estudio y diseño de una embarcación de recreo · i resumen la razón del presente proyecto reside...

EstudioyDiseñodeunaEmbarcacióndeRecreo

TrabajoFinaldeGrado

FacultaddeNáuticadeBarcelonaUniversidadPolitécnicadeCataluña

Trabajorealizadopor:MariaMagdalenaRebassaCrespí

Dirigidopor:

Marcel·laCastellsiSanabra

GradoenSistemayTecnologíaNaval

Barcelona,Marzode2016

DepartamentodeCienciaeIngenieriaNáutica

i

Resumen

Larazóndelpresenteproyectoresideenlaaplicacióndelosconocimientosadquiridosdurante

elgrado,asícomo,comprenderyaplicarlametodologíapropiaparaeldiseñodeunaembarcación.

Elprincipalrequisitodeldiseñodeunaembarcaciónderecreoesconseguirunejemplarcapazdecubrir

todaslasnecesidadesdelosfuturosusuarios.Elanálisissecentraráenofrecerunmodeloacordealos

estándaresdemercadoperointentandoabastecerlascarenciasdelasembarcacionesyaexistentes.


ii

Abstract

Thereasonbehindmycurrentresearchliesintheapplicationoftheknowledgeacquiredduring

mybachelordegree,aswellas,tounderstandandapplythemethodologyforthedesignofaboat.

Themainoutcomeistobeabletoobtainamodelthatwillcoveralltheneedsoffutureusers.The

analysiswillfocusonprovidingamodelaccordingtothemarketstandarsbutwhilealsotryingtosupply

thedeficienciesofthecurrentboat.

iii

Índice

Resumen

Abstract

Índice

ListadeFiguras

ListadeTablas

1. INTRODUCCIÓN

1.1 OBJETIVO

1.2 METODOLOGÍADEDISEÑO

2. CONSIDERACIONESPRELIMINARES

3. GEOMETRÍADELCASCO

3.1 DIMENSIONAMIENTO

3.1.1 Basededatos

3.1.2 Relacionesentredimensiones

3.1.3 Resultados

3.2 DISEÑODEFORMAS

3.2.1 Estudiodeformasparaunaembarcacióndesemi-planeo

3.2.2 Generacióndeformas

3.2.3 Resultados

4. CÁLCULODELSISTEMAPROPULSIVO

4.1 DEFINICIÓNDELSISTEMAPROPULSIVO

4.1.1 Estudiodemotoresintrabordavsmotoresfueraborda

4.2 DETERMINACIÓNDELARESISTENCIAALAVANCEYLAPOTENCIAREQUERIDA

4.2.1 MétododeSavistky

4.2.2 Hullspeed


iv

4.2.3 Resultados

4.3 ELECCIÓNDELMOTORPRINCIPAL

5. DISPOSICIÓNGENERAL

5.1 DISTRIBUCIÓNDEESPACIOS

5.2 DEFINICIÓNDEESPACIOS

6. MATERIALESYPROCESOSDEFABRICACIÓN

6.1 RESINAS

6.2 ROCESOSDELAMINADO

6.3 RECUBRIMIENTOS

6.4 MATERIALESDEREFUERZO

6.5 ESTRUCTURASÁNDWICH

6.6 EVALUACIÓN

7. DISPOSICIÓNESTRUCTURAL

7.1 ÁMBITODEAPLICACIÓN

7.2 PANELES

7.2.1 Panelesdefondo

7.2.2 Panelesdecostado

7.2.3 Panelesdecubierta

7.3 ESPEJODEPOPA

7.4 REFUERZOSLOCALES

7.4.1 Quilla

7.4.2 Roda

7.4.3 Codillos

7.5 REFUERZOS

7.5.1 Mamparodecolisión

7.5.2 Sombrerodecopa

7.6 SECUENCIASDELAMINADO

7.6.1 Secuenciadelaminadodecostado

7.6.2 Secuenciadelaminadodefondo

7.6.3 Secuenciadelaminadodecubierta

7.6.4 Secuenciadelaminadodelespejodepopa

v

7.6.5 Secuenciadelaminadodelosrefuerzos

8. EVALUACIÓNDEPESOS

8.1 EVALUACIÓNDELAESTRUCTURA

8.1.1 Evaluacióndelcasco

8.1.2 Evaluacióndelacubierta

8.1.3 Evaluacióndelosrefuerzos

8.2 EVALUACIÓNDEEQUIPOSYSISTEMAS

8.3 RESULTADOS

9. EVALUACIÓNHIDROSTÁTICA

9.1 CONDICIÓNDEDESPLAZAMIENTOENROSCA

9.2 CONDICIÓNDEMÁXIMACARGA

10. ESTUDIODEESTABILIDADYFLOTABILIDAD

10.1 ENSAYODECOMPENSACIÓNDECARGAS

10.1.1 Ensayodecompensacióndecargasencondiciónderosca

10.1.2 Ensayodecompensacióndecargasencondicióndemáximacarga

11. CONCLUSIONES

12. BIBLIOGRAFÍA

13. ANEXOS

13.1 ANEXOI.BASEDEDATOS

13.2 ANEXOII.MÉTODODESAVISTKY

13.3 ANEXOIII.PLANODEFORMAS

13.4 ANEXOIV.PLANODISPOSICIÓNGENERAL


vi

ListadeFiguras

Figura1.Excel;GráficoEslora-Manga

Figura2.Excel;GráficoEslora-Calado

Figura3.Excel;GráficoEslora-Desplazamiento

Figura4.Excel;GráficoEslora-Potencia

Figura5.Fuerzasejercidassobreunaplacaplana.PrinciplesofYachtDesign;L.Larsson&R.EEliasson

Figura6.FuerzasejercidassobreuncascoenV.PrinciplesofYachtDesign;L.Larsson&R.EEliasson

Figura7.Esquemasdeembarcacionesconcodillospronunciados.FormasdeCascosdeEmbarcaciones

Rápidas;JoseMªGonzálezAlvares-Campana

Figura8.Rhinoceos;Vistasmodelodefinitivo

Figura9.Rhinoceros;Planodeformas

Figura10.Hullspeed;GráficoTrimado–Velocidad

Figura11.Hullspeed;Tabladeresultados

Figura12.Excel;GráficoResistencia–Velocidad,Pre-planing

Figura13.Excel;GráficoResistencia–Velocidad,Planning

Figura14.Excel;GráficoPotencia–Velocidad

Figura15.Excel;Tabladeresultados,MétodoSavitsky

Figura16.Excel;GráficaPotencia-Velocidad,MétodoSavitsky

Figura17.Motorprincipal,modeloSuzukiMarineDF225;www.suzukimarine.com

Figura18.EspecificacionesprincipalesdelmotorSuzukiMarineDF225

Figura19.Planodisposicióngeneral

Figura20.Laminaciónmanual.Materialescompuestos.Procesosdefabricación.BESENDJAKA.Ed.UPC;

Barcelona2005

Figura21.Secuenciade laminado.Materialescompuestos.Procesosde fabricación.BESENDJAKA.Ed.

UPC;Barcelona2005

vii

Figura22.Comparaciónestructuramonolítica–estructurasándwich.Materialescompuestos.Procesos

defabricación.BESENDJAKA.Ed.UPC;Barcelona2005

Figura 23. Elementos de la estructura sándwich. Materiales compuestos. Procesos de fabricación.

BESENDJAKA.Ed.UPC;Barcelona2005

Figura24.Distribucióndelospanelesdefondo

Figura25Distribucióndelospanelesdecostado

Figura26.Gráficabrazoadrizanteencondiciónderosca

Figura27.Gráficabrazoadrizanteencondicióndemáximacarga

Figura 28. Sistema de fuerzas que actúa sobre una embarcación planeadora. Proyecto del buque y

artefactosnavales.GradoenIngenieríaenSistemasyTecnologíaNaval.JulioGarcíaEspinosa

Figura29.Relaciónincrementodelarelacióneslora-mangamojada,trimado,ángulodeastillamuerta.

PrinciplesofYachtDesign;L.Larsson&R.EEliasson


viii

ListadeTablas

Tabla1.Dimensionesprincipalesinicialesdelmodelo

Tabla2.Especificacionesfinalesdelmodelo

Tabla3.Dimensionesdelospanelesdefondo

Tabla4.Resultadosdelospanelesdefondo

Tabla5.Dimensionesdelospanelesdecostado

Tabla6.Resultadosdelospanelesdecostado

Tabla7.Dimensionesdelpaneldereferenciadecubierta

Tabla8.Resultadosdelospanelesdecubierta

Tabla9.Configuraciónresultantedelospanelesdecubierta

Tabla10.Configuraciónresultantedelespejodepopa

Tabla11.Espesoresdelmamparodecolisión

Tabla12.Resultadosdeldimensionamientodelosrefuerzos

Tabla13.Resultadosfinalesdelosrefuerzos

Tabla14.Secuenciadelaminadodecostado

Tabla15.Secuenciaadicionaldellaminadodefondo

Tabla16.Secuenciadelaminadodecubiertaparacadapiel

Tabla17.Laminadodelespejodepopa

Tabla18.Secuenciadelaminadodelespejodepopade5mm

Tabla19.Secuenciadelaminadodelosrefuerzoslocales

Tabla20.Desglosedeldesplazamientodelcasco

Tabla21.Resultadosdeldesplazamientodelcasco

Tabla22.Evaluacióndelpesodecubierta

Tabla23.Desglosedeldesplazamientodelosrefuerzostransversales

ix

Tabla24.Desglosedeldesplazamientodelosrefuerzoslongitudinales

Tabla25.Resultadosevaluacióndepesosdelosrefuerzos

Tabla26.Desglosedelosequiposysistemas

Tabla27.Resultadosdelaevaluacióndeequipos

Tabla28.ResultadosglobalesdedesplazamientoyCDG

Tabla29.Resultadoshidrostáticosdedesplazamientoenrosca

Tabla30.Resultadoshidrostáticosdedesplazamientoenmáximacarga


10

1. INTRODUCCIÓN

1.1 OBJETIVO

El objeto del presente proyecto es el análisis del casco de una embarcación de recreo de,

aproximadamente,9metrosdeeslora.

Sepretende lacreacióndeunmodelode líneasencillayelegante,quedaría lugaraunaembarcación

capazdedarconfortaunos8tripulantes,porloqueelprincipalpropósitoseráoptimizarlosespaciosde

la embarcación. Se trata de una embarcación a motor, dentro del rango de embarcaciones de

semidesplazamiento,pensadaparaalcanzarunavelocidaddecrucerodeunos15nudos.

Para ello, y una vez establecidos los requisitos principales, se procederá al diseño de las formas del

casco, partiendo de la confección de una base de datos que concuerde con las expectativas del

proyecto.Secrearáunmodelopreliminaraptoparatrabajaryconcluirlosprincipalesparámetros;estos

seiránajustandoamedidaqueavanceelproyecto.

Serealizaráelcálculodelescantillonado,yaconunosmaterialesasignadosalaestructura,conelfinde

garantizar losrequisitospreestablecidos.También,secalculará laresistenciaalavanceparaestimar la

potencia requerida por el modelo y así, elegir un sistema propulsivo adecuado. Posteriormente se

llevará a cabo un estudio de estabilidad para verificar el comportamiento en el mar de la futura

embarcación.

Elmodeloquesepretendequieresatisfacerlasnecesidadesbásicasdelosamantesdelmar,loscuales

soloprecisenunaformaciónbásicaparasumanejo.Detalmanerapuedandisfrutardeunaembarcación

capazdenavegarcómodamenteaunavelocidaddecrucero,asícomoalcanzarvelocidadespropiasdel

rangodesemi-planeo.

1.2 METODOLOGÍADEDISEÑO

Dadoquesebuscaqueelmodeloseaóptimoparaelfinpreestablecido,debeseñalarsequeel

diseñodeunaembarcaciónesunprocesoiterativo;demaneraqueelobjetivoesqueencadapasolas

característicasdelproyectomejoren.

Estas propiedades llevan a representar este proceso en forma de espiral, simbolizando dos aspectos

clave,iteratividadyciclicidad.

11

Elproyectodelbuquehabitualmentesedivideentresfases:proyectoconceptual,proyectocontractual,

yproyectodeconstrucción.

Elobjetodelafasedeproyectoconceptualesladeterminacióndelaviabilidaddelproyecto,partiendo

deunosdatosmuybásicossedefineunacombinacióndemayorrendimientoeconómico.Losresultados

deesteprocesoson ladeterminaciónde laviabilidaddelproyectoono, laestimacióndelcostede la

obradeconstrucciónyoperación,yladefinicióndelasespecificaciones.

Enelpresenteproyecto,altratarsedeunestudiotécnico,noseconsideraestafase.

El desarrollo de la segunda fase, el proyecto contractual, obedece a la necesidad de ofrecer soporte

técnicoalafasedeconstruccióndelaembarcación.Partiendodelasestimacionesobtenidasapartirde

lascaracterísticasdeembarcacionessimilares,sepuedenestimarlosaspectoscríticosdelproyecto,tal

como, dimensiones principales, potencia, etc. Debe tenerse en cuenta que las estimaciones iniciales

puedennecesariamentecambiaramedidaqueelproyectoavance.

Elpresenteestudiosecentraenestafasedelproyecto,enelcualseincluyeunaprimeraestimaciónde

lossiguientesaspectos:

• Definicióndeformas;realizacióndelplanodeformasdelaembarcaciónintentandocumplir

conlosrequisitosestablecidos.

• Cálculodepotenciaypropulsión;estimacióndelapotencianecesariaydelascaracterísticas

básicasdelequipopropulsor.

• Disposicióngeneral;determinacióndelosprincipalesespaciosdelaembarcación.

• Cálculo de pesos, de la estructura y de todos los elemendos básicos que conforman la

embarcación.

• Cálculodeestabilidad

En última instancia, el proyecto detallado o de construcción, incluye el desarrollo pleno del proyecto

hasta la obtención de toda la documentación necesaria para la construcción del modelo. Esta fase

tampocosecontemplaenelpresenteestudio.


12

2. CONSIDERACIONESPREVIAS

De antemano, se hace necesario fijar unos requisitos para determinar la finalidad del proyecto.

Estos deben establecerse considerando que elmodelo debe satisfacer las necesidades de los futuros

usuarios,enelcasodeejecutarseelproyectodeconstrucción.

Al tratarsedeunaembarcacióncon fin recreativo,ypara titulacionesbásicas (PER1),debeserde fácil

manejo, con una óptimadistribución de espacios que garanticen una buena accesibilidad a todos los

ellos.Notendráespaciosinteriores,porloqueseconsideraunaembarcaciónqueseusaráenépocas-o

días, de buenas condicionesmeteorológicas y pensada para una navegar en Zona deNavegación 4 -

NavegaciónenAguasCosteras,desdelacostahastaunmáximode12millasnáuticas(ampliablesegún

actualizaciónnormativaPER).Lazonadeproasereservarápara instalarunsolarium.Sepretendeuna

embarcaciónparaeldisfrutedeunos8tripulantesduranteunajornada.

