El consumo de combustible y su influencia en el desplazamiento.

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Stephen-Maturin
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Prefecto de Caballeria
Desde: 24 Mayo 2010

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- La lectura recientemente de un artículo sobre definiciones navales me ha hecho pensar en las variaciones del calado de un buque en función de las variaciones del desplazamiento, uno de los principales motivos de cambio del desplazamiento de un buque es el consumo de combustible, a medida que un buque va realizando un crucero va consumiendo el combustible y a menos combustible, menos peso, menor desplazamiento y menor calado, pero esta regla general tiene una excepción, los sumergibles.

- En los sumergibles los depósitos de almacenamiento están abiertos en su parte inferior y por allí entra libremente el agua de mar, a medida que se va consumiendo el combustible entra más agua de mar y el depósito se mantiene siempre lleno, como el combustible es más ligero flota sobre el agua de mar, la salida del combustible se realiza por la parte superior del depósito y así se evita la mezcla, cuando por el tubo de alimentación sale agua de mar significa que se ha gastado todo el combustible de dicho depósito.

- Pero vamos a ver lo que sucede con su peso, si tomamos una densidad del agua de mar de 1.027 gr/litro, aunque tiene variaciones según la zona tomamos esta como media, respecto al gasoleo que usan como combustible los sumergibles no se la densidad exacta que tenía el mismo, sin embargo considerando que el actual gasoleo náutico tiene una densidad de 890 gr/litro voy a tomar este dato como correcto a la hora de hacer los cálculos.


- Con estos datos vemos que un litro de agua de mar pesa 1,154 veces más que uno de gasoleo.

- El regresar de un crucero con las reservas de combustible agotadas un tipo IXc con una capacidad de 208 tn de combustible lleva en sus depósitos agua de mar con un peso de 240 tn aproximadamente es decir su desplazamiento habrá aumentado en 32 toneladas. Si hacemos el mismo cálculo con un tipo VIIc con una capacidad de depósitos de 113 tn llevara un peso de agua de mar de 130,4 tn aproximadamente, su desplazamiento habrá aumentado en 17.4 tn.

- Existe otra manera de hacer los cálculos, las 113 tn de combustible de un tipo VIIc con la densidad tomada de 890 gr/litro, ocupan un volumen de 126.96 m3, este volumen de agua de mar con una densidad de 1.027 gr/litro pesan 130.39 tn lo que coincide prácticamente con el dato anterior (la pequeña diferencia depende del número de decimales usados). Si hablamos de un tipo IXc las 208 tn de combustible con una densidad de 890 gr/litro ocuparan 233.70 m3 lo que en agua de mar es un peso de 240 tn, nuevamente coincide.

- Siempre hablamos de cantidades aproximadas por las posibles diferencias en las densidades, pero creo que son bastante realistas aunque no exactas.

- En un sumergible, diariamente el ingeniero de abordo realiza los cálculos para el llamado trimado diario, para ello tenía en cuenta el mencionado aumento de peso por el consumo de combustible, la pérdida de peso por el consumo de comida, agua dulce torpedos y munición gastada etc... se comprobaba la densidad del agua de mar en la zona y en base a estos datos hacía los cálculos para hacer el mencionado trimado diario y que cada día el sumergible tuviera el mismo desplazamiento y no varíe sus características y cualidades de navegación.

- Es una curiosidad con poca importancia pero que nos ayuda a comprender la complejidad del mundo de las sumergibles en general.

 

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Stephen-Maturin
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Prefecto de Caballeria
Desde: 24 Mayo 2010

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-   He intentado mirar el pequeño estudio anterior desde un punto de vista práctico, para ello voy a poner un ejemplo con un sumergible tipo VIIc en una misión en aguas lejanas, es una zona poco concurrida y tranquila, estudiamos una singladura o sea 24 horas,  navegando siempre en superficie sin buques a la vista, una velocidad de crucero normal, en esas circunstancias estimo se puede sacar una potencia de unos 600 cv por motor para obtener un consumo económico (la potencia máxima es de 1.400 cv por motor o sea que usamos menos del 50% de la misma) en estas circunstancias la potencia total usada será de 1.200 cv entre los dos motores, considerando que por lo que he podido averiguar el consumo medio de estos motores era de unos 165 gr/cv/hora, por lo que con 1.200 cv el consumo estimado será de 198 kg/hora lo que en la singladura de 24 horas será un total de 4.752  kg de combustible.  Si la potencia usada fuera solo de 1.000 cv el consumo bajaría a 3.960 kg.

