6.4. superficie vélica - Rodin

C.A.S.E.M.
Pol. Río San Pedro
Escuela Universitaria de
Ingeniería Técnica Naval
11510 Puerto Real (Cádiz)
Tel. 956016046. Fax. 956016045
direccion.navales@uca.es
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Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Naval
Universidad de Cádiz
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VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ÍNDICE
E.U.I.T. Naval
1. INTRODUCCIÓN….…………………………………...………..… 1
2. ESTUDIO ESTADÍSTICO……………………………………...…. 6
RELACIONES GEOMÉTRICAS……………………………..…..……….. 8
RELACIONES FUNCIONALES………………..…………........................ 17
3. PREDIMENSIONAMIENTO…….………………………………. 25
3.1 PREDIMENSIONAMIENTO…………………………………………………. 26
ESLORA TOTAL…………………………………………………..…...…. 26
ESLORA EN LA FLOTACIÓN……………………………………..……. 27
MANGA…………………………………………………..………………… 28
PUNTAL…………………………………………………………..………... 29
CALADO……………………………………………..…………………….. 29
DESPLAZAMIENTO…………………………………………..………….. 30
LASTRE………………………………………………...…………………... 32
SUPERFICIE VÉLICA……………………………………………..……... 32
POTENCIA……………………………………………………...……..…… 33
CAPACIDAD DE COMBUSTIBLE……………………………..…..…… 34
CAPACIDAD DE AGUA DULCE………………………………..………. 34
NÚMERO DE PASAJEROS………………………………...…………….. 34
3.2 RELACIONES GEOMÉTRICAS
RELACIÓN ESLORA TOTAL/ESLORA EN LA FLOTACIÓN……… 34
RELACIÓN ESLORA TOTAL/MANGA MÁXIMA……………………. 36
RELACIÓN ESLORA EN LA FLOTACIÓN/CALADO……………..… 38
RELACIÓN MANGA MÁXIMA/CALADO…………………………....... 39
RELACIÓN ESLORA EN LA FLOTACIÓN/CALADO DEL CASCO.. 40
RELACIÓN DESPLAZAMIENTO/ESLORA TOTAL……..................... 41
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
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3.3 RELACIONES FUNCIONALES
RELACIÓN SUPERFICIE VÉLICA/DESPLAZAMIENTO…………… 42
RELACIÓN SUPERFICIE PROYECTADA DE LA ORZA/SUPERFICIE
VÉLICA………………………………….……………………………………….… 43
RELACIÓN SUPERFICIE PROYECTADA DEL TIMÓN/SUPERFICIE
VÉLICA…………………………………………………………………………….. 44
RELACIÓN DESPLAZAMIENTO/POTENCIA…………………..……. 44
RELACIÓN PESO DEL LASTRE/DESPLAZAMIENTO EN
ROSCA………………………………………………...……………………………. 46
3.4 CONCLUSIONES…………………………………………………………..….. 47
4. ESPECIFICACIONES Y NORMATIVA A APLICAR……........ 48
4.1 REGLAMENTACIONES APLICABLES……………………………………. 49
4.2 CATEGORÍA DE DISEÑO Y ZONAS DE NAVEGACIÓN……………..… 49
4.3 EQUIPO DE SEGURIDAD……………………………………………….…… 52
EQUIPO DE SALVAMENTO…………………………………………..… 52
EQUIPO DE NAVEGACIÓN……………………………………………... 53
PROTECCIÓN CONTRAINCENDIOS Y MEDIOS DE ACHIQUE….. 59
PREVENCIÓN DE VERTIDOS………………………………………..…. 60
4.4 NORMAS DE DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y CASCO……………….…… 62
ABERTURAS EN EL CASCO Y EN LAS SUPERESTRUCTURA….… 62
CONSTRUCCIÓN Y ACHIQUE DE BAÑERAS………………………... 63
PROTECCIONES CONTRA LA CAÍDA A LA MAR………………….. 68
4.5 APARATO PROPULSOR……………………………………………..……… 69
DISPOSICIONES GENERALES…………………………………………. 69
VENTILACIÓN DEL COMPARTIMENTO DEL MOTOR………….... 70
SISTEMAS FIJOS DE COMBUSTIBLE………………………………… 71
CONDUCTOS DE ESCAPE DEL MOTOR………………………….….. 71
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
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ÍNDICE
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4.6 INSTALACIÓN ELÉCTRICA………………………………………………... 71
DISPOSICIONES GENERALES……………………………………….… 72
CABLEADO……………………………………………………………...… 72
FUSIBLES Y DISYUNTORES……………………………………………. 73
INTERRUPTORES………………………………………………………… 74
BATERÍAS………………………………………………………………….. 74
TOMAS DE MASA………………………………………………………… 75
TOMAS DE CORRIENTE DEL EXTERIOR………………………….... 75
APARATOS ELÉCTRICOS………………………………………………. 76
PROTECCIÓN GALVÁNICA………………………………………...….. 76
4.7 FRANCOBORDO, FLOTABILIDAD, ESTABILIDAD, MÁXIMA CARGA,
NÚMERO MÁXIMO DE PASAJEROS Y MÁXIMA POTENCIA
PROPULSORA…………………………………………………………………….. 76
FRANCOBORDO………………………………………………………….. 77
FLOTABILIDAD EN CONDICIÓN DE INUNDACIÓN……………….. 77
ESTABILIDAD………………………………………………………...…… 78
MÁXIMA CARGA……………………………………………………….… 78
NÚMERO MÁXIMO DE PERSONAS………………………………….... 78
MÁXIMA POTENCIA PROPULSORA……………………………..…… 79
4.8 UTILIZACIÓN DE COMBUSTIBLES A BASE DE GASES LICUADOS... 79
GENERALIDADES……………………………………………...………… 79
TUBERÍAS…………………………………………………..……………… 80
OTRAS DISPOSICIONES……………………………………………...…. 80
4.9 ESCANTILLONADO…………………………………………………..……… 81
4.10 RELACIÓN ENTRE ZONAS DE NAVEGACIÓN Y TÍTULOS………..... 82
4.11 CONJUNTO DE NORMAS ARMONIZADAS Y NO ARMONIZADAS… 82
5. DISEÑO DEL CASCO…………………………………………..... 85
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TUTOR: D. Gaspar Penagos García
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5.1 SUPERFICIE MOJADA………………………………………………………. 86
5.2 NÚMERO DE FROUDE…………………………………………………...….. 88
5.3 POSICIÓN LONGITUDINAL DEL CENTRO DE CARENA…………...… 89
5.4 COEFICIENTE PRISMÁTICO…………………………………………...….. 91
5.5 DESPLAZAMIENTO DE DISEÑO…………………………………………... 93
5.6 FRANCOBORDO EN PROA…………………………………………………. 94
5.7 TIPOS DE CARENA……………………………………………..……………. 95
5.8 TABLA RESUMEN……………………………………………………………. 97
6. DISEÑO DEL PLANO VÉLICO………………………………… 98
6.1 INTRODUCCIÓN…………………………………………………………….... 99
6.2 ELECCIÓN DEL TIPO DE APAREJO…………………………………….. 101
6.3 DISTRIBUCIÓN DE LA SUPERFICIE VÉLICA…………………………. 104
6.4 SUPERFICIE VÉLICA: CRITERIOS DE ESTABILIDAD……….……… 106
6.5 FUNCIONAMIENTO DEL APAREJO A TOPE Y PROPIEDADES……. 111
COMPRESIÓN DEL MÁSTIL……………………………………...…… 111
RIGIDEZ PROA-POPA………………………………………………….. 112
LAS CRUCETAS……………………………………………………...….. 114
6.6 CÁLCULO DEL APAREJO……………………………………………...….. 117
CÁLCULO DE LOS OBENQUES…………………………………...….. 117
CÁLCULO DEL STAY Y BACKSTAY………………………………… 122
CÁLCULO DEL MÁSTIL……………………………………………….. 122
CÁLCULO DE LA BOTAVARA………………………………...……… 124
CÁLCULO DE LAS CRUCETAS……………………………………….. 126
CABLEADO……………………………………………………………..
