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LEN Y ASOCIADOS INGENIEROS CONSULTORES LTDA.

“Estudio de Diseño y Evaluación Preliminar para un Servicio de Transbordadores en el Canal de Chacao” INFORME EJECUTIVO

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5 ANÁLISIS Y DISEÑO ALTERNATIVAS DE NAVES (ESCENARIO CON PROYECTO)

5.1 GENERALIDADES

En el presente capítulo se caracteriza de manera general las naves que se prevé puedan dar servicio en el cruce del Canal de Chacao, en el marco de una de concesión de este sistema. Entendiendo el carácter de servicio concesionado que se plantea, se procura generar condiciones de amplia competitividad, adoptando especificaciones que hagan posible atraer al mayor número de oferentes. En este sentido, en principio, se procuró construir bases suficientemente abiertas de manera de no limitar la concurrencia de proponentes, al imponerles condiciones que restrinjan el espectro de las tipologías de nave posibles de ofertar (monocasco con casco en V, monocasco con fondo plano; o de más de un casco, del tipo catamarán). En todo caso, si bien el presente Capítulo en sus acápites de mayor generalidad mantiene el análisis sobre el amplio conjunto de soluciones antes señaladas, finalmente converge en naves del tipo monocasco con fondo plano, atendiendo a orientaciones que en este sentido estableció el Mandante durante el curso del estudio. El Estudio, tras una descripción del estado del arte respecto a la tecnología aplicada al transporte vía transbordador (ferry); consigna y examina seguidamente un conjunto de aspectos relativos a las condiciones geográficas, económicas y de operación en el Canal de Chacao; que sirven de orientadores de la proposición del tipo de nave para operar en él, considerando las restricciones propias de diseño de naves del tipo Ro-Ro, así como el tipo de combustibles utilizable y la normativa que los rige para, finalmente recomendar los requerimientos específicos a las naves que se propone en el caso en estudio. Se desarrolla una propuesta técnica que considera 5 distintos tipos de naves, correspondientes a la tipología monocasco fondo plano, la que finalmente se decidió adoptar. Sin perjuicios de lo anterior, se realiza una propuesta general que incorpora a tipologías diferentes de naves potencialmente utilizables. Finalmente, se refieren Costos de Inversión, Operación, Mantenimiento y vida útil de naves; para concluir sobre características generales de las naves posibles de entregar servicio en la línea de tráfico Cruce del Canal de Chacao.



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5.2 REQUERIMIENTOS DE LAS NAVES E INFRAESTRUCTURA MARÍTIMA-PORTUARIA

ASOCIADA

El estudio examina cada elemento que compondría la nueva línea de tráfico del transporte marítimo en el Canal de Chacao, incluyendo los sectores de aproximación a los puntos de embarque y desembarque. Explora diversas alternativas de solución nave-obra marítima, en búsqueda del par más adecuado para optimizar, el sistema un horizonte temporal de 12 años. En particular, se toma en cuenta la experiencia alcanzada por los operadores actuales de las naves, la que servirá de base para el análisis de las actuales condiciones generales del cruce.

55..22..11 OObbjjeettiivvooss TTééccnniiccooss ddee llaass NNaavveess

Son de gran importancia, la seguridad, la velocidad de servicio, la disponibilidad permanente y servicio continuo del sistema. La seguridad de la nave es un tema totalmente cubierto por las normas y reglas vigentes, y su control y fiscalización son de responsabilidad plena de la autoridad marítima, dependiente de la Dirección General del Territorio Marítimo y de Marina Mercante, de aquí en adelante DIRECTEMAR. Por su parte, los servicios relacionados con la vialidad, en términos de diseño y seguridad, están regidos por las normas y reglamentación establecidas en el Manual de Carreteras de la Dirección de Vialidad y normas de la Dirección de Obras Portuarias, en lo que corresponde a la infraestructura de servicio en el borde de playa. La velocidad es un parámetro por considerar en la selección y diseño de las naves, ya que constituye una importante variable en la especificación el servicio óptimo. Por otra parte, este parámetro adquiere gran significación al realizar el análisis de los costos de operación. Finalmente, el servicio seguro y continuo, es también un requisito de gran influencia a la hora de seleccionar cada elemento que compondrá el sistema, los que deberán ser diseñados y calculados para evitar al máximo las interrupciones por fallas, eliminando hasta donde sea posible los potenciales vicios ocultos en cada elemento componente.

55..22..22 NNaavveess PPrrooppuueessttaass yy NNaavveess EExxiisstteenntteess

La similitud entre las naves existentes y las naves nuevas, quedará sujeta al criterio del Mandante expresados en las Bases Técnicas de la Licitación.. Parámetros de origen, tales como la velocidad, servicios a bordo, capacidades, comportamiento en navegación, efectividad del sistema, seguridad y confort; serán determinantes a la hora de hacer comparaciones.

55..22..33 OObbrraass AAssoocciiaaddaass aa llaa IInnffrraaeessttrruuccttuurraa PPoorrttuuaarriiaa RReeqquueerriiddaa

5.2.3.1 Carriles o Calzadas de Aproximación en Cada Terminal, Muelles y Pasarelas.

Deberá procurarse que la cantidad definitiva de carriles o pistas de circulación vehicular, tanto en el puente del muelle como en las pasarelas, cubierta principal de las embarcaciones y sectores de aproximación; sean las mismas en cantidad y tipo. Esto es relevante para mantener el flujo o caudal vehicular esperado en toda la extensión del sistema. Debe tenerse presente, que el tiempo máximo esperado o



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deseado para el cruce, hace que el tiempo de embarque y desembarque sea uno de los factores que pesará más durante el proceso de determinación del tamaño de la embarcación y la superficie de la cubierta de carga y sus carriles. Los carriles, y áreas contiguas a éstos, en el exterior de la nave, se regirán por las normas que consigna el Manual de Carreteras de la Dirección de Vialidad en cuanto a sus dimensiones, radios de giro, etc. En la cubierta de carga de las embarcaciones, además de proveer adecuadas condiciones de circulación, se considerará una separación transversal mínima entre vehículos, para el fácil y seguro egreso e ingreso de los pasajeros y conductores a sus respectivos vehículos. Se deberá tomar en cuenta las actuales dimensiones de los carriles en las embarcaciones existentes como punto de comparación en términos de resultados, porque es posible que estas dimensiones existentes, aún cumpliendo con las normas, presenten deficiencias de seguridad y comodidad.

Se contempla proveer muelles de empalme entre las áreas de aproximación y las pasarelas de embarque. Desde el punto de vista vial y naval, con la finalidad de evitar sectores de transición de pistas y trenzado de vehículos; se debe procurar ofrecer la misma cantidad de carriles que las áreas de aproximación para que la cubierta de las embarcaciones sea concordante dentro del sistema y así mantener la homogeneidad en el flujo de vehículos en todo su desarrollo. Excluido el caso de las rampas que no contemplan muelle de extensión, éstos deberán ser diseñados para las mismas condiciones de trabajo de las carreteras. En su extremo de conexión con las pasarelas, poseerán zapatas de soporte para las bisagras en donde las pasarelas harán pivote. Se deberá disponer de vías paralelas a los carriles para el uso peatonal, idealmente cubiertas para la protección contra el sol, lluvia y viento. Estos pasillos tendrán sus correspondientes vías de continuidad en cada embarcación. Estas vías serán preferentemente ubicadas en cada costado de las embarcaciones, idealmente en una segunda cubierta, que podría ser la de pasajeros y servicios. Estas vías o pasillos laterales deberán tener accesos en proa y popa para que el concepto roll-on roll-off se siga cumpliendo incluso a nivel de pasajeros sin vehículos. Áreas de aproximación deberán ser contempladas entre el extremo final de la carretera en ambas riberas canal. Estas áreas de aproximación y espera podrán ser similares a las de ingreso y egreso de los peajes viales existentes.

