Diseños vanguardistas de buques portacontenedores

Monday, April 04, 2016

Diseños vanguardistas de buques portacontenedores

La empresa danesa de ingeniería naval, KNUD E. HANSEN, recientemente ha desarrollado diseños de vanguardia de portacontenedores. Cada diseño representa una serie de innovaciones que forman parte de una solución adaptada a requisitos específicos.

El primero, de una serie de tres diseños, es un barco de 2000 TEU que se concibió para servir puertos río arriba, usualmente con canales angostos, como por ejemplo el Puerto de Bangkok, Tailandia. Para navegar en este tipo de puertos se requiere de un barco de poco calado en el caso de Bangkok no superior a 8,2 metros.

Para hacerle frente a una situación como la arriba mencionada, el barco debe tener una hélice de diámetro relativamente pequeño y que a la vez, no derive en una nave de baja potencia. Es por eso que los diseñadores de KNUD E. HANSEN introdujeron un sistema especial de propulsión, en donde la hélice principal, con diámetro de 5.8 m es accionada directamente por el motor, y a la vez, aunada con un Azipod de rotación inverso con hélice de 4.7 m.

Jesper Kanstrup, Ingeniero Naval Sénior en KNUD E. HANSEN, explica: “La estructura de la doble hélice compensa el hecho de que el diámetro de las hélices sea relativamente pequeño. La suma del área del túnel de hélice, que las dos hélices ocupan, equivale el área de una hélice sencilla de aproximadamente un diámetro de 7,4 metros y, además, la hélice de rotación contraria recuperará parte de la energía de la estela que produce la hélice principal y, de esta manera, se incrementa la eficiencia general”.

El segundo diseño, prevé un barco que no requiera un calado tan bajo y que tenga una capacidad de 3800 TEU. Ya que el calado no es de especial consideración, este barco dispondría de una hélice con un diámetro más grande y de menor número de revoluciones.

“Con la hélice más grande obtenemos eficiencia de propulsión que no se difiere mucho de la eficiencia de una solución de rotación inversa, pero a un costo mucho más bajo”.

A diferencia de la mayoría de portacontenedores, el puente de mando se encuentra un poco más a proa de la zona central de la eslora, para maximizar el número de guías de contenedores en la cubierta, considerando los requisitos de la línea de visibilidad del IMO. Las guías adicionales se pueden usar en las diferentes condiciones de carga en escenarios reales, ya que el barco es más ancho y tiene una mayor estabilidad que la mayoría de los portacontenedores de este tamaño.

Esta disposición tiene beneficios adicionales: Prepara al barco para LNG y para propulsión a combustible dual, atributos cada vez más solicitados. Aquí tenemos, por así decirlo, un bloque debajo del puente de mando en dónde podemos tener tanques de HFO o tanques de LNG. Además, el barco se puede construir con tanques de HFO y luego fácilmente reconvertirse a LNG para cuando la infraestructura sea lo suficientemente desarrollada, en el caso de que un sistema dual de combustible se haya instalado desde un inicio”. 

El dibujo abajo demuestra cómo es posible convertir el barco.

2. Conversion Sketch

A:           Tanques de combustible acomodados debajo del puente de mando

B:           Reconvertido para combustible dual – tanques de membrana de LNG se han instalado en lo que anteriormente                       fueron tanques de HFO

C:           Tanques prefabricados de LNG tipo-C tri-lobular se han instalado en lo que anteriormente fueron tanques de HFO

El diseño se está desarrollando en consultas con DNVGL con el fin de conseguir un “Approval in Principle”, algo que el Señor Kanstrup dice que va a ayudar a hacer el diseño más fácil de comercializar.

El tercer diseño considera la aplicación de una forma innovadora del casco adecuada para transporte, tanto de cargas parciales como cargas completas de contenedores.

El problema surge por el hecho de que hay diferentes maneras en las que un barco reacciona dependiendo de la carga. Un barco portacontenedor grande que lleva pocos contenedores presenta poco calado y a la vez una gran estabilidad resultando en aceleraciones tan altas que causan problemas a la maniobra y a la tripulación.

“En esta situación no se requiere más que un nivel de estabilidad suficiente, así que un casco estrecho es preferible”, dice el Señor Kanstrup. “El problema es que cuando se llega a tener carga completa se requiere una línea de agua más ancha para lograr estabilidad adicional. De esta manera, el casco ideal tendría lados inclinados con líneas de agua estrechas con un calado poco profundo y líneas de agua más anchas con un calado más profundo. Sin embargo, esto no sería el diseño más práctico si se consideran puertos con paredes verticales como en muchos puertos".

La solución planteada por KNUD E. HANSEN es, que en vez de un casco convencional (abajo, A) se use un casco con lados inclinados (B), pero que se reflejen las secciones triangulares a cada lado (C) para crear un trimarán o, mejor dicho, un monocasco angosto, estabilizado por cascos arbotantes de sección transversal triangular los que facilitarían el atraque en muelle de paredes verticales (D).

3. Hull

De esta manera, se tiene la estrechez asociada con las aceleraciones bajas de la carga parcial, y con la sección triangular de los estabilizadores de los cascos, la estabilidad incrementada para la carga completa en calado más profundo.

El diseño presenta una sección sin tapas de escotilla en el monocasco, con contenedores de 40 pies apilados en un sistema fijo de guía. Ya que las guías solo se instalan en el monocasco y no en los cascos arbotantes se ha trabajado en la flexibilidad para llevar contenedores de 20, 45 o 48 pies.

“Muchos han propuesto un buque portacontenedores sin tapas de escotilla, pero para evitar que el agua entre en las bodegas abiertas cuando se navega en mal tiempo, la profundidad del casco debe ser grande. Con un casco profundo, el tiempo de manejo de los contenedores se incrementará dado que la distancia vertical para transportar el contenedor es más grande".

Este barco resuelve ese problema, ya que, el monocasco es angosto, los mamparos de las bodegas abiertas pueden ser más bajos, y con lados más bajos es más rápido el manejo de los contendores. 

Cuando el barco no está escora, los lados apenas tocan la superficie del agua lo que implica poca resistencia. Esto asegura un barco que puede tener una velocidad de servicio relativamente alta mientras se mantiene un consumo razonable de combustible por contenedor por milla náutica. “Estábamos buscando una solución al problema de la velocidad baja. Con el tiempo que demora el transporte con velocidad baja, para ciertos artículos, el flete por avión ha llegado a ser una opción más popular, dado que, la carga llega más rápido. Moviendo bienes de transporte marítimo a transporte por aire no tiene un buen efecto en las emisiones de CO2. Con un diseño como este que hemos presentado, tenemos un barco que salva la brecha entre portacontenedores de baja velocidad y el flete aéreo”.

4. Rendering

ECX-3800 3800 TEU buque portacontenedores.

5. Rendering 2

6. Rendering 3

TCX-3000 Diseño conceptual de un buque trimarán rápido tipo portacontenedores.

7. Rendering 4

ECX-2000-C 2000 TEU buque portacontenedores de Bankok Max-size con hélices de rotación inversa.