Tirador de bolardo

La tracción a punto fijo es una medida convencional de la potencia de tracción (o remolque) de una embarcación . Se define como la fuerza (normalmente en toneladas -fuerza o kilonewtons (kN)) ejercida por una embarcación a plena potencia, sobre un punto fijo montado en la costa a través de una línea de remolque, medida habitualmente en una prueba práctica (pero a veces simulada) en condiciones de prueba que incluyen aguas tranquilas, sin mareas , nivelación y suficiente profundidad y espacio libre lateral para una corriente de hélice libre. ^[1] Al igual que la potencia o el kilometraje de un coche, es un número conveniente pero idealizado que debe ajustarse a las condiciones de funcionamiento que difieren de la prueba. La tracción a punto fijo de una embarcación puede informarse como dos números, la tracción a punto fijo estática o máxima (la fuerza más alta medida) y la tracción a punto fijo o continua , el promedio de las mediciones en un intervalo de, por ejemplo, 10 minutos. Una medida equivalente en tierra se conoce como fuerza de tracción o tracción , que se utiliza para medir la fuerza horizontal total generada por una locomotora , una pieza de maquinaria pesada como un tractor , o un camión (específicamente un tractor de lastre ), que se utiliza para mover una carga.

La tracción a punto fijo se utiliza principalmente (pero no solo) para medir la fuerza de los remolcadores , y los remolcadores portuarios comerciales más grandes en la década de 2000-2010 tenían alrededor de 60 a 65 toneladas cortas-fuerza (530-580 kN; 54-59 tf) de tracción a punto fijo, que se describe como 15 toneladas cortas-fuerza (130 kN; 14 tf) por encima de los remolcadores "normales". ^{[2] [3]} El remolcador más fuerte del mundo desde su entrega en 2020 es el Island Victory (Vard Brevik 831) de Island Offshore, con una tracción a punto fijo de 477 toneladas-fuerza (526 toneladas cortas-fuerza; 4.680 kN). ^[4] El Island Victory no es un remolcador típico, sino que es una clase especial de barco utilizado en la industria petrolera llamado buque de suministro de remolcadores con manipulación de anclas .

En el caso de los buques que mantienen su posición mediante empuje con potencia contra un objeto fijo, como los buques de transferencia de tripulaciones utilizados en el mantenimiento de turbinas eólicas marinas , se puede dar una medida equivalente, " empuje de bolardo ". ^[5]

A diferencia de lo que ocurre en los vehículos terrestres, la indicación de la potencia instalada no es suficiente para entender la potencia de un remolcador, ya que el remolcador opera principalmente a velocidades muy bajas o nulas, por lo que puede no estar entregando potencia (potencia = fuerza × velocidad; por lo tanto, para velocidades cero, la potencia también es cero), pero aun así absorbe el par y entrega empuje. Los valores de tracción a punto fijo se expresan en toneladas -fuerza (escritas como t o tonelada) o kilonewtons (kN). ^[1]

La potencia de remolque efectiva es igual a la resistencia total multiplicada por la velocidad del barco. ^[6]

${\displaystyle P_{E}=R_{T}\times V}$

La resistencia total es la suma de la resistencia por fricción, , la resistencia residual, , y la resistencia del aire, . ^[6]$Estilo de visualización R_{F}$$Estilo de visualización R_{R}}$$Estilo de visualización R_{A}$

${\displaystyle R_{F}={\frac {1}{2}}\times C_{F}\times \rho _{w}\times V_{w}^{2}\times A_{s}}$

${\displaystyle R_{R}={\frac {1}{2}}\times C_{R}\times \rho _{w}\times V_{w}^{2}\times A_{s}}$

${\displaystyle R_{A}={\frac {1}{2}}\times C_{A}\times \rho _{a}\times V_{a}^{2}\times A_{a}}$

Dónde: ^[7]

${\displaystyle \rho_{w}}$es la densidad del agua

${\displaystyle \rho_{a}}$es la densidad del aire

$Estilo de visualización V_ {w}$es la velocidad del agua (en relación con ella)

$Estilo de visualización V_{a}}$es la velocidad del aire (en relación con él)

$Estilo de visualización C_{F}$es el coeficiente de resistencia de la resistencia por fricción

$Estilo de visualización C_{R}$es el coeficiente de resistencia de la resistencia residual

$Estilo de visualización C_{A}}$es el coeficiente de resistencia del aire (normalmente bastante alto, >0,9, ya que los barcos no están diseñados para ser aerodinámicos)

${\displaystyle A_{s}}$es la zona mojada del barco

$Estilo de visualización A_{a}}$es el área de la sección transversal del barco por encima de la línea de flotación

Los valores de tiro del bolardo se pueden determinar de dos maneras.

Este método es útil para diseños de barcos únicos y astilleros más pequeños . Tiene una precisión limitada: se deben observar una serie de condiciones límite para obtener resultados confiables. Resumiendo los requisitos que se indican a continuación, los ensayos prácticos de tiro a punto fijo deben realizarse en un puerto marítimo de aguas profundas , idealmente no en la desembocadura de un río, en un día tranquilo y sin apenas tráfico.

• El barco debe encontrarse en aguas tranquilas, ya que las corrientes o los fuertes vientos falsearían la medición.
• La fuerza estática que pretende hacer avanzar el barco debe ser generada únicamente por la descarga de la hélice . Si el barco estuviera demasiado cerca de una pared, el agua podría rebotar hacia atrás, creando una ola propulsora. Esto falsearía la medición.
• El barco debe estar en aguas profundas. Si hubiera algún efecto suelo, la medición sería errónea. Lo mismo sucede con el desplazamiento de la hélice .
• La salinidad del agua debe tener un valor bien definido, ya que influye en el peso específico del agua y por tanto en la masa movida por la hélice por unidad de tiempo.
• La geometría de la línea de remolque debe tener un valor bien definido. Lo ideal sería que fuera exactamente horizontal y recta. Esto es imposible en la realidad, porque
  • la línea cae en una catenaria debido a su peso;
  • los dos puntos fijos de la línea, es decir, el bolardo en tierra y el gancho o cornamusa de remolque del buque, no pueden tener la misma altura sobre el agua.
• Las condiciones deben ser estáticas. La potencia del motor, el rumbo del buque, las condiciones de la carrera de descarga de la hélice y la tensión en el cabo de remolque deben haberse estabilizado en un valor constante o casi constante para que la medición sea fiable.
• Una condición a tener en cuenta es la formación de un cortocircuito en el conducto de descarga de la hélice. Si una parte del conducto de descarga es succionada hacia la hélice, la eficiencia disminuye drásticamente. Esto puede ocurrir debido a una prueba realizada en aguas muy poco profundas o demasiado cerca de una pared.

En la Figura 2 se muestra una ilustración de las influencias de los errores en una prueba práctica de tiro de punto fijo. Observe la diferencia de elevación de los extremos de la línea (el punto fijo de babor está más alto que el gancho de remolque del barco). Además, existe un cortocircuito parcial en la corriente de descarga de la hélice, el asiento irregular del barco y la corta longitud de la línea de remolque. Todos estos factores contribuyen al error de medición.

Este método elimina gran parte de las incertidumbres de los ensayos prácticos. Sin embargo, cualquier simulación numérica también tiene un margen de error. Además, las herramientas de simulación y los sistemas informáticos capaces de determinar la tracción a punto fijo para el diseño de un buque son costosos. Por lo tanto, este método tiene sentido para astilleros de mayor tamaño y para el diseño de una serie de buques.

Ambos métodos pueden combinarse. Se pueden utilizar ensayos prácticos para validar el resultado de la simulación numérica.

En los vehículos de tracción humana se realizan pruebas prácticas de tracción a punto fijo en condiciones simplificadas . En estos casos, la tracción a punto fijo suele ser una categoría en las competiciones y proporciona una indicación de la eficiencia del tren de potencia. Aunque las condiciones para estas mediciones son inexactas en términos absolutos, son las mismas para todos los competidores. Por lo tanto, pueden ser válidas para comparar varias embarcaciones.

• Azipod
• Boquilla de corte
• Fuerza de tracción

• "Código de ensayo de tiro a punto fijo para remolcadores con propulsión Steerprop" . Consultado el 24 de agosto de 2011 .

• Norma internacional para ensayos de tracción de bolardos - 2019
• Tirador de bolardo por el capitán P. Zahalka, Asociación de aseguradores marítimos hanseáticos