127
7. DISEÑO DE APÉNDICES…………………………………….… 129
7.1 FUNCIÓN HIDRODINÁMICA……………………………………...……… 131
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ÍNDICE
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7.2 DISEÑO DE LA ORZA………………………………………………………. 133
ÁREA LATERAL DE LA ORZA………………………………………... 133
ÁNGULO DE CAÍDA DE LA ORZA………………………………...…. 134
RELACIÓN DE AFINAMIENTO……………………………………….. 135
TIPO DE SECCIÓN…………………………………………………...….. 138
CÁLCULO DE LOS PERNOS………………………………..…………. 139
7.3 DISEÑO DEL TIMÓN…………………………………………………….…. 141
DIÁMETRO DE LA MECHA DEL TIMÓN…………………………… 144
8. DISPOSICIÓN GENERAL……………………………….…...… 147
8.1 DISPOSICIÓN INTERIOR…………………………………………..……… 148
CAMAROTES DE PROA………………………………………...……… 149
MÓDULO CENTRAL……………………………………………………. 149
MÓDULO DE POPA………………………………………………...…… 150
DISEÑO DE CUBIERTA……………………………………………...…. 150
DISTRIBUCIÓN DE CUBIERTA……………………………………….. 151
DISEÑO DE LA BAÑERA……………………………………………….. 152
PASILLOS……………………………………………………...…………. 152
JARCIA DE LABOR………………………………………………….….. 153
9. ESCANTILLONADO……………………….………………...…. 154
9.1 MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN………………………………….. ….155
ELECCIÓN DEL TIPO DE MATERIAL……………………………..... 155
PROPIEDADES DEL MATERIAL A EMPLEAR…………………….. 159
9.2 PROCESO DE CONSTRUCCIÓN………………………………………….. 165
9.3 SOCIEDAD DE CLASIFICACIÓN…………………………………...…….. 170
9.4 APLICACIÓN DE LAS REGLAS DE LA LLOYD’S REGISTER OF
SHIPPING…………………………………………………………………….…… 172
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
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RESTRICCIONES EN LA APLICACIÓN DE LA NORMATIVA...… 172
ESPESOR DEL LAMINADO……………………………………….…… 173
9.5 LAMINADO DEL CASCO…………………………………………...……… 174
LAMINADO DEL FONDO O BOTTOM……………………………….. 177
LAMINADO DEL COSTADO O SIDE…………………………...…….. 179
LAMINADO DE LA QUILLA O KEEL……………………...………… 180
9.6 REFUERZOS DEL CASCO…………………………………………………. 183
ESPACIADO BÁSICO DEL REFUERZO……………………………… 183
LAMINADO DE REFUERZOS TRANSVERSALES……………….…. 184
LAMINADO DE REFUERZOS LONGITUDINALES………………… 189
9.7 LAMINADO DE LA CUBIERTA……………………………...……………. 193
LAMINADO DE LOS REFUERZOS TRANSVERSALES DE LA
CUBIERTA (BAOS)……………………………………………………………… 195
LAMINADO DE LOS REFUERZOS LONGITUDINALES DE LA
CUBIERTA (ESLORAS)………………………………………………..……….. 197
9.8 LAMINADO DE MAMPAROS ESTRUCTURALES TRANSVERSALES.200
9.9 TANQUES DE PETRÓLEO Y AGUA……………………………………… 202
9.10 PUNTALES…………………………………………………………...……….202
9.11 CÁLCULO DEL PESO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES…. 202
10. CÁLCULO DE PESOS Y CENTRO DE GRAVEDAD…….…. 204
10.1 PESO DEL LAMINADO Y DE LOS REFUERZOS………………...……. 206
10.2 PESO DEL EQUIPO, ARMAMENTO Y MÁQUINAS……………...…… 207
PESO DE LA MAQUINARIA…………………………………………… 207
PESO DEL EQUIPO DE FONDEO Y AMARRE……………...………. 207
PESO DEL EQUIPO DE GOBIERNO………………………………..… 207
PESO DEL EQUIPO DE CUBIERTA…………………………….…….. 208
PESO DE LA HABILITACIÓN……………………………...………….. 208
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TUTOR: D. Gaspar Penagos García
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ÍNDICE
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CÁLCULO DEL PESO DEL APAREJO……………………….………. 208
10.3 PESO MUERTO……………………………………………………..……… 210
10.4 DISTRIBUCIÓN DE PESOS Y CÁLCULO DEL CENTRO DE
GRAVEDAD……………………………………………………………………..... 210
10.5 RESUMEN DEL CÁLCULO DE LOS PESOS………………………….... 218
11. ESTUDIO DE ESTABILIDAD………………………………...... 220
11.1 NORMATIVA ESPAÑOLA………………………………………………… 221
NORMA UNA-EN ISO 12217-2……………………………………..…… 221
CUBIERTAS O PROTECCIONES……………………………………… 229
ABERTURAS DE INUNDACIÓN………………………………………. 230
ENSAYO DE LA ALTURA DE INUNDACIÓN……………………….. 232
ÁNGULO DE INUNDACIÓN……………………………………………. 234
ÁNGULO DE ESTABILIDAD NULA…………………………...……… 234
ÍNDICE DE ESTABILIDAD………………………………………….….. 237
11.2 CONSIDERACIONES PARA BARCOS A VELA………………..………. 243
11.3 CONSIDERACIONES DEL CÓDIGO MCA……………………..………. 243
11.4 CONSIDERACIONES DE CARGAS A ESTUDIAR…………...………… 245
CONSIDERACIONES PARA EL CÁLCULO DE LAS
CONDICIONES……………………………………………………...…………… 245
11.5 PESOS ADICIONALES…………………………………………..………….246
11.6 VERIFICACIÓN DEL CUMPLIMIENTO DE LOS
REQUERIMIENTOS………………………………………………………….…. 246
ESTANQUEIDAD DEL BUQUE………………………………………... 246
DETERMINACIÓN DE LOS PIP……………………………………….. 247
11.7 ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD…………………………………...…… 247
11.8 SALIDA DE PUERTO A PLENA CARGA…………………………..…… 248
11.9 LLEGADA A PUERTO EN PLENA CARGA………………………….…. 258
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
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ÍNDICE
E.U.I.T. Naval
12. PREDICCIÓN DE POTENCIA Y MOTORIZACIÓN….……. 270
13. PRESUPUESTO……………………………….…………………. 272
14. BIBLIOGRAFÍA...……………….……………………………..... 280
ANEXOS
ANEXO I: ESTUDIO ESTADÍSTICO
ANEXO II: CARACTERÍSTICAS DEL MOTOR
ANEXO III: PLANOS
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
REFERENCIAS
E.U.I.T. Naval
REFERENCIAS
-
DIBUJO 5.7.a: Capítulo 5; Página 96
-
DIBUJO 6.1.a: Capítulo 6; Página 100 Apuntes asignatura
“Embarcaciones Deportivas”
-
DIBUJO 6.2.a: Capítulo 6; Página 103
-
DIBUJO 6.4.a: Capítulo 6; Página 107 Apuntes asignatura
“Embarcaciones Deportivas”
-
DIBUJO 6.5.a: Capítulo 6; Página 116
-
DIBUJO 7.1.a: Capítulo 7; Página 132
-
DIBUJO 7.2.a: Capítulo 7; Página 134 Libro “Principles of Yacht
Design”, Página 99
-
DIBUJO 7.2.b: Capítulo 7; Página 140
-
DIBUJO 7.3.a: Capítulo 7; Página 146
-
DIBUJO 9.5.a: Capítulo 9; Página 176
-
DIBUJO 9.6.a: Capítulo 9; Página 186
-
DIBUJO 9.6.b: Capítulo 9; Página 186 Apuntes asignatura
“Construcción en Materiales Compuestos”
-
DIBUJO 9.8.a: Capítulo 9; Página 201
-
DIBUJO 11.1.a: Capítulo 11; Página 233
-
DIBUJO 11.1.b: Capítulo 11; Página 237
-
DIBUJO 11.3.a: Capítulo 11; Página 244
-
GRÁFICA 2.1.a: Capítulo 2; Página 10 Elaboración propia
-
GRÁFICA 2.1.b: Capítulo 2; Página 12 Elaboración propia
-
GRÁFICA 2.1.c: Capítulo 2; Página 13 Elaboración propia
-
GRÁFICA 2.1.d: Capítulo 2; Página 14 Elaboración propia
-
GRÁFICA 2.1.e: Capítulo 2; Página 15 Elaboración propia
-
GRÁFICA 2.1.f: Capítulo 2; Página 17 Elaboración propia
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
REFERENCIAS
E.U.I.T. Naval
-
GRÁFICA 2.2.a: Capítulo 2; Página 18 Elaboración propia
-