55..22..44 RRaammppaass yy PPaassaarreellaass

Debido a que se debe diseñar una línea de cruce que esté disponible los 365 días del año, se considera un sistema que sea capaz de compensar las altas mareas que se producen en el sector ya sea recurriendo a rampas o adoptando el uso de pasarelas en los muelles de extensión. En el caso que estas últimas se implementen en la línea del cruce, deberán cumplir con las normas viales en cuanto a seguridad, pendientes o gradientes máximas, capacidad de carga máxima, resistencia al efecto viento y sismo. Nuevamente la cantidad de carriles que finalmente se seleccione se mantendrá preferentemente en las pasarelas en cantidad y tipo. Las pasarelas estarán dotadas del mismo tipo de pasillos peatonales con las mismas características de seguridad, protección y confort. Para lograr que las pasarelas cumplan eficientemente con el objetivo, éstas estarán apoyadas en pivote al extremo del muelle de extensión mediante bisagras de diseño y mantenimiento simple. Las dimensiones de las bisagras y su tipo será tal que frente a una necesidad de mantenimiento, cada bisagra pueda ser desmontada



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independientemente mientras el resto será capaz de tomar las cargas máximas de trabajo durante el tiempo que dure el proceso de mantenimiento. El otro extremo de cada pasarela será apoyada en un conjunto de pontones flotantes en cantidad y tamaño capaces de resistir las cargas máximas de trabajo. Un sistema de guías deberá implementarse para mantener el conjunto de pontones flotantes en su posición de trabajo independiente de las condiciones de marea, corrientes y vientos. Las guías podrán ser preferentemente externas a los pontones y planteadas con sistemas de rodillos para permitir el fácil y seguro deslizamiento vertical de los pontones respecto de las guía, según las mareas. Se consigna la existencia de sistemas de guías patentados, actualmente en uso en Europa, USA, Japón, etc. que resultan eficientes y económicos tanto en inversión inicial como en su fácil mantenimiento. Se sugiere pasarelas de estructura reticulada, idealmente de montaje modular, para permitir su fácil transporte e instalación inicial. La solución mediante Rampas, permite mediante un plano inclinado ajustar el sector de operación de la nave, al nivel de agua vigente.

55..22..55 EEmmbbaarrccaacciioonneess

5.2.5.1 Tipos de Embarcación

Para condicionantes como; calado máximo de 4 metros en el sector de recalada, sitio único por terminal, elevada demanda por hora de transporte y tiempo reducido por traslado de 20 minutos, los tipos de embarcación que podrán resultar más adecuados para el uso en la línea de cruce, serían los transbordadores monocasco existentes del tipo barcaza de fondo plano y con pequeña astilla muerta (Ver plano general ejemplo, cuatro hojas, desarrollado para el Canal de Panamá), los transbordadores de alta mar de casco en “V” con proa convencional y los catamaranes de uso cada vez más frecuente en cruces similares por su gran capacidad de estiba sobre una amplia cubierta (Ver catamarán en esquema “Muelle, Pasarela y Embarcación” adjunto). En opinión del consultor las condiciones de tiempo más adversas del canal no superan en ninguna época del año a las condiciones típicas de mal tiempo en alta mar o mar abierto, por lo tanto, en principio, es prescindible una solución tipo monocasco en “V”, capaz de soportar muy bien el efecto olas de gran tamaño, y ofrecer una navegación más confortable que un casco de fondo plano. Para el caso de monocasco tipo barcaza de fondo plano y con pequeña astilla muerta, se debe tener la precaución de que las dimensiones finales de la nave, particularmente la manga (ancho) para poder contener la cantidad de carriles necesarios, hagan que el bloque casco sea de gran tamaño, lo que invitaría a estudiar otra alternativa de casco más económico debido a que la potencia necesaria para la velocidad que se imponga, podría llegar a ser muy alta. Según lo anterior, la tercera alternativa que queda disponible será la opción de una nave de dos cascos, es decir, un catamarán. Es de conocimiento general que este tipo de nave de casco múltiple, posee innegables ventajas que superan a las alternativas anteriores en estabilidad y comportamiento en olas del tamaño que se presentan en el área del canal. Este tipo de embarcación permite una relación eslora manga reducida, lo que beneficia la posibilidad de diseñar una cubierta de gran tamaño, por tanto de



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gran capacidad en área. Una estiba rápida, cómoda y segura sería el principal gran beneficio en términos de operación. Asimismo una manga mayor, permitirá disponer de una gran área para la creación de una segunda cubierta, dividida en las bandas, es decir una en babor y otra en estribor destinada a los servicios para los pasajeros. Un nivel como segunda cubierta dividida en las bandas, permitirá ubicar en el centro y arriba, en una tercera cubierta para el puente de gobierno, configurado para uso como embarcación de doble proa. Esto es fundamental en embarcaciones del tipo roll-on roll-off, ya que permite diseñar un puente de 360 grados de visibilidad, con consolas de control dobles y mandos simétricos.

5.2.5.2 Dimensiones Principales y Calado

Las dimensiones principales de la embarcación son función directa de la capacidad de vehículos por viaje. De la misma manera, la cantidad de vehículos y el peso total de los mismos determinará el peso muerto máximo, consecuentemente el desplazamiento máximo y su calado correspondiente.

5.2.5.3 Sistemas de Propulsión

Existen varios tipos de sistemas de propulsión o plantas propulsoras. La más conocida es el tipo convencional, es decir, motor diesel, caja reductora reversora o contramarcha, eje propulsor, propulsor y timón convencional. Se encuentran en versión simple de una sola línea de propulsión, o doble. Los sistemas convencionales triples o superiores existen y son aplicados a embarcaciones de alta mar comúnmente para servicio offshore o para uso militar. Un segundo sistema en franco aumento, es el sistema azimutal, conocido como hélice timón, compuesto por una pata que sobresale por el fondo del casco, en cuyo extremo inferior se encuentra un cuerpo hidrodinámico que lleva en su interior los ejes motrices y engranajes que permiten posicionar la hélice adecuadamente. Ver portal adjunto. Varias marcas y múltiples modelos están disponibles de fabricantes internacionales, particularmente en Europa, entre ellas las más conocidas; Ulstein Aquamaster (Rolls-Royce), Schottel, HRP de Holanda, Thrustmaster y Nigata. http://www.rollsroyce.com/marine/products/propulsion/azimuth_thrusters/default.jsp Otros tipos de sistemas no convencionales son los conocidos como “Waterjets”, que son usados principalmente para naves de alta velocidad.

5.2.5.4 Maniobrabilidad

Estrechamente relacionado con el punto anterior, un sistema de propulsión especialmente recomendable debiera cumplir importantes requerimientos de velocidad y maniobrabilidad. El uso de sistemas no convencionales como las hélices timón para transbordadores, está altamente difundido en el mundo, y Chile no es la excepción al tener una amplia experiencia en su uso por años en el Canal de Chacao. No existe un sistema que pueda superar la capacidad de maniobrabilidad de un trasbordador que no sea un sistema azimutal, exceptuando el sistema Voith Schneider de excelente rendimiento pero de gran costo comparativo.



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La capacidad o característica principal de los equipos azimutales de poder dirigir el flujo de empuje de la hélice en cualquier dirección deseada, permite una maniobrabilidad de la embarcación insuperable, incluyendo el giro de la nave en 360 grados en torno a su propio eje vertical central, particularmente si la nave es de diseño simétrico. Por tanto no cabe duda que la sugerencia y aplicación de este tipo de sistema resulta muy aconsejable.