 

-  Si tomamos la cifra inicial de navegar usando 1.200 cv nos daría un consumo medio aproximado de unas 4.75 tn por 24 horas, lo que equivaldría con una densidad de combustible de  890 gr/litro un volumen de unos 5.337 litros de combustible.  El agua que entraría en los depósitos para compensar con un volumen de 5.337 litros pesaría unos 5.481 kg, como el peso de combustible consumido era de 4.750 kg resultaría que hemos aumentado el desplazamiento en 731 kg.

 

-  En una singladura tranquila como la que estamos estudiando, navegando en superficie y sin combates estimo que los únicos consumos serán los derivados de la alimentación de los tripulantes, unos dos litros de agua por persona, comida. desperdicios etc...  podemos considerar unos 3-4 kg por tripulante un consumo total de unos 150 kg aproximadamente.

 

-   Luego si restamos de los 731 kg que hemos aumentado por consumo de combustible los 150 por alimentación nos dará que el desplazamiento ha aumentado en unos 581 kg. lo que traducido en volumen de agua de mar nos da 565 litros.  Esto implica que al día siguiente al realizar el trimado diario hemos de descargar 565 litros de los depósitos de lastre, después habrá que calcular de que depósito la expulsamos  para mantener el equilibrio en función de la situación del depósito de almacenamiento de combustible que ha aumentado de peso.

 

-  Si fuera el ingeniero de a bordo y tuviera todos los datos exactos, tanto de consumos como de las diferentes densidades podría poner cifras exactas, pero con los datos de que dispongo solo pueda dar estas cifras aproximadas.

 

-  La verdad es que nunca me había planteado que para hacer el trimado diario de un sumergible se tuviera que expulsar lastre, la lógica me hacía pensar que se debía aumentar para compensar lo consumido.

 

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El_Jonan
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Guardia Pretoriano
Desde: 17 Sep 2009

Ufa! y yo comiendome el tarro con los depositos autosellantes de aviación:P

Pues no conocía esta particularidad de los sumergibles! ahora bien no sería un sistema tan simple como parece, tendrá supongo sus elementos de seguridad para que el combustible no fugue por debajo debido al oleaje o incluso contará con filtros para evitar que cualquier elemento contaminante pueda entrar libremente al deposito por un casual. De todos modos si que resulta curioso que el submarino vuelva a puerto con más desplazamiento que cuando partió.

Ondo joan.

 


Los más fuertes conquistaron la tierra. Los más duros dominaron los mares. Encima de todos ellos está el cielo, y solo los más osados tienen derecho a reclamarlo. Yo os concedo el dominio del aire ¡de ustedes depende conservarlo!

 

Stephen-Maturin
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Desde: 24 Mayo 2010

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- Bueno en realidad vuelve con el mismo desplazamiento, pues con el trimado diario este se mantiene constante, pero si que llega con los tanques de lastre mas vacios que al salir pues peso  del lastre ha sido sustitudo parcialmente por el agua de mar de los depósitos de combustible.  El mantener un trimado con un desplazamiento constante es necesario para tener una flotabilidad correcta que facilite una rápida inmersiòn sin peligro y además asegurar unas cualidades de navegación en superficie buenas.

 

-   Como el combustible es menos denso que el agua de mar y flota sobre la misma no hay peligro de que salga por la parte baja de los depósitos, además la misma presión del agua de mar empuja el combustible hacia arriba y facilita su salida.  Al mantenerse los depósitos siempre llenos hay poco movimiento del líquido, si no lo estuvieran si que se produciría un problema de superficies libres que perjudicaría la estabilidad y con el movimiento se mezclarían al combustible y el agua de mar.

 

-  De los mencionados tanques de almacenamiento el combustible pasar por un complejo sistema de conducciones y tras filtrarse a los llamados depósitos de gravedad, que son los depósitos de diario y almacenan el combustible para un día de navegación, de estos pasar a los motores y  al reves de los de almacenamiento se vacían por la parte baja por gravedad.