GRÁFICA 2.2.b: Capítulo 2; Página 20 Elaboración propia
-
GRÁFICA 2.2.c: Capítulo 2; Página 21 Elaboración propia
-
GRÁFICA 2.2.d: Capítulo 2; Página 22 Elaboración propia
-
GRÁFICA 2.2.e: Capítulo 2; Página 23 Elaboración propia
-
GRÁFICA 5.2.a: Capítulo 5; Página 91 Libro “Principles of Yacht
Design”, Página 81
-
GRÁFICA 5.2.b: Capítulo 5; Página 92 Libro “Principles of Yacht
Design”, Página 79
-
GRÁFICA 5.6.a: Capítulo 5; Página 95
-
GRÁFICA 6.4.a: Capítulo 6; Página 108 Apuntes asignatura
“Embarcaciones Deportivas”
-
GRÁFICA 7.2.a: Capítulo 7; Página 136 Libro “Principles of Yacht
Design”, Página 104
-
GRÁFICA 7.2.b: Capítulo 7; Página 136 Libro “Principles of Yacht
Design”, Página 102
-
GRÁFICA 7.2.c: Capítulo 7; Página 137 Libro “Principles of Yacht
Design”, Página 104
-
TABLA 2.1.a: Capítulo 2; Página 9 Elaboración propia
-
TABLA 2.1.b: Capítulo 2; Página 11 Elaboración propia
-
TABLA 2.1.c: Capítulo 2; Página 12 Elaboración propia
-
TABLA 2.1.d: Capítulo 2; Página 13 Elaboración propia
-
TABLA 2.1.e: Capítulo 2; Página 14 Elaboración propia
-
TABLA 2.1.f: Capítulo 2; Página 16 Elaboración propia
-
TABLA 2.2.a: Capítulo 2; Página 17 Elaboración propia
-
TABLA 2.2.b: Capítulo 2; Página 19 Elaboración propia
-
TABLA 2.2.c: Capítulo 2; Página 20 Elaboración propia
-
TABLA 2.2.d: Capítulo 2; Página 21 Elaboración propia
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
REFERENCIAS
E.U.I.T. Naval
-
TABLA 2.2.e: Capítulo 2; Página 22 Elaboración propia
-
TABLA 3.4.a: Capítulo 3; Página 47 Elaboración propia
-
TABLA 4.2.a: Capítulo 4; Página 50 Elaboración propia
-
TABLA 4.2.b: Capítulo 4; Página 51 Elaboración propia
-
TABLA 4.3.a: Capítulo 4; Página 54 Elaboración propia
-
TABLA 4.3.b: Capítulo 4; Página 54 Elaboración propia
-
TABLA 4.3.c: Capítulo 4; Página 55 Elaboración propia
-
TABLA 4.3.d: Capítulo 4; Página 57 Elaboración propia
-
TABLA 4.3.e: Capítulo 4; Página 58 Elaboración propia
-
TABLA 4.3.f: Capítulo 4; Página 61 Elaboración propia
-
TABLA 4.4.a: Capítulo 4; Página 66 Elaboración propia
-
TABLA 4.4.b: Capítulo 4; Página 66 Elaboración propia
-
TABLA 4.7.a: Capítulo 4; Página 77 Elaboración propia
-
TABLA 4.10.a: Capítulo 4; Página 82 Elaboración propia
-
TABLA 5.8.a: Capítulo 5; Página 97 Elaboración propia
-
TABLA 6.6.a: Capítulo 6; Página 118 Elaboración propia
-
TABLA 6.6.b: Capítulo 6; Página 121 Elaboración propia
-
TABLA 6.6.c: Capítulo 6; Página 123 Elaboración propia
-
TABLA 6.6.d: Capítulo 6; Página 123 Elaboración propia
-
TABLA 6.6.e: Capítulo 6; Página 126 Libro “Principles of Yacht
Design”, Página 224
-
TABLA 6.6.f: Capítulo 6; Página 128 Elaboración propia
-
TABLA 9.1.a: Capítulo 9; Página 160 Elaboración propia
-
TABLA 9.1.b: Capítulo 9; Página 161 Elaboración propia
-
TABLA 9.1.c: Capítulo 9; Página 163 Elaboración propia
-
TABLA 9.1.d: Capítulo 9; Página 164 Elaboración propia
-
TABLA 9.2.a: Capítulo 9; Página 170 Elaboración propia
-
TABLA 9.4.a: Capítulo 9; Página 174 Elaboración propia
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
REFERENCIAS
-
TABLA 9.5.a: Capítulo 9; Página 176 Elaboración propia
-
TABLA 9.5.b: Capítulo 9; Página 177 Elaboración propia
-
TABLA 9.5.c: Capítulo 9; Página 178 Elaboración propia
-
TABLA 9.5.d: Capítulo 9; Página 179 Elaboración propia
-
TABLA 9.5.e: Capítulo 9; Página 180 Elaboración propia
-
TABLA 9.5.f: Capítulo 9; Página 181 Elaboración propia
-
TABLA 9.5.g: Capítulo 9; Página 181 Elaboración propia
-
TABLA 9.5.h: Capítulo 9; Página 182 Elaboración propia
-
TABLA 9.6.a: Capítulo 9; Página 185 Elaboración propia
-
TABLA 9.6.b: Capítulo 9; Página 187 Elaboración propia
-
TABLA 9.6.c: Capítulo 9; Página 187 Elaboración propia
-
TABLA 9.6.d: Capítulo 9; Página 187 Elaboración propia
-
TABLA 9.6.e: Capítulo 9; Página 188 Elaboración propia
-
TABLA 9.6.f: Capítulo 9; Página 188 Elaboración propia
-
TABLA 9.6.g: Capítulo 9; Página 188 Elaboración propia
-
TABLA 9.6.h: Capítulo 9; Página 189 Elaboración propia
-
TABLA 9.6.i: Capítulo 9; Página 190 Elaboración propia
-
TABLA 9.6.j: Capítulo 9; Página 190 Elaboración propia
-
TABLA 9.6.k: Capítulo 9; Página 191 Elaboración propia
-
TABLA 9.6.l: Capítulo 9; Página 191 Elaboración propia
-
TABLA 9.6.m: Capítulo 9; Página 191 Elaboración propia
-
TABLA 9.6.n: Capítulo 9; Página 192 Elaboración propia
-
TABLA 9.6.o: Capítulo 9; Página 192 Elaboración propia
-
TABLA 9.7.a: Capítulo 9; Página 193 Elaboración propia
-
TABLA 9.7.b: Capítulo 9; Página 194 Elaboración propia
-
TABLA 9.7.c: Capítulo 9; Página 195 Elaboración propia
-
TABLA 9.7.d: Capítulo 9; Página 196 Elaboración propia
-
TABLA 9.7.e: Capítulo 9; Página 196 Elaboración propia
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
E.U.I.T. Naval
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
REFERENCIAS
E.U.I.T. Naval
-
TABLA 9.7.f: Capítulo 9; Página 197 Elaboración propia
-
TABLA 9.7.g: Capítulo 9; Página 197 Elaboración propia
-
TABLA 9.7.h: Capítulo 9; Página 198 Elaboración propia
-
TABLA 9.7.i: Capítulo 9; Página 198 Elaboración propia
-
TABLA 9.7.j: Capítulo 9; Página 199 Elaboración propia
-
TABLA 9.7.k: Capítulo 9; Página 199 Elaboración propia
-
TABLA 9.8.a: Capítulo 9; Página 201 Elaboración propia
-
TABLA 10.4.a: Capítulo 10; Página 211 Elaboración propia
-
TABLA 10.4.b: Capítulo 10; Página 213 Elaboración propia
-
TABLA 10.4.c: Capítulo 10; Página 214 Elaboración propia
-
TABLA 10.4.d: Capítulo 10; Página 215 Elaboración propia
-
TABLA 10.4.e: Capítulo 10; Página 215 Elaboración propia
-
TABLA 10.4.f: Capítulo 10; Página 217 Elaboración propia
-
TABLA 10.5.a: Capítulo 10; Página 218 Elaboración propia
-
TABLA 10.5.b: Capítulo 10; Página 219 Elaboración propia
-
TABLA 10.5.c: Capítulo 10; Página 219 Elaboración propia
-
TABLA 11.1.a: Capítulo 11; Página 229 Elaboración propia
-
TABLA 11.1.b: Capítulo 11; Página 234 Elaboración propia
-
TABLA 11.1.c: Capítulo 11; Página 235
-
TABLA 11.1.d: Capítulo 11; Página 236
-
TABLA 11.1.f: Capítulo 11; Página 238
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
INTRODUCCIÓN
E.U.I.T. Naval
Presento este documento como requisito último para la obtención del título de
Ingeniero Técnico Naval, en la especialidad de Estructuras Marinas, por la Universidad de
Cádiz.