5.2.5.5 Tamaños de Embarcación v/s Capacidad de Vehículos

Tal como se mencionó anteriormente, el tamaño de la embarcación tiene directa relación con la capacidad requerida de vehículos. Una aproximación del área mínima de cubierta para un máximo de 100 vehículos menores se adjunta. El largo libre o disponible de cubierta debería ser como mínimo 108 metros, y un ancho libre de 27 metros. Esto permite, que para vehículos de dimensiones nominales, 5 metros de largo por 2.5 metros de ancho, la separación transversal entre ellos podría ser de un metro, y la separación longitudinal de 0,8 metros.

Figura Nº 5-1: Cubierta para 100 Vehículos

Con estas dimensiones de cubierta, la eslora de la nave debería estar comprendida entre los 100 y los 108 metros, y su manga no menor a 27 metros. Fuera de los 22 metros transversales libres, a cada banda deberá haber un ancho no menor a 2,5 metros que permitirá estructurar la base soportante de las cubiertas superiores. En estas áreas laterales, podrán ser diseñados espacios para servicios según criterio del diseñador de la embarcación.

5.2.5.6 Capacidad de Pasajeros

La capacidad máxima de pasajeros, 200 personas sentadas, es un requerimiento ya determinado; por tanto sólo resta incorporarlos en el diseño preliminar del plano general correspondiente. Un promedio de 80 kilos por persona es un valor muy habitual como dato inicial de diseño, por lo tanto el peso total de pasajeros a considerar será de 16 toneladas.

5.2.5.7 Servicios y Confort a Bordo

Los siguientes servicios y confort a bordo ya están definidos y deberán ser incorporados en el plano general correspondiente: Bar, Tienda, Cafetería, Calefacción, Aire Acondicionado, Ventilación (Baños), Servicios Higiénicos Masculinos y Femeninos Separados.



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5.2.5.8 Velocidades de la Embarcación

Las velocidades de la embarcación es otro requerimiento ya establecido. Existirán tres velocidades; una máxima, que será aquella que se obtenga con el máximo régimen de los motores principales denominado régimen máximo continuo, ò MCR (Maximum Continous Rating), una velocidad económica que será la equivalente en nudos para el punto más bajo de la curva de consumo de los motores, y una velocidad de servicio establecida en 12 nudos.

5.2.5.9 Consumos de Combustible & Rendimiento

El consumo máximo de combustible por hora de operación, será función directa de la potencia máxima de cada motor principal y de los grupos generadores a instalar. La potencia máxima será un dato que cada oferente debe incorporar en su propuesta, confirmando que con ella se logrará la velocidad de servicio requerida, e informando de la máxima y de la económica y sus consumos correspondientes. Cada oferente deberá confirmar que los 12 nudos son suficientes para cumplir con el tiempo máximo de la travesía de 20 minutos. Se debe notar que a una velocidad de 12 nudos, es decir, de 12 millas náuticas (Mn) por hora, la nave cubrirá 4.8 Mn en 24 minutos. Esto significa que si el tramo de navegación es menor de 4.8 Mn, entonces la travesía será obviamente menor a 24 minutos. Se debe tener presente que la ruta de cruce nunca es una línea recta teórica, sino que será siempre un track que lo determinará el piloto de la nave en el momento en que está cruzando, y dependerá de la velocidad y dirección de la corriente, altura de olas y de la velocidad y dirección del viento.

5.2.5.10 Costos de Operación de la Nave. Consumos y Personal

Los costos directos de operación estarán concentrados en el consumo de combustible de los motores principales y grupos generadores, adicionalmente se deberá considerar el costo de la tripulación y del personal de servicio. Esto sólo se podrá conocer una vez determinada la planta propulsora y de generación de energía a bordo, así también la tripulación en cantidad y tipo, que será aprobada por la DGTM & MM.

5.2.5.11 Combustibles no Convencionales

La alternativa de uso de combustibles no convencionales sólo podrá ser factible en la medida que el fabricante de los motores principales seleccionados así lo confirme. En general y de acuerdo a la experiencia del consultor, el uso de combustibles no convencionales en el área marítima sólo es común en embarcaciones mayores de servicio interoceánico, en las cuales los motores principales de alta potencia y bajas revoluciones permiten el uso de combustible pesado. Otra alternativa usada es el gas; sin embargo, la consulta final debe ser hecha a los proveedores de motores marinos, para determinar la factibilidad del uso de combustibles alternativos.

5.2.5.12 Vida Útil de la Embarcación

La vida útil de la embarcación, en especial del casco, será función del tipo y calidad de mantenimiento, particularmente de la frecuencia de carenas y calidad de las mismas. Respecto de la vida útil de los motores principales, esta dependerá del TBO (Time Between Overhaul) para el rating seleccionado y de su estricto mantenimiento. Por lo tanto, la vida útil de una embarcación es un parámetro muy dependiente de factores



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relacionados con la disciplina de mantenimiento, por ello no es fácil de determinar; sin embargo, en general se puede hablar de un rango amplio de vida que podría estar entre los 25 a 40 años.

5.2.5.13 Peso Muerto y Capacidades

El peso muerto de la embarcación estará compuesto principalmente por:

o Carga máxima de vehículos en cubierta, preestablecida en 530 toneladas.

o Pasajeros, 200 personas a un promedio típico de 80 kilos, 16 toneladas.

Petróleo combustible para 10 días de servicio, esta capacidad sólo podrá ser determinada una vez conocida la potencia total de la embarcación, es decir, la marca y el modelo de cada motor, incluyendo los grupos generadores. Las curvas de consumo que serán proporcionadas por el fabricante o proveedor de los motores, serán la base para obtener los consumos. Con esta información se podrá obtener la cantidad mínima de combustible para los 10 días, consecuentemente el tamaño mínimo de los tanques.

o Agua dulce, 15 toneladas

o Tripulantes, seis (6) personas aproximadas.

o Personal de servicio, cuatro (4) personas.

5.2.5.14 Disponibilidad de Embarcaciones Nuevas

Un período de construcción de 24 meses, es un plazo de disponibilidad típica para este tipo y tamaño de embarcación. Para que esto se cumpla, el paquete de ingeniería debería estar disponible en el mes 1 de 24, en estas circunstancias se debe agregar el tiempo de ingeniería al plazo de 24 meses, con lo cual un plazo de 30 meses sería el más probable para cuando la ingeniería no se encuentre disponible. Se le debe dar especial atención a los plazos de entrega en fábrica de los motores principales y de los equipos azimutales, ya que la experiencia del momento nos dice que estos plazos pueden llegar hasta los 18 ó 24 meses, con lo cual el plazo de terminación del casco y sus sistemas pasa a tomar segunda importancia a la hora de establecer los plazos contractuales de entrega de las naves.