Encuantoalalíneadediseñosebuscaráunmodeloatractivo,delíneassencillasysuaves,pretendiendo

un aspecto elegante, caracterizándose por una punta de proa ligeramente lanzada, recordando a un

clásico.

Se estudiará el sistema propulsivo –fueraborda o intraborda, más adecuado para este modelo en

particular,atendiendoprimero, lasnecesidadesquepretendecubrirelproducto,tantoanivel técnico

comocomercial,yluego,considerandolatendenciadelmercado.Enunprimeresbozo,secalculapara

que la embarcación navegue entre 12 y 16 nudos velocidad de crucero, y sea capaz de alcanzar una

velocidadmáximadeunos25-30nudos.Sintetizando,sepretendeeldiseñodeunaembarcaciónpara

un amplio abanico de clientes, funcional y ergonómica, centrando la atención en una navegación

confortable.

1PER.PatróndeEmbarcacionesdeRecreo;Atribucionesbásicas:Gobiernodeembarcacionesderecreoamotordehasta15metrosdeeslora,quefacultaparanavegarenlazonacomprendidaentrelacostayunalíneaparalelaalamisma,trazadaa12millasdeésta;gobiernodeembarcacionesderecreoamotordehasta15metrosdeeslora,quefacultaparalanavegaciónentreislasdentrodelarchipiélagobalearycanario;gobiernodemotosnáuticas,dentrodeloslímitesespecíficosdenavegaciónaplicablesaéstas,deacuerdoconsuscaracterísticastécnicas[…];Ref:www.fomento.es.

13

3. GEOMETRÍADELCASCO

3.1 DIMENSIONAMIENTO

Paralarealizacióndeestetipodeproyectosescomúnpartirdelosresultadosobtenidosdeuna

base de datos, confeccionada con la información de embarcaciones ya existentes en el mercado,

similares a la que se pretende. Se recopilarán las características relativas a dimensiones principales y

potenciadeestosmodelos;deestamanera,seestableceránunasdimensionesprincipalesiniciales.

3.1.1Basededatos

Se confecciona una base de datos con la búsqueda de embarcaciones similares para una

estimación inicial; no sondefinitivas, yaquepuedenvariar con libertad conformeavanceel estudio -

duranteeldiseñodeformas,paraasísatisfacerlosrequisitosestablecidosdeantemano.

Losparámetrosmássignificativosatenerencuentaparaunprimerdimensionadodelproyecto,sonla

eslora,lamanga,elcalado,eldesplazamientoylapotencia.Asimismo,lacapacidaddecombustible,la

capacidaddel tanquedeagua, y las velocidadesde cruceroy velocidadesmáximas, sondatosque se

registraráncomoinformacióncomplementaria.

Se analizan 20 embarcaciones, con esloras comprendidas entre 8 y 12 metros, actualmente

comercializadas,queseajustaríana los requerimientosdelmodelo.Parasuselecciónseha tenidoen

cuenta, además de la eslora, la forma de la embarcación, ya que es uno de los factores junto a la

potencia,entreotros,quedeterminaráelrangodedesplazamientodelaembarcación.

EnelAnexoIserecogentodoslosdatossignificativosdelaselecciónmencionadade20embarcaciones.

3.1.2Relaciónentredimensiones

Unavezconcluidalabasededatos,seprocedealaobtencióndelasdimensionespreliminares.

Se realiza mediante el uso de regresiones lineales y las ecuaciones pertinentes a cada una de las

relacionesentrelosdiferentesparámetros.


14

Para ello, es necesario establecer un parámetro fijo, que condicionará todas las relaciones.

Considerandoquelaesloraeslavariablemáscaracterísticadecadaembarcaciónsefijaunaeslorade9

metros.

Conunvalordeesloraestablecidoymedianteregresiones linealesquerelacionenéstacon lasdemás

características, se obtendrán las primeras estimaciones del modelo –en cuanto a manga, calado,

desplazamientoypotencia.

Cada relación presenta una ecuación que hace referencia a la línea de tendencia generada en cada

gráfica.Ademássepresentauníndicedecorrelación-R2,cuyovalorindicaelgradoderelaciónentrelas

dosvariables.Sebuscaráunvalorpróximoa1,aunqueunvalorde0,5omayor,seconsideraaceptable

paraelusodelaecuaciónalacualcorresponde;teniendoencuentaademás,quesetratadeunprimer

cálculodelprocesoiterativoantesjustificado.

! RelaciónEslora-Manga

Figura1.Excel;GráficoEslora-Manga

y=0,298x+0,164

R2=0,712

Siendoelvalordelíndicedecorrelaciónunvaloraceptadodentrodelmargenestablecido,secalculael

valorde“y”,correspondientealamanga.

Siendo“x”elvalordelaesloratotal,9metros,resolviendolaecuaciónseobtieneunvalorde:

Manga=2,846metros

2

2,5

3

3,5

4

7 8 9 10 11 12

15

! RelaciónEslora-Calado

Figura2.Excel;GráficoEslora-Calado

y=0,034x+0,568

R2=0,321

En este caso el índice de correlación presenta un valor suficientemente bajo; al tratarse de una

embarcaciónderecreo,algunadelascaracterísticasprincipalesdecadaunodelosmodelosdelabase

de datos pueden distar considerablemente entre sí. Esto se debe a la diversidad de opiniones y

corrientes entre los diferentes diseñadores, y también del uso previsto para la futura embarcación.

Además,interesaunvaloramodoorientativo.

Por loque,siendo“x”elvalorcorrespondientea laeslora -9metros,e“y”elvalorquedeterminael

calado,seobtieneunvalorde:

Calado=0,874metros

Desde un primermomento, ya se considera un valor de calado excesivo para la embarcación que se

pretende.

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

7 8 9 10 11


16

! RelaciónEslora-Desplazamiento

Figura3.Excel;GráficoEslora-Desplazamiento

y=1066x–5822

R2=0,778

Se procede de la misma manera que para las relaciones anteriores. Por lo que correspondiendo la

variable“x”denuevoalaeslora,e“y”aldesplazamientoenestecaso,seobtieneunvalorde:

Desplazamiento=3.772Kg

! RelaciónEslora-Potencia

Figura4.Excel;GráficoEslora-Potencia

y=36,05x+26,09

R2=0,651

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

7 8 9 10 11 12

200

250

300

350

400

450

500

7 8 9 10 11 12

17

De lamismamanera, siendo 9 el valor de la variable “x”, la potencia requerida correspondiente a la

esloradeseada,segúnlaecuaciónobtenidaesiguala:

Potencia=350,54HP

3.1.3Resultados

Los resultados obtenidos a partir de las relaciones establecidas anteriormente permiten

determinarunasdimensionesprincipalespreliminaresdeldiseño.

Enlasiguientetablaserecogendichosparámetros.

DIMENSIONESPRINCIPALESINICIALESDELMODELO

Eslora 9(m)

Manga 2,85(m)

Calado 0,80(m)

Desplazamiento 3750(kg)

PotenciaMáxima 350(HP)

Tabla1.Dimensionesprincipalesinicialesdelmodelo

Estas características se especifican estimando una velocidad de crucero de 16 nudos, y 25 nudos de

velocidadmáxima.

Con estas dimensiones, sujetas a posibles variaciones a medida que avance el proyecto, se inicia el

estudiodelmodelo.

3.2 DISEÑODEFORMAS

Todaembarcaciónsediseñadependiendodelafinalidadparalaqueserequiera.


18

Talycomosehamencionadoanteriormente,elfinrecreativoqueseestableceparaelmodeloimplica

buscar undiseño confortable queproporcioneun eficaz rendimiento de los espacios, aumentando el

áreaútildelaembarcación.Todoello,conunalíneadediseñosuave,sencillaydistinguida.

Elcascodesemidesplazamientoproporcionaequilibrioentreelcasodedesplazamientoyeldeplaneo.

Su quilla otorga buena estabilidad a cualquier velocidad, pero su principal ventaja es que cuando se

aplicasuficientepotencia,puedellegaraplanear.

3.2.1Estudiodeformasparaunaembarcacióndesemi-planeo

SegúnelprincipiodeArquímedes,“todocuerpototaloparcialmentesumergidoenunfluidoen

reposo,experimentaunempujeverticalhaciaarribaigualalpesodelvolumendelfluidodesalojado”.La

capacidaddeflotaciónsedebealapresiónhidrostáticaejercidasobreelcascoque,conunavelocidad

igualacero,elbalancedefuerzashidrostáticasesigualalpesodelvolumendelaguadesalojada.

Parasimplificar, seconsideraelcascodelbuqueuna“placaplana”,queunavez iniciaelmovimiento,

ejerceunafuerzahidrodinámicaqueprovoca laaceleraciónde laspartículasdeaguacontiguasaella.

Éstasejerceránunafuerzadeigualdirecciónysentidoquelaproducidaporlamismaplaca.

En la siguiente imagen se muestra el balance de fuerzas ejercidas sobre una placa plana. La fuerza

resultanteeslaresponsabledellevantamientodelaplacaydelángulodetrimadodelaembarcación.

Figura5.Fuerzasejercidassobreunaplacaplana.PrinciplesofYachtDesign;L.Larsson&R.EEliasson

Lapresiónhidrodinámicaaumentaráamedidaqueaumentelavelocidaddelaplaca,levantándolahasta

alcanzarlacondicióndeplaneo;loqueseconocecomofenómenodesustentación.

19

Teniendoencuenta la condiciónquesepretendeparaelmodelo,noalcanzarádichascaracterísticas,

porloqueelestudiosecentraráenlaspeculiaridadesdeunaembarcacióndesemidesplazamiento.

Paradefinir lasfronterasentreunaembarcacióndedesplazamiento,semidesplazamientooplaneo,se

recurre a la interpretación del número de Froude de cada embarcación. Éste, es un número

adimensionalquerelacionalasfuerzasdeinerciaylasfuerzasdegravedadqueactúansobreunfluido.

Fn=[V/√(g·L)]

Dónde,

V:velocidad(m/s)

g:gravedad(m/s2)

L:eslora(m)

Según el valor obtenido, se puede determinar el régimen de desplazamiento de la embarcación. Se

definen:

! Régimen de desplazamiento: propio de las embarcaciones con un número de Froude

comprendidoentre0y0,6.Enestecaso,lasustentaciónesdespreciable.

! Régimen de semidesplazamiento: embarcaciones con un número de Froude con valor

comprendido entre 0,6 y 1,3; el centro de gravedad recupera su posición inicial debido a la

contribucióndelasfuerzashidrodinámicas.

En el intérvalo régimen de semidesplazamiento y régimen de planeo, cabe diferenciar,

dependiendo siempre de las características de la embarcación, la condición de pre-planeo,

cuandoelcentrodegravedadempiezaasituarseenvalorespositivosylasustentacióndinámica

cobra importanciaconrelacióna las fuerzasde flotabilidad.Esdecir, la superfíciemojadayel

desplazamientopresentanunosvaloresinferioresacuandoseencuentraenreposo.

! Régimen de planeo: aquella embarcación con un número de Froude mayor a 1,3. La mayor

fuerzahidrodinámicaprovocaqueelcentrodegravedadsesitúeenvalorespositivos.Elplaneo

totalsedacuandolasustentacióndinámicaesigualalpesodelaembarcación,percibiendoque

laembarcaciónsedeslizasobreelagua.


20

Elcascoeselquepermitelaflotabilidadytambiénquiendeterminaengranmedidalamaniobrabilidad

delaembarcación;porestemotivoesimportanteconocersusparticularidades.

Característicasdeloscascosdesemidesplazamiento

• Popasdeespejoparcialmentesumergidasymásanchasquelasembarcacionesdedesplazamiento.

Proporcionantantoflotabilidadabajasvelocidades,comosustentacióndinámicaaaltasvelocidades.

Estediseñopermiteque,elbarco,unavezalcanzadaciertavelocidad, seacapazde sobrepasar laola

generada, para así levantar ligeramente el casco y reducir el trimado; aunque el barco no alcanza la

condicióndeplaneo,seestabilizaenlaconocidafasedepre-planeo.

• Formasredondeadasenpopaypantoque.

• Longitudinalesrectilíneosconsuavespendientesquepermitanunflujocorrectoascendentedesde

lasecciónmáximahastasuseparaciónenelespejo.

• Curvasdeáreasprácticamenterectas.

3.2.2Generacióndelasformas

Para obtener el máximo rendimiento de las fuerzas sustentadoras debería proyectarse el

modelo con un fondo plano, ya que la placa plana es la superficie de planeo que proporciona más

eficiencia. Pero al tratarse de una embarcación, un casco con forma plana presentaría una pobre

capacidad demaniobra y experimentaría aceleraciones e impactos excesivos en condiciones demala

mar.

Según J.M. González, para poder alcanzar altas velocidades en el agua es necesario un diseño que

permita una transición rápida hacia el planeo.Así, este tipode cascos tieneunabaseplanadesde la

secciónmediadelbarcohaciapopa.Pero, comoseha comentado, conunabase totalmenteplana la

embarcaciónnoresultaríafácildecontrolarytenderíaaembestirlasolas,porloque,darlealaproauna

formamáspuntiagudapermitealcascoabrirsecaminoydeslizarseentrelasolas.Estedetalletieneun

granimpactoenlamaniobrabilidadyenlacomodidaddelanavegación.

Porello,lasembarcacionesrápidasdisponendecascosconformadeV,quebuscauncompromisoentre

ambosrequisitos.

Estoscascossemidenporsuángulodeastillamuerta.Escomúndiseñarfondosconunángulodeastilla

muertavariableycrecientealolargodelaesloradesdepopahastaproa.Estadistribucióncrecientede

astilla muerta produce longitudinales no paralelos que incrementarán ligeramente la resistencia al

21

avanceenaguastranquilasabajasvelocidades;peroporotraparte,mejoraráelcomportamientoglobal

delaembarcaciónentodoelrangodesusvelocidadesdeoperación.

Paratratardeminimizarlosefectosnegativosdeestetiposdecascos,aumentodelasuperficiemojada

ydisminucióndellevantamientodelaembarcación,sesitúan,alolargodelaeslora,“sprayrails”,conel

findefavorecerlasustentación.Ladefinicióndeestoselementossedeterminaenfasesmásavanzadas

delprocesodediseño,porloquenosedefiniránenelpresenteproyecto.

Finalmenteyamododeresumen,sehaoptadoporuna formaenVparaeldiseñodelcasco,por las

siguientesrazones:

" Proporcionaseguridadencuantoalgobiernodelaembarcación.

" Permitealcanzarvelocidadespropiasde la condicióndesemi-planeoen todas las condiciones

demar.

" Mejoralaestabilidaddelaembarcación.

" Presenta buen comportamiento al paso de las olas; reduce las aceleraciones negativas

producidasporeloleaje,quepodríandarseenunahipotéticaembarcacióndecascoplano.

EnlasiguienteimagensemuestraladescomposicióndefuerzasenuncascoenV.

Figura6.FuerzasejercidassobreuncascoenV.