El mismo ha sido elaborado por la alumna Dña. Natalia Fuentes Arenas, y supervisado
por el profesor de la E.U. de Ingeniería Técnica Naval y perteneciente al Departamento de
Construcciones Navales, D. Gaspar Penagos García.
1.1. DEFINICIÓN Y REQUERIMIENTOS DEL
CLIENTE:
El cliente al cual está dirigida esta embarcación corresponde al perfil de una persona
de alto poder adquisitivo, necesario para la construcción y el mantenimiento de la
embarcación. Estará principalmente destinada al ocio del cliente comprador y de sus personas
más cercanas (familia, amigos, etc). Pertenecerá a una familia ligada al mundo del mar, por lo
que tanto él como su familia tendrán amplios conocimientos de navegación.
El amarre lo tendrá en el Club Náutico de Denia, en la provincia de Alicante. Desde
allí podrá realizar rutas por el Mar Mediterráneo, así como por la costa Atlántica de la
Península Ibérica, y esporádicamente a las Islas Canarias.
La navegación de la embarcación, teniendo en cuenta sus características y la
navegación a realizar, se realizará en la zona 2, por lo que se englobará en una categoría B de
diseño. Las características de esta categoría, según la ORDEN FOM/1144/2003 del 28 de
Abril, son: navegación en alta mar, donde se podrán encontrar vientos de hasta fuerza 8 en la
escala Beaufort, y olas de altura significativa de hasta 4 metros. Según la categoría de diseño
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
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APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
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INTRODUCCIÓN
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y la zona de navegación, ésta estará limitada a 60 millas (navegación en la zona comprendida
entre la costa y la línea paralela a la misma trazada a 60 millas).
Con estas características, según la ORDEN FOM/3200/2007 del 26 de Octubre por la
que se regulan las condiciones para el gobierno de embarcaciones de recreo, será necesario
tener el título de Patrón de Yate.
La embarcación tendrá una autonomía de hasta 7 días. Con esta autonomía no debe de
tener problemas en navegar entre distintos puertos deportivos separados una cierta distancia e
incluso pasar unos días fondeados. Debemos conceder un margen de seguridad, previendo
posibles problemas durante la navegación.
Se dispondrán tanques de combustible, tanques de agua para consumo humano, aseo
personal y otros servicios, y espacios de almacenaje de víveres suficientes para dicha
autonomía.
En el apartado de seguridad, se desea que la embarcación se mantenga de manera
estable en cualquier condición de navegación, entendiendo por estabilidad la propiedad
mediante la cual un buque recupera la condición de equilibrio después de ser perturbado por
la acción de fuerzas externas al mismo. Se desea que los movimientos transversales y
longitudinales del barco durante la navegación sean suaves, y con un recorrido lo más corto
posible.
No es requisito indispensable alcanzar altas velocidades, pero sí un ritmo adecuado
para realizar las rutas previstas en el tiempo predeterminado, con la mayor suavidad de
movimientos posible y seguridad en la navegación posibles.
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El equipamiento de la embarcación, respecto a los equipos de ayuda a la navegación y
comunicaciones, deberá ser lo más completo posible, además de ser de fácil utilización y
lectura, y cuyo aprendizaje y manejo sea rápido y sencillo. Se instalarán sistemas de
posicionamiento terrestre vía satélite así como otros sistemas que garanticen la seguridad de
las personas que viajen a bordo en caso de accidente.
Los elementos relacionados con el manejo y respetos de las velas se dispondrán de
forma que su manipulación y accesibilidad sean lo más cómoda posible, así como la
maquinaria propulsora y sus servicios. Con esto se disminuirá el tiempo de mantenimiento y
reparaciones.
En cuanto a la habitabilidad, se diseñará una vivienda flotante capaz de albergar en su
interior a 8 personas, disponiendo de servicios de fonda y hotel como cocina, cuartos de baño
y salón.
La embarcación dispondrá de 4 camarotes dobles. En proa se habilitarán dos
camarotes, con el cuarto de baño común. Los otros dos camarotes se situarán en popa, y
también tendrán el cuarto de baño común. Cada camarote contará con armarios con capacidad
suficiente para albergar, al menos, el equipaje de las personas que los ocupen. El resto de la
habilitación interior contará con un salón-comedor para todos los pasajeros, así como con una
cocina totalmente amueblada.
Con todo lo dicho anteriormente, se pretende conseguir una embarcación con un alto
grado de habitabilidad para los pasajeros, de gran comodidad, apta para la navegación en
familia y de fácil manejo.
Para cumplir con todos estos requisitos, se considerarán las siguientes dimensiones
principales iniciales, que nos servirán de base para las siguientes fases del proyecto:
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INTRODUCCIÓN
-
Eslora total: LOA = 16,6 m
-
Número máximo de personas a bordo: 8
-
Autonomía: 7 días
-
Categoría de diseño: B
-
Zona de navegación: 2
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ESTUDIO ESTADÍSTICO
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El inicio del diseño de un casco que responda a los requerimientos del cliente y que
además tenga un óptimo rendimiento hidrodinámico durante la navegación nos lleva a
determinadas dificultades, como la adjudicación de los diferentes parámetros determinantes,
con lo que será necesario tener una idea, al menos aproximada, de las dimensiones y
geometría del casco para que, tomando éstas como punto de partida, poder potenciar dichas
dimensiones en función de los requerimientos del proyecto.
Para empezar a definir las dimensiones del buque y sus formas se extrae del capítulo
anterior la información necesaria. Este proceso es el lógico puesto que la realización del
proyecto exige tener en cuenta las exigencias del cliente. Si se analizan dichos requerimientos,
se considerarán los siguientes valores iniciales para el proyecto:
-
Eslora total: 16m. aproximadamente
-
Construcción en Poliéster Reforzado con Fibra de Vidrio (P.R.F.V.)
-
Navegación en zona 2
El resto de parámetros deberán ser los adecuados para dotar a la embarcación de las
cualidades que definen su utilidad.
Para establecer estos parámetros iniciales de una forma lo más correcta posible se
puede recurrir a las características de otras embarcaciones similares ya construidas, mediante
la realización de un estudio estadístico. Se debe también decir que, a pesar de lo anterior, la
decisión final será del proyectista, teniendo poder para modificar los datos obtenidos según
las necesidades del proyecto o las pretensiones del proyectista, todo ello encauzado a la
realización satisfactoria del proyecto.
Este estudio estadístico se ha basado en la recopilación de parámetros de 29
embarcaciones, cuyas esloras totales oscilan entre 15,07 y 16,95 metros. Dichos parámetros
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no sólo se refieren a aquellos que definen las formas del casco (eslora, manga, calado), sino
otros como la potencia, motorización, número de motores, capacidad de combustible y agua
dulce, superficie vélica, etc.
Sin embargo, los datos más a tener en cuenta son los que referentes a la estabilidad del
casco en cualquier condición, los cuales son:
-
Las dimensiones principales: eslora total, eslora en la flotación, manga máxima y
calado.
-
El peso total del barco totalmente terminado, con todos los elementos necesarios
para la navegación.
-
La superficie vélica
A partir de dichos datos, se han elaborado gráficos de dispersión en los que se
relacionan unos parámetros con otros. Con ello se pretende tener una idea aproximada de los
valores para los que la embarcación será capaz de producir un óptimo rendimiento, teniendo
en cuenta que estos valores obtenidos sólo poseen valor estadístico, y únicamente son válidos
para el tipo de embarcación concreta que se pretende diseñar.
En el Anexo I se encuentra la tabla en la que se recogerán todos los datos mencionados
anteriormente, y que ayudarán a llevar a cabo dicho estudio estadístico.