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5.3 ASPECTOS GEOGRÁFICOS, ECONÓMICOS Y DE OPERACIÓN QUE CONDICIONAN

LAS NAVES QUE OPERARÁN EN EL CANAL DE CHACAO

55..33..11 CCoonnssiiddeerraacciioonneess GGeenneerraalleess

El emplazamiento seleccionado para la infraestructura portuaria del lado continental del C. de Chacao (en las proximidades de Pta. Coronel); presenta un perfil transversal que transita bruscamente desde una primera plataforma de aguas someras, a una fosa más profunda que rápidamente alcanza de 15 a 20 m. Si a ello se suman las fuertes diferencias de mareas existentes, se establecen condiciones que privilegian el uso de naves de calado reducido. En efecto, calados mayores obligan a construir muelles de gran longitud y, por tanto, de alto costo. Por otra parte, las fuertes variaciones de marea, del orden de 7 m, exigen utilizar ya sea rampas, o muelles con sistemas combinados de pontones y largas pasarelas basculantes, que hagan posible controlar el efecto marea en la interfaz nave/puente. Las otras particularidades marítimas prevalecientes en el Canal (corrientes, mareas y vientos), hacen que la operación de carga/descarga de las naves, tanto en muelles como rampas de atraque, requiera de soluciones de abrigo, amarre, apoyo lateral, o atraque de la nave en ángulo respecto al eje del muelle; que contribuyan a controlar la componente combinada de corriente, oleaje y vientos que la atacan transversalmente, y así evitar que la nave derive en especial durante la carga/descarga de los vehículos. El hecho que el extremo del muelle deba ubicarse más allá del punto de quiebre de pendiente de la plataforma hacia la fosa, hace que gran parte de la nave quede ubicada en aguas profundas, dificultando la construcción de obras de abrigo o sistemas de amarre de la nave. Cabe consignar que las condiciones geográficas del terminal, antes expuestas, son las propias del lado del continente, el que presenta mayor restricción por encontrarse en una zona más abierta y, por tanto, más expuesta al efecto de las corrientes y oleaje que el Terminal Sur (Chacao). En estas circunstancias, diseños de naves adecuados para operar en el Terminal Norte, no serán limitados por las características propias del terminal en Chacao. A su vez, la necesidad de incorporar una oferta de naves coherente con la demanda esperada para los próximos 10 a 15 años, orienta a utilizar embarcaciones tipo Ro-Ro con mayor superficie de estiba que la disponible en las actuales naves que entregan el servicio en el Canal, la cual se puede proveer con una o más cubiertas de carga o cubiertas de rodados. Tener una nave de mayor tamaño, obviamente obliga a una potencia o planta propulsora de mayor capacidad para lograr como mínimo las mismas velocidades de las naves existentes en el canal, o mejorarlas. Por su parte, tener plantas propulsoras de mayor capacidad implica tener hélices también de mayor tamaño (diámetro), lo que requiere de un calado mínimo adecuado para que estas hélices puedan trabajar convenientemente sumergidas. Sólo de esta manera se logrará los rendimientos esperados de los equipos propulsores. En el evento que el calado de la nave vacía no sea suficiente para cumplir con lo anterior, el uso de lastre fijo o variable deberá ser considerado para aumentar el calado hasta lo necesario. Las naves que actualmente operan en el canal de Chacao son de fondo plano con pequeña astilla muerta, y tienen la ventaja de operar mejor en zonas de baja profundidad ya que al poseer mayor volumen sumergido a igual condición comparativa de carga, los calados son menores y permite el acercamiento a tierra con mayor facilidad y seguridad. Sin embargo, un bajo calado de la nave, si bien beneficia



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la posibilidad de operar en aguas poco profundas obliga, por otro lado, a disponer los equipos de propulsión “insertos o encerrados” dentro de “nichos” de forma de pirámide truncada, tal como los usados en todos los actuales trasbordadores en Chacao. Esto hace que la excelente característica de los equipos azimutales se pierda en una buena proporción, ya que el flujo de empuje creado por las hélices siempre chocará en uno de los planos inclinados del nicho o túnel, bajando o desaprovechando sus potencialidades, con los compromisos de potencia correspondiente. Una desventaja de las naves de fondo plano (de formas llenas y rectas, cercanas a un paralelepípedo) con respecto a un casco de sección transversal en V, es que requieren de mayor potencia, ya que la resistencia del casco aumenta con formas regulares o menos hidrodinámicas. Es así que un casco de formas llenas, necesita mayor potencia que un casco de formas finas o hidrodinámicas, aspecto que debe ser considerado al requerir naves de mayor capacidad de transporte. Para una misma capacidad de cubierta, el tamaño de la nave estará obviamente en estricta proporción con ella; consecuentemente, tanto la eslora como la manga serán función de esta capacidad o de este parámetro de origen. Así también la relación entre ellas, o sea la relación Eslora/Manga, deberá estar dentro del rango típico usado por los diseñadores en todo el mundo. El tamaño necesario o requerido de la cubierta, particularmente la manga y su relación proporcional con la eslora, podrá ser satisfecho con cualquier tipo de casco; plano, con fondo en “V”, hidrocónico, de pantoques redondos, e incluso con un casco tipo catamarán. Debe tenerse claro, que fondo plano no es sinónimo de mayor manga. Fondo plano es sólo una forma simple de monocasco. Dadas ciertas condicionantes de solicitación transversal, al momento de operar la carga/descarga de la nave, será posible omitir los elementos de amarre y/o apoyo lateral, mediante la aplicación simultánea de dos características, primera, contar con naves con varios sistemas propulsores del tipo azimutal, idealmente cuatro, dos en popa y dos en proa, y dos, contar con un nicho de “entrada” o “encaje” en el pontón de atraque. De este modo, la proa de la nave se hace “solidaria” al pontón por la forma del nicho y por el empuje necesario de la nave contra el pontón. El otro extremo de la nave, se controlará en su posición mediante los dos equipos azimutales de popa. Desde ya, resulta impensable que cada vez la nave deba fondear sea necesario maniobrar con cabos de amarre, si se toma en consideración las limitaciones de tiempo de uso de la infraestructura portuaria que se dispondrá. Cualquier tipo de nave, monocasco o no, deberá tener un sistema adecuado de propulsión. Tal como se indica, sería ideal tener cuatro equipos azimutales como sistema, que se comportará mejor en presencia de corrientes y viento, dando una capacidad de maniobra inmejorable. El uso de muelles de atraque en los cuales las naves se posicionan en forma perpendicular u oblicuo respecto al eje del muelle de evacuación y carga de los vehículos (como es el caso de las rampas), necesariamente implica mayores tiempos totales de maniobra de atraque y posicionamiento, y en maniobras de carga y descarga de las naves, con los consecuentes aumentos de tiempo y costos de operación.



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55..33..22 CCoonnddiicciioonnaanntteess AAmmbbiieennttaalleess

5.3.2.1 Corrientes

En el proceso de diseño de la planta propulsora, en especial en la determinación de su potencia, se deberá tomar muy en cuenta las corrientes máximas del canal, en especial si la velocidad de estas corrientes, en el centro del canal, podría llegar hasta los ocho (8) nudos. La deriva o traslación transversal de la embarcación causada por una corriente de ataque perpendicular a la nave, y de ocho nudos, puede hacer que ésta tenga una travesía significativamente mayor a la que se logra con una corriente menor o inexistente. Al mismo tiempo si el operador intenta minimizar la deriva mediante el uso de uno o más azimutales que contrarresten ese efecto, se deberá tener presente el exceso de consumo asociado o la pérdida de velocidad y aumento de tiempo en la dirección del cruce. Se considera que la corriente toma especial importancia en la zona central del canal, ya que la distribución de velocidades en su sección transversal varía gradualmente, disminuyendo progresivamente hacia las cercanías de la playa, en ambas riberas. Esto nos indica que si bien una solución de terminal con muelle de extensión y pasarela de ajuste vertical, dejará a las embarcaciones alejadas del borde de playa, esta distancia no sería significativa como para que la velocidad de la corriente en el área de atraque impida que las naves puedan arribar perpendicular a la costa. El uso de soportes podría realizar el resto del trabajo en la llegada y mantendrían la nave su posición para la operación de carga y descarga. En todo caso, una solución de soportes mediante pilotes podría ser una solución viable; sin embargo, ésta obligaría a que la recalada de la embarcación fuese alternada en cada lado de la línea de pilotes, y su alternancia dependería de la dirección de la corriente. Es decir, la nave siempre debería recalar y apoyarse en la línea de pilotes por el lado contrario al desde donde viene la corriente, de tal forma que éstos le ayuden a sostenerse en su posición de trabajo, tal como se muestra en la siguiente figura. Esta solución debiera ser complementada con una entrada a la pasarela del tipo “embudo” que trabara a la nave y con esto facilitar y dar seguridad al flujo vehicular. La Figura Nº 5-2: Esquema Muelle – Pasarela - Embarcación; ilustra un diseño del tipo antes señalado.