PrinciplesofYachtDesign;L.Larsson&R.EEliasson

La siguiente figuramuestraalgunosesquemasdeembarcacionesconcodillospronunciados,dóndese

aprecialaformaenVdelcasco.


22

Figura7.Esquemasdeembarcacionesconcodillospronunciados.

FormasdeCascosdeEmbarcacionesRápidas;JoseMªGonzálezAlvares-Campana

Contodolomencionadoanteriormente,seprocedeadiseñarlasformasdelaembarcaciónmedianteel

programainformáticoRhinoceros.

Evolucióndelproceso

Enprimerlugarsehaescogidounmodelobasedecaracterísticassimilaresalaspretendidas,de

talmaneraseconsigueagilizarelanálisis.

Al hacer un primer cálculo hidrostático se comprueba, como era de esperar, que un calado de 0,8

metros proporciona un desplazamiento excesivo con los demás parámetros fijados; además debe

tenerseencuenta laalturadelequipopropulsor,que requiereuncaladonosuperiora70cm.Por lo

que,antetodo,seprocedearebajarladimensiónencuestión.

Serealizanpruebasbarajandoentreuncaladode0,5y0,4metros;alaparsepronuncialaformaVdel

casco,sobretodoamediaeslora,buscandoaumentarelcaladoyalavezrebajarlalíneadeflotación.

Conestasaccioneseldesplazamientosereduceconsiderablemente.

Seamplia laanchura inicialdel“chine”conel findedisminuirmáseldesplazamiento,aumentando la

relaciónentre ángulode astillamuerta y el ángulode la cuadernamaestra.Denuevo, semodifica el

ángulodel“chine”(setiraligeramentehaciaabajo)parafavorecerelplaneo,evitandolassalpicadurasal

conducirelaguahaciaelcostado.

23

Por último, se han adentrado las líneas de popa para controlar los desprendimientos y suavizar el

diseño.

3.2.3Resultados

Acontinuaciónsemuestraelmodelofinalgenerado.


24

Figura8.Vistasmodelodefinitivo

Enlasiguientetablasemuestranlasespecificacionesfinalesdelmodelo.

ESPECIFICACIONESFINALESDELMODELO

Eslora 9(m)

Esloraenflotación 8,083(m)

Manga 2,80(m)

Mangaenflotación 2,65(m)

Caladodediseño 0,45(m)

Desplazamientodediseño 4.340(kg)

Centrodeflotación(desdepp) 3,35(m)

Cb(Coeficientedebloque) 0,49

Tabla2.Especificacionesfinalesdelmodelo

Entodopproyectodeberealizarseunplanodeformasparalacorrectaevaluacióndelmismo.

EnelAnexoIIpuedeapreciarseconmásdetalle.

25

Figura9.Planodeformas

Valoración

Unavezobtenidoslosresultadosfinalesdelmodelo,seobservanciertasvariacionesrespectoa

losvalorespreliminaresfrutodelasregresioneslineales.

Seobtieneunvalordedesplazamientomayordebidoalafinalidaddelaembarcacióndelestudio.Varias

delasembarcacionesquecomprendelabasededatospuedenalcanzar lacondicióndeplaneo,por lo

quesehacecondiciónnecesariaaligerareldesplazamiento.Enestecasoeldiseñadorpuedejugarcon

estavariable, juntocon lapotenciaysiempredentrodeunrangoestablecido,paraobteneruntipou

otro de embarcación. El modelo de estudio pretende una embarcación que puede permitirse más

desplazamiento,yaquenosetratadeunaembarcaciónpuramenteplaneadora.

También se observa una diferencia considerable en el valor del calado. Varias de las embarcaciones

analizadastienenuncaladomayordebidoaquelamayoríacuentanconmotoresintraborda.Larazón

deelloesque,aunquelatendenciaestecambiandodebidoalamejoríadelosmotoresfueraborda,en

lamayoríade embarcacionesdemásde7u8metrosescomún instalarmotores intraborda.Eneste

1Embarcación Semi Planeadora

Referéncia documento

Tipo de documento

Revisión

PF 1

Pendiente de aprobación

Referéncia

Creado por

Febrero de 2016

Plano Detallado

Escala

1/40

Aprovado por

Plano de FormasMagda

Título suplementarioMAGDA REBASSA

Título

es

Idioma

Estado del documento

Fecha

Departamento responsable

TFGFNB-UPC GESTN

51 2

2

E

A

86

B

F

6 7

A

D

1 3

C

E

3 4

B

D

C

84

7

5

F

PLANO DE FORMAS

800

1000 1000

400

1200

1400 B

CL

450

0 B

800

0 T

1200

200

600

250

1000 2000

DWL

200

3000 4000

1500 T

5000 6000

DWL

9000 mm8083 mm2800 mm2650 mm450 mm4340 Kg250 Cv30 Kn3350 mm3,216,220,49

7000 8000

WL 3

9000 L0L

WL 2

1400 B 1000

WL 1

500 500

600

1000 1400 B

1400 B

0

1500 T

400

450

800

0 B

250

0 T

800

ESLORAESLORA EN FLOTACIÓNMANGAMANGA EN FLOTACIÓNCALADODESPLAZAMIENTOPOT. MÁXVEL. MÁXLCBESLORA/MANGAMANGA/CALADOCb

Especificaciones


26

proyecto se ha optado por un motor fueraborda, primero por el cambio de tendencia antes

mencionado,yporotrosaspectos,talescomo,costedemantenimiendooreparación,justificadosenel

apartadodondeseanalizasistemapropulsivo.

La razón de la estimación de los parámetros principalesmediante el sistema de regresión, tiene por

objeto mostrar la tendencia de embarcaciones similares y obtener valores con los que empezar a

trabajar.Debetenerseencuentaqueladiferenciaentrelosparámetrosdeunauotraembarcación,con

eslorassimilares,puedevaríarsignificativamentedependiendodelafinalidaddecadaunadeellas.

27

4. CÁLCULODELSISTEMAPROPULSIVO

4.1 DEFINICIÓNDELSISTEMAPROPULSIVO

4.1.1 Estudiomotoresintrabordavsmotoresfueraborda

A continuación se realiza la determinación del sistema propulsivo de la embarcación, valorando

primero,losaspectosdedostiposdepropulsión.

Secontemplandosposiblesopciones,propulsiónintrabordaypropulsiónfueraborda.

! Propulsiónintraborda

Cuandosehabladeciertasesloras,laopciónmáshabitualenbarcosderecreoesunmotorintraborda.

Se trata de un sistema complejo para el cual deben darse unas dimensiones que favorezcan su

acoplamiento; además, requiere otros sistemas auxiliares para el funcionamiento de la máquina

principal.Esunsistemaenquepartedesuselementos,talcomolahéliceoeleje,estánsumergidosde

manerapermanente,por loquepuedecontribuiraldeteriorode lamáquina,ademásde incrementar

loscostesdemantenimientoeincomodarlareparacióndelamisma.Ademásexisteelriesgodeentrada

deaguaporlabocina.

Bienesciertoquealestarelpesomásbajoymásaproa,laestabilidadyelasientodelaembarcaciónse

venmejoradosrespetoalosmotoresfueraborda;además,norequieredeciertocalado,yaquetodoel

sistemaseencuentrasumergido.

! Propulsiónfueraborda

Lasofisticacióndelosnuevosmodelospermitenmonitorizarembarcacionesqueantesseconsideraban

exesivasparaestetipodepropulsión.

Lasclavesquefavorecenestaopciónson:

• Máquinascompactasyligeras.

• Bajocosteyoperacióndemontaje.

• Apenasrequieresubsistemasparaelfuncionamientodelamáquina;porloqueelsistemase

simplifica.Sóloprecisaunaconexióndecombustibleyotraconexióneléctricaala/sbatería/s.

• El hecho de contar con partes móviles que puedan sacarse del agua y así no estar en

permanente contacto con el medio, sólo cuando trabaja, favorece demanera significativa el

costedemantenimientoyalargasuvidaútil;eldeterioroesmuchomenorqueenmotoreslos


28

cuales sus piezas permanecen siempre en contacto con el agua. Se puede definir que su

mantenimiento es rápido y económico; en la mayoría de reparaciones no se requiere dique

seco.

• Aseguranunaperfectamaniobrabilidaddelaembarcación,yaqueelconjuntopuederotar

alrededordeunejevertical.

• Larelaciónpotencia/pesoesmayorqueenmotoresintraborda(pesanmenos).

• En cuanto a seguridad, los motores fueraborda se consideranmás seguros ante posibles

infiltracionesdeagua;además,minimizanlosriesgosdeexplosión.

• Estetipodemotoressecomercializanconelconjuntoyaensambladoyfabricadoenserie;

nollevantimón,yaqueelmotorfuerabordaejercetalfunción.

Encontra,debeconsiderarseelespacioqueocupanestetipodemotoresenlapopadelaembarcación,

ademásdereflejarseenunamenoreficienciadelmotordebidoaquedichaacomodacióndesplazael

centrodegravedadhaciapopa.

Aunqueseaprovechamejorelvolumeninteriordelcaso,sepierdeespacioen laplataformadepopa,

traduciéndoseenunbañomásaparatosoparalostripulantes.

Porlogeneral,lasembarcacionesconmotoresfuerabordanosepuedenamarrardepopasinelementos

adicionales(“finger”).

Valoración

Valorando los aspectos económicos, técnicos, la tendencia del mercado y la mejoría de los

modelosactuales,hallevadoaelegirunmotorfuerabordacomomáquinaprincipaldelmodelo.

Teniendo en cuenta las pretensiones del proyecto, se considera que este tipo de motores ofrece

mejores resultados y se adecúa a las necesidades tanto de la embarcación como de los tripulantes -

categoríaamateur;facilitandoelmanejoyelmantenimiento,yproporcionandoseguridad.

Se rechaza la posibilidad de colocar dosmáquinas propulsoras porque, comomencionado en puntos

anteriores, uno de los objetivos del proyecto es optimizar los espacios para dar una sensación de

amplitudyconfort,conunazonalomásdespejadaposibleenlaplataformadebaño.Esterequisitose

traduceenunmodeloquenopersigueunobjetivodealtavelocidad,sinounanavegacióntranquilaque

norequieredeunaaltísimapotencia.

Como se ha comentado anteriormente, los motores fueraborda se comercializan con unas

especificacionesestablecidasquecondicionaráneldiseñodelmodelo.

29

4.2 DETERMINACIÓNDELARESISTENCIAALAVANCEYLAPOTENCIAREQUERIDA

Enelsiguienteapartadoseprocedeacalcularlaresistenciaalavanceparapoderdeterminarla

potenciarequerida,yasíescogerelmotorfuerabordaadecuadoparalaembarcación.

La determinación de la potencia que requiere el sistema debe cumplir con la siguiente normativa:

CircularNº7/952y ISO12215-53.En laprimeradeellas seestablececomocalcular lamáximapotencia

propulsoraparaembarcacionesconmotorfueraborda[Ref.10.4.7.2].

F=L·B

Donde,

L:esloratotal(m)

B:mangamáxima(m)

Segúnlasespecificacionesdelproyecto,

L=9m,y

B=3,35m;

SeobtieneunvalordeF:

F=30,15

Mediantelasiguientefórmulasecalculalapotenciamáximaquepodríasoportarlaembarcación.

Potenciamáxima=16·F–66,5

Potenciamáxima=415,9kW

Debetenerseencuentaqueesundatomeramenteorientativo.

Conlanormativaqueaplicaalproyectoencuantoa limitacionesdepotencia,seprocedeacalcular la

resistenciaalavancedelaembarcación.

2CircularNº7/95:Construcción,EquipoyReconocimientodeEmbarcacionesdeRecreo.3ISO12215-5:Pequeñasembarcaciones.Construccióndecascostescantillones.Parte5:Presionesdediseño,tensionesdediseñoydeterminacióndelescantillón.


30

Además, se tendrá en cuenta que la potencia final se sobredimensionará para vencer todas las

circunstanciasposibles,yafrontarlaspérdidasqueseproducenenelsistema.

4.2.1MétododeSavitsky

Para determinar la resistencia al avance y potencia necesaria existe un método empírico, el

métododeSavitsky,queadaptadoaembarcaciones,sebasaenestudiosrealizadossobreplacasplanas

enrégimendeplaneo.

Como se ha comentado anteriormente, aunque el presente proyecto se centre en el estudio de una

embarcacióndesemidesplazamiento,seasumequeelmodeloalcanzarárangosdepre-planeo,aúnsin

considerarsepropiamenteunaembarcaciónplaneadora.Detalmanera,secalculaelnúmerodeFreud

paralasvelocidadesqueyasehandeterminado.

Fn=[V/√(g·L)]

Dónde,

V:velocidad(m/s)

g:gravedad(m/s2)

L:eslora(m)

Paraunavelocidaddecrucerode16nudos(V=8,231m/s),seobtieneunvalorde:

Fn=0,87

Paraunavelocidadmáximade25nudos(V=12,86m/s)seroza lacondicióndeplaneoalobtenerun

valordeFreudiguala:

Fn=1,36

Seconsidera,portanto,quelaembarcaciónseestudiaencondicióndepre-planeoyaqueéstaseasume

apartirdeunvalorde0,7denúmerodeFreud.

Dadalalaboriosatareaquesuponelarealizacióndeloscálculosamano,paralaaplicacióndelmétodo

se programa una hoja de cálculo que servirá para evaluar el comportamiento hidrodinámico de la

embarcación. En el Anexo III se detallan los pasos a seguir para llevar a cabo el estudio demanera

manual,yasí,comprenderelcálculoqueserealizamedianteelprograma.

Además, hoy en día, el diseñador se ayuda de un programa informático, que combinado con la

aparatosafaenaquepuedesuponerrealizarloscálculosamano,seobtieneunresultadoóptimo.

31

4.2.2Hullspeed

DentrodelconjuntoMaxsurf,programasdediseñoyanálisis,seincluyeelprogramaHullspeed,

el cual proporcionará unos resultados tan solo definiendo la línea de flotación y estableciendo un

régimendevelocidades.Elprogramapermiteescogerentrediferentesmétodosdeanálisis;enestecaso

seprestaráespecialatenciónenelmétodoSavistkyPre-planning.

4.2.3Resultados

Acontinuaciónseexponenlosresultadosobtenidos,loscualesseconsideranlosdeseadospara

elproyecto.

En la siguiente gráfica se muestra el comportamiento de la embarcación según la variación de los

parámetrostrimadoyvelocidad.Seobservaqueparaunanavegacióndecrucerode16nudossealcanza

unángulodetrimadodeapenas5,5º.Esunresultadoconsiderablementepositivo.

Figura10.Hullspeed;GráficoTrimado-Velocidad


32

Figura11.Hullspeed;Tabladeresultados

Conlosresultadosobtenidosseanalizaelcomportamientoamedidaqueaumentalavelocidad.