Se dividirá el estudio estadístico en:
-
Relaciones geométricas
-
Relaciones funcionales
RELACIONES GEOMÉTRICAS
Con este nombre se designan aquellas relaciones en las cuales se estudian las formas
del casco a través de la relación entre magnitudes principales de la embarcación, para de esta
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forma analizar para qué valores de esas relaciones se obtiene un mejor comportamiento del
casco y así deducir las dimensiones principales de la embarcación. Estas relaciones son las
siguientes:
a) Relación Eslora total / Eslora en la flotación (LOA/LWL):
Este parámetro marca los lanzamientos de la embarcación. Para embarcaciones ligeras
la relación es menor, al intentar mantener una alta velocidad de casco, la cual es limitada por
la LWL. Sin embargo, para embarcaciones más pesadas es recomendable dotar de ciertos
lanzamientos en proa y popa para reducir el cabeceo y mejorar las condiciones de navegación
con mar de proa. Los valores medios se encuentran alrededor de 1,23, fluctuando 0,15 hacia
arriba y abajo.
Tabla 2.1.a
LOA (metros)
15,07
15,1
15,21
15,3
15,32
15,4
15,5
15,65
15,9
15,95
16,08
16,1
16,1
16,15
16,43
16,45
16,49
16,55
16,7
16,74
16,9
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
LWL (metros)
12,98
13,3
13,36
14,08
13,74
12,7
13,4
13,18
12,97
13,32
14,6
14,05
13,76
14,17
14,1
14
14,6
14,33
15
13,73
14,86
LOA/LWL
1,161
1,135
1,138
1,087
1,115
1,213
1,157
1,187
1,226
1,197
1,101
1,146
1,170
1,139
1,165
1,175
1,129
1,155
1,113
1,219
1,137
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ESTUDIO ESTADÍSTICO
16,95
E.U.I.T. Naval
14,5
1,169
1,156
MEDIA
Rango de valores: LOA/LWL: [1,087 – 1,226]
Gráfica 2.1.a
Lwl
RELACIÓN Loa/Lwl
16
15,5
15
14,5
14
13,5
13
12,5
12
15
15,2 15,4 15,6 15,8
16
16,2 16,4 16,6 16,8
17
Loa
Loa/Lwl
Lineal (Loa/Lwl)
b) Relación Eslora total / Manga máxima (LOA/BMAX):
Al comparar la manga máxima de una embarcación frente a su eslora máxima, se ve
que al aumentar la eslora, la relación va aumentando, o lo que es lo mismo, la embarcación se
vuelve más estilizada. Esto está justificado por la estabilidad, ya que al aumentar la eslora y
aumentar por tanto su desplazamiento, la estabilidad de la embarcación aumenta y no requiere
tanta estabilidad por formas, reduciéndose en comparación su manga máxima.
Actualmente se tiende a cascos más amplios para obtener un mayor volumen interior y
dar más estabilidad al casco. Y más estabilidad por manga tiene como consecuencia que el
barco escore menos y que el rendimiento de las velas sea mayor.
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ESTUDIO ESTADÍSTICO
E.U.I.T. Naval
Tabla 2.1.b
LOA (metros)
15,07
15,1
15,21
15,3
15,32
15,4
15,5
15,65
15,9
15,95
16,08
16,1
16,1
16,15
16,2
16,2
16,2
16,43
16,45
16,49
16,55
16,7
16,74
16,9
16,95
17
BMAX (metros)
4,49
4,49
4,47
4,59
4,9
4,7
4,5
4,9
4,64
4,58
4,91
4,68
4,68
4,75
4,54
4,54
4,8
4,75
4,6
4,61
5,1
4,9
4,5
4,83
4,85
4,78
MEDIA
LOA/BMAX
3,356
3,363
3,403
3,333
3,127
3,277
3,444
3,194
3,427
3,483
3,275
3,440
3,440
3,400
3,568
3,568
3,375
3,459
3,576
3,577
3,245
3,408
3,720
3,499
3,495
3,556
3,423
Rango de valores: LOA/BMAX: [3,127 – 3,720]
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
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ESTUDIO ESTADÍSTICO
E.U.I.T. Naval
Gráfica 2.1.b
RELACIÓN Loa/B
5,5
B
5
4,5
4
15
15,2 15,4 15,6 15,8
16
16,2 16,4 16,6 16,8
17
17,2
Loa
Loa/B
Lineal (Loa/B)
c) Relación Eslora en la flotación / Calado (LWL/T):
Al igual que en el caso anterior, el calado relativo va disminuyendo al aumentar la
eslora. El valor del calado está relacionado con la relación de aspecto de la orza. Sin embargo,
cuando la embarcación sobrepasa una determinada eslora, necesita reducir el calado total para
no tener problemas de acceso a los puertos, en detrimento del rendimiento de la orza o
teniendo que emplear orzas abatibles.
Tabla 2.1.c
LWL (metros)
13,32
13,4
13,73
13,76
14
14,08
14,3
14,5
14,6
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
T (metros)
2
2,4
3
2,2
2,44
2,45
2,3
2,4
2,4
LWL/T
6,660
5,583
4,577
6,255
5,738
5,747
6,217
6,042
6,083
12
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CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO ESTADÍSTICO
E.U.I.T. Naval
MEDIA
5,878
Rango de valores: LWL/T : [4,577 – 6,660]
Gráfica 2.1.c
RELACIÓN Lwl/T
3,5
T
3
2,5
2
1,5
13,2
13,4
13,6
13,8
14
14,2
14,4
14,6
14,8
Lwl
Serie1
Lineal (Serie1)
d) Relación Manga máxima / Calado (BMAX/T):
En el caso de veleros se puede relacionar el calado con la manga, y obtendremos una
relación bastante válida: BMAX = 1,6 x T
Tabla 2.1.d
B (metros)
4,5
4,5
4,54
4,58
4,59
4,6
4,61
4,68
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
T (metros)
2,4
3
2,6
2
2,45
2,44
2,4
2,2
BMAX/T
1,875
1,500
1,746
2,290
1,873
1,885
1,921
2,127
13
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO ESTADÍSTICO
4,7
4,8
4,85
E.U.I.T. Naval
2,3
2,6
2,4
2,043
1,846
2,021
1,921
MEDIA
Rango de valores: BMAX/T : [1,500 – 2,290]
Gráfica 2.1.d
RELACIÓN B/T
3,5
T
3
2,5
2
1,5
4,4
4,5
4,6
4,7
4,8
4,9
B
B/T
Lineal (B/T)
e) Relación Eslora en la flotación / Desplazamiento1/3 (LWL/∆1/3):
Tal y como se vio anteriormente, este factor delimita el régimen de navegación, siendo
necesario un valor mayor de 5,7 para conseguir navegar a más de Fn = 0,45. Para poder
extrapolar, se puede decir que el Desplazamiento crece según la Eslora elevada a 2/3.