 

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TCKC
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Desde: 11 Nov 2010

Muy interesante, no conocía este sistema, de compensación del combustible. De todas formas, me extraña, que no disponga al menos de una valvula que que cierre el acceso de agua de mar. No soy experto en el tema, pero se me ocurren un par de casos. Aunque quizás estoy equivocado.

 

- Cuando el submarino está sumergido, entiendo que si no se puede cerrar este sistema que comunica el exterior con el depósito, este, estaría expuesto al aumento de la presión  y tendría que estar presurizado.

 

- En superficie, con mar muy gruesa, el submarino, puede quedar en determinados momentos elevado entre dos olas, produciéndose pequeñas pérdidas del líquido que ocupa el depósito.

 


Las ideas extrañas solo lo son hasta que las practicas

Stephen-Maturin
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Prefecto de Caballeria
Desde: 24 Mayo 2010

TCKC ha escrito

Muy interesante, no conocía este sistema, de compensación del combustible. De todas formas, me extraña, que no disponga al menos de una valvula que que cierre el acceso de agua de mar. No soy experto en el tema, pero se me ocurren un par de casos. Aunque quizás estoy equivocado.

 

- Cuando el submarino está sumergido, entiendo que si no se puede cerrar este sistema que comunica el exterior con el depósito, este, estaría expuesto al aumento de la presión  y tendría que estar presurizado.

 

-  Cuando se navega sumergido sin que funcionen los motores diesel que solo funcionan si se navega con snorkel, lo que se hace es cerrar las válvulas internas de alimentación de combustible, de esta manera la presión exterior ya no pasa al sistema interno de alimentación y queda limitada a los depósitos externos de alimentación que están fuera del casco resistente y que como están en comunicación libre con la mar no crean problemas por diferencia de presión.

 

- En superficie, con mar muy gruesa, el submarino, puede quedar en determinados momentos elevado entre dos olas, produciéndose pequeñas pérdidas del líquido que ocupa el depósito.

 

-  Las aperturas de comunicación de los depósitos de almacenamiento con el mar se encuentran en la parte baja del sumergible cerca de la quilla, por las formas del casco de los sumergibles, su calado navegando en superficie y el trimado variable hace que se puede adecuar a las condiciones de mar, es muy dificil  que estas aperturas salgan fuera del agua y de suceder lo único que pasaría es que saldría un poco de agua de mar de la que hay en el fonfo del depósito y que se repondría al volver e penetrar dentro del agua.

 

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Hartman
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Desde: 19 Oct 2010

Una pregunta que me quedó dando vueltas cuando leí el artículo.

¿No tenían una válvula de cierre en el conducto tanque-mar?

Porque de ser así, al repostar combustible ¿lo mandaban a presión con un sistema estanco por la parte superior?

¿Cómo limpiaban los tanques (en caso de necesidad)?

 

Saludos

 


Todavía no he empezado a pelear

  200-cruz  200-cruz 

Stephen-Maturin
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Desde: 24 Mayo 2010

Hartman ha escrito

Una pregunta que me quedó dando vueltas cuando leí el artículo.

¿No tenían una válvula de cierre en el conducto tanque-mar?

Porque de ser así, al repostar combustible ¿lo mandaban a presión con un sistema estanco por la parte superior?

¿Cómo limpiaban los tanques (en caso de necesidad)?

 

Saludos

 

-  Hasta donde yo se la comunicación inferior entre el tanque y la mar estaba abierta siempre, los tanques se cargaban por la parte superior, se debía dar una cierta presión al combustible para empujar el agua de mar hacia abajo, la misma presión del agua de mar empujaba el combustible hacia dentro del submarino y no hacía falta ninguna bomba para ello, por eso necesitaba estar siempre abierta cuando se navegaba a motor, ya sea en superficie o sumergido navegando con snorkel.

-  Navegando en inmersión con motores eléctricos es aconsejable que la comunicación esté abierta, así no hay problemas de diferencia de presión entre el tanque y el exterior, si estuviera cerrado el tanque debería estar dentro del casco resistente.

-  La limpieza de los tanques creo se debía hacer en la base con el submarino en dique seco.

 -  En la web de u-historia tienes muy bien detallado como funcionaba el sistema de alimentación de combustible que era bastante complejo.

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Hartman
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Desde: 19 Oct 2010

¡Gracias!

 


Todavía no he empezado a pelear

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