En la Figura 12, gráfica Resistencia (kN) – Velocidad (kn), resultado del análisis de Pre-planing, se

observa el comportamiento esperado; un aumento rápido de la resistencia desde los 8 nudos hasta

alcanzarunavelocidadde11nudosaproximadamente,estabilizándosecuandoseconsiguelavelocidad

de crucero. El comportamiento obtenido a partir de los datos del análisis Planing, muestra como la

embarcaciónsufremásresistenciaalavanceamedidaqueaumentalavelocidad.Nollegaaplanear,las

fuerzasdesustentaciónnoseigualanelpesodelaembarcación,porloquelaresistencianodisminuye.

33

Figura12.Excel;GráficoResistencia–Velocidad,Pre-planing

Figura13.Excel;GráficoResistencia–Velocidad,Planning

Talycomoseobservaenlasiguientegráfica,Potencia(kW)–Velocidad(Kn),paralograrnavegarauna

velocidadde25nudoslaembarcaciónrequieren80,41kW.

0

1

2

3

4

5

6

7

6 8 10 12 14 16

55,25,45,65,86

6,26,46,66,87

10 15 20 25 30 35


34

Figura14.Excel;GráficoPotencia–Velocidad

Comosehaespecificadoanteriormente,yaqueelprogramapuedeacarrearciertoserrores,paratener

unapredicciónmásexactadelapotencianecesaria,serealizaunasegundaevaluaciónconunahojade

cálculoprogramadasegúnelmétodoSavitsky.

Figura15.Excel;Tabladeresultados,MétodoSavitsky

Elángulodetrimadoobtenidoparaunavelocidadde16nudosesde5,7º,ylaresistenciaalavance6,1

kN,valoresligeramentesuperioresalosobtenidosenlaprimeraevaluación.

Laprediccióndepotenciamuestralasiguientetendencia:

0

20

40

60

80

100

120

0 5 10 15 20 25 30 35

35

Figura16.Excel;GráficaPotencia-Velocidad,MétodoSavitsky

Valoración

Losresultadosobtenidosconambosmétodosmuestranunosvaloressimilaresóptimos,buena

relaciónpotencia-velocidad,ángulosdetrimadodentrodelrangopretendido,etc.;porloquesepuede

establecerqueparaunavelocidadmáximade25nudosserequierenunos80HP.

Comosehacomentado,alresultadofinalestimadodebenaplicarsepérdidasconsiderables,haciéndose

necesariosobredimensionarelresultadofinal.

Seaplican:

- Pérdidasporfricción(10%)y,

- Pérdidasporeficienciadelahélice(35%).

Potenciamínimarequeridaaproximada=80,41Kw+8,04kW(10%)+39,9Kw(35%)=128,35kW

Porlotanto,seestimaquelaembarcaciónrequiereunos129kWparaalcanzarunavelocidadmáxima

de25nudos;quetraducidoacaballosdevaporson175CV.

Potenciamínimarequerida=175CV

Cabeseñalarquelapotenciafinalresultantedistadelaestimaciónrealizadaalprincipiodelestudio.Se

observaque losprimeros resultadosobtenidos, frutode la información recogidaen labasededatos,

unavezmás,procedendeembarcacionesconcaracterísticassimilaresperoconfinalidadesdistintas.


36

4.3 ELECCIÓNDELMOTORPRINCIPAL

Delaampliagamademotoresexistentesenelmercadosehaoptadoporunejemplardelafirma

SUZUKI,porvariasrazones,tantoeconómicasytécnicas,comocuestionesdemantenimientoylíneade

mercado.

Modeloelegido:SuzukiMarineDF225,conunapotenciamáximadesalidade165kW.

Figura17.Motorprincipal,modeloSuzukiMarineDF225;www.suzukimarine.com

En la siguiente imagen se detalan las carácteristicas del motor seleccionado, proporcionadas por el

fabricante.

ESPECIFICACIONESMOTORSUZUKIMARINEDF225

Longituddeleje(mm) L:508

X:635

XX:762

Dirección Remoto

Sistemadearranque Eléctrico Pasodehélice(Pulgadas) 15”-27,5”

Peso(Kg) L:257

X:263

XX:268

Capacidaddecárterdeaceite(L)

8

37

Tipodemotor DOHC24Válvulas Sistemadeencendido Completamentetransistorizado

Sistemadealimentación Inyecciónelectrónicasecuencialmultipunto

Alternador

12V54A

Númerodecilindros V6(55–grados) Sujecióndelmotor Silemblockdegoma

Cilindrada(cm3) 3,614 Métoodebasculación PowerTrim&Tilt

Diámetroporcarrera(m/m)

95x85 Relacióndedesmultiplicación

2,29:1

Potenciamáximadesalida(kW)

165 Cambiodemarchas F-N-R

Máximofuncionamiento(rpm)

5.000–6.000 Escape Escapeporelbujedelahélice

Figura18.EspecificacionesprincipalesdelmotorSuzukiMarineDF225

Laeleccióndelmotorprincipalpuedealbergarciertaflexibilidadatendiendolosdeseosdelcliente.De

tal manera, la misma firma Suzuki, cuenta con modelos similares pudiendo escoger tranquilamente

entreunmotorconunapotenciadesalidainferior(ModeloDF200),obienunmotorconunapotencia

superior(ModeloDF250).


38

5. DISPOSICIÓNGENERAL

5.1 DISTRIBUCIÓNDEESPACIOS

En las primeras fases del proyecto es de suma importancia definir una disposición general de

espacios,quecondicionaráelavancedelproyecto.

Porloque,amodoesquemático,acontinuaciónsemuestradequemanerasedistribuyeelespaciode

laembarcación.

Figura19.Planodisposicióngeneral

EnelAnexoIVpuedeapreciarseconmásdetalle.

5.2 DEFINICIÓNDEESPACIOS

Enesteapartadosepretendedescribirbrevementelosdistintosespaciosdelaembarcación.

39

Paraelestudio, sehaconsideradocomomaterialdel sueloyparedesde toda la cubierta,elmaterial

básico –resina de poliéster, que también se constituirá el casco de la embarcación, con acabados de

gelcoat.Losmaterialesescogidossedetallanenelsiguientecapítulo.

Comosehacomentadoanteriormente laembarcaciónnodispondedezonas interiores,por loquese

diferenciancuatrozonas,ydetalladasdeproaapopa:

! Solariumdeproa

Se trata de una zona amplia, proporcionada por la temprana anchura de la manga, sin elementos

separadores; una única plataforma acolchada pensada para albergar un máximo de tres personas

cómodamentedurante lanavegación.Elmóduloqueconformaestazonaestácompartimentadopara

albergarmaterial,tantomaterialnáuticocomoequipacióndelpasaje.

Elextremodeproasereservaparauncompartimentodestinadoalainstalacióndelmolineteyparael

cobijodelancla.

Encuantoalaequipaciónbásicadeestazona,secontaráconcuatrocornamusasderigor,unaanclacon

surespectivacadena,unmolinete,unapunteraylucesdenavegación.

! Zonademando

Estazonacuentacondosmódulosseparados,unoqueconstituyelaconsolademandoyelsegundo,el

puestodemando.

Laconsolademandodeberáalbergartodoslosequiposysistemasnecesariosparalanavegación,tales

como, navegador GPS o sistema de radiocomunicación, indicadores de control de nivel, luces de

navegaciónyextras(porejemplo:radio,altavoces,etc.).

El puesto de mando es un módulo multifuncional; además de contar con un confortable sillón que

permita unas buenas condiciones de visibilidad, poseerá algunas prestaciones para la comodidad del

piloto, armarios de almacenaje, y piezas desmontables guardadas en su interior (por ejemplo: mesa

desplegable,etc.).

Ambos,segúnrequerimientosdelosposiblesclientes,podríanserprediseñados,juntoalconjuntodela

estructura,comomódulosdefibra;obien,podríanadquirirsemódulosprefabricadosyacopladosa la

embarcación,siempredentrodeunosparámetros.Paraelestudioseconsideraindiferenteyaquesolo

seplanteaparaunaestimacióndelpesodelosequiposydelaestructura.


40

! Zonadebañera

Esta zona comprende el resto de espacio de la embarcación, zona pensada para la estancia de los

pasajeros.

CuentaconunmódulodefibrasencilloenformadeL,acolchado,siguiendolalíneadelazonadeproa.

Enestecasolasparedestambiénestaránforradas(encimadelazonaL)dematerialblandoparamayor

confort.Comotodos,estemódulocontaráconespacioparaalmacenaje.

Situadospordebajocubiertasecolocaránla/sbatería/s(unaprincipalyotraderespeto)yeldepósito

decombustible.

! Plataformadepopa

Laplataformadepopaeslazonacomprendidaentrelazonadebañerayelextremomásapopadela

embarcación.Eslazonaquealbergaelmotorfueraborda.

Comoaccesoriosbásicosenestazona,seinstalaráunaescalerayunabarandaparafacilitarelbaño,dos

cornamusasylucesdecortesía.

Cabeseñarsequeladescripciónquesedetalladetodoslosmódulosesmeramenteorientativayconla

finalidad de estimar un peso total a la embarcación. Así como, debe ternerse en cuenta que la

determinacióndefinitivadetodoslosmateriales,esunaprácticacomún,dejaraeleccióndelclientela

decisiónsobrelosúltimosacadabos.

41

6. MATERIALESYPROCESOSDECONSTRUCCIÓN

Enestecapítulosedefinenlosmaterialesqueseutilizaránparalaconfiguracióndelcasco,una

vezevaluadaslasdistintasopcionesexistentesenelmercado.

Paraello,setendránencuentavariosaspectos,asícomoelmaterialensíyelprocesodefabricación;

todoellosuponeunfactordeterminanteenelpresupuestofinaldeunproyectodeestetipo.

6.1RESINAS

Para elmodelo en cuestión se han barajado varias opciones, prestandomayor atención a las

resinas epoxi y las resinas de poliéster. Ambas, se han contemplado por su extensa aplicación en el

mercado.

Las resinas epoxi son las más utilizadas en materiales de alta calidad, ya que ofrecen mejores

propiedadesfísicasymecánicasqueotrasresinas;además,loscompuestosdeepoxiyfibra,aunqueson

más caros que las resinas de poliéster, ofrecen piezas con mayor resistencia. En el mundo de la

construcción naval, suelen utilizarse para embarcaciones que requieren una fuerte resistencia con el

mínimopeso,porloqueescomúnencontrarlasenbarcosderegata,embarcacionesdealtavelocidad,

etc.Suprecioesrelativamentealto.

Enelpresenteproyectosebuscauncompromisoentreunabuenarelaciónresistencia-pesoyuncoste

económico accesible para que éste no suponga un inconveniente; por lo que las resinas de poliéster

satisfacen las necesidades establecidas, siendo, de hecho, el material por excelencia para la

construcción de embarcaciones de estas características. Este tipo de resinas presentna un buen

comportamientoanteeldeterioroproducidoporelcontactopermanenteconelmediomarino;aúnasí,

sediferenciaráentrelasresinasutilizadasparalaobravivayparalaobramuerta.

A continuación, y para la futura estimación económica, se citan ejemplos de resinas actualmente

comercializadas:

- CRONOLITA 2009 ACTIVADA. Según el fabricante “Resina isoftálica preacelerada para

aplicaciones donde la resistencia química y térmica es importante. No incluye catalizador”.

Precioactual:10,48€/Kg


42

- CRONOLITA 1012 ACTIVADA. Comentarios del fabricante: “Resina ortoftálica preacelerada de

usogeneralparalaminadosconfibradevidrio.Noincluyeelcatalizador”.Supreciodemercado

es7,91€/Kg

- CATALIZADOR C-201 (20g por cada kg de resina). Peróxido de metiletilcetona al 50%.

Comentariosdelfabricante:“Catalizadorespecíficoparalasresinasdepoliésterpreaceleradas”.

Preciodemercado:2,30€por100gramos.

6.2PROCESODELAMINADO

Porotraparte,laeleccióndelprocesodefabricacióntambiénrequiereespecialatención.Ante

losdistintosprocesosdefabricaciónconocidos,sehaoptadoporunalaminaciónporcontacto,laminado

manualcomoprocesoconstructivo.

Aunquemediante la construcciónpor laminaciónmanual seobtienenmateriales demásbaja calidad

comparando con laminación en vacío, esta última se encarece sustancialmente debido al proceso y

recursosqueimplica.Deigualmanerasucederíaconlaúltimaopcióncontemplada,infusiónderesina.

Ésteesunmétododeproduccióndóndelacalidaddelmaterialesdemuchomejorcalidadqueconlos

métodos citados anteriormente. Su inconveniente es que requiere cierto grado de maquinaria y

conocimientodelmétodo,porloquesuelecciónsereservaríaparaproduccionesposteriores.

Elprocesodelaminadomanual

La técnica de laminado manual es la más antigua de todas las técnicas conocidas en la

fabricación de piezas con materiales compuestos. Una de sus grandes ventajas es que no precisa

aportacióndecalorexternoparasupolimerizaciónalcompleto,nidealtapresióndemoldeoparasu

estratificación.Hoy día, sigue siendo el procesomás difundido gracias a su técnica sencilla y de bajo

coste,ysuadecuaciónapiezasdediferentestamañosyformas.

Este proceso, que depende en granmedida de la destreza del operario, consiste en la aplicación de

sucesivas capas dematerial de refuerzo sobre elmolde, impregnadas con una resina, y consolidadas

medianteelusodeunrodilloobrocha.Conestemétodosepersiguendoscosas:laprimera,ayudarala

impregnacióndelrefuerzo,ysegunda,intentarevitaroclusionesdeaireentrelascapas.

Acontinuación,sedetallanlasventajasdeestemétodo.

• Se trata de un método que dada su simplicidad, no requiere mano de obra altamente

cualificada.

43

• Elcostedelequipamientonecesarioymateriaprimaparadesarrollarlatécnicaesinferioral

deotrosmétodosdeproducción;comoporejemploelpreciodelosmoldes.

• Noexistenlimitacionesencuantoaltamañodelaspiezasaproducir.

• Comosehacomentado,norequiereprocesostérmicosdecurado.

• Es un proceso apto para construir tanto estructuras tipo sándwich como estructuras

monolíticas.

• Es un método idóneo para producciones cortas debido a que no requiere una fuerte

inversióneconómica.

Porcontrapartida,comotodosistema,acarreaciertasdesventajas.

• Como se ha comentado previamente, la calidad del producto final dependerá en gran

medida de la habilidad del operario que realice la tarea; por lo que es frecuente que los

laminadospresentenirregularidadesencuantoalauniformidaddelespesor.

• Otradelasdesventajas,esquedependiendodeltamañodelapiezaarealizar, lamanode

obrapuederesultarnumerosa.

• Altratarsedeunmétodoartesanal,elritmodeproduccióneslento.

• Losproductosdeestemétodocontienenbajasdosisdematerialderefuerzo.

• Esunatécnicanecesariamentecondicionadaalosfactoresambientales,pueslahumedady

temperaturadelazonadetrabajoinfluyendirectamenteenelresultado.Latemperaturaincide

en el gradode curadode la pieza, siendo recomendable trabajar entre unos 17ºC y 22ºC. En

cuanto a la humedad, ésta se recomienda que no exceda del 75%, para que no afecte a las

propiedadesmecánicasdelosmaterialesderefuerzo.