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Figura Nº 5-2: Esquema Muelle – Pasarela - Embarcación

5.3.2.2 Viento

Al igual que el punto anterior, el viento máximo es otro parámetro que se debe considerar a la hora de diseñar la nave, es decir, su efecto tiene relación con el diseño de una embarcación con una mínima área expuesta al viento (vela) posible. En general, y hasta donde sea posible, se debe evitar en el diseño de la embarcación la creación de costados de gran superficie expuesta. Esto toma especial importancia cuando la nave sugerida tiene dos cubiertas de rodados, que hacen crecer su puntal considerablemente.



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5.3.2.3 Alto de Ola Máximo

El diseño de la embarcación debe tomar en consideración el alto de ola máximo que se produzca en el canal. Sin perjuicio de lo anterior un alto máximo de ola deberá ser aceptado al momento de las pruebas de mar. El francobordo, correspondiente a la distancia desde el plano de flotación de la nave en condición de máxima carga hasta la primera cubierta de rodados, debe ser especialmente diseñado para la altura de ola máxima registrada en la zona del canal seleccionada como emplazamiento de los terminales.

5.3.2.4 Restricción de Calado

Los antecedentes obtenidos en el marco del Estudio, permiten afirmar que el canal no ofrece restricciones de calado, aún en condiciones de la marea más baja del año. Sin embargo, en las áreas en donde serán instalados los muelles de abrigo y extensión y las correspondientes pasarelas, se debe asegurar un calado acorde con el tipo de embarcación seleccionada. Una profundidad disponible mayor en un metro que el calado máximo de la embarcación en plena carga sería recomendable, y un mínimo no menor a 0.5 metros sería admisible para la mínima marea.

5.3.2.5 Temperaturas Extremas

Las temperaturas extremas, más baja y más alta, señaladas en las estadísticas disponibles, deberán ser los parámetros de origen para el diseño de la planta de calefacción y aire acondicionado de la nave.

5.3.2.6 Mareas

Para la determinación del largo total del muelle de extensión, así también del largo de las pasarelas, se usará la diferencia de altura entre los niveles mínimo y máximo que registran las mareas del año. Será importante considerar el calado disponible en las áreas de embarque y desembarque tomando en consideración las mareas más bajas del año.

5.3.2.7 Restricciones Administrativas para el Diseño

En general no existen restricciones de carácter administrativo que afecten el diseño de las naves o el diseño de la operación naviera propuesta. De hecho, las naves que se proponen en este estudio cumplen con todas las normas nacionales e internacionales de diseño, operación, seguridad, mantenimiento y protección del medio ambiente.

5.3.2.8 Nivel de Servicio

Las naves que se propongan deberán ofrecer un nivel de servicio orientado por los resultados de la encuesta de Preferencias Declaradas, que informa respecto a Atributos, Conforme a lo que en ella se estableció, se deberá considerar aumentar la cantidad de baños y superficies de estar, respecto a las disponibles en las naves existentes.



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5.4 PROPUESTA DE NAVES CORRESPONDIENTES A LA TIPOLOGÍA MONOCASCO

FONDO ANCHO1

Se desarrolló una propuesta que consideró 5 distintos tipos de naves, correspondientes a la tipología monocasco fondo ancho:

- A1 Una nave de características similares a las actuales que operan en el sistema, considerando mejoras en el servicio.

- A2 Una nave similar a la seleccionada en la alternativa “A1” pero contará con una mayor manga, que permita ya sea el ingreso y egreso simultáneo de vehículos, o bien, aumentan la cantidad de vehículos que embarcan o desembarcan por unidad de tiempo.

- A3 Una nave con mayor velocidad de operación, y mayor capacidad de transporte medida en metros lineales por viaje.

- A4 Una nave con un sistema de propulsión diferente a los actualmente utilizados.

- A5 Una nave propuesta por el Consultor.

55..44..11 CCoonnssiiddeerraacciioonneess GGeenneerraalleess BBáássiiccaass ddeell DDiisseeññoo

1. La estructura de la cubierta deberá ser diseñada considerando un peso por eje en base a las normativas legales actuales del Ministerio de Obras Publicas para la circulación normal en carreteras.

2. Sobre cada motor principal, grupos generadores y sobre cada unidad de propulsión se instalará escotillas desde la cubierta principal, con el objeto de acceder en forma fácil y directa a estos equipos. Esto facilitará los trabajos de mantenimiento normales en estas unidades. Se deberá considerar una escotilla general ubicada estratégicamente que permita acceder a la zona bajo cubierta principal, para el manejo de repuestos y otros.

3. La nave debe cumplir con todas las exigencias de la Autoridad Marítima Nacional en relación a la conservación del medio ambiente y la seguridad de la vida humana en el mar (Marpol y Solas). Esto implica contar con, al menos:

Planta de tratamiento de aguas servidas.

Estanque de aguas negras y grises.

Planta de tratamiento de aguas oleosas.

Estanque de lodos.

4. Balsas salvavidas con capacidad total de acuerdo a los requerimientos y “exenciones” existentes actualmente para los ferries ya operando en el canal; es decir, un 125% de la capacidad total de transporte incluida la tripulación.

5. Chalecos salvavidas en cantidad de 115 % de la capacidad total de pasajeros.

1 Ver Anexo 5.1.



5-15

6. Otros que sean exigencia de la Autoridad Marítima Nacional.

7. El accionamiento de las rampas de Proa y Popa deberá tener un mando local en un lugar adecuado que permita visualizar el manejo de estas unidades, y un accionamiento remoto para operar desde el puente de mando por medio de botoneras. Cada rampa deberá poseer un sistema de seguro, idealmente de accionamiento hidráulico, que la mantenga cerrada durante la navegación. Este seguro deberá poder desactivarse en forma manual en caso de emergencia (sin energía propia del barco) y la rampa podrá ser accionada manualmente en esta condición (barco muerto).

8. Las rampas deberán poseer sellos que aseguren su estanqueidad al mar durante la navegación.

9. Se deberá considerar para el accionamiento de rampas y cabrestantes, un sistema hidráulico principal y uno segundo de emergencia, en caso de falla del primero.

10. Se deberá considerar en la habitabilidad para pasajeros y tripulación sistemas adecuados de calefacción y ventilación.

11. Se deberá considerar protección catódica del casco (ánodos de zinc) por un período de a lo menos 2 años de duración.

12. La potencia a instalar para cada nave (motores principales) se obtendrá de datos técnicos de los proveedores de los equipos de propulsión para naves de características similares a las propuestas. El astillero constructor desarrollará el plano de líneas y podrá realizar los correspondientes ensayos de canal de pruebas (práctica normal en cualquier diseño de construcción naval), que permitan optimizar la forma del casco y así poder obtener la velocidad establecida y, por ende, la potencia total real a instalar en la nave para dicha velocidad.



5-16

5.5 MODELACIÓN TRANSBORDADORES SEGÚN TIPO DE CASCO PARA LA OBTENCIÓN

APROXIMADA DEL CONSUMO POR HORA DE LA PLANTA PROPULSORA

55..55..11 AAssppeeccttooss GGeenneerraalleess

Con la finalidad de estimar los costos de combustible para plantas propulsoras correspondientes a diferentes alternativas de naves que seguidamente se examinan.