Tabla 2.1.e
LWL (metros)
12,7
12,97
13,32
∆ (Toneladas)
13
14,5
15,7
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
∆1/3
2,351
2,438
2,504
LWL/∆1/3
5,401
5,319
5,320
14
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO ESTADÍSTICO
13,4
13,73
13,74
13,76
14
14,05
14,08
14,1
14,3
14,33
14,6
14,6
14,86
19
21
16,2
18
16,92
14,5
17,9
21,32
26,3
22,5
11
18,7
19
MEDIA
E.U.I.T. Naval
2,668
2,759
2,530
2,621
2,567
2,438
2,616
2,773
2,974
2,823
2,224
2,654
2,668
5,022
4,977
5,430
5,250
5,453
5,762
5,383
5,085
4,809
5,076
6,565
5,501
5,569
5,370
Rango de valores: LWL/∆1/3: [4,809 – 6,565]
Gráfica 2.1.e
RELACIÓN Loa/DESP^1/3
DESP^1/3
3,500
3,000
2,500
2,000
12,5
13
13,5
14
14,5
15
Lwl
Lwl/DESP^1/3
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
Lineal (Lwl/DESP^1/3)
15
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO ESTADÍSTICO
f)
E.U.I.T. Naval
Relación Desplazamiento / Eslora total (∆/LOA):
Tabla 2.1.f
∆ (Toneladas)
11
13
14,5
14,5
15,7
16,2
16,92
17,9
18
18,7
19
19
20,5
21
21,32
22,3
22,3
22,5
LOA (metros)
16,49
15,4
16,1
15,9
15,95
15,32
16,45
15,3
16,1
16,08
16,9
15,5
16,2
16,74
16,43
16,2
16,2
16,55
MEDIA
∆/LOA
0,667
0,844
0,901
0,912
0,984
1,057
1,029
1,170
1,118
1,163
1,124
1,226
1,265
1,254
1,297
1,377
1,377
1,360
1,118
Rango de valores: ∆/LWL: [0,667 – 1,377]
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
16
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO ESTADÍSTICO
E.U.I.T. Naval
Gráfica 2.1.f
RELACIÓN DESP/Loa
18
Loa
17
16
15
14
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
DESPLAZAMIENTO
DESP/Loa
Lineal (DESP/Loa)
RELACIONES FUNCIONALES
Con este nombre se designan aquellas relaciones que determinan parámetros como
potencia, capacidad de combustible, capacidad de agua dulce, etc., que son determinantes a la
hora de diseñar la embarcación. Las relaciones que vamos a tener en cuenta serán:
a) Relación Desplazamiento / Potencia (∆ /Pot):
Tabla 2.2.a
∆ (Toneladas)
11
13
13,5
14,5
14,5
15,7
16,2
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
Pot (CV)
55
90
75
80
90
100
75
∆ /Pot
0,200
0,144
0,180
0,181
0,161
0,157
0,216
17
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO ESTADÍSTICO
17,9
18
18,7
19
20,5
21
21,32
22,3
22,3
22,5
26,3
110
110
110
100
110
140
110
185
185
140
180
E.U.I.T. Naval
0,163
0,164
0,170
0,190
0,186
0,150
0,194
0,121
0,121
0,161
0,146
0,166
MEDIA
Rango de valores: ∆ /Pot: [0,121 – 0,216]
Gráfica 2.2.a
RELACIÓN DESP/POT
POTENCIA
200
160
120
80
40
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
DESPLAZAMIENTO
DESP/POT
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
Lineal (DESP/POT)
18
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO ESTADÍSTICO
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b) Relación Potencia / Combustible (Pot/COMB):
Tabla 2.2.b
Pot (CV)
55
75
75
80
90
90
100
100
110
110
110
110
110
110
110
110
135
140
140
160
COMB (Litros)
300
500
240
750
350
350
615
460
400
440
375
700
235
474
850
1.000
1.200
750
1.080
1.334
MEDIA
Pot/COMB
0,183
0,150
0,313
0,107
0,257
0,257
0,163
0,217
0,275
0,250
0,293
0,157
0,468
0,232
0,129
0,110
0,113
0,187
0,130
0,120
0,206
Rango de valores: Pot/COMB: [0,107 – 0,468]
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
19
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ESTUDIO ESTADÍSTICO
E.U.I.T. Naval
Gráfica 2.2.b
COMBUSTIBLE
RELACIÓN POT/COMB
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
50
60
70
80
90
100 110 120 130 140 150 160 170
POTENCIA
POT/COMB
Lineal (POT/COMB)
c) Relación Desplazamiento / Agua Dulce (∆ /AD):
Tabla 2.2.c
∆ (Toneladas)
11
13
14,5
14,5
15,7
16,2
17,9
18
18,7
19
19
20,5
21
21,32
22,5
26,3
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
AD (Litros)
500
600
600
600
960
750
800
780
690
600
630
820
860
750
1.300
1.050
∆ /AD
0,022
0,022
0,024
0,024
0,016
0,022
0,022
0,023
0,027
0,032
0,030
0,025
0,024
0,028
0,017
0,025
20
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CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO ESTADÍSTICO
E.U.I.T. Naval
MEDIA
0,024
Rango de valores: ∆ /AD: [0,016 – 0,032]
Gráfica 2.2.c
AGUA DULCE
RELACIÓN DESP/AD
1400
1300
1200
1100
1000
900
800
700
600
500
400
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
DESPLAZAMIENTO
Serie1
Lineal (Serie1)
d) Relación Peso del Lastre / Desplazamiento en rosca (LASTRE/ ∆R):
Este valor no varía con la eslora y fluctúa entre valores del 0,35 al 0,55. Las
embarcaciones más regateras, al poseer menor desplazamiento necesitan bajar más el Centro
de Gravedad (KG) para conseguir suficiente estabilidad, por lo que suelen tener una relación
de lastre mayor, llegando al caso extremo de los Copa América que se sitúan en el 0,8.
Tabla 2.2.d
LASTRE (Toneladas)
3,3
4
4,4
4,4
5,4
∆ (Toneladas)
11
14,5
15,7
13
14,5
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
LASTRE/∆
0,300
0,276
0,280
0,338
0,372
21
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CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO ESTADÍSTICO
5,67
5,8
6,3
6,5
6,75
9,75
E.U.I.T. Naval
21
18,7
22,5
19
20,5
26,3
0,270
0,310
0,280
0,342
0,329
0,371
0,315
MEDIA
Rango de valores: LASTRE/∆: [0,270 – 0,372]
Gráfica 2.2.d
DESPLAZAMIENTO
RELACIÓN LASTRE/DESP
28
26
24
22
20
18
16
14
12
10
3
4
5
6
7
8
9
10
LASTRE
LASTRE/DESP
Lineal (LASTRE/DESP)
e) Relación Superficie Vélica / Desplazamiento (Sv/∆):
Este parámetro indica la capacidad propulsora de la embarcación y determina, en
cierta manera, la velocidad máxima. Varía entre 15 y 22, con un valor medio de 19.
Tabla 2.2.e
2
Sv (m )
109,5
109,5
∆ (Toneladas)
15,7
22,5
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
Sv/∆
6,975
4,867
22
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ESTUDIO ESTADÍSTICO
122
128,3
137,3
153,2
154,09
155
162
162
190
E.U.I.T. Naval
11
16,2
16,92
21
21,32
18,7
22,3
22,3
19
11,091
7,920
8,115
7,295
7,229
8,289
7,265
7,265
10,000
7,846
MEDIA
Rango de valores: Sv/∆: [4,867 – 11,091]
Gráfica 2.2.e
DESPLAZAMIENTO
RELACIÓN Sv/DESP
24
22
20
18
16
14
12
10
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
SUPERFICIE VÉLICA
Sv/DESP
f)
Lineal (Sv/DESP)
Relación Superficie proyectada de la Orza / Superficie Vélica (Spo/Sv):
Este valor depende del rendimiento esperado de la orza. Orzas con alta relación de
aspecto no precisan de tanta superficie y viceversa, en embarcaciones con orzas de bajo
calado es necesario de dotar de más superficie a la orza, siempre en función de la superficie
vélica.
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23
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ESTUDIO ESTADÍSTICO
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Por otro lado, la velocidad de diseño marcará también la superficie de la orza
necesaria: a más velocidad se requiere menos superficie. En valor medio para esta relación es
del 3,5% en el caso de cruceros-regatas, pudiendo llegar hasta valores cercanos al 2,75% en el
caso de embarcaciones puramente regateras.
g) Relación Superficie de la Mayor / Superficie de Proa (Sm/Spr):
Depende fundamentalmente del tipo de aparejo utilizado (fraccionado o a tope). La
distribución media es 50/50 con valores mínimos de la vela del 27% y máximos del 58%. En
el caso de aparejos tipo ketch, la relación suele ser 46/39/15.
h) Relación Superficie proyectada del Timón / Superficie Vélica (Spt/Sv):
En los últimos tiempos el valor del área del timón ha aumentado, tanto para mejorar el
gobierno de la embarcación en navegaciones con mar de popa, como para utilizar el timón
como plano antideriva en conjunción con la orza. Los valores suelen estar entre el 1% y el
2%.
i)
Relación Superficie Vélica / Superficie Mojada (Sv/SM):
Este parámetro da una idea del comportamiento de la embarcación con vientos flojos,
ya que la superficie mojada es el factor determinante de la resistencia por fricción, y es ésta la
más importante a baja velocidad. Este parámetro suele variar desde 2 hasta 2,5.
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PREDIMENSIONAMIENTO
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3.1. PREDIMENSIONAMIENTO
La finalidad principal del predimensionamiento será tener una primera idea, que
podría variar a medida que se avance en el proyecto de la embarcación, sobre las dimensiones
principales tales como eslora en la flotación, manga máxima, calado del casco, y parámetros
como desplazamiento, capacidad de combustible, capacidad de agua dulce, superficie vélica,
etc. La eslora total no se incluye entre estos valores puesto que es una condición impuesta por
el cliente, de modo que no está sujeta a variaciones. Sin embargo, esto sí ocurre con el resto
de los parámetros, que irán variando conforme vaya evolucionando el diseño de la
embarcación.