• Conestemétododeproducengrandescantidadesdedesperdicios.

• Medianteesteprocesoseemitenelevadasemisionesdecompuestosvolátiles.

Figura20.Laminaciónmanual.Materialescompuestos.Procesosdefabricación.BESENDJAKA.Ed.UPC;Barcelona

2005


44

SegúnA.Besendjak,paralosmaterialesymétodoselegidos,lasecuenciadelaminadomásfrecuentees

laquesemuestraacontinuación.

Figura21.Secuenciadelaminado.Materialescompuestos.Procesosdefabricación.BESENDJAKA.Ed.UPC;

Barcelona2005

6.3RECUBRIMIENTOS

Elrecubrimientoes lacapaexternaqueseocupadeocultaryprotegerel laminadodelmedio

exterior;esdecir,eslaprimeracapaderesinaqueseaplicasobreelmolde.

Existendostiposderecubrimientos,elgelcoatoeltopcoat,yladiferenciaentreambosresideenqueel

segundo,eltopcoat,contieneparafina.Estehechoimplicaque,sisequiererealizarunlaminadosobre

el recubrimiento, debe eliminarse la capa de parafina para garantizar una óptima adhesión del

laminado.

Paralaembarcación,sehaoptadoporelusodegelcoat,mayormenteextendidoenelsector.Setrata

deunmaterial creadoparaconferirunacabadodealtacalidaden la superficievisibledeunmaterial

compuesto. Cabe destacar que de su aplicación dependerá el acabado superficial del modelo.

Usualmente se usan pigmentos con el gelcoat, confiriendo acabados de superficies lisas, brillantes y

coloridasqueincrementanlaaparienciaestéticadelmodelo.

Acontinuación,unrecubrimientogelcoatcomercializadoactualmente:

- GELCOAT CRONOGEL BLANCO. Según el fabricante “Gelcoat de poliéster osoftálico. Para la

aplicacióndeprimeracapaenmoldesparaposterioraplicaciónderesinayfibra.Altaresistencia

alaguayUV.Noincluyecatalizador–2%C201”.Suprecioesde10,14€/Kg.

45

6.4MATERIALESDEREFUERZO

Lafuncióndelmaterialderefuerzonoesotraqueaportarrigidezalaestructura,yaqueseráel

encargadodesoportarlastensionesenlamisma.

Existenvarios tiposdematerialesde refuerzo,perodentrodelabanicodisponible, las fibrasdevidrio

son las más extendidas en el ámbito naval, por su manejo sencillo y atractivo coste económico. Se

comercializan en distintas estructuras textiles, y combinándolas se pueden aportar multitud de

propiedades.

ParaelmodelosedefineunacombinacióndetejidoRoving,queaportaunamayorresistenciaaunque

únicamenteendosdirecciones,yunaestructuraMAT,queofreceunaresistenciamenorperocon las

mismaspropiedadesen todas lasdirecciones.Enel apartadodecálculoestructural sedeterminaráel

espesordeambostejidos.

Amododeejemplo:

- MAT. FIBRA. Según el fabricante “Mat de hilos cortados por un ligante en emulsión. Especial

paralaminarconresinadepoliésterydemuyfáciladaptación”.Conunadensidadde300gr/m2

supreciodemercadoesde3,17€pormetrocuadrado.Parauntejidocondensidadde150gr/m2

elprecioesde2,36€yconuntejidode450gr/m2elprecioesde4,51€pormetrocuadrado.

- TEJIDOROVING.Loscomentariosdelfabricante:“Tejidoplanodefibradevidrio.Paradaralta

resistencia a los laminados de resina”. Su precio de mercado, para un tejido con densidad

50g/m2esde7,17€pormetrocuadrado.

6.5ESTRUCTURASÁNDWICH

Se entiende por estructura sándwich una estructura constituida por dos pieles de material

resistente entre las cuales se ubica unmaterial ligero de baja densidad, el cual recibe el nombre de

núcleo. Éste, supondrá un aumento de espesor comportando el mínimo peso, traduciéndose en un

aumentoconsiderablederigidez.

Enlasiguienteimagenseaprecianlosbeneficiosdelusodeestaestructura.


46

Figura22.Comparaciónestructuramonolítica–estructurasándwich.Materialescompuestos.Procesosde

fabricación.BESENDJAKA.Ed.UPC;Barcelona2005

Enunaestructurasándwich,sediferenciantrespartes:

• Pielexterior;sonloselementosresistentes.

• Adhesivo;conocidotambiéncomointerfase,actúacomounióndelconjunto.

• Núcleo;sufunciónesmantenerseparadaslasdospielesexteriores,aislartérmicamenteytransmitir

losesfuerzoscortantesdeunacaraalacaraopuesta.

Enlasiguienteimagenseclarificalaestructura.

Figura23.Elementosdelaestructurasándwich.Materialescompuestos.Procesosdefabricación.BESENDJAKA.Ed.

UPC;Barcelona2005

Para la confección del núcleo existen multitud de materiales; para la embarcación del proyecto se

utilizarán espumas de cloruro de polivinilo –PVC. Su elección se debe a que ofrecen mejores

propiedades que las espumas sintéticas y además, son las que poseen una mayor aplicación en el

mercado.

47

6.6EVALUACIÓN

Teniendo en cuenta tantomateriales como procesos de fabricación, se definen las siguientes

estructuras:

- Unaestructuramonolíticaconresinadepoliésterisoftálicaparaelcasco;siendoestetipode

resina el que permite una menor humedad. No se contempla una configuración tipo

sándwichdebidoalmaterialblandodelnúcleo.

- Una estructura tipo sándwich constituida con resina de poliéster ortoftálica y cloruro de

polivinilo (núcleo) para la cubierta. Con esta estructura se logra aumentar la rigidez, sin

aumentarenexcesoelpeso.

Comomaterial de refuerzo, se utilizará fibra de vidrio con una combinación de tejido Roving y una

estructuraMAT.

En el siguiente capítulo se realiza el cálculo estructural de la embarcación teniendo en cuenta esta

valoración,yaqueellaminadocondicionarálastensionesmáximassufridasporlaembarcación.

TodoslosproductosmencionadosenestecapítulosehanextraídodelapáginawebdePlastiform4.

4www.plastiform.com


48

7. DISPOSICIÓNESTRUCTURAL

Enestecapítuloserealizaelcálculoestructuraldelaembarcación,queconsisteendeterminar

losespesoresycalculareldimensionamientodelosrefuerzos.

Para ello, se recurre a la Normativa ISO 12215 – Pequeñas embarcaciones. Construcción de cascos y

escantillones.Laparte5delacitadanorma–Presionesdediseño,tensionesdediseñoydeterminación

delescantillón,y laparte6–Dispositivosestructuralesydetallesdeconstrucción,es lanormativaque

aplicaalmodelodeestudio.Todosloscálculosrealizadosparaestasecciónserealizaránatendiendolas

directricesmarcadasenellas.

Amodo de resumen; se calcula la presión que se ejerce sobre el casco de la embarcación, a fin de

dimensionarloparaquepuedaresistirdichapresión.Pararealizarestecálculoseprocededelasiguiente

manera:

I. Se descompone la estructura del casco en paneles, divididos por las interacciones de los

refuerzos; éstos atendienden a las necesidades de la distribución realizada y a la normativa

vigente.

II. Secalculalapresióndediseñodecadapanel;éstadependedelasdimensiones,delaposicióny

demáscaracterísticasdecadaunodelospaneles.

III. Finalmente, sedeterminaelescantillonadoparacadapanel,paraasídefinirunasecuenciade

laminado.

7.1ÁMBITODEAPLICACIÓNDELANORMA

Para la adecuación del modelo a la normativa antes citada, debe comprobarse que la

embarcacióncumpleconlasespecificacionesestablecidasenella.

Loslímitesdeaplicacióndelanorma,sonlossiguientes:

" Esloracomprendidaentre2,5y24metros.

" Velocidadnosuperiora50nudos.

" Cumplirlarelaciónestablecidaparaembarcacionesdeplaneo(semiplaneoenestecaso):

(V/√LWL)≥5

Dónde,Eslora(LWL)=9metros

49

Serealizaelcálculoparaunavelocidadde16nudos,correspondientealavelocidaddecrucero,ypara

unavelocidadde25nudos,correspondienteavelocidadmáxima.

Paraambasvelocidadessecumpleelrequisito;por loque, laembarcaciónseencuentradentrodelos

límitesdeaplicacióndelanorma.

7.2PANELES

Sediferenciaentrelospanelesdefondo-regióncomprendidapordebajolalíneadeflotación,

lospanelesdecostado-zonacomprendidaentre la líneadeflotacióny launióncon lacubierta,y los

panelesdecubierta.

Alahoradedeterminarlospaneles,debeprestarseespecialatenciónaunadistribuciónequitativapara

que no resulten presiones irregulares en paneles contiguos. Interesa que cada zona tenga un

escantillonado único ,y que éste sea acorde a la presión sufrida por cada panel, sin excederse en el

espesordelospanelesquesufrenunamenorpresión.

7.2.1Panelesdefondo

Lospanelesqueconformanestegruposonlospanelessituadospordebajolalíneadeflotación;

enlasiguienteimagensemuestralarepartición.

Figura24.Distribucióndelospanelesdefondo

Losrefuerzos longitudinalesde lazonadefondosehandispuestounoencadasemimanga,yotro

refuerzonaturalen laquilla.A lapar,elcascoquedadivididomediantecincorefuerzos transversales,

acordesaladistribucióndelaembarcación.Estosúltimosafectantantolospanelesdefondocomode

costado.Elrefuerzodemásproacorrespondeaunmamparoestanco,odecolisión.


50

Cálculodelapresióndediseñoyespesordelospanelesdefondo.

Paralaobtencióndelespesorrequerido,esnecesariocalcularpreviamentelapresióndediseñoalaque

estásometidacadaunodelospanelesdefondo.

Para facilitar la tarea se ha configurado una hoja de cálculo Excel, donde los datos comunes para la

operaciónquedanasignados,siendoúnicamentenecesario introducir lasdimensionesdecadaunode

lospaneles.LainformacióndecadapanelseextraemedianteelprogramadediseñoRhinocerous.

PANEL X(mm) ÁREA(mm2) L(mm) B(mm)CUERDA(mm)

12 6163,155 667932,07 1544,676 562,707 0

13 4743,167 887979,934 1501,547 599,261 0

14 3257,592 877510,964 1500,435 599,261 0

15 1764,263 803905,828 1501,235 564,674 0

16 508,497 480464,78 1001,236 504,176 0

17 6268,839 1008687,03 1515,912 735,85 0

18 4752,05 947542,476 1500,386 638,616 0

19 3250,2 940503,884 1500,004 627,849 0

20 1749,752 941077,142 1500,007 628,118 0

21 499,9 628661,834 1000,006 629,154 0

22 7538,09 903820 1654,162 960,926 37,48

Tabla3.Dimensionesdelospanelesdefondo

Losparámetrosrecogidosenlatabla:

X:posicióndelcentrodegravedaddelpanelrespectolapopa(m)

A:áreadelpanel(m2)

L:longitudmediadelpanel(mm)

B:longitudmenosdelpanel(mm)

C:cuerda(curvaturadelpanel)

Condichasdimensionesseobtienenlossiguientesresultados:

PANEL T(mm) W(kg/m2) P(kN/m2)

12 9,763409685 5,579091249 43,97087816

51

13 9,941405996 5,680803426 40,19669433

14 9,654526492 5,516872281 37,91025241

15 8,915772984 5,09472742 36,4123886

16 8,320589549 4,7546226 40,03186686

17 10,07722586 5,75557633 38,85598269

18 10,49350206 5,996286893 39,43556452

19 10,00886205 5,719349742 37,11810033

20 9,682646796 5,532941026 34,70822864

21 9,662266889 5,521295365 36,9144491

22 8,758097482 5,004627133 40,15690598

Tabla4.Resultadosdelospanelesdefondo

Donde,

T:espesordelpanel(mm)

W:pesoensecodelmaterialderefuerzo(kg/m2)

P:presióndediseñodelpanel(kN/m2)

Elvalorde lacuerda,esunparámetroquerepresenta lacurvaturade lasuperficie–elpaneleneste

caso.Enlamayoríadepanelesnosehaconsideradoestedatoarazóndeque;amayorvalordecuerda,

se tiende a minimizar el espesor del panel, y dado que los resultados obtenidos se adecúan a la

normativa,noresulta interesantereducirlo.TalycomopuedeapreciarseenlaTabla3,únicamentese

havalorado la curvaturadelpanelnúmero22.Al tratarsedeunpanel situadoenunazonade fuerte

impacto,yademássereldemayorvalordecuerdadebidoasusituación,denotenerseencuenta la

curvatura,elespesorresultaríaexcesivo(T=15,63mm,yW=5kg/m2).

7.2.2Panelesdecostado

Lospanelesdecostadosonaquelloscomprendidosentrelalíneadeflotaciónylauniónconla

cubierta.

Encuantoalasdivisionesqueafectanalospanelesdecostado,sedisponeunrefuerzolongitudinalalo

largo de toda la eslora, con el que quedan divididos los paneles. De talmanera se proporciona una


52

mayor resistencia a la embarcación frente a posibles golpes. En la siguiente imagen semuestran los

panelesdecostado.

Figura25.Distribucióndelospanelesdecostado

Seprocededelamismaformaqueparalospanelesdefondocalculadosanteriormente.

Cálculodelapresióndediseñoyespesordelospanelesdecostado

Introduciendolosdatosdelospanelesdecostadoenlahojapre-configuradaseobtienenlossiguientes

resultados.

PANEL X(mm) ÁREA(mm2) L(mm) B(mm) CUERDA

2 6268,053 975466,287 1534,481 685,528 0

3 4759,662 888799,472 1500,786 611,511 0

4 3259,989 837125,191 1500,44 574,561 0

5 1760,66 787701,718 1501,615 514,618 0

6 505,026 496826,024 1003,528 507,539 0

7 6216,794 558479,841 1556,955 415,42 0

8 4737,895 667188,219 1502,494 464,638 0

9 3247,43 711804,552 1500,272 481,269 0

10 1750,285 726516,158 1500,956 485,506 0

11 500,521 485893,358 1001,368 485,506 0

1 7889,547 1963000 2347,454 977,436 275

Tabla5.Dimensionesdelospanelesdecostado

Conlosvaloresintroducidosseobtienenlosvaloresquesemuestranenlasiguientetabla.