55..55..22 CCaassccoo EExxiisstteennttee

Se ha tomado como base de estudio un trasbordador existente y que se encuentra operando actualmente en el Canal de Chacao, cuyo año de construcción es 2007, y que pertenece a la empresa Cruz del Sur.

Eslora Total: 68,60 metros Eslora en Cubierta: 58,30 metros Manga: 14,60 metros Puntal: 2,80 metros Calado: 1,80 metros Potencia: (4)x400Hp Velocidad: 12 nudos (máxima)

Tabla Nº 5-1: Características Técnicas de la Nave

Características Técnicas Cruz del Sur II

Año construcción 2007

País Chile

Capacidad de transporte (ton) 550

Metros lineales (m) 220

Nº de Motores 4 motores sistema Schottel

Marca y tipo de motores Volvo Penta 400 Hp c/u

diesel

Velocidad máxima (nudos) 12

Velocidad de operación normal (nudos)

9

Número de Tripulantes por turno 8



5-17

Limitaciones para Transportar

Número de vehículos livianos 66

Número de Camiones 18

Número de camiones con trailer 7

Número de Buses 5

Pasajeros 320

Consumos Diarios

Litros de Combustible 90 Lt/ hr

Litros de lubricantes: Motores Chevron 15 W40 0,04 Lt/hr

Litros de lubricantes: Shottel Shell Omala 150 0,045Lt/hr

Litros de lubricantes: Hidráulico Shell Tellus 37 0,018 Lt/hr

Elementos de Seguridad

Número de balsas salvavidas 16

Capacidad de las balsas salvavidas 25

Número de chalecos salvavidas 351 adulto + 33 niños

El propósito de tomar la Cruz del Sur II como base para la modelación de los otros cascos de fondo plano, que serán por tanto geométricamente similares, ha sido poder deducir la eficiencia total del sistema de propulsión de esta nave, parámetro que será usado como dato de referencia para los modelos de 44, 72 y 100 Veq., considerados. Se ha usado el módulo “Hullspeed” del programa “Maxsurf” para encontrar por iteración que la eficiencia del sistema de propulsión de esta nave es de 40,2%. Este resultado se refleja en la curva resultante de Potencia (Hp) V/S Velocidad (Nudos), y que es característica del casco considerado, y en donde se puede apreciar que para 12 nudos la potencia necesaria es del orden de 1600 Hp, que es precisamente lo instalado en la nave existente Cruz del Sur II..



5-18

55..55..33 MMooddeellaacciióónn ppaarraa uunnaa NNaavvee ddee 4444 VVeehhííccuullooss EEqquuiivvaalleenntteess

La capacidad de 44 Veq de este modelo, corresponde en promedio a lo que actualmente existe en el canal. El tamaño de la nave para 44 Veq se ha modelado en base a cuatro pistas con un total de 189,2 metros lineales disponibles en la cubierta principal, resultado de multiplicar 44 vehículos x 4,3 m de largo por vehículo. Por tanto, se considerarán 200 metros lineales nominales. Según esto, la eslora proporcional de la cubierta de carga sería de 200/4 = 50 metros por cada pista, más un espacio de largo 3 metros en cada extremo hasta llegar al borde de la cubierta en proa y popa, lo que suma un largo de cubierta total de 50 metros + 2x3 metros = 56 metros de cubierta. La manga seguirá siendo de 14,6 metros con el propósito de mantener las cuatro pistas, así mismo, se mantendrá el puntal de 2,80 metros. Los resultados para este modelo se muestran en la curva de Potencia (Hp) V/S Velocidad (Nudos), en donde se puede apreciar que para lograr los 12 nudos se necesitaría una potencia total instalada de 1571 Hp. Recordar que esta modelación está basada en una eficiencia de propulsión de 40,2% posibles de aplicar dado que el casco es geométricamente semejante al modelo existente base.


El tamaño de la nave para 72 Veq se ha modelado también en base a cuatro pistas con un total de 309,6 metros lineales disponibles en la cubierta principal, resultado de multiplicar 72 vehículos x 4,3 m de largo por vehículo. Por tanto, se considerarán 310 metros lineales nominales. Según esto, la eslora proporcional de la cubierta de carga sería de 310/4 = 77,5 metros por cada pista, más un espacio de largo 3 metros en cada extremo hasta llegar al borde de la cubierta en proa y popa, lo que suma un largo de cubierta total de 77,5 metros + 2x3 metros = 83,5 metros de cubierta. La manga seguirá siendo de 14,6 metros con el propósito de mantener las cuatro pistas, así mismo, se mantendrá el puntal de 2,80 metros. Los resultados para este modelo se muestran en la curva de Potencia (Hp) V/S Velocidad (Nudos), en donde se puede apreciar que para lograr los 12 nudos se necesitaría una potencia total instalada de 1962 Hp. Recordar que esta modelación está basada en una eficiencia de propulsión de 40,2% posibles de aplicar dado que el casco es geométricamente semejante al modelo existente base.


El tamaño de la nave para 100 Veq se ha modelado en base a cinco pistas con un total de 430 metros lineales disponibles en la cubierta principal, resultado de multiplicar 100 vehículos x 4,3 m de largo por vehículo. Por tanto, se considerarán 430 metros lineales nominales. Según esto, la eslora proporcional de la cubierta de carga sería de 430/5 = 86 metros por cada pista, más un espacio de largo 3 metros en cada extremo hasta llegar al borde de la cubierta en proa y popa, lo que suma un largo de cubierta total de 86 metros + 2x3 metros = 92 metros de cubierta. La manga aumenta en proporción a la pista adicional quedando en 18,30 metros con el propósito de mantener una relación Eslora/Manga razonable. Se mantendrá el puntal de 2,80 metros.



5-19

Los resultados para este modelo se muestran en la curva de Potencia (Hp) V/S Velocidad (Nudos), en donde se puede apreciar que para lograr los 12 nudos se necesitaría una potencia total instalada de 2535 Hp. Recordar que esta modelación está basada en una eficiencia de propulsión de 40,2% posibles de aplicar dado que el casco sigue siendo es geométricamente semejante al modelo existente base.

55..55..66 MMooddeellaacciióónn ppaarraa uunnaa NNaavvee ccoonn CCaassccoo eenn ““VV”” ddee 4444 VVeehhííccuullooss

EEqquuiivvaalleenntteess

El tamaño de este modelo, es idéntico a su equivalente en versión fondo plano. Los resultados para este modelo se muestran en la curva de Potencia (Hp) V/S Velocidad (Nudos), en donde se puede apreciar que para lograr los 12 nudos se necesitaría una potencia total instalada de 1519 Hp. Para esta modelación se ha usado una eficiencia de propulsión de 40,2% similar al casco de fondo plano, aunque en rigor es mayor, se ha decidido mantenerla como para situar el estudio en una posición conservadora.



El tamaño de este modelo, es idéntico a su equivalente en versión fondo plano. Los resultados para este modelo se muestran en la curva de Potencia (Hp) V/S Velocidad (Nudos), en donde se puede apreciar que para lograr los 12 nudos se necesitaría una potencia total instalada de 1635 Hp. Similar al anterior, para esta modelación se ha usado una eficiencia de propulsión de 40,2% similar al casco de fondo plano, aunque en rigor es mayor, se ha decidido mantenerla como para basar el estudio en una posición conservadora.