El dimensionamiento de la embarcación se realizará en función de las gráficas y
relaciones geométricas y funcionales que se han obtenido en el Estudio Estadístico (Capítulo
2), así como de la consulta a proyectistas navales.
Primero se pasará a definir las dimensiones y parámetros antes mencionados.
ESLORA TOTAL
Se llama Eslora total (LOA) a la longitud total de la embarcación, es decir, la distancia
que hay entre el punto más situado a popa y el más situado a proa. Es un dato de partida para
el diseño, y para su definición no han sido necesarios cálculos adicionales.
La Eslora de un buque determina en general el tamaño del mismo. Influirá
básicamente en la habitabilidad y distribución de los interiores de la embarcación, el tipo de
navegación que se desee tener, e incluso la manejabilidad del barco.
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PREDIMENSIONAMIENTO
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Su aumento produce un aumento del peso estructural. Es la dimensión
estructuralmente más cara.
Aunque su incremento aumenta el área mojada y en consecuencia la Resistencia
Viscosa, en contrapartida disminuye la Resistencia por Formación de Olas, de tal forma que
por lo general disminuye la Resistencia Total.
Una relación Eslora/Manga (L/B) baja empeora el gobierno a velocidades bajas o
moderadas.
Una relación Eslora/Puntal (L/D) alta proporciona un mayor peso y una alta rigidez.
ESLORA EN LA FLOTACIÓN
Se llama Eslora en la flotación (LWL) a la longitud que se mide entre las intersecciones
de la proa y la popa con el plano de flotación.
Constituye un factor de importancia ya que indica la dimensión real y efectiva de la
carena durante la navegación.
Su valor influye en las Resistencias, el lanzamiento del barco y el cabeceo.
Este valor es importante en el diseño de veleros, ya que marcará la máxima velocidad
que podrá alcanzar la embarcación. Para obtenerla bastará calcular V=0,45xLWL, y para saber
el régimen al que va a navegar el barco se calcula el Número de Froude: Fn =
V
,
g x Lwl
estando LWL en metros y la velocidad del barco V en m/seg. Para un valor inferior a 0,45 será
un barco de crucero y navegará en régimen de desplazamiento; en caso de ser mayor de 0,45
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27
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PREDIMENSIONAMIENTO
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navegará en régimen de semi-desplazamiento, y por mucho que aumente la Resistencia por
Formación de Olas aumentará su velocidad debido a la fuerza ascendente creada.
Si LWL es grande, los lanzamientos de proa y popa son menores, haciendo que el peso
se concentre en el centro. Así se evitarán tanto el cabeceo excesivo de embarcaciones con
proa y popa muy lanzadas, siendo un problema para los pasajeros que se encuentren en el
interior del buque, como el balanceo, que puede provocar mareos.
MANGA
Se llama Manga máxima (BMAX) a la distancia máxima horizontalmente en el sentido
transversal del barco, es decir, de babor a estribor.
Esta magnitud influye en la estabilidad transversal y en la de formas, así como en las
Resistencias desde el punto de vista hidrodinámico.
Su aumento tiende a disminuir el peso estructural. Por otra parte, puede ocurrir que la
Resistencia Total al avance aumente al aumentar la manga.
Con respecto a las Resistencias, un aumento en la Manga máxima a igual
Desplazamiento conllevará a un aumento de la Resistencia Total (RT), debido al aumento de
la Resistencia de Fricción (RF) por el aumento de la Superficie Mojada del barco; de la
Resistencia de Presión de Origen Viscoso (RPOV) debido al aumento del gradiente de
presiones del cuerpo de salida de la embarcación; y por último, de la Resistencia por
Formación de Olas (RW) ya que las formas de proa resultarán más llenas.
En relación a la estabilidad, se sabe que al aumentar la Manga, a igualdad de
Desplazamiento, se producirá un aumento de la estabilidad transversal. Esto no ocurre en el
caso de la estabilidad por formas, en la que al aumentar la relación LOA/BMAX, aumentará la
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PREDIMENSIONAMIENTO
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eslora total y disminuirá la manga máxima. De este modo, se aumentará la estabilidad sin
necesidad de que aumente la estabilidad por formas, haciendo que la embarcación tenga
formas más estilizadas.
Al igual que la eslora total, este parámetro también determinará la habitabilidad
interior.
Una relación Eslora/Manga (L/B) baja origina una peor maniobrabilidad.
Una relación Manga/Puntal (B/D) baja origina una baja estabilidad inicial de la
embarcación.
PUNTAL
El Puntal (D) es la medida vertical desde el canto superior de la quilla hasta la unión
de la traca de cinta con la cubierta principal.
Su aumento tiende a disminuir el peso estructural. Es la dimensión estructuralmente
más barata.
Una relación Eslora/Puntal (L/D) alta produce un aumento de peso en la embarcación.
Una relación Manga/Puntal (B/D) baja empeora la estabilidad.
CALADO
El Calado (T) de un buque es la distancia vertical entre un punto de la línea de
flotación y la línea base que se tome, con el espesor del casco incluido. Si no se incluye el
espesor se obtendrá el calado de trazado. En este caso, se tomará la línea base como el punto
más bajo de la orza.
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29
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PREDIMENSIONAMIENTO
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Su aumento tiende a disminuir el peso estructural. Pero un calado excesivo conlleva
una menor operatividad de la embarcación, ya que el acceso a puertos está limitado por la
profundidad de las aguas.
Una relación Manga/Calado (B/T) alta tiende a aumentar la Resistencia Total de la
embarcación. Una relación baja tiende a disminuir dicha resistencia.
DESPLAZAMIENTO
El Desplazamiento en Rosca (∆R) es aquel que está integrado por la suma de todos los
pesos del buque listo para navegar (estructura, equipo y habilitación, y maquinaria),
incluyendo los fluidos en aparatos y tuberías. Se excluyen el peso de la carga, el pasaje, la
tripulación, los pertrechos y los consumos. Todo esto constituirá el Peso Muerto.
El Desplazamiento máximo (∆MAX) es el peso que se alcanza cuando está sumergido
hasta la línea de máxima carga.
El valor del Desplazamiento es importante para aspectos como estabilidad, velocidad
que se puede alcanzar, y tipo de habilitación.
Respecto a la estabilidad, se debe saber que cuanto mayor sea el Desplazamiento,
mayor será la estabilidad por formas, consiguiendo también una amplia distribución de los
interiores de la embarcación, aunque por el contrario se sabe que se disminuirá algo de
velocidad debido al aumento de la Superficie Mojada.
Tomando los datos del Desplazamiento máximo, se puede obtener un buque con un
Desplazamiento ligero o uno pesado. Esta una importante diferencia, ya que una embarcación
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30
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PREDIMENSIONAMIENTO
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con Desplazamiento ligero supondrá una menor Superficie Vélica, Lastre y otros elementos
para dicho Desplazamiento.
A favor de las embarcaciones ligeras está su buen comportamiento deportivo y que
sean grandes barcos para un mismo peso y buques más rápidos para una Superficie Vélica
delimitada. Por el contrario, limitan el confort y el espacio necesario en el barco. En buques
de grandes travesías, como los oceánicos, se necesitan mayores pertrechos, por lo que se
aumenta el Desplazamiento y se opta por buques más pesados.
En los buques de Desplazamiento ligero, un inconveniente es el precio de la
embarcación, que es mayor debido a que se necesita un material para su fabricación que tenga
poco peso pero que tenga una gran resistencia.
En este caso se busca una embarcación con características más de desplazamiento y
disfrute que de regata, por lo que no supondrá un inconveniente cierta pérdida de velocidad a
favor de ganancias en amplitud de interiores, habitabilidad y comodidad.
La relación entre el Desplazamiento y el Lastre dará una idea de la cantidad de peso
que se tiene de diferencia entre el Desplazamiento total y el Lastre del barco. En este caso, en
el Desplazamiento total están incluidos los pesos del pasaje, víveres y pertrechos, y aquellos
pesos que facilitarán la habitabilidad del buque. El Lastre que se tiene en cuenta será el fijo
situado en la Orza o el peso de la propia Orza.