53

PANEL T(mm) W(kg/m2) P(kN/m2)

2 6,227691299 3,558680742 5,755460438

3 5,659839354 3,234193917 5,974147999

4 5,236492024 2,992281156 5,792751799

5 4,688406197 2,679089256 5,788377314

6 4,651960135 2,658262934 5,899593711

7 4,313701262 2,46497215 7,519719547

8 4,654853328 2,659916188 6,999368636

9 4,62443833 2,642536189 6,439001452

10 4,500057269 2,571461296 5,991329352

11 4,496257652 2,569290087 5,981216083

1 3,949620856 2,256926203 4,36482

Tabla6.Resultadosdelospanelesdecostado

El panel número 1, por lamisma razón que el panel número 22 en los paneles de fondo, se analiza

detenidamente.Considerandoelvalordelacuerdaparaelcálculo,seobtienenunosvalores(marcados

en rojoen laTabla6), significativamente inferioresa loestipuladoen lanormativa.Apesardeello,y

debidoalsobredimensionamientoquesufriráelpanelatendiendoalosresultadosdelospanelesdela

misma zona, los resultados se consideranaceptables; yaquedeno considerar la cuerda, indicaríaun

valordesmesuradodeespesorrequerido.

Para el análisis de los paneles de costado, es común, además de los parámetros mencionados,

considerarotravariablequecaracterizacadapanel.Setratade“laproporcióndealturadesdelalínea

de flotación hasta el centro del panel estudiado”, conocido como H. La razón de no estimar este

parámetro reside en que, si se considera, los resultados se ajustan notablemente, reduciendo el

espesor. Dado que los valores obtenidos, siguiendo la tendencia del caso de la curvatura antes

explicado, cumplen con las expectativas y con la legislación vigente, no se contempla el valor del

parámetroH.


54

7.2.3Panelesdecubierta

Elestudiodeestegrupodepanelesnorequiereunprocesotanexhaustivocomolosdosgrupos

antesanalizados.Setomaunpaneldereferenciaparaelcálculodeescantillonado.Elpanelanalizado

correspondealpaneldemayoresdimensionesymayorsolicitacióndebidoasuposición.

PANELESDECUBIERTA

(paneldereferencia)

ÁREA(mm2) 1,7295

L(mm) 1500

B(mm) 1153

Tabla7.Dimensionesdelpaneldereferenciadecubierta

Conestosdatosseobtienenlossiguientesresultados:

PANELESDECUBIERTA

T(mm) 6,130420477

W(kg/m2) 3,503097415

P(kNn/m2) 3,00473648

Tabla8.Resultadosdelospanelesdecubierta

Considerandounaestructuramonolítica, los resultadosobtenidoscumplencon los requisitosdictados

en la normativa. En el Capítulo 6 se ha definido una estructura tipo sándwich para la cubierta,

proporcionandoalacubiertaunasensacióndemayorseguridad.Porloque,atendiendoalosresultados

obtenidos y a las directricespreestablecidas, se concluyeel siguiente sobredimensionamientopara la

cubierta,consiguiendomantenerelpesodelafibraensecoyganarinercia.

55

CONFIGURACIÓNESTRUCTURADE

LOSPANELESDECUBIERTA

TPIEL(mm) 3

TNÚCLEO(mm) 30

TPIEL(mm) 3

Tabla9.Configuraciónresultantedelospanelesdecubierta

7.3ESPEJODEPOPA

Escondiciónnecesaria reforzar la zonadepopacuandose tratadeembarcacionesconmotor

fueraborda.Porello,sedefineunaestructuratiposándwichparaestazona.

Segúnlanormativa,paradefinirdelaconfiguracióndelespejodepopa,debeprocedersedelasiguiente

manera:

1. Primero,secalculaelespesordelalmamediantelafórmula:

TALMA=35+0,15·P

Donde,

P:potenciaenkW;siendoéstaiguala168kW.

Seobtieneunvalorde:

TALMA=60,2mm

Siendonecesarioredondearelresultado:

TALMA=60mm

2. Ensegundolugar,seprocedealcálculodelespesorrequeridoparalacapainteriordelsoporte

delmotor.Paraello,seutilizalaecuación:

TINT=LH0,55

SiendoLHlalongitudtotal,esdecirlaeslora(9metros);seobtieneunvalorde:

TINT=3,34m


56

3. Porúltimosecalculaelespesormínimorequeridoparalacapaexterior.

TEXT=LH0,55+0,85·P0,5

Seobtieneunvalorde:

TEXT=4,45mm

A pesar de cumplir con la normativa aplicable, se sobredimensionan los espesores de las dos pieles,

quedandoambasdelmismogrosor.

ESPEJODEPOPA

TINT(mm) 5

TALMA(mm) 60

TEXT(mm) 5

TEESPEJOPP(mm) 70

Tabla10.Configuraciónresultantedelespejodepopa

7.4REFUERZOSLOCALES

7.4.1Quilla

Según la normativa ISO, para una anchura del refuerzo igual [80 · B; siendo B el valor de la

manga],laseccióndelachapaefectivasecalcula:

SMQUILLA=1,4·10-3·(130/σfu)·mT·LH

Donde,

σfu:cargaderoturaalaflexióndellaminado;iguala146N/m2

mT:masadelaembarcación;iguala9m

LH:esloradelaembarcación;4.340Kg

SMQUILLA=48,69cm3

Además,debecumplirconunpesomínimodefibrasecaiguala[2,2·WMIN;WMIN4,7kg/m2].

Pesomínimodefibraseca=10,34kg/m2

57

7.4.2Roda

La roda se sitúa en el extremo de proa de la embarcación. La anchura de este refuerzo se calcula

cumpliendolarelación[2·WMIN;siendoWMIN=2,46kg/m2]paraelcálculodelpesomínimorequerido

delafibraseca.


7.4.3Codillos

Segúnlanormativa,lazonadeloscodillosdebereforzarsehastaunaanchurade:

[40·B]

cumpliendocon1,7·WMIN;WMIN=2,46Kg/m2.


7.5REFUERZOS

7.5.1Mamparodecolisión

EnlanormativaISOantesmencionada,sedetallaelcálculodelosmamparosestancos.

Lapresióndediseñodelmamparoestancodebecumplircon:

Ptb=10·Hb

Donde,

Ptb:presióndediseño(kN/m2)

Hb:alturadecargadeagua;desdelapartesuperiordeltanqueopuntoderebosesituadoa2/3delaalturatotaldelpanel.Conunvalorde0,784m.

Ptb=5,23kN/m2

Mediante una hoja Excel pre-configurada según la normativa, se obtienen los siguientes resultados,

dondeTCrepresentaelespesordelnúcleodecontrachapado,yTI/TOlosespesoresdeloslaminados.


58

MAMPARODECOLISIÓN

TC(mm) 10

TI/TO(mm) 1

Tabla11.Espesoresdelmamparodecolisión

7.5.2Sombrerodecopa

Los refuerzos en sombrero de copa son los refuerzos transversales que han quedado ya

definidosmediantelasparticióndelcascoenpaneles.

Paradefinirlosrefuerzosquesedispondrán,setomacomoreferenciaelpaneldemayoresdimensiones

decadaunadelasdoszonas,dependiendoelcálculodelascaracterísticasdelospanelesadyacentes.

Sedistingueentrelosrefuerzosdispuestosenlazonadefondo,losrefuerzosdispuestosenlazonade

costado,ylascuadernas.

POSICIÓN Lu(mm) S(mm) Aw(cm2) SM(cm3) SM”(cm3) I(cm4)

Fondo 626 1500 7,103 40,478 39,281 102,555

Costado 541 1500 1,104 5,44 5,28 11,91

Cuaderna 1500 638 7,239 42,004 40,801 108,566

Tabla12.Resultadosdeldimensionamientodelosrefuerzos

Donde,

Lu:longituddelrefuerzo

S:separaciónentrelosrefuerzosadyacentes

P:presióndediseño(kN/m2)

Aw:superficiedelalma(cm2)

Sm:módulodeinerciamínimo(cm3)

I:segundomomentodeárea

Enfuturas iteraciones,podríanconsiderarsedosfactoresadicionalesparaelcálculo,Cu(curvaturadel

refuerzo) y Kcs (factor de ajuste de curvatura). Siguiendo la línea del estudio, para una primera

estimacióndelespesordelrefuerzo,nosetienenencuentaestosparámetros.

Conlosvaloresobtenidos,valoresmínimosdelosrefuerzos,serecurrea lanormativaparaescogerel

refuerzoquecubralasnecesidadesdecadazona.

59

POSICIÓN FONDO COSTADO CUADERNA

h(mm) 100 40 100

bb(cm2) 50 40 100

bc(cm2) 50 35 85

TP(cm3) 5 15 5

SM(cm3) 41,3 6,3 56,2

AW(cm4) 8,4 1,1 8,4

I(cm4) 289 34 225

TIPO ALTO CUADRADO CUADRADO

Tabla13.Resultadosfinalesdelosrefuerzos

Correspondiendoh,bb,bc,lasdimensionesdelosrefuerzos,yTp,alespesordelcostado.

7.6SECUENCIASDELAMINACIÓN

Enesteapartadosedesglosanlassecuenciasdelaminadoparacadazonaestudiada.Ellaminado

serealizarádemanerauniformeentodoelcasco,hastaalcanzardemaneraindependiente,elespesor

deseadoparacadazona.

Paraladefinicióndelasecuenciadelaminadosehantenidoencuentaciertoscriterios:

" Incorporacióndetrescapasdeveloparalaprevencióndelaósmosisenlascapasexternasyun

acabadomásuniforme.Éstasnoseconsiderancomomaterialderefuerzo.

" UnasprimerascapasdetejidosMATyRovingmásfinas.

" La alternancia de los dos tipos de tejido proporciona una buena adherencia interlaminar, así

comounusodetejidosRovingdemayorgramajedebidoasusmejorespropiedades.Porello,se

alternancapascondistintosgramajes.

7.6.1Secuenciadelaminadodecostado

Para lazonadecostadoharesultadounespesorde6mmyunpesodefibraensecode3,55

kg/m2.

LAMINADODECOSTADO

CAPA PESOeng/m2

GELCOAT


60

VELO 30

VELO 30

VELO 30

MAT 100

MAT 200

ROVING 300

MAT 200

ROVING 450

MAT 200

ROVING 450

MAT 200

ROVING 450

MAT 200

ROVING 450

MAT 300

TOTAL 3500

Tabla14.Secuenciadelaminadodecostado

7.6.2Secuenciadelaminadodefondo

Enestazona,aunquepodríandiferenciarsedostiposdelaminadodebidoalespesorrequerido,

paraunaprimeraestimacióndeconsideraunlaminadoúnicode11mmyunpesodefibraensecode

5,99Kg/m2.

Una vez laminado todo el casco con la secuencia anterior, secuencia de laminado de costado, se

laminarálazonadefondoconlasiguientesecuencia.

LAMINADODEFONDO

CAPA PESOeng/m2

MAT 300

ROVING 450

MAT 300

ROVING 450

MAT 300

ROVING 450

61

MAT 300

TOTAL 6050

Tabla15.Secuenciaadicionaldellaminadodefondo

7.6.3Secuenciadelaminadodecubierta

Paralacubiertasehadefinidounaestructuratiposándwich,dondedeberátenerseencuentael

núcleoy,posteriormenterealizarunlaminadode3mmparacadapiel.

LAMINADODECUBIERTA

CAPA PESOeng/m2

MAT 100

MAT 200

ROVING 300

MAT 200

ROVING 300

MAT 200

ROVING 300

MAT 200

TOTAL 1800

Tabla16.Secuenciadelaminadodecubiertaparacadapiel

7.6.4Secuenciadelaminadodelespejodepopa

Anteriormente,sehadefinidounaestructuratiposándwichparaelespejodepopa,conelfinde

reforzardichazona.Sehaconsideradonecesariounespesordel laminado interioryexteriorde5mm

cadauno,máselespesordelnúcleo,materialquedeberáadherirsemedianteencolado.

Teniendoencuentaqueelespesordeestazonayacuentaconunlaminadosuperiora5mm(11mmde

lalaminacióndefondo),seránecesarioúnicamenteañadirelnúcleo,medianteencolado,yellaminado

exteriorde5mm.

Quedandodelasiguientemanera:


62

ESPEJODEPOPA

TINT(mm) 10

TALMA(mm) 60

TEXT(mm) 5

TEESPEJOPP(mm) 75

Tabla17.Laminadodelespejodepopa

Amedidaqueavanzaelproyecto,deberíaconsiderarselaposibilidadderealizarunlaminadosimétrico

encuantoallaminadointerioryexterior.

Dadoqueelespesordelazonadecostadoyacubrelanecesidaddellaminadoexterior,únicamenteserá

necesarioadherirelnúcleoy,posteriormentelaminarconlasecuenciadescritaacontinuación.

LAMINADODELESPEJODEPOPA

CAPA PESOeng/m2

MAT 100

MAT 200

ROVING 450

MAT 200

ROVING 450

MAT 200

ROVING 450

MAT 300

TOTAL 2350

Tabla18.Secuenciadelaminadodelespejodepopade5mm

7.6.5Secuenciadelaminadodelosrefuerzoslocales

Atendiendo los resultados obtenidos para los refuerzos naturales, y según las exigencias de

escantillonado,sedefineunlaminadode15mmdeespesor.

Ellaminadodelcascodondeseencuentranlosrefuerzosnaturales,disponedeunlaminadode10mm

correspondientealazonadefondo.Porloque,únicamenteseránecesarioseguirlasiguientesecuencia

afindeobtenerelespesordeseadoenlaszonasencuestión.

63

LAMINADODELOSREFUERZOSLOCALES

CAPA PESOeng/m2

MAT 100

MAT 200

ROVING 500

MAT 200

ROVING 500

MAT 200

ROVING 500

MAT 300

TOTAL 8550

Tabla19.Secuenciadelaminadodelosrefuerzoslocales

Añadiendounlaminadoalquecorrespondeunpesode2500kg/m2,seobtieneunespesortotalconun

pesode8550kg/m2.


64

8. DISTRIBUCIÓNYCÁLCULODEPESOS

Enesteapartadose realizaunaevaluaciónparaestimar,de lamaneramásprecisaposible,el

pesodelapropiaestructuraydetodosycadaunodeloselementosqueconformanlaembarcación.

Además, la distribución de los pesos más significantes permitirá calcular el centro de gravedad del

conjunto,queresultanecesarioparaelposterioranálisisdeestabilidad.Porello,elcálculodepesoses

unapartedelproyectodegranimportancia,quedeberealizarseconlamayorprecisiónposible,paraasí

garantizar el comportamiento deseado de la embarcación. Obviamente, en la ya conocida espiral de

diseño,esunapartadoenelqueseprestaespecialatenciónconformeevolucionaelproyecto.

Losresultadosdelestudiodebenasegurarunbuencomportamiento,quesetraduceenelcumplimiento

dedoscondiciones:

- enprimerlugar,queeldesplazamientototalcoincidaconeldesplazamientodediseñodela

obraviva,

- yensegundolugar,queelcentrodegravedadsesitúelomáspróximoposiblealcentrode

flotación.

Estasdoscondicionespuedenpresagiarunbuentrimadoestático.

Para obtener unos valores óptimos de desplazamiento y LCF –Longitud al Centro de Flotación, se

procedealaevaluacióndetodaslaszonasdelaembarcación.