El tamaño de este modelo, es idéntico a su equivalente en versión fondo plano. Los resultados para este modelo se muestran en la curva de Potencia (Hp) V/S Velocidad (Nudos), en donde se puede apreciar que para lograr los 12 nudos se necesitaría una potencia total instalada de 2074 Hp. En este caso también se ha usado una eficiencia de propulsión de 40,2% similar al casco de fondo plano, aunque en rigor es mayor, se ha decidido mantenerla como para basar el estudio en una posición conservadora.

55..55..99 EEssttiimmaacciióónn ddee llooss CCoonnssuummooss ppoorr hhoorraa ddee ccaaddaa MMooddeelloo ddee NNaavvee

Con el propósito de lograr un dato de consumo horario a la máxima velocidad para cada modelo de nave, se han establecido las potencias nominales en base a las potencias más cercanas de modelos comerciales de motores existentes o disponibles en el mercado. Sólo como ejemplo se ha tomado la marca Caterpillar. Se hace notar que para otras marcas de motores, los consumos por hora para las mismas potencias nominales son muy similares. En la Tabla Nº 5-2: Tabla de Resultados de Modelaciones, se presenta tabulados los resultados de las modelaciones, y se consignan los modelos de motores Caterpillar que cumplirían con las potencias necesarias a la vez que los consumos de combustible, según los requerimientos que arrojan las modelaciones.



5-20

Tabla Nº 5-2: Tabla de Resultados de Modelaciones (Velocidad: 12 Nudos)

Tipo de Trasbordador LxBxH Datos del Motor Desplaz. Calado Potencia

Total Potencia por

Motor Potencia

Total Consumo Horario

Según Tipo de Casco Esl.xMangaxPuntal Modelo Ejemplo m3 m Hp Calc. Hp @ rpm Hp Nom. Litros/Hora

Fondo Plano para 44 Veq 56,0x14,6x2,80 Caterpillar, 3406C, B 1022 1,8 1571 406 @ 1800 1624 73,9

Fondo Plano para 72 Veq 83,5x14,6x2,80 Caterpillar, 3408C, B 1523 1,8 1962 522 @ 2100 2088 103,3

Fondo Plano para 100 Veq 92,0x18,3x2,80 Caterpillar, 3412C, A 2104 1,8 2535 659 @ 1800 2636 127,3

Fondo en "V" para 44 Veq 56,0x14,6x2,80 Caterpillar, 3406C, B 1020 2,22 1519 406 @ 1800 1624 73,9



Notar que los modelos de cascos de fondo en “V” se han analizado con un calado mayor que los cascos de fondo plano. La explicación de esto es porque los cascos de fondo plano desplazan más que los cascos de fondo en “V” para un mismo calado, por tanto para que el análisis sea consistente, los desplazamientos entre naves de la misma capacidad pero de distinta forma de casco, deben ser iguales. Esto explica que el calado para los modelos de fondo plano es 1,80 metros, y 2,22 metros para los de fondo en “V”, con esto se logró la aproximación entre los volúmenes en [m3], de 1022 y 1020, entre 1523 y 1520, y entre 2104 y 2100 mostrados en la tabla. Notar además que aunque los calados para las naves de fondo en “V” respecto de su equivalente con fondo plano, son mayores para igualdad de desplazamientos, se cumple que sus potencias necesarias para lograr la misma velocidad de 12 nudos son menores. Ver diferencias entre 1571 y 1519, entre 1962 y 1635, y entre 2535 y 2074. Notar que si bien es cierto se cumple que la potencia del modelo 44 Veq de fondo plano respecto del modelo 44 Veq de fondo en “V” es mayor, su diferencia, sin embargo, no alcanza a obligar al cambio de modelo de motor. Así ocurre que los consumos de ambos modelos son iguales a 73,9 Litros/hora.



5-21

5.6 COSTOS DE INVERSIÓN, OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y VIDA ÚTIL DE LAS

NAVES

El precio de una embarcación nueva del tipo y tamaño que se debe considerar para cumplir con los requerimientos del Mandante, estará determinado por el diseño detallado de cada oferente. Un rango de entre 4 y 6 millones de U$, cubrirá probablemente toda la gama de tipos de embarcaciones que se pueden considerar aptas para el proyecto. Una estimación más acotada se realiza con el diseño general en cuanto a cantidad de acero, potencia de la planta propulsora y potencia de la planta generadora de electricidad, el cual también se efectúa en este Estudio. A continuación se presentan valores estimados del precio astillero de tres modelos o tipos de nave: 44VEQ, 72VEQ y 100VEQ. Los tres tipos se han evaluado para 12 nudos y 15 nudos. Sólo se han evaluado los de fondo plano, ya que se considera que el costo de los equivalentes en fondo en "V", variaría muy poco: algo más de ingeniería y, eventualmente, un poco más de acero, si es que el puntal pudiera crecer algo. Una estimación de costo de un 3% más, debiera cubrir los casos de fondo en "V". El modelo 44VEQ es el que se acerca más a lo existente, o sea, sería comparable al "Cruz del Sur II", haciendo la salvedad que nuestras propuestas consideran acomodaciones para pasajeros y mayor confort.

Tabla 5-3: Inversión por Tipo de Nave

TIPO DE NAVE MILL. US$

Fondo Plano para 44 VEQ 4,2



Un costo de mantenimiento suficientemente aproximado podrá ser estimado una vez conocida la potencia de la planta propulsora, con lo cual se podrá convocar a varios fabricantes para que emitan y suministren, conjuntamente con la oferta, la tabla costo de mantenimiento para cada motor seleccionado para un plazo de uso de un año. Similar a lo anterior, los astilleros de la zona podrán ser consultados por los precios de una carena estándar, con lo cual se pueden ir estableciendo los costos de mantenimiento de los ítems más relevantes de la embarcación. Son muchos los factores que intervienen cuando se intenta hacer una comparación razonable entre la nave nueva óptima y una existente de varios años de uso, lo que lo hace poco recomendable. Los requerimientos establecidos para el Estudio, llevan implícita la necesidad de plantear una gama de tipos de nave más amplia de las actualmente existentes, particularmente en tamaño y potencia instalada. Este tipo de comparación se podría intentar en una matriz común, pero tendrá poca utilidad desde que el concepto o diseño de la nave nueva respecto de la nave existente sea radicalmente distinto, principalmente en sus características capacidad de carga, área de cubierta, velocidad y confort.



5-22

5.7 CONCLUSIONES

55..77..11 CCoonncclluussiioonneess PPrreelliimmiinnaarreess

5.7.1.1 De Orden General

Basados en requerimientos generales, tales como capacidad de pasajeros, considerablemente mayor a la que ofrecen las embarcaciones actualmente en servicio en el canal; velocidad de servicio de 12 nudos, también superior a la de las naves existentes; de vehículos, rapidez de embarque y desembarque, servicios a bordo, seguridad, confort, etc., a la luz de las condicionantes generales de diseño, éste Consultor concluye:

a) Una capacidad de carga de 100 vehículos, exige una amplia superficie de estiba analizada. A un promedio de 1.7 toneladas cada uno, el peso de la carga sobre cubierta sería cercano a las 170 toneladas, si se cargan exclusivamente vehículos livianos.

b) Si esta superficie mínima de estiba se asimila a un casco, éste debería tener una relación eslora/manga de 2,963, proporción que no se escapa del rango para embarcaciones similares.

c) Una modelación preliminar de un monocasco para estas dimensiones, con un desplazamiento aproximado de 1.986 toneladas y un calado de 1,5 metros, similar en forma de casco al tipo existente en el canal de Chacao, es decir de fondo plano y pequeña astilla muerta, para esta capacidad de área de cubierta; nos daría una potencia del orden de 2000 kW para 12 nudos. Estos se deberían distribuir en cuatro (4) equipos azimutales de 500 kW cada uno.

d) Para esta potencia, cuatro equipos azimutales, por ejemplo, marca Schottel modelo SRP 440, trabajando cada uno en rating A, capaces de absorber una potencia máxima de 650 kW @ 1800 rpm, con propulsores de diámetro 1450 mm, serían preliminarmente adecuados. Nótese que el calado máximo de 1,5 metros supera sólo en 50 mm al diámetro de la hélice, lo que nos dice que eventualmente la embarcación debería tener un calado superior para asegurar que la hélice quede suficientemente sumergida. El calado puede ser manejado mediante lastre.

e) Una modelación similar, pero para una nave del tipo catamarán, cumpliendo con los mismos requerimientos, es decir la misma eslora, manga y desplazamiento, nos daría para la misma velocidad, una potencia estimada de 1800 kW. Se adjunta resultados de la modelación del casco en “Maxsurf” y de la simulación para el pronóstico de velocidad en “Hullspeed”.

f) Es importante hacer notar que la versión monocasco del tipo fondo plano con pequeña astilla muerta, para las mismas dimensiones principales y para una misma carga, cala (se sumerge) obviamente menos que un catamarán.

g) Para el caso del catamarán de iguales dimensiones principales y para la misma carga, por naturaleza de diseño, o sea dos cascos: éstos siempre



5-23

calarán más que un monocasco, esto es así porque deben equilibrar el mismo desplazamiento con una manga de flotación menor. Esto hace que este tipo de casco tenga la ventaja de un calado propio sin lastre adecuado para que las hélices siempre queden convenientemente sumergidas.

h) Según lo indicado en los puntos c y e anteriores, se deduce que para las mismas condiciones de operación, el catamarán necesitaría menos potencia que un monocasco del tipo fondo plano con pequeña astilla muerta.

i) Debemos agregar que los equipos azimutales en un catamarán quedan evidentemente mejor instalados. En efecto, las hélices quedan liberadas de “sombras” como la que pudiera crear un skeg o quilla vertical. En este caso, cuando las hélices se orientan con su flujo en el sentido transversal, sus hélices quedan 100% libres de obstrucciones, lo que hace que su eficiencia sea la óptima.

j) Esta característica es particularmente ventajosa al momento de que el operador de la nave decida contrarrestar la deriva causada por corrientes transversales a la nave. Asimismo, será también una característica fundamental si la infraestructura portuaria se diseña para un atraque normal al borde de playa, es decir, normal a la corriente.

k) Para el caso de los cascos del tipo existente en el canal, cada hélice de cada equipo azimutal, siempre queda confinada en un túnel del tipo pirámide truncada, lo que hace que en cualquier dirección el flujo de empuje generado por las hélices, siempre deba golpear en alguna de las superficies del túnel, perdiéndose con esto una de las mejores características del sistema azimutal, su eficiencia en cualquier dirección.

l) Esto hace que las actuales naves tengan una considerable deriva en presencia de corrientes altas, y consecuentemente una travesía mayor.

m) Según todo lo anterior, un diseño monocasco con fondo en “V”, quedaría por lo tanto como una alternativa intermedia, ya que en las mismas condiciones de operación, éste calará más que un monocasco del tipo fondo plano con pequeña astilla muerta, que permita a las hélices quedar suficientemente sumergidas. Por su parte, si los equipos azimutales no tienen la posibilidad de ser instalados adecuadamente, las hélices podrían quedar permanentemente afectadas por “sombras” de skegs.

n) Para mantener el concepto roll-on roll-off intacto a toda la longitud de la línea de cruce, sin tener que maniobrar las naves más de lo necesario, sería favorable disponer de un diseño de pontones flotantes que “reciban” las naves en un nicho para el atraque, con esto la nave queda convenientemente “atrapada” en su proa, minimizando el efecto de la corriente. El perímetro interior del nicho de atraque, podrá ser habilitado con defensas de caucho fijas o giratorias para facilitar el “deslizamiento” de la proa de la nave al interior del nicho.



5-24

5.8 CCOONNCCLLUUSSIIOONNEESS YY SSUUGGEERREENNCCIIAASS FFIINNAALLEESS RREELLEEVVAANNTTEESS

Entre los parámetros más importantes que confluyen para poder establecer soluciones óptimas, y que ameritan ser comentados, están;

Angulo Óptimo de Atraque de las Naves

Se concluye que el ángulo de recalada y atraque óptimo es en 90º respecto del borde de playa. Esto asegura un fácil y seguro proceso de embarque y desembarque, ya que el mismo tren de vehículos que sale de la nave, pasa y recorre toda la línea del sistema, sin tener que realizar curvas cerradas que crearían demoras en el proceso.

Velocidad de la Nave

La velocidad de 12 nudos permitirá satisfacer el resultado de las modelaciones, al permitir un tiempo de viaje entre terminales de 20 min, pudiendo de esta manera disponer de un sistema coherente.

Velocidad del Proceso de Embarque y Desembarque de los Vehículos

Los tiempos de embarque y desembarque, serán parte de las variables a consideran para permitir la consistencia operacional requerida.

Tipo de Nave Roll-On Roll-Off

Sin lugar a dudas, el tipo de nave roll-on roll-off es la solución óptima para una eficiente operación de carga y descarga de rodados, concepto que debería mantenerse intacto a todo el largo del sistema, incluyendo los pontones, las pasarelas y los muelles de extensión. Según esto, se debe procurar una solución que permita a los vehículos, particularmente a los camiones con acoplado, a circular sin virajes dado que; de ser así desvirtuaría el concepto antes expresado, lentificando el proceso a la vez que complicándolo.

Tipo de Propulsión

Se concluye, sin lugar a dudas, que el sistema a aplicar debe ser del tipo azimutal. Esto se basa en el éxito que estos sistemas han tenido por décadas alrededor de todo el mundo y también en nuestro país desde alrededor de 1978. La inmejorable capacidad de maniobra hace que estos equipos sean la solución óptima.

Calados

Para la modelación preliminar, con base en una embarcación de fondo plano y una sola cubierta de rodados, para 100 vehículos, se considera de eslora estimada de 100-108 metros y manga estimada de 27 metros y desplazamiento aproximado nominal de 1900 tons, el calado sería del orden de 1,5 metros. Similar modelación e iguales parámetros para un casco tipo catamarán, se obtiene un calado de 2,7 metros. Esto nos dice que la profundidad disponible en los lugares de atraque en marea mínima, debería sería de no menos que 3,7 metros, idealmente 4,0 metros mínimos.



5-25

Eslora

Para la capacidad de 100 vehículos y las distancias de estiba recomendables entre ellos, y considerando que embarcaciones de una cubierta de rodados pueden ser ofertadas, una eslora de 100-108 m.

Manga

Para la capacidad de 100 vehículos y las distancias de estiba recomendables entre ellos, y considerando que embarcaciones de doble cubierta de rodados pueden ser ofertadas, un rango de manga entre 25 metros y 30 metros puede ser aceptable.

Cantidad de Cubiertas de Rodados

Se considera razonable dejar abierta la posibilidad de que los oferentes puedan participar con naves de más de una cubierta de rodados, con esto se flexibiliza y se aumentan las posibilidades de recibir propuestas con diseños innovadores y probablemente más eficientes. Para este caso, se debe tener presente, que como el área de estiba se distribuiría entre dos cubiertas, las dimensiones principales de la nave ofertada eventualmente será menor que una de cubierta simple, aunque en calado sería mayor.

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5 ANÁLISIS Y DISEÑO ALTERNATIVAS DE NAVES … y Diseno Alt... · pasillos peatonales con las mismas características de seguridad, ... Se sugiere pasarelas de estructura reticulada,