Este valor de la relación ∆/LASTRE influirá en la estabilidad del barco y dependerá
del tipo de embarcación que se tenga. Si es un barco de regata, debido a que se requiere
buques ligeros, se ha de disponer lastre para que el barco sea estable, teniendo una relación
alta. Mientras, en un crucero no hace falta tanto Lastre ya que el casco y el equipamiento
pesan lo suficiente para conseguir la estabilidad necesaria.
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PREDIMENSIONAMIENTO
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LASTRE
El Lastre de una embarcación va a influir tanto en su estabilidad por pesos como en la
Superficie Vélica que este podrá tener.
Si el Desplazamiento es muy bajo, el buque deberá llevar un importante Lastre que
compense el Desplazamiento final, debido a la mejora de estabilidad por pesos que esto
conlleva. En este caso, la embarcación tendrá un Desplazamiento considerable, por lo que no
deberá tener problemas con dicha estabilidad, de modo que el valor del Lastre tendrá menor
importancia en los cálculos.
Asimismo, a la hora de calcular la superficie Vélica se podrá tener un amplio margen
de trabajo, ya que no se restringirá tanto en este sentido como en el caso de barcos más
regateros.
Es importante hacer una comparativa con la Superficie Vélica, ya que una de las
misiones del Lastre es la de compensar adecuadamente al par de fuerzas que produce el viento
en las velas de la embarcación.
SUPERFICIE VÉLICA
La Superficie Vélica (Sv) ceñida es la que se obtiene tras llevar a cabo los cálculos
durante la fase de proyecto del buque. Será menor que la Superficie Vélica real.
Cuando se habla de Superficie Vélica máxima y en ceñida, se refiere al máximo trapo
que puede llevar el barco cuando ciñe. Las velas como el Spinnaker no son contempladas en
los cálculos de la Superficie Vélica.
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La Superficie Vélica ceñida influirá básicamente en la estabilidad, ya que una
Superficie Vélica excesiva acarreará un mayor calado máximo también, al ser éste el
encargado de contrarrestar las fuerzas del viento en las velas.
Como el objetivo prioritario es la confortabilidad y la buena navegabilidad, se dota a
la embarcación de una gran Manga máxima para poder obtener una buena estabilidad por
formas, así como también de un alto Desplazamiento para poder tener una buena estabilidad
por formas. Todo esto dará la posibilidad de darle una mayor Superficie Vélica para aumentar
la Velocidad sin que ello suponga perder suavidad en la navegación.
Para la elección de la Superficie Vélica también se tendrá en cuenta la zona de
navegación.
Para calcular la Superficie Vélica se pueden emplear varios métodos. Uno de ellos es
suponer la Génova y la mayor como triángulos y sumar sus áreas, teniendo en cuenta que no
se toman las formas curvas de la baluma, el pujamen o el grátil de las velas.
Otro sencillo método para conocer si la estabilidad de la embarcación es adecuada a su
Superficie Vélica consiste en utilizar el Ángulo de Dellenbaugh, gracias al cual se puede
conocer la escora del barco cuando navega ciñendo con un viento de 8 m/s. Para una Eslora
en la flotación de 12 m, un barco duro tendrá un valor de este ángulo de 11º
aproximadamente, mientras que en un barco blando este ángulo puede alcanzar un valor de
hasta 17º.
POTENCIA
La utilización de los motores en estos tipos de embarcaciones queda muy reducida, ya
que la potencia propulsora se obtiene de las velas. Su uso queda restringido a la entrada y
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PREDIMENSIONAMIENTO
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salida de los puertos y en caso de emergencia por cualquier contratiempo que se tenga con la
principal forma de avance.
CAPACIDAD DE COMBUSTIBLE
La capacidad de combustible que se debe tener dependerá de la zona de navegación
donde se encontrará la embarcación y de la autonomía que se desee tener en la mar.
CAPACIDAD DE AGUA DULCE
Al igual que la capacidad de combustible, la capacidad de Agua Dulce dependerá de la
autonomía que tenga la embarcación.
NÚMERO DE PASAJEROS
Desde el inicio del proyecto, la principal intención es la de crear una embarcación con
todo tipo de detalles, lo más confortable posible y de fácil y suave navegabilidad. Un número
excesivo de pasajeros haría que esto no se cumpliera, por lo que se debe elegir el número
adecuado.
3.2. RELACIONES GEOMÉTRICAS
Como pequeña introducción al dimensionamiento de la embarcación, se verán de
forma muy esquemática los efectos que produce la variación de una de las dimensiones en las
restantes.
RELACIÓN ESLORA TOTAL / ESLORA EN LA FLOTACIÓN
(LOA/LWL)
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El valor del coeficiente LOA/LWL no sólo determina la estética de la embarcación
(sobre todo en la zona de proa, y en menor medida en la zona de popa), sino también el
comportamiento de la misma durante la navegación.
De esta manera, para una sola geometría de la popa, un valor elevado del coeficiente
revela una proa lanzada, propia de embarcaciones muy rápidas, que de esta forma lo
favorecen al constituir un cuerpo de entrada afilado.
A medida que el valor disminuye, el perfil de la proa se torna más vertical,
correspondiendo a barcos relativamente lentos, que navegan en régimen de desplazamiento.
Esta proa concentra un mayor volumen de carena, lo que en algunos momentos de la
navegación puede producir un empuje en proa, de manera que la embarcación navegue
cabeceando.
Para ver entre qué valores se podría mover la Eslora en la flotación de la embarcación,
se han utilizado los valores obtenidos en la Tabla 2.1.a “Eslora total / Eslora en la flotación”
del Capítulo 2 (Estudio Estadístico), así como los datos de la gráfica correspondiente (Gráfica
2.1.a).
Como punto de partida, se considerará una Eslora total = 16,6 m, valor cercano a lo
requerido por el cliente.
De la citada tabla se obtiene el rango de valores de la relación LOA/LWL, que varía
entre 1,087 y 1,226. Así el valor de LWL oscilará entre:
Loa
= 1,087
Lwl
Lwl =
16,6
= 15,27 m
1,087
Loa
= 1,226
Lwl
Lwl =
16,6
= 13,54 m
1,226
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35
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El valor medio obtenido en la tabla es 1,156. Tomando este valor se obtendrá:
Loa
= 1,156
Lwl
Lwl =
16,6
= 14,36 m
1,156
El primer valor es un valor alto que podría producir cabeceo de la embarcación en
determinados momentos de la navegación, y con el segundo quedaría una proa muy lanzada,
con la consecuente reducción del espacio interior.
Como el velero será un crucero, y se quiere una navegación tranquila y sin
movimientos de cabeceo, se debe tener una Eslora en la flotación pequeña, obteniendo así un
lanzamiento de proa considerable. La velocidad de crucero se verá reducida al aumentar la
Resistencia por Formación de Olas, pero también se tendrá una disminución de la Resistencia
de Fricción, ya que la Superficie Mojada será menor.
Se tomará un valor comprendido entre el valor medio y el mínimo, con lo que se
obtendrá:
Loa 1,156 + 1,087
=
= 1,122
Lwl
2
Lwl =
16,6
1,122
LWL = 14,8 m.
Se considerará este valor de Eslora en la flotación como válido. Si se observa el
Estudio Estadístico, embarcaciones con eslora total parecida tiene una Eslora en la flotación
similar a la calculada.
RELACIÓN ESLORA TOTAL / MANGA MÁXIMA (LOA/BMAX)
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
36
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
PREDIMENSIONAMIENTO
E.U.I.T. Naval
A la hora de decidir cuál será la Manga máxima de la embarcación se tendrá en cuenta
que, por una parte, un aumento de la Manga supone un aumento de la Resistencia Total al
avance, y por otra parte hay que tener en cuenta que se debe de disponer de espacio suficiente
para la habilitación que se quiere introducir en la embarcación.
Al realizar el cociente entre el valor de la Eslora y la Manga se obtiene una idea de la
esbeltez que ha de tener el casco. Este hecho queda patente al observar que el valor de la
Manga no aumenta de forma proporcional al aumentar la Eslora.
En general, cuanto mayor es el coeficiente Eslora total/Manga máxima (L/B), más
largo y estrecho es el casco. En este caso, cortará mejor el volumen de agua por donde navega
y opondrá menos Resistencia al avance, obteniéndose altas velocidades.
Sin embargo, cuanto menor sea el coeficiente L/B, más ancho y corto es el casco. En
este caso, dispondrá de una mayor estabilidad transversal, por ser éste un valor directamente
proporcional al valor de la Manga. Por el contrario