8.1 EVALUACIÓNDELAESTRUCTURA

8.1.1 Evaluacióndelcasco

Con los resultados obtenidos en el capítulo anterior, se puede estimar el peso de la fibra

mojada, calculandounporcentajede fibra-resinade30%. Se consideraunporcentajepocooptimista

debidoalmétodode laminaciónmanual. Elpesoque seespecificaen las tablas se refierealpesode

fibramojada.

65

Tabla20.Desglosedeldesplazamientodelcasco

Para el cómputo total del peso del casco debe tenerse en cuenta que los cálculos realizados

correspondenalamitaddelaembarcación.

RESULTADOSEVALUACIÓNDELCASCO

PESOLAMINADO(Kg) 678,22

Mx(Kg·m) 2791,61

My(Kg·m) 120,38

Tabla21.Resultadosdeldesplazamientodelcasco

8.1.2 Evaluacióndelacubierta

A continuación sedescribe el cálculodedesplazamientode la cubiertade la embarcación.A

diferenciadelosotroscasos,elcálculoserealizateniendoencuentalacubiertaentera.

Tabla22.Evaluacióndelpesodecubierta

ZONA

PESOFIBRASECA

(Kg/m2)

ÁREA(m2)

PESO

LAMINADO(Kg)

X

(mm)

Y

(mm)

Z

(mm)

Mx

(Kg·m)

My

(Kg·m)

COSTADO5,55 9,09 107,68 4467 0 121 481,01 13,02

FONDO6,75 9,1 204,3 3900 0 211 796,77 43,11

QUILLA11,16 2,43 27,13 4,95 0 0,15 118,03 4,06

ZONA

PESOFIBRASECA

(Kg/m2)

ÁREA(m2)

PESO

LAMINADO(Kg)

X

(mm)

Y

(mm)

Z

(mm)

Mx

(Kg·m)

My

(Kg·m)

CUBIERTA3 5,5 550 4122 0 970 2267,1 533,5


66

8.1.3 Evaluacióndelosrefuerzos

Seprocededelamismamaneraparacalculareldesplazamientoylosmomentosprovocadospor

losrefuerzos,transversalesylongitudinales.

Tabla23.Desglosedeldesplazamientodelosrefuerzostransversales

Tabla24.Desglosedeldesplazamientodelosrefuerzoslongitudinales

Finalmente,secalculaelpesoglobaldetodoslosrefuerzosconsiderandolaestructuraensutotalidad.

RESULTADOSEVALUACIÓNDELOSREFUERZOS

PESOLAMINADO(kg) 70,06

Mx(kg·m) 289,22

My(kg·m) 42,88

Tabla25.Resultadosevaluacióndepesosdelosrefuerzos

ZONA

PESOFIBRASECA

(Kg/m2)

ÁREA(m2)

PESOLAMINADO(Kg/m2)

X(mm)

Y(mm)

Z(mm)

Mx(Kg·m)

My(Kg·m)

CUADERNA1

1,8 1,12 2,016 1000 0 260 2,02 0,52

CUADERNA2

1,8 1,12 2,016 2500 0 260 5,04 0,52

CUADERNA3

1,8 1,12 2,016 4000 0 260 8,06 0,52

CUADERNA4

1,8 1,12 2,016 5500 0 260 11,08 0,52

MAMPARODE

COLISIÓN

10 0,778 5,71 8047 0 116 46,02 6,62

ZONA

PESOFIBRASECA

(Kg/m2)

ÁREA(m2)

PESOLAMINADO(Kg/m2)

X(mm)

Y(mm)

Z(mm)

Mx(Kg·m)

My(Kg·m)

FONDO1,8 2,46 4,42 3500 0 180 15,48 0,79

COSTADO1,8 2,71 16,26 3500 0 735 56,91 11,95

67

8.2 EVALUACIÓNDEEQUIPOSYSISTEMAS

La evaluación de los equipos corresponde al análisis de todos los elementos necesarios y no

estructurales,queconformanlaembarcación.Porelementosseentiendedesdeelanclasituadaaproa

delaembarcación,hastalaescaleradebañoinstaladaenlazonadepopa.

Enlasiguientetablasedetallanloselementosbásicosquecomponenlaembarcación.

ELEMENTOMODELO

CANTIDAD

PESOTOTAL

X(L)

Y(B)

Z(T)

Mx(Kg·m)

Mz(Kg·m)

SOLARIUMDEPROACORNAMUSA CORNAMUSAACERO

INOXIDABLECIÍNDRIA 2 0,4 0 0 0 0 0MOLINETE ITALWINCHSmart

700 1 10 8,66 0 1,5 69,28 12LUCESDECORTESÍA LEDCourtesyLight,

roundwhite 4 1 0 0 0 0 0ANCLA SIMPSON-LAWRENCE

DELTA 1 22 9,2 0 1,5 184 30CADENA CADENACalibrada

DIN766 1 70 8,66 0 1,5 519,6 90PUNTERA CANBarracura50mm 1 0,15 0 0 0 0 0

SOFÁ-MUEBLEMULTIUSOS FABRICACIÓNPROPIA 1 20 6 0 1 90 15

ZONADEMANDOPANELDEMANDO FABRICACIÓNPROPIA 1 40 4,2 0 126 0PUESTODEMANDO FABRICACIÓNPROPIA 1 35 3,3 0 82,5 0

LUCESDENAVEGACIÓN

EVOLED360ºMOORINGLIGHT

WITHLED 2 0,5 0 0 0 0 0EQUIPOSDENAVEGACIÓN varios varios 40 4,15 0 166 0

ZONADEBAÑERASOFÁ-MUEBLEMULTIUSOS FABRICACIÓNPROPIA 1 30 1,6 0 1 0 0

EQUIPAMIENTOOBLIGATORIO varios varios 35 2,2 0 0,5 66 15

PLATAFORMADEPOPABATERÍA VARTA

PROFESSIONALDUALPURPOSE129Ah 2 110 0,3 0 0,3 13,5 13,5

MOTOR SUZUKY 1 263 -0,2 0 0,5 -52,6 131,5DEPÓSITO

COMBUSTIBLEISSUU112073360

LITROS 1 400 3,6 0 0,3 900 75LUCESDECORTESÍA LEDCourtesyLight,

roundwhite 4 1 0 0 0 0 0ESCALERADEBAÑO ESCALERAINOX

195mm90º 1 0,5 0 0 0 0 0CORNAMUSA CORNAMUSAACERO 2 0,4 0 0 0 0 0


68

INOXIDABLECIÍNDRIA

Tabla26.Desglosedelosequiposysistemas

RESULTADOSEVALUACIÓNDELOSEQUIPOSPESOTOTAL(Kg) 1058,95Mx(Kg·m) 2164,28My(Kg·m) 383,5

Tabla27.Resultadosdelaevaluacióndeequipos

Loselementosque suponenunpesodespreciableparael cálculono sehanconsideradoa lahorade

establecer el punto de aplicación de su peso. Estos elementos se consideran al aplicar un

sobredimensionamiento.

EnelgrupoEquiposdeNavegación,seincluyentodosloselementosnecesariosy/uobligatoriosparala

navegación; tales como, VHF y antena VHF equipo GPS, bocina, brújula, otros accesorios y material

náutico.

DentrodeEquipamientoObligatorioseconsideraelpesodelasdefensas(4defensassegúnlanormativa

aplicable),elmaterialdesalvamentoobligatorio(salvavidas),señalesdesocorro,botiquín,entreotros.

8.3 RESULTADOS

Para conocer el resultado global del peso de la embarcación y la situación del centro de

gravedad,serealizaelsumatoriodelasevaluacionesindividualesantesdetalladas.

RESULTADOSGLOBALES

PESOTOTAL(kg) 2397,23Mx(kg·m) 7512,21My(kg·m) 1080,26

CDGLongitudinal 3,13

CDGVertical 0,45

Tabla28.ResultadosglobalesdedesplazamientoyCDG

69

9. EVALUACIÓNHIDROSTÁTICAEnestecapítulosedescribeelcomportamientodelaembarcaciónenposiciónestática,unavezya

definidoycalculadoelpesodelaembarcación.

Paraello,seanalizaelcomportamientoendoscondicioneslímite,esdecir,seevalúaelcomportamiento

del modelo en estado de máxima carga y el comportamiento en condición de rosca. Esta segunda

condición,suponelamínimacargaquesoportarálaembarcación.Enambossupuestos,laembarcación

debecumplirconlasexigenciasdelanormativaISOreferentealaevaluacióndelaestabilidad.

ElanálisisdelasdistintassituacionesdecargaserealizaráconelprogramaMaxsurfStability.

9.1 CONDICIÓNDEDESPLAZAMIENTOENROSCA

Elpesoenroscasuponeelanálisisdelaembarcaciónteniendoencuentaelpesodelaestructura,

delamaquinaria,ydetodoslosequiposquecomponenlaembarcación.Respectoalvalorobtenidode

peso totalde laembarcación, seaplicaunsobredimensionamiento; suponiendoeldesplazamientoun

valorde2800kg.

Caladoenelcentrodelbuque(m) 0,369

Desplazamiento(kg) 2800

Heel(deg) 0

CaladoenFP(m) 0,373

CaladoenAP(m) 0,364

CaladoenLCF(m) 0,368

Trimado(+veporpp)(m) -0,008

WLEslora(m) 8,001

MangamáximaextendidaenWL(m) 2,604

Áreamojada(m2) 17,617

Áreaflotación(m2) 16,502

CoeficientePrismático(Cp) 0,8

CoeficientedeBloque(Cb) 0,378

CoeficientedeMáximaSeccióndeÁrea(Cm) 0,481


70

Coeficientedeflotación(Cwp) 0,792

LCBdesdeceropt.(+vefwd)(m) 3,351

LCFdesdeceropt.(+vefwd)(m) 3,364

KB(m) 0,247

KGfluid(m) 0,7

BMt(m) 2,596

BML(m) 22,396

GMtcorrecto(m) 2,142

GML(m) 21,943

KMt(m) 2,842

KML(m) 22,643

Immersión(TPc)(toneladas/cm) 0,169

MTc(toneladas·m) 0,081

RMat1deg=GMt.Disp.sin(1)(kg·m) 112,166

Máximainclinacióndelacubierta(deg) 0,0595

Ángulodetrimado(+vebystern)(deg) -0,0595

Tabla29.Resultadoshidrostáticosdedesplazamientoenrosca

Los resultados del análisis hidrostático en condición de rosca muestra los valores deseados. El

parámetromáscrítico,eltrimadodelaembarcación,sepresentaenunbaremofavorable;yelcentro

degravedadpresentaunvalorpróximoalcentrodegravedaddediseño.

9.2 CONDICIÓNDEDESPLAZAMIENTOENMÁXIMACARGA

EnlanormativaISO12217-1:2013,sedefinecondicióndemáximacargacomolacargamáximapara

laquesediseñalaembarcación.Esdecir,elpesodelcasco,delamaquinaria,dellastre,máselpesode

lamáximacargaquesevayaaembarcaropesomuerto.

Se incluyeelmáximopeso recomendado (tripulación ypertrechos) y se consideran todos los líquidos

(porejemplo,combustibles,aceites,aguadulce,etc)hastalamáximacapacidaddesustanquesfijoso

portátiles.Elpesodelatripulaciónsecalcúlaarazónde80kgporpersona,ysesitúanparaelcálculoen

unpuntopróximoalcentrodeflotaciónparanoalterareltrimadodediseño.

Caladoenelcentrodelbuque(m) 0,377

71

Desplazamiento(kg) 4100

Heel(deg) 10,4

CaladoenFP(m) 0,375

CaladoenAP(m) 0,378

CaladoenLCF(m) 0,377

Trimado(+veporpp)(m) 0,002

WLEslora(m) 8,006

MangamáximaextendidaenWL(m) 2,148

Áreamojada(m2) 16,702

Áreaflotación(m2) 14,67

CoeficientePrismático(Cp) 0,801

CoeficientedeBloque(Cb) 0,394

CoeficientedeMáximaSeccióndeÁrea(Cm) 0,689

Coeficientedeflotación(Cwp) 0,853

LCBdesdeceropt.(+vefwd)(m) 3,35

LCFdesdeceropt.(+vefwd)(m) 3,533

KB(m) 0,297

KGfluid(m) 0,867

BMt(m) 1,414

BML(m) 17,705

GMtcorrecto(m) 0,835

GML(m) 17,126

KMt(m) 1,688

KML(m) 17,709

Immersión(TPc)(toneladas/cm) 0,15

MTc(toneladas·m) 0,076

RMat1deg=GMt.Disp.sin(1)(kg·m) 52,476

Máximainclinacióndelacubierta(deg) 10,4406

Ángulodetrimado(+vebystern)(deg) 0,016

Tabla30.Resultadoshidrostáticosdedesplazamientoenmáximacarga

En condición de máxima carga, el modelo muestra el comportamiento deseado, conservando un

trimadodediseñofavorableyacordealresultadoesperado,sinvariarelcentrodegravedad.


72

10.EVALUACIÓNDEESTABILIDADYFLOTABILIDAD

Enesteúltimocapítuloseanaliza lacondicióndeestabilidady flotabilidadde laembarcación.

Para ello, se atienden los requisitos descritos en la normativa ISO 12217-1:2013 – Pequeñas

embarcaciones. Evaluación y clasificación de la estabilidad y flotabilidad. Parte 1: Embarcaciones no

propulsadasaveladeesloraigualosuperiora6m.

Existenvariosensayosdescritosenlanormaparadeterminarelcomportamientodelaembarcaciónen

cuantoaestabilidadyflotabilidad.Según lacategoríadeproyecto,debenelegirseentre lasdiferentes

opciones de evaluación; cada una de ellas, especifica distintos ensayos a realizar. La opción que se

adecúaalacategoríadelproyecto,establecerealizarcuatroensayosdistinos.Estosson;

- Ensayodeaperturasdeinundación

- Ensayodealturadeinundación

- Ensayodeinundación

- Ensayodecompensacióndecargas.

A pesar de los requisitos establecidos, y dada la finalidad del estudio, se analiza la estabilidad del

modelomedianteelensayodecompensacióndecargas.Además,segúnlanormativa,esteensayoesel

másrestrictivo;yaque, losresultadosde losprimerossóloseconsideransatisfactoriossisesuperael

ensayodecompensacióndecargas.

De nuevo, el análisis de la estabilidad de la embarcación, para las distintas situaciones de carga, se

realizaconelprogramaMaxsurfStability.

10.1ENSAYODECOMPENSACIÓNDECARGA

Segúnlanorma,sedefineelensayodecompensacióndecargascomo:“ensayoquesirvepara

comprobar que la embarcación cargada con el peso de desplazamiento en máxima carga, tiene una

estabilidad suficiente ante un movimiento de pesos realizado por la tripulación. Dicho ensayo debe

realizarseutilizandobienelensayofísicoobienlosmétodosdecálculo,medianteloscualesseobtiene

elángulodeescoradecompensacióndepesos”.Sintetizando,sepretenderealizarelcálculodelángulo

máximodeescora,paraasíverificarenquéángulodeescora,laembarcaciónpierdelaestabilidadyes

incapazderegresarasuposicióninicial.

