Buques de Pesca y Eficiencia Energética: Proyecto “Peixe Verde”

Buques de Pesca y Eficiencia
Energética:
Proyecto “Peixe Verde”
Actividad del Grupo Integrado
de Ingeniería
46º Congreso de Ingeniería Naval e
Industria Marítima
Sevilla, 30 de Octubre de 2007
grupo de ingeniería de fluidos
grupo integrado de ingeniería

Grupo Integrado de Ingeniería
Computación Avanzada,
Inteligencia Artificial
y Robótica
Grupo de Ingeniería de Fluidos
Grupo de Sistemas Autónomos
Grupo de Organización Industrial
Automatización e
Instrumentación
Organización Industrial
grupo de ingeniería de fluidos
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Ingeniería de Fluidos y Medida
Diseño y tecnología naval
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Problemática Actual. Objetivo Peixe Verde
Fuente: FAO
Crecimiento del precio del petróleo (y combustibles
derivados) en los últimos 10 años
Disminución o estancamiento del precio del pescado
Pérdida de rentabilidad del sector pesquero
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Problemática Actual. Objetivo Peixe Verde
Ä Objetivo Principal:
Ä Reducción de costes de operación, mediante la obtención
de medidas de ahorro tanto a corto como a largo plazo.
Ä Aplicación a la flota del Puerto de Celeiro (con una edad
media inferior a 7 años).
Ä Objetivo Secundario:
Ä Reducción de emisiones contaminantes. Utilización de
combustibles alternativos más limpios.
Ä PEIXE VERDE: Proyecto Singular Estratégico MEC.
Ä Liderado por Puerto de Celeiro S.A.
Ä SANTIAGO APÓSTOLO: Xunta de Galicia.
Ä Liderado por CETPEC (Centro Tecnolóxico da Pesca de Celeiro).
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Peixe Verde. Distribución en Subproyectos.
1. Toma de datos.
2. Navegación y pesca.
3. Modificaciones en los barcos.
4. Generación de energía mecánica y eléctrica.
5. Ahorro y eficiencia energética.
6. Gestión energética y sistemas de control.
7. Combustibles alternativos y energías de
apoyo.
8. Laboratorio flotante Santiago Apóstolo.
9. Coordinación.
10.Aplicaciones piloto.
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Modificaciones en los Barcos. Participantes.
Ä Coordinador: Grupo Integrado Ingeniería
Ä Participantes:
Ä Astilleros Armón S.A.
Ä Altum Ingeniería y Sevicios S.L.
Ä CETPEC (Centro Tecnolóxico da Pesca de
Celeiro)
Ä Imix Ingeniería S.L.
Ä Puerto de Celeiro S.A.
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Modificaciones en los Barcos. Objetivo.
Ä A corto plazo:
Ä Establecer actuaciones que devuelvan la
rentabilidad a la flota objeto de estudio
reducción de costes de combustible.
Ä Definir las limitaciones reglamentarias.
Ä A largo plazo:
Ä Definir diseños más eficientes y adaptados a la
situación actual y futura.
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Modificaciones en los Barcos. Desarrollo.
Ä Trabajos realizados hasta la fecha:
Ä Análisis de la flota.
Ä Análisis de la reglamentación ambiental.
Ä Análisis de alternativas.
Ä Hélices paso fijo/controlable.
Ä Combustibles alternativos.
Ä Definición de pruebas.
Ä Trabajo Futuro:
Ä Análisis buques existentes (casos particulares).
Ä Aplicación a flota de GNL/GLP.
Ä Definición del diseño del “pesquero eficiente”.
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Análisis de la Flota
Tipo de Pesca Tipo Buque Número
Artesanal (Eslora < 12 m) 19
Litoral
Altura
Arrastre 15
Cerco 6
Volanta 2
Bajura 9
Palangre Gran Sol 19
Arrastre Gran Sol 11
Espaderos de altura 7
Ä Estudios centrados en arrastreros
(Litoral y Gran Sol) y palangreros
de Gran Sol.
Ä Se busca la clasificación en series
de buques similares.
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Reglamentación Ambiental
COMPARATIVA REGLAMENTACIÓN EMISIONES
Normativa
Europea
Anexo VI
Marpol ´05
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EPA Etapa 1
(hasta 2004)
EPA Etapa 2
(2004 -2009)
Emisiones NO X (g/KWh) - NO X < 9.8-17.0 NO X < 9.8-17.0 NO X < 7.5-11.0
Emisiones CO (g/KWh) - - - 5.0
Emisiones Partículas (g/KWh) - - - Part.< 0.20-0.50
Emisiones SO X (g/KWh) - 6.0 en SECAs - -
% Masa S
en Comb.
