ANEXOS UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE CARTAGENA ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA NAVAL Y OCEÁNICA

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1 UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE CARTAGENA ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA NAVAL Y OCEÁNICA ANEXOS Alumno: Director: Marçal Castells Mur Juan Francisco Sánchez Pérez Manuel Conesa Valverde Cartagena, 26 de Abril de 2016

2 Índice 1. Procedimiento matemático del programa Valores de entrada para Matlab Nomenclatura Diagrama de flujo Nomenclatura del diagrama de flujos Función del programa I

3 1. Procedimiento matemático del programa jj cc = jj 0 ee aa 3(EE mmmmmm φφ) RRRR ( Ec. 1 ) jj aa = jj 0 ee aa 3(EE mmmmmm φφ) RRRR ( Ec. 2 ) jj 0 = jj 0RRRRRR (CC HH +) aa 1 CC OO2 aa 2 ( Ec. 3 ) jj cc = jj aa ( Ec. 4 ) Elección de los parámetros electroquímicos para la densidad de corriente, junto con la temperatura y concentración de O 2 y ph como variables de entrada ambientales. PARÁMETROS ELECTROQUÍMICOS SPECIE aa 11 aa 22 aa 33 j oref HH , (AA cccc/mmmmmm) OOOO 0 0 0, (AA/cccc 2 ) OO , (AA cccc/mmmmmm) FFFF , (AA/cccc 2 ) Tabla 1. Electrochemical parameters for the current density, Sharland and Tasker [1988], and Sharland et al [1988] Una vez obtenida la velocidad de corrosión (CR) mediante la fórmula. CCCC = jj FFFF2+ aa FFFF2+ MM FFFF2+ nn FFFF2+ FF ρρ FFFF2+ ( Ec. 5 ) CCCC = jj FFFF2+ (mmmm/yyyyyyyy) ( Ec. 6 ) II

4 Se procede a calcular la influencia de la corrosión sobre la rugosidad, para la relación corrosión vs rugosidad existen dos casos: Por ello es necesario poner como variable de entrada el tipo de salinidad. 1) Relación corrosión vs rugosidad independiente a la salinidad CCCC = 0,033 llll(kkkk) 0,0287 ( Ec. 7 ) 2) Relación corrosión vs rugosidad dependiente a la salinidad (en este existen tres modelos) - Relación con una salinidad de 80g/kg CCCC = 0,4958KKKK 4 + 8,2365KKKK ,337KKKK 2 226,81kkkk + 664,99 ( Ec. 8 ) - Relación con una salinidad de 60g/kg CCCC = 0,133KKKK 5 4,9818KKKK ,117KKKK 3 266,87KKKK ,39kkkk + 57,842 ( Ec. 9 ) - Relación con una salinidad de 40g/kg CCCC = 0,0307KKKK 6 + 1,5044KKKK 5 28,289KKKK ,64KKKK ,6KKKK ,3kkkk 1.019,6 ( Ec. 10 ) Para el cálculo de rugosidad en las ecuaciones (Ec. 7,8,9,10) utilizar nanómetros para las unidades, a continuación hay que cambiar las unidades a micrómetros. (nnnn μμμμ). KKKK = KKKK 10 3 ( Ec. 11 ) A continuación, se puede calcular la influencia de la rugosidad en la resistencia al avance, para ello se calcula previamente el coeficiente de correlación de rugosidad mediante la siguiente formula. CC FF = kkkk 1 oo 3 0,64 ( Ec. 12 ) LL FF III

5 Seguidamente, se calcula la corrección al coeficiente de correlación de rugosidad ( CC FF ) = LL 1 3 kkkk ( Ec. 13 ) Teniendo como valores de entrada la superficie mojada y la velocidad del buque, se puede dar el incremento de resistencia de avance debido al incremento de rugosidad. RR ( CCFF ) = 1 2 ρρ SS VV 0 2 ( CC FF ) ( Ec. 14 ) En el caso que no se tenga la resistencia del buque como dato inicial, se obtiene a partir de la siguiente formula, aunque es indispensable tener como dato de entrada la potencia efectiva. RR TT 0 = 75 EEEEEE VV oo ( Ec. 15 ) Para poder conocer los valores de las componentes de resistencia al avance se calculan los coeficientes adimensionales de resistencia al avance. CC TT0 = 2 RR TT 0 ρρ SS VV 0 2 ( Ec. 16 ) Para calcular el coeficiente adimensional de resistencia de fricción primero es necesario calcular el número de Reynolds. RRRR = VV 0 LL vv ( Ec. 17 ) Luego, CC FF = 0,075 ( Ec. 18 ) (llllll 10 RRRR 2) 2 IV

6 El coeficiente adimensional de resistencia residual se calcula a partir diferencia del coeficiente adimensional de resistencia total inicial con los otros coeficientes adimensionales obtenidos anteriormente. CC RR = CC TT0 CC FF CC FF ( CC FF ) ( Ec. 19 ) A continuación, se calculan las componentes restantes de la resistencia al avance a partir de sus coeficientes adimensionales respectivamente. RR RR = 1 2 ρρ SS VV 0 2 CC RR ( Ec. 20 ) RR FF = 1 2 ρρ SS VV 0 2 CC FF ( Ec. 21 ) Una vez resueltas las ecuaciones de los términos de resistencia se puede calcular la resistencia al avance total sumando cada parámetro que compone la resistencia al avance total inicial. RR TT = RR TT0 + RR ( CCFF ) = RR FF +RR RR + RR CC FF + RR ( CC FF ) ( Ec. 22 ) Ahora, se calcula el incremento de resistencia al avance y también en tanto por ciento. RR TT = RR TT RR TT0 ( Ec. 23 ) RR TT = 100 RRTT RR TT0 RR TT0 ( Ec. 24 ) V

7 Para poder obtener la perdida de potencia es necesario calcular anteriormente la velocidad del buque actual, asumiendo un aumento de resistencia debida al incremento de rugosidad del casco. VV ff = 75 EEEEEE RR TT ( Ec. 25 ) 75 EEEEEE VV pppppp = VV 0 VV ff = VV 0 ( Ec. 26 ) RR TT Finalmente, se calcula la perdida de potencia efectiva debido al incremento de resistencia. PP EEEEEE = RR TT VV ff 75 (KKKK) ( Ec. 27 ) Para dar el resultado de potencia efectiva en caballos. PP EEEEEE = RR TT VV ff 75 1,3596 (CCCC) ( Ec. 28 ) VI

8 2. Valores de entrada para Matlab Los parámetros del buque. EEEEEE potencia efectiva o de remolque. (kkkk) RR TT0 resistencia al avance inicial del buque. (kkkk) VV oo L velocidad inicial del buque. (mm ss) eslora del buque. (mm) SS superficie mojada.(mm 2 ) kkkk oo Coeficiente de rugosidad superficial estándar ( μμμμ) Los datos necesarios del ambiente son los siguientes. ρρ densidad del fluido. (kkkk mm 3 ) υυ viscosidad cinemática del fluido.(mm 2 ss) gg gravedad.(mm ss 2 ) ss concentración salinidad.(g/kg ) TT temperatura.(ºcc) OO 2 pppp concentración de OO 2. (AA cccc/mmmmmm) potencial hidrógeno. VII

9 3. Nomenclatura CCCC Velocidad de corrosión (mm/año) jj Densidad de corriente del FFFF 2+ 6 (AA/ mm 2 ) Coeficiente estequiométrico para la MM 6 Masa molecular del hierro (DDDD) aa 6 especie jj ρρ 6 Densidad del FFFF 2+ kkkk mm 33 nn 6 Número de transferencia de carga. ss Salinidad (gg/kkkk ) gg Gravedad mm ss 22 pppp Potencial hidrógeno OO 2 Concentración de OO 2 (AA cccc/mmmmmm) TT Temperatura (ºCC) KKKK CC FF kkkk oo RR ( CCFF ) VV 0 Coeficiente de correlación de rugosidad Coeficiente de rugosidad superficial estándar ( μμμμ) Resistencia al avance debida a la rugosidad (KKKK) ( CC FF ) Velocidad del buque (mm ss) CC TT0 ρρ SS Incremento de rugosidad (nnnn μμμμ) Corrección al coeficiente CC FF Densidad del agua de mar kkkk mm 33 Superficie mojada del buque mm 22 Coeficiente adimensional de resistencia al avance total LL Eslora del buque (mm) vv Viscosidad del agua de mar mm 22 ss RRRR Número de Reynolds CC FF CC RR RR FF Coeficiente adimensional de resistencia residual Resistencia al avance por fricción (KKKK) RR RR RR TT0 RR TT Resistencia al avance total (KKKK) RR TT VV ff VV pppppp velocidad del buque actual (final) (mm ss) Perdida de velocidad del buque (mm ss) EEEEEE PP EEEEEE Coeficiente adimensional de resistencia de fricción Resistencia al avance residual (KKKK) Resistencia al avance total inicial (KKKK) Incremento de resistencia al avance (KKKK) Potencia efectiva(kkkk) Perdida de potencia efectiva (CCCC) VIII

10 4. Diagrama de flujo ARRANQUE PROGRAMA ENTRADA DE VARIABLES CORROSIÓN OO 2 pppp ρρ υυ gg TT CALCULO ALGORÍTMICO OBTENCIÓN VELOCIDAD DE CORROSIÓN TIPO DE SALINIDAD ENTRADA DE VARIABLEES DEL BUQUE Y AMBIENTALES EEEEEE RR TT OO VV OO SS LL kkkk oo CALCULO ALGORÍTMICO OBTENCIÓN PERDIDA POTENCIA EFECTIVA RESULTADOS Y PROCESO DE CÁLCULO IX

11 4.1 Nomenclatura del diagrama de flujos ARRANQUE PROGRAMA Entrada manual ENTRADA DE VARIABLEES CORROSIÓN Operación manual DATOS Entrada de datos por teclado CALCULO ALGORÍTMICO Proceso general OBTENCIÓN VELOCIDAD DE CORROSIÓN Resultado pantalla TIPO DE SALINIDAD Toma de decisiones RESULTADOS Y PROCESO DE CÁLCULO Final y salida de datos Líneas de conexión y dirección de flujo X

12 5. Función del programa XI

13 XII

14 XIII

15 XIV