73

Elángulomáximodeescoramáximopermitidoparalaembarcación,segúnsedetallaenlanormativa,se

calculaenfuncióndelaesloradelaembarcaciónymediantelasiguientefórmula:

Ángulodemáximaescorapermitid[φ0(R)]=10+(24–L)/600

Seobtieneunresultadodeángulomáximodeescorade15,62º.

10.1.1Ensayodecompensacióndecargacondesplazamientoenrosca

El Brazo del par de adrizamiento (GZ), es la distancia, tanto en los planos horizontal como

transversal,entreelcentrodecadenayelcentrodegravedad.Esunmomentoproducidoalescorarsela

embarcación, el desplazamiento y el empuje forman un par. Se denomina adrizante porque, en

condicionesdeoperaciónseoponealaescoradelbuque,tratandodedevolverloasuposiciónadrizada.

Elbrazoadrizanteesunadelasprincipalesmedidasdelaestabilidaddeunaembarcación.Sisuvalores

elevado, la respuestadelbuqueaunaescora (momentoadrizante)es importante, y losbalances son

rápidosycortos.Cuandoestarespuestaesexcesiva,sehabladeembarcacionesduras.Porelcontrario,

cuandolaestabilidadesescasa,losbalancessonlentosylargos,yentonces,sehabladeembarcaciones

blandas.

Comoesevidente,elvalordelbrazoadrizantedelaembarcacióndependedesuescora,yportanto,es

posiblecalcularunacurvadebrazoadrizanteenfuncióndelángulodeescora.

Conlasdatoscalculadosenelcapítuloanterior,lasespecificacionesencondicióndecarga,seobtienela

siguiente gráfica. El punto señalado en la gráfica define la denominada estabilidad inicial. Este valor

coincideconelvalordelaalturametacéntricatransversal.


74

Figura26.Gráficabrazoadrizanteencondiciónderosca

ElángulodemáximaescorapermitidoesinferioralmáximopermitidosegúnlaNorma.

10.1.2Ensayodecompensacióndecargacondesplazamientoenmáximacarga

Con lasespecificacionesde la condicióndemáximacargadefinidasenel capítuloanterior, se

obtieneunresultadodeángulomáximoquecumpleconlosrequisitosdeestabilidad.

75

Figura27.Gráficabrazoadrizanteencondicióndemáximacarga

Valoración

Se concluye que, para ambas condiciones de carga estudiadas, la embarcación presenta unos

valoresdeángulomáximodeescoraaceptables,paralosrangosdenavegaciónpre-establecidos.


76

11.CONCLUSIONES

Tras la realización del proyecto puede concluirse que se han alcanzado los objetivos

establecidos. La principal finalidad del estudio era poner en práctica los conocimientos adquiridos y

profundizareneldesarrollodeunprocesodediseño.Asuvez,tambiénsehapretendidoobtenerunos

resultadosaceptablessegúnlanormativa.

Demaneraobvia,losresultadosobtenidos,talycomosehacomentadoalolargodelproyecto,podrían

ajustarse.Elfindelestudionoerallegaraunniveldeprecisiónejecutivo,sinocomprenderyencaminar

unproyectorealizandolasprimerasvueltasdelespiraldediseño.Unavezcomprendidoelproceso,se

tratadeaplicarlametodologíaiterativaprestandoespecialatenciónaalgunosapartados.Elánalisisde

estabilidad, que al fin y al cabo envuelve la mayor parte del proceso (ya que se precisa el valor de

desplazamiento),esdondeusualmenteeldiseñadorexigemásprecisión;ydóndeenestecaso,también

seharepetidovariasveces.

Junto con laevaluaciónde lospesos, enel cálculodeescantillonadoesdónde sehanacarreadomás

errores, debido entre otros aspectos, a la laboriosa tarea que supone el cálculo. Tal y como se ha

mencionadoduranteelprocedimiento,elvalordealgunosresultadosobtenidossehatomadoamodo

orientativo,tomandocomoreferenciaembarcacionesexistentesenelmercado.

Tanto en el capítulo de escantillonado, como en la evaluación de pesos, se han sobredimensionado

algunos valores, tomando factores de seguridad, a fin de garantizar un buen comportamiento de la

futuraembarcación.

En cuanto a la selección de embarcaciones realizada para la configuración de la base de datos, debe

puntulizarse que la finalidad de las embarcaciones analizadas ha supuesto algunas diferencias

importantesentrelosresultadospreviamentecálculadosapartirdeella,conlosresultadosfinalmente

obtenidos.

Además, destacar que a día de hoy, la evolución de los programas informáticos ha contribuido

notablementealaagilizacióndelprocesodecálculo.Ensucontra,lacomplejidaddealgunosdeellosha

supuestountiempoañadidodeaprendizajemuyimportante.Cabeseñalarqueeldiseñoyconstrucción

de una embarcación, aparentemente un proyecto sencillo, resulta un arduo proceso que requiere

agilidadydestreza,dondeademás,aumentaladificultadamedidaqueaumentaelgradodedefinición.

A modo de conclusión personal, la elaboración de este estudio ha supuesto un reto al tratarse del

primer proyecto de diseño de una embarcación de estas características, un proyecto atractivo y

77

multidisciplinar. Considero que ha implicado un aprendizaje autodidacto muy gratificante, y los

resultadosobtenidossatisfacenlafinalidaddelestudio.

En cuanto a las futuras líneas de trabajo, además del ajuste de los parámetros mencionados, una

descripción detallada de todos los acabados y elementos, así como una planificación de proyecto

exhaustiva a nivel de presupuesto, y un diseño 3D (donde queden detallados los elementos

estructuralesde fabricaciónpropia), seríanaspectosnecesariosparapoderejecutar la tercera fase,el

proyectodetalladoodeconstrucción.Detalmanera,obtenertodaladocumentaciónnecesariaparala

construccióndelaembarcación.

Finalmente, resultaría interesante realizar un análsis de viabiliad económica, para determinar y

acomodaralgunosaspectosquegaranticenunabuenaaceptaciónenelmercado.


78

12.BIBLIOGRAFÍA

Librosypublicaciones

Principles of YachDesign, Lars Larsson and Rolf E Eliasson; Second Edition published by Adlard Coles

Nautical,London2000.

Materiales Compuestos. Procesos de Fabricación de Embarcaciones, BesendjakA.; Ed.UPC, Barcelona

2005.

Formas de cascos y embarcaciones rápidas; Jose Mª González Alvarez-Campana, Madrid 1991.

Publicaciónnúm.129,CanaldeExperienciasHidrodinámicas,ElPardo.MinisteriodeDefensa.Publicado

en–Ingenieríanaval,Madrid1991.

Proyectodelbuqueyartefactosnavales.ApuntesdeJulioGarcíaEspinosa,2013.

Normativa

CircularNº7/95.Construcción,EquipoyReconocimientodeEmbarcacionesdeRecreo.

AENORUNE-ENISO12215-5.Pequeñasembarcaciones.Construccióndecascosyescantillones.Parte5:

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Páginasdigitales

MinisteriodeFomento,GobiernodeEspaña.www.fomento.es

www.upcommons.upc.edu

http://www.nauticexpo.es

79

www.movilmotors.com

www.suzuki.es

www.nauticaexpo.es

www.plastiform.com

TodaslaspáginasdigitaleshansidoconsultadasenvariasocasionesentreJuniode2015yFebrerode2016.


80

13.ANEXOS

14.1ANEXOI.BASEDEDATOS

Model Make

LOA [m]

Beam [m]

Draft [m]

Displacement [Kg]

Fuel [L]

Water

[L]

Engine [HP]

Aquariva Super Riva 10,07 2,8 0,96 5250 480 130 370

Launch 32 Chris Craft 10,4 3,1 0,99 4513,2 700.3 34 380 Open 36´ Fjord 10,8 3,65 0,9 6000 600 160 2 x 260

H190 Four Winns 9,17 2,87 0,91 3990 76 BR302 Cobalt 9,07 3,02 0,7 4481 568 114 350 BR336 Cobalt 10 3,23 0,7 5579 659 102 380 265 SS Crownline 8,08 2,59 0,61 2631 284 320

29 Coho Windy 8,85 2,7 0,85 3250 400 70 25 Classic Kimera 8,1 2,45 0,65 350 75 300 29 Giada Cranchi 9,39 3,26 0,7 2 x 150

310 Sun Sport Sea Ray 9,49 2,89 0,9 4800 600 200 2 x 300 C30 Sessa Marine 10,6 3,53 0,8 2 x 260

Endurance 33 Cranchi 10,63 3,1 0,9 5000 630 150 2 X 285 CSL 28 Cranchi 8,75 2,83 0,86 3400 340 100 2 x 170

272 Crowne Chris Craft 9,39 2,98 0,6 3500 350 100 S26 Sessa Marine 8 2,5 0,66 400 50 Flyer Beneteau 8,5 2,98 0,9 3700 400 100

R7 Bowrider Cobalt 8,7 2,59 0,94 290 40 256 Ssi Chaparral 8 2,6 0,9 300 50

270 Sundeck Sea Ray 8,3 2,59 0,96 2678 246 76

81

13.2ANEXOII.PLANODEFORMAS

1Embarcación Semi Planeadora


Tipo de documento

Revisión

PF 1


Referéncia

Creado por

Febrero de 2016

Plano Detallado

Escala

1/40

Aprovado por

Plano de FormasMagda

Título suplementario

MAGDA REBASSA

Título

es

Idioma


Fecha


TFGFNB-UPC GESTN

51 2

2

E

A

86

B

F

6 7

A

D

1 3

C

E

3 4

B

D

C

84

7

5

F

PLANO DE FORMAS

800

1000 1000

400

1200

1400 B

CL

450

0 B

800

0 T

1200

200

600

250

1000 2000

DWL

200

3000 4000

1500 T

5000 6000

DWL


7000 8000

WL 3

9000 L0L

WL 2

1400 B 1000

WL 1

500 500

600

1000 1400 B

1400 B

0

1500 T

400

450

800

0 B

250

0 T

800


Especificaciones


82

13.3ANEXOIII.MÉTODODESAVITSKY

El más famoso método de estimación de potencia para embarcaciones planeadoras es el

MétododeSavitsky,propuestoporuninvestigadorestadounidense.Estemétodoempírico,sebasaen

la realización de estudios experimentales sistemáticos con formas prismáticas en régimen de planeo.

Mediante su aplicación se puedeestimar la resistencia al avance, por lo que se obtendrá la potencia

necesariadelaembarcación.

Enlasiguientefigurasepuedevercomoenlasituacióndenavegación,laembarcaciónestáenunsutil

equilibriodefuerzasymomentos,conciertoángulodetrimadodinámico,τ.

Figura28.Sistemadefuerzasqueactúasobreunaembarcaciónplaneadora

Proyectodelbuqueyartefactosnavales.GradoenIngenieríaenSistemasyTecnologíaNaval

Lasfuerzasqueactúanson:elempujedelahéliceT,queformaunángulosobrelalíneadequillaε, la

resistencia al avance R, la sustentación L y el desplazamiento Δ. De los valores de estas fuerzas

dependeráelequilibriodelaembarcación,suresistenciaalavanceysuempuje.ElmétododeSavistky

sebasaenelcálculodelequilibriodelaembarcaciónmediantelaestimacióndichascomponentes.

Acontinuaciónsedetallaelprocesoaseguirparaelcálculo.

PROCEDIMIENTO

Sedefinenprimerolossiguientesparámetros.

V:velocidad[m/s]

g:aceleracióndelagravedad[m/s2]

b:mangamáxima[m]

mLDC:pesodelaembarcaciónencondicióndemáximacarga[kg]

ρ:densidaddelagua[kg/m3]

83

β:ángulodeastillamuerta[º]

τ:ángulodetrimado[º]

λ:relacióneslora-mangamojada[LW/b]

ν:velocidadcinemática[m2/s]

VCG:distanciaverticalentrelaquillayelcentrodegravedad[m]

LCG:distancialongitudinalentrelaperpendiculardepopayelcentrodegravedad[m]

1. Calcularelcoeficientedevelocidad,CV.

2. Calcularelcoeficientedesustentaciónparaunaplacaplana,CLo,flat.

3. Mediantelasiguientefórmulaseestudialarelaciónentreelcoeficientedesustentación,CLo,y

elcoeficientedesustentacióndeunaplacaconciertoángulodeastillamuerta,CLβ.

Para realizar el cálculo anterior, primero se debe calcular el valor del coeficiente de

sustentación,CLo.Inicialmente,seestimaráunvalordeλ .


84

4. Calcularlaesloramojada,Lw.

5. CalcularelnúmerodeReynolds,Rn.

ν=1·10-6m2/s

6. Calcularelcoeficientedefricción,Cf.

7. Calcular la resistencia por fricción,Rf. Ésta, depende del incremento deλ (Δλ ), que a su vez

dependedel ángulode astillamuerta y el trimado. SegúnLarsson y Eliasson, esta relación se

obtieneapartirdelasiguientetabla.

Figura29.Relaciónincrementodelarelacióneslora-mangamojada,trimado,ángulodeastillamuerta.Principles

ofYachtDesign;L.Larsson&R.EEliasson

85

8. Calcular la distancia vertical entre la dirección de la resistencia friccional y el centro de

gravedad,ff.

9. Calcular ladistancia longitudinalentre laperpendiculardeproayelpuntodóndeseproducen

laspresiones,LCP.

10. Calcularelbrazoe,queeslarelaciónentreelLCGyelLCP.

11. Calcularelmomentoejercidoporlapresióndelaguasobrelaembarcación,MH.

12. Calcularelmomentoejercidoporlaresistenciadefricción,MF.

13. Sumademomentos,M.

14. Calcular laresistencia,R,mediante lassiguientes interpolacionesparaobtenerelvalordeτ0y

Rfo.


86

15. Calcularlapotencianecesariaestimada,PE.

87

14.4ANEXOIV.PLANODESIPOSICIÓNGENERAL

0 B


800

450

Especificaciones

5000 7000

200

800

DWL

600

400

800

WL 1

2000

600

1400 B

0 B

8000

400

0L


200

0 T

WL 3WL 2

1500 T

1000 9000 L

DWL

3000 4000

DISPOSICIÓN GENERAL

1200

1400 B

6000

250

1000 1000

Creado por

es

Referéncia



Tipo de documento

Disposición General

Febrero de 2016

Fecha

MAGDA REBASSA

TFGFNB-UPC GESTN

EscalaRevisiónAprovado por

Magda

1/40Embarcación Semi Planeadora

1


DG 1

Título

Idioma


Título suplementario

Plano

B

A

F

A

B

E

D

C

E

F

C

D

54 8

62 43 51

3

7 8

2 761

estudio y diseño de una embarcación de recreo · i resumen la razón del presente proyecto reside...

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