel o en el centro de la mecha del timn en caso

de que no haya codaste popel y la popa sea considerada como un apndice. El empleo de LWL es ms

apropiado para buques con dos hlices y en particular para aquellos con doble timn, para esos buques no hay

una razonable perpendicular de popa y la popa es parte muy integral del las lneas del casco.

Lloyds Register cubre este caso por la afirmacin que L debe ser menor que el 96% y no necesita ser ms

grande que el 97% de LWL. Como la mayora de los buques de guerra tienen doble hlice no es sorpresa que

LWL es generalmente empleada en el diseo de buques de guerra.



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La diferencia entre LBP y LWL es pequea pero es importante para recordar que los valores Fn y Cb deben ser

asociados con el tipo de longitud sobre la cual estos estn basados.

Con la introduccin de buques con costados acampanados es necesario para algunos tipos de buques designar

que la manga B es la que est en la lnea de carga.

Se observara que encontrar una solucin a esta ecuacin es un asunto complejo como hay tres dimensiones a

evaluar ms el coeficiente de block el cual es una funcin de la velocidad y la eslora, como se muestra en la fig.

3.12.

En su escrito de 1962, el autor sugiri una serie de relaciones de mejores prcticas entre las diversas

dimensiones de buques todas las cuales toman la forma y=mx+c, y el empleo del mtodo tres pruebas del

buque fue sugerido.

En este mtodo las dimensiones, pesos, potencias, etc, fueron preparadas para tres embarcaciones

extendindose a largo del rango de dimensin probable. Del trazo del peso muerto de cada una de esas

embarcaciones contra la eslora fue posible leer fuera de la eslora cual dara el peso muerto requerido. Mientras

que esto fue un mtodo cientfico limpio involucro una cantidad considerable de trabajo.

En el escrito de 1975, las relaciones dimensionales fueron reducidas a simples proporciones haciendo lo posible

para alterar la ecuacin (3.1) a una ecuacin cubica en L

Como primer paso se introduce las proporciones dimensionales para dar.

Esto puede entonces ser transformado en.

Los valores de la proporciones L/B, B/D y T/D pueden ser obtenidas de las graficas dadas despus en este

captulo. Para resolver la ecuacin es necesario aun hacer una primera suposicin en Cb adems, incluso con la

consecuente necesidad por aproximaciones sucesivas, una solucin de velocidad es posible.

3.1.2 SELECCIONANDO ENTRE EL EMPLEO DE LA ECUACIONES (3.2) O (3.3) Histricamente, el desplazamiento requerido para un buque mercante fue generalmente logrado mediante el uso

de la ecuacin (3.3), adems la complicacin de crecimiento de los buques, particularmente en el periodo de

1950-1970 cuando muchas embarcaciones de carga general tenan cmaras de refrigerar, carga de tanque de

aceite y doce pasajeros, hizo la seleccin de un valor correcto de Kd casi posible y en el escrito del autor de 1962

sugiri que era mejor emplear la ecuacin (3.2) y el continuo para abogar por esto en su escrito de 1975.

Desde el periodo de 1950-1970, all pareca sin embargo haber estado en retroceso a nmero de un tipo de

buque casi estandarizado y de obtener la posibilidad de obtener como resultado valores de Kd para tipos de

buques particulares que actualmente parece merecer la pena investigar de nuevo. Las fuentes de datos para

hacer esto han sido exploradas en 1.3.



14

El mtodo de la ecuacin (3.2) debe ser an preferido cuando se est diseando un tipo de buque poco comn,

aunque es requerido mucho ms trabajo en esta etapa preliminar en el diseo y puede solo ser llevada a cabo

satisfactoriamente y razonablemente rpida si una buena existencia de informacin de peso actualizado esta

disponible y esta listado contra parmetros de estimacin apropiados.

Incluso si la ecuacin (3.2) no es empleada por la primer espiral de diseo, es naturalmente siempre terminada

en la siguiente etapa del diseo y los clculos del peso en rosca y del peso muerto son discutidos en el captulo 4

3.1.3 ECUACION (3.3) Y LA PROPORCION DEL DESPLAZAMIENTO DEL PESO EN ROSCA Cuando se emplea una proporcin peso muerto/desplazamiento es importante observar que para muchos tipos

de buques ms que un peso muerto y el correspondiente desplazamiento y calado pueda ser mencionado, cada

grupo teniendo claramente una proporcin diferente de peso muerto/desplazamiento.

In esta seccin cuatro tipos de buques importantes son considerados: buque de carga a granel, buque petrolero,

buque porta contenedores, buque de carga refrigerada, de estos tipos los buques de carga a granel son nicos

en tener su diseo y peso muerto idntico, este es el caso comn para petroleros no obstante se observa que

ahora son diseos de embarcaciones por volumen y comnmente tienen un calado de diseo menor que su

calado total.