Aguas Marpol (Todos
Comb.)
- - 4.5
Territorio UE (MDO) 0.1 2010 -
SECAs (Todos Comb.) 1.5 ´06/´07 1.5
Línea Reg. Entre
Puertos UE
(Todos Comb.)
Aguas Int./Puertos UE
(Todos Comb.)
Emisiones Sustancias Agotan
Capa Ozono (Halones)
1.5 2006 -
0.1 2010 -
Permitidos Usos
Críticos Halones
Halones/CFC
Prohibidos
- -
- -
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Análisis de Alternativas. Paso Fijo/Controlable
Ä Una gran parte de los arrastreros de litoral
usan hélices de paso fijo, además de todos
los palangreros.
Ä Ventajas de las hélices de paso controlable:
Ä Motor a régimen constante. Mejor rendimiento.
Ä Posible uso de una PTO.
Ä Adaptable a diferentes condiciones de
navegación.
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Análisis de Alternativas. Paso Fijo/Controlable
Ä Comparación teórica marea tipo de 15
días.
Ä Hélices a misma potencia.
Ä Valores de energía consumida.
Ä Ahorro de un 2 % en palangreros y un 20 %
en arrastreros.
Ä Valores de ahorro de combustible en
arrastreros.
Ä 5 toneladas de MDO (unos 3000 € por marea).
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Análisis de Alternativas. Paso Fijo/Controlable
Ä En realización ensayos con casos reales.
Ä Caso particular dentro de la flota de Celeiro.
Ä Arrastreros a la pareja, con configuraciones de
hélice diferentes (paso fijo/controlable).
Ä El de paso fijo presenta consumos un
50 % inferiores al de paso controlable.
Ä Monitorización lista. Pruebas en proceso. Se busca
aislar el consumo debido al tipo de propulsor.
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Análisis de Alternativas. Paso Fijo/Controlable
Ä En buques nuevos, la instalación es
teóricamente rentable.
Ä En buques existentes:
Ä Cambio de hélice.
Ä Cambio de reductora.
Ä Ajuste/sustitución motor.
Ä Sistema de control.
Ä Coste de equipos mayor en el caso del paso
controlable.
Ä Necesaria formación patrón.
Ä Estudios en casos reales en 2008-09.
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Análisis de Alternativas. Comb. Alternativos
Ä Se valora el uso de combustibles gaseosos:
Ä GNL: Gas Natural Licuado (Metano).
Ä GLP: Gas Licuado de Petróleo (Butano+ Propano).
Ä Ventajas gases frente a MDO:
Ä Menores emisiones. Mayor limpieza.
Ä Reducción 85 % en emisiones de NO x , del 20 % de
CO 2 y del 100 % de SO X .
Ä Combustibles más económicos.
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Análisis de Alternativas. Comb. Alternativos
Ä La propulsión con LNG se utiliza en gaseros,
consumiendo el gas procedente del “boil-off”, y
en limitados buques convencionales.
Ä La utilización de CNG se limita a buques menores.
Ä El LPG se utiliza en algunos buques como
combustible auxiliar para generación eléctrica.
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Buques Propulsados a Gas (LNG/LPG)
Ä La propulsión mediante gases se encuentra en
pleno desarrollo:
Ä Actualmente sólo existen 8 buques operando.
Ä Todos noruegos (país pionero en este campo).
Ä Todos mediante LNG.
Ä Glutra (Ferry/Pasajeros) - 2000.
Ä Viking Energy/Stril Pioner (Supply) - 2003.
Ä Cinco Ferries “double-ended” de Fjord 1 - 2007.
Ä Casi todos buques tamaño medio/grande (L >95 m).
Ä Existen nuevos buques en construcción (2xLNG-AVANT
Class/Agosto 2007-2008).
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Buques Propulsados a Gas (LNG/LPG)
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Análisis de Alternativas. Comb. Alternativos
Ä Inconvenientes
Ä Problemas de almacenamiento.
Ä Ligeramente menor rendimiento del motor.
Ä Grandes ventajas económicas y medioambientales.
Ä Marea tipo de arrastrero de litoral:
Ä 3 Días faenando.
Ä Se consiguen ahorros de
hasta un 25 % con GNL y de un 10 % con GLP.
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Análisis de Alternativas. Comb. Alternativos
Ä Realizado un análisis de la normativa existente.
Ä Proyecto de reglamento para el uso de GLP en buques
pequeños de la UE.
Ä Doc. Nº CEN/TC 286/WG 6/SG 8 N019.
Ä Reglas de DNV para buques propulsados mediante
motores de gas.
Ä Orientada a buques grandes y GNL.
Ä Se ha realizado un proyecto de normativa para
el tipo de buques y gas objeto de estudio.
Ä Utilizados ambos reglamentos y también los referidos a
instalaciones terrestres.
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Análisis de Alternativas. Comb. Alternativos
Ä Dificultades Instalación Planta Gas.
Ä Situación de depósitos, tamaño y número.
Ä Autonomía. Densidad demasiado pequeña. Imposibilidad de uso
de los tanques estructurales.
Ä Sistemas de seguridad: detección, alarmas, sistemas C.I.
Ä Ventilación de espacios de tanques y cámara de máquinas.
Ä Realizado el proyecto de instalación para un
palangrero (S. Apóstolo), en que se estudiará la
viabilidad del sistema.
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Modificaciones en los Barcos. Trabajo futuro.
Ä Actuaciones sobre buques existentes.
Ä Estudio alternativas en buques. Estudios comparativos.
Ä Optimización tren propulsivo.
Ä Aplicación a la flota de GNL/GLP. Otros
combustibles.
Ä Definición del diseño del “pesquero eficiente”.
Ä Dimensionado eficiente.
Ä Integración resultados del proyecto.
Ä Análisis hidrodinámico formas.
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Actuaciones sobre buques existentes
Ä Estudio de casos particulares (CETPEC + GII):
Ä Buques con configuraciones diferentes que permiten
comparaciones entre ambas.
Ä Palangreros de Celeiro. Buques actuales consumen
del orden de un 35 % más por kg pescado que
buques de 1973.
Ä En proceso la monitorización de los buques y la
toma de datos.
Ä En proceso la monitorización de un palangrero con
propulsión diesel-eléctrica.
Ä Permitirá la valoración objetiva de esta alternativa.
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Actuaciones sobre buques existentes
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Aplicación a la flota de GNL/GLP
Ä Aplicación GNL/GLP a la flota de Celeiro.
Ä Realizado el estudio y proyecto de instalación para un
palangrero tipo de dos cubiertas.
Ä En proceso los estudios para la instalación en arrastreros.
Ä Necesidad de aprobación por las autoridades de la
normativa elaborada para el uso de gases a bordo y del
proyecto de reforma.
Ä Uso de otros combustibles a largo plazo (H2, Elcogas).
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Definición del diseño del “Pesquero Eficiente”
Ä Dimensionado eficiente
Ä Análisis de volúmenes y compartimentado.
Ä Potencia entregada a la hélice.
Ä Lastre y estabilidad.
Ä Optimización del dimensionado.
Ä Integración de los análisis anteriores.
Ä Integración de resultados del Peixe Verde.
Ä Integración en el buque desde la fase de diseño de las
alternativas viables junto a un dimensionado
optimizado.
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Definición del diseño del “Pesquero Eficiente”
Ä Optimización hidrodinámica de formas
Ä Modelado de la carena. Definición paramétrica.
Ä Simulador hidrodinámico:
Ä Desarrollo del modelo matemático.
Ä Resolución del modelo numérico.
Ä Validación de resultados.
Ä Módulo de optimización.
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Peixe Verde. Distribución en Subproyectos.
1. Toma de datos.
2. Navegación y pesca.
3. Modificaciones en los barcos.
4. Generación de energía mecánica y eléctrica.
5. Ahorro y eficiencia energética.
6. Gestión energética y sistemas de control.
7. Combustibles alternativos y energías de
apoyo.
8. Laboratorio flotante Santiago Apóstolo.
9. Coordinación.
10.Aplicaciones piloto.
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Combustibles Alternativos. Participantes.
Ä Coordinador: ARIEMA Energía y Medioambiente, S.L.
Ä Participantes:
Ä CETPEC (Centro Tecnolóxico da Pesca de Celeiro)
Ä ELCOGAS S.A.
Ä Guascor I+D S.A.
Ä IDAE (Instituto para la Diversificación y el Ahorro
Energético)
Ä INTA (Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial)
Ä Puerto de Celeiro S.A.
Ä Repsol YPF S.A.
Ä UDC (Universidade da Coruña)
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Combustibles Alternativos. Objetivo.
Ä Obtención y análisis de combustibles
alternativos al gasoil:
Ä GNL/GLP, Hidrógeno, gas de síntesis, energía
solar, energía eólica.
Ä Colaboración del GII:
Ä Aplicación de velas a buques pesqueros
Ä Velas convencionales.
Ä Velas rígidas.
Ä Rotores Flettner, Turbovelas.
Ä Cometas.
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Velas Convencionales
Ä Velas de lona tradicionales.
Ä Se han descartado:
Ä Deterioro de las velas.
Ä Equilibrado de fuerzas.
Ä Dificultad de instalación en buques construidos.
Ä Resistencia de la jarcia.
Ä Disminución de la estabilidad. Análisis realizado:
Ä Máximo empuje 275 kg (6.5 % de un motor de 600
CV).
Ä Fuerza de deriva de hasta 1000 kg.
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Velas Rígidas. Rotores Flettner y Turbovelas
Ä Velas rígidas:
Ä Mejor rendimiento que las de lona.
Ä Más costosas y con más
mantenimiento.
Ä Los mismos inconvenientes para
pesqueros que las de lona.
Ä Rotores y turbovelas:
Ä Efectos Magnus y de succión de
capa límite.
Ä Sistemas poco utilizados.
Ä Sistemas costosos, no comerciales.
Ä Mismos inconvenientes por falta
de espacio.
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Cometas
Ä Componentes Sistema:
Ä Cometa.
Ä Estructura de recogida.
Ä Carretel de sujeción.
Ä Sistema de control (cometa-puente).
Ä Ventajas:
Ä Reducción consumos (hasta 50 %).
Ä Fácil instalación. Poco espacio requerido.
Ä Menor influencia en la estabilidad que velas.
Ä Grandes potencias (hasta 5000 kW – 5000 m 2 ).
Ä Inconvenientes:
Ä Poco probado en condiciones reales.
Ä Ángulos de navegación eficientes > 70 º.
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Cometas
Ä Durante el período 2008-2009, se estudiará la
aplicación real de este tipo de propulsión.
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Peixe Verde. Distribución en Subproyectos.
1. Toma de datos.
2. Navegación y pesca.
3. Modificaciones en los barcos.
4. Generación de energía mecánica y eléctrica.
5. Ahorro y eficiencia energética.
6. Gestión energética y sistemas de control.
7. Combustibles alternativos y energías de
apoyo.
8. Laboratorio flotante Santiago Apóstolo.
9. Coordinación.
10.Aplicaciones piloto.
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Santiago Apóstolo. Participantes.
Ä Coordinador: CETPEC (Centro Tecnolóxico da
Pesca de Celeiro)
Ä Participantes:
Astilleros Armón S.A. INTA
Altum Ingeniería y Servicios S.L. Puerto de Celeiro S.A.
ARIEMA S.L. Repsol YPF S.A.
Gas Natural S.A. Universidade da Coruña
Guascor I+D S.A. Universitat Rovira i Virgili
Guascor Ingeniería S.A. Universidade de Santiago
IDAE ICtel Ingenieros S.L.
Imix Ingeniería S.L. Tehmar S.L.
INEGA
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Santiago Apóstolo. Objetivo.
Ä Aplicación a un buque real de las soluciones
estudiadas en el resto de subproyectos.
Ä Palangrero de día, 30 m de eslora.
Ä Opciones a estudiar:
Ä Remotorización. Uso de gases.
Ä Mejora en la eficiencia de la
generación.
Ä Utilización del paso controlable.
Ä Optimización de la navegación.
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Santiago Apóstolo.
Ä Realizado el análisis de los espacios para la instalación
de los sistemas de gas.
Ä Realizada la monitorización del buque.
Ä Realizada la especificación técnica de la reforma,
incluyendo:
Ä Planta de gas.
Ä Remotorización, línea de ejes.
Ä En próximas fechas se comenzará con las obras de
instalación de la nueva planta propulsora.
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Santiago Apóstolo. Trabajo Futuro
Ä Inicio de pruebas de consumo y navegación con la nueva
disposición. Toma de datos.
Ä Inicio de pruebas de optimización de la navegación.
Ä Estudio de implantación a bordo de cometas. Instalación
y pruebas de prototipo.
Ä Otras alternativas. Instalación y análisis asociados
(consumo eléctrico, aprovechamiento energía residual,
etc.).
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Conclusiones y trabajo futuro
Ä En realización las tomas de datos de los distintos
subproyectos. Obtención de conclusiones reales.
Ä En proyecto la definición del diseño optimizado de
un pesquero para las condiciones actuales.
Ä Próximo estudio teórico y práctico con un caso real,
de la aplicación de cometas en buques de pesca.
Ä Próxima instalación a bordo de un buque de pesca
real de una planta propulsora con combustible
gaseoso.
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Buques de Pesca y Eficiencia
Energética:
Proyecto “Peixe Verde”
Actividad del Grupo Integrado
de Ingeniería
FIN
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