Lo mismo aplica para buque porta contenedor aunque en este caso el calado total es generalmente un calado de

escantilln el cual es menor que el calado del francobordo geomtrico.

Los buques de carga refrigerada tambin tiene un calado de diseo y un calado total no obstante en este caso el

calado total es usualmente el calado de francobordo.

Desde el punto de vista del diseador, el peso muerto que tiene importancia es el peso muerto de diseo tal

como es el desplazamiento correspondiente a este a fin de que la velocidad de servicio este especificada y por

consiguiente sea este desplazamiento que determine las dimensiones

Coeficiente de block, es un hecho desafortunado que el peso muerto de diseo no es comnmente comentado,



15

aunque, es agradable ver que siendo dado para un nmero considerable de buques en buques significativos el

nico peso muerto dado en Lloyds Register por otro lado es aquel en el calado total.

Puesto que hay esas alternativas de peso muerto, el desplazamiento y el calado es esencial que se tome gran

cuidado cuando se trace, y cuando subsecuentemente se empleen valores de Kd.

La figura 3.1 explora el valor resultante del cambio en Kd siendo basaso sobre un desplazamiento ms grande

que el desplazamiento de diseo. Se arranca con el valor de diseo Kd y se muestra como este cambia para un

calado total en el cual el desplazamiento es 10, 20 o 30% ms que el desplazamiento de diseo.

La figura 3.2 arranca en el otro extremo con el Kd en el calado total y muestra como el valor de kd en el calado de

diseo puede ser estimado si el porcentaje de reduccin en el desplazamiento puede ser estimado.

Para buques tales como grandes tanqueros de crudo los cuales tienen un alto valor de Kd, la diferencia en el

valor de diseo a plena carga no es muy significativa. (un examen de un modesto ejemplo de esas

embarcaciones sugiri que la diferencia entre el desplazamiento de diseo y el desplazamiento de carga para

esas embarcaciones es entre 5% y 15%.

Para buques tales como porta contenedores y buques de carga refrigerada los cuales tienen un valor de Kd de

alrededor de 0.70 y 0.60 respectivamente, el cambio en el valor de plana carga a diseo puede volverse muy

importante.

Al final, la falta de informacin sobre el peso muerto, estipula el uso de informacin relacionado el peso muerto

total para todos los tipos de buques y esto es lo que se traza en la figura 3.3. La informacin empleada para este

trazo viene de las de las tablas 1.1 y 1.2



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La lnea para buques de carga a granel (bulk carriers) y petroleros (tankers) parace muy satisfactoria con pocos

datos desviados por ms que 0.025 desde la lnea. Si esta desviacin es relacionada con un valor de lnea de

vista 0.825, el porcentaje de error en un desplazamiento estimado in esta forma no exceder alrededor de 3%. Si

este error es distribuido proporcionado entre las tres dimensiones eslora, manga y calado, el error en cada uno

de estos en este paso inicial en el proceso de diseo ser menos que 1%. De hecho puede ser incluso menor

que este, puesto que parece posible que las divergencias de la lnea principal, puede ser debido a ms de un

buque en cuestin teniendo un coeficiente de block difiriendo de aquel dado por la lnea principal en la figura 3.12

que debido a su peso en rosca difiere notablemente de el valor de la lnea.

Si en el siguiente paso en el proceso de diseo un coeficiente de block correspondiente a la lnea principal es

empleado cuando la derivacin de las dimensiones principales, debera ser un resultado afortunado de dos

derivaciones al menos parcialmente cancelando una a la otra, dejando solo un pequeo ajuste a hacer a Cb

cuando el peso final de diseo sea accesible.

Aunque la proporcin peso muerto/desplazamiento de buques porta contenedores no es muy prctica emplearla

puesto que como ha sido indicado en 2.9.2, estas embarcaciones son criticas en volumen o estabilidad en lugar

de basarse en peso, una lnea aproximada para este tipo de buque est dada en la figura 3.3 adems no es de

sorprender que hay una gran dispersin de datos. Lo mismo aplica a buques de carga refrigerada los cuales son

tambin diseos basados en volumen.

Una proporcin peso muerto/desplazamiento para cualquiera de estos tipos de buques y ciertamente para un

petrolero debe ser corregida empleando la fig. 3.2, antes de sea empleada en asociacin con el peso muerto de

diseo.



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Puede parecer extrao que la base empleada para el trazo en la figura 3.3 debe ser el peso muerto por si mismo,

no obstante en este caso es empleado primeramente como un indicador de dimensin y debido al tiempo cuando

el diseador esta an tratando de establecer Kd es el nico parmetro disponible para el.

Un nmero de otras lecciones pueden ser aprendidas de la figura 3.3, primeramente parece claro que el factor

ms grande en la determinacin de la proporcin peso muerto/desplazamiento no es el tipo de buque como

puede haber sido esperado, adems, el coeficiente de block, mientras que el siguiente en orden de importancia

parece ser la dimensin del buque, con el tipo de buque viniendo como tercero, sugiriendo que una anlisis de

regresin de este tipo de informacin puede producir un resultado interesante.

Cuando se traz la figura 3.3 solo un nmero limitado de puntos de datos fueron empleados e incluso con un

nmero de los puntos divergiendo significativamente de la lnea sugerida, sin planos de las embarcaciones

interesadas fue posible establecer ya sea que hay tres buenas explicaciones para esas divergencias adems

como la figura tiene la intencin de suministrar una rpida aproximacin a las dimensiones iniciales, es probable

una aproximacin suficiente y una razonable buena explicacin de el arte de dibujar suficiente conclusiones de

insuficientes premisas mencionado en una pequea pagina. Fue interesante indicar que los puntos relacionado

a tanqueros con doble forro y transportadores de carga a granel trazados muy cercas a la lnea indicando que

con un buen diseo el castigo de peso-si no es el primero castigo de costo, para este tipo de construccin

mejorada es notablemente pequea.



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Cuando un valor Kd individual para un tipo de buque en particular es conocido la tendencia de las lneas sobre la

fig. 3.3 puede ser empleada para corregir esto a diferentes pesos muertos.

Aunque la correlacin entre la relacin peso muerto/desplazamiento y coeficiente de block indicada en la fig 3.4

es interesante. Desafortunadamente no es de ningn uso prctico de un diseador como Cb sigue siendo una

cantidad conocida cuando un diseador est tratando de decidir sobre una apropiada relacin peso

muerto/desplazamiento.

3.2 LAS ECUACIONES DE VOLUMEN Las dimensiones de un volumen transportado son determinadas mediante las ecuaciones:

Y cualquiera de las dos:

Donde:

Dc = capacidad de profundidad en metros

D + Cm + Sm

D = puntal moldeado en metros

Cm = brusca promedio en metros = 2/3 C para una brusca parabolica

Sm = arrufo promedio en metros = af SS 6

1 para un arrufo parabolico

Cbd = coeficiente de block al calado moldeado

Vh = volumen total moldeado de un buque bajo la cubierta superior y entre perpendiculares en metros cbicos

Vr = capacidad de carga total requerida en metros cbicos

Vu = capacidad de carga sobre la cubierta superior en metros cbicos

S = deduccin para la estructura dentro del espacio de carga expresada como una proporcin del volumen

Moldeado.

Vm = volumen moldeado equivalente a la capacidad de carga requerida bajo la cubierta superior

S

VV ur

1

Kc = relacin de la capacidad de carga bajo la cubierta superior, al total del volumen moldeado

h

ur

V

VV

Vo = otro volumen requerido para alojamiento, almacn, maquinaria, tanques y otros espacios no utilizados

Dentro del volumen Vh en metros cbicos (los espacios no utilizables dependen del tipo de carga a

Transportar y al tipo de medida de capacidad correspondiente)



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Es interesante observar que el calado T no aparece en estas ecuaciones, aunque estn implcitas como un

termino de segundo orden en la diferencia entre el valor de Cbd y el de Cb al calado el cual es establecido

mediante la forma requerida para ajustar el nmero de Froude del buque.

En cierta forma a ello determinado para la ecuacin del peso, la ecuacin del volumen (3.6) puede ser convertida

a

Una relacin entre Cb al calado moldeado y Cb al puntal moldeado D es dado mediante la ecuacin (3.10)

Hay alguna ambigedad en este libro en el tratamiento del coeficiente de block adems del calado de carga. En

algunos captulos Cb ha sido tomado en el puntal moldeado Dm y debera haber sido mejor si hubiera sido

posible de adherirlo a este a lo largo del libro tanto para uniformidad y debido a que tiene un mejor base terica.

Desafortunadamente, algunos de los datos disponibles estn basados en Cb a 0.8D de manera que ha sido

necesario emplearlo este en algunas partes.



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Puede ser bastante til la expresin Cb como un mltiplo de Cb el cual puede ser hecho mediante la conversin

de la ecuacin (3.10) como sigue.

Tomando un valor promedio de T/D = 0.70, este se reduce a.

El cual da los valores en D y 0.8D, respectivamente, indicada en la fig. 3.6

3.2.2 SELECCINANDO ENTRE LA ECUACION (3.7) Y (3.8) El clculo de Vb empleando la ecuacin (3.7) requiere de bastante trabajo es necesario poner una cantidad

razonablemente precisa en todos los tantos artculos incluyendo Vo su emplea es necesario para buques de

pasajeros y para buques con una variedad de espacios en adicin a su capacidad de carga principal. El clculo

de Vb es esta forma tratada en el captulo 5.



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3.2.3 LA ECUACION (3.8) Y LA RELACION CAPACIDAD /VOLUMEN TOTAL El mtodo provee de una aproximacin sencilla para lograr un valor aproximado de Vb para el tipo ms estadard

de buque para el cual la informacin esta dada en la fig. 3.5 la informacin empleada en este trazo esta dada en

la tabla 1.3.

Esto est basado principalmente sobre informacin de Llouyd Register aunque para buques porta contenedores

fue necesario ir a un buque significante para obtener el nmero de contenedores bajo la cubierta como el del

dato de Lloyds Register solo da el nmero total de contenedores. El trazo para este tipo de buque debe ser

empleado con cuidado como est basado solo sobre dos puntos de datos y los dos buques empleados de hecho

igualmente eficiente particularmente usuarios de espacios y ser difcil alcanzar sus valores Kc 0.58 -0.59 en un

nuevo diseo a menos que esto sea muy cuidadosamente optimizado tambin, puede ser ms prudente usar un

valor de Kc de 0.55 para este tipo de buque.

La capacidad del buque porta contenedores ha sido basada un poco arbitraria sobre una capacidad asumida de

38.5 m3 para un contenedor de 20x8x8.5 ft multiplicado por el TEU.

Los Bulk carriers parecen un tipo un tanto ms eficiente de buque desde un punto d vista capacidad alcanzando

un valor de Kc alrededor de 0.73.

Los grandes tanqueros debido a la necesidad de suministrar una gran capacidad de lastre limpio para cumplir

con las reglas de Marpol, tiende a tener un valor desde 0.66 a 0.69.

Los buque de carga rerigerada con alta velocidad relativamente, lneas finas, alta potencia de maquinaria,

requerimientos de espacios de asilamientos etc, tiende a tener un valor Kc de alrededor de 0.53. puesto que

ningn diseo de los buques involucrados ha mencionado que estaba disponible la capacidad de carga total en

cada caso, siendo asumida a estar bajo la cubierta superior, aunque es posible que en algn caso parte de la

capacidad pueda ser suministrada por un gran castillo de cubierta de carga, el cual no es una caracterstica usual

de este tipo de buque, de esta manera podra introducirse un pequeo error y la advertencia dando respecto a Kd

en la seccin previa aplicar igualmente, si no mas que Kc

2.1. METODOS DE CALCULO DE DISEO2.1.1 DISCUSION GENERAL.

2.4. REQUIERIMIENTOS DE BUQUES MERCANTES Y ESTUDIOS DE TRANSPORTACION.2.5. REQUERIMIENTOS DE BUQUES DE SERVICIO, Y EMBARCACIONES DE TRABAJO COSTA FUERA.2.5.1. Remolcadores2.5.2 Dragas.2.5.3. ROMPEHIELOS2.5.4 EMBARCACIONES DE INVESTIGACION---HIDROGRAFICAS, OCEANOGRAFICAS, PESQUERIA.2.5.5. EMBARCACIONES DE PESCA2.5.6 BUQUE FACTORIA2.5.7 EMBARCACIONES DE PRODUCCION DE PETROLEO.2.5.8 PLATAFORMAS DE PERFORACION Y EXPLORACION.2.5.9 BOTES ABASTECEDORES2.5.10 EMBARCACIONES DE SEGURIDAD.2.5.11 RECURSOS PARA ALMACENAJE DE PETROLEO Y CARGA DE TANQUES.

2.8 LA ESPIRAL DE DISEO.2.9 EL CRITERIO CRTICO.2.9.1 BUQUES PARA LOS CUALES EL PESO ES CRITICO

Colocando algunas cantidades arbitrarias equitativamente en esta ecuacin.2.9.4 EMBARCACIONES PARA LAS CUALES LA VELOCIDAD Y/O LA HABILIDAD DE NAVEGACION ES CRITICA.

DondeEsto puede entonces ser transformado en.3.1.2 SELECCIONANDO ENTRE EL EMPLEO DE LA ECUACIONES (3.2) O (3.3)3.1.3 ECUACION (3.3) Y LA PROPORCION DEL DESPLAZAMIENTO DEL PESO EN ROSCA

3.2 LAS ECUACIONES DE VOLUMENUna relacin entre Cb al calado moldeado y Cb al puntal moldeado D es dado mediante la ecuacin (3.10)Tomando un valor promedio de T/D = 0.70, este se reduce a.El cual da los valores en D y 0.8D, respectivamente, indicada en la fig. 3.63.2.2 SELECCINANDO ENTRE LA ECUACION (3.7) Y (3.8)3.2.3 LA ECUACION (3.8) Y LA RELACION CAPACIDAD /VOLUMEN TOTAL

Notas de Metodos de Diseño de Vehículos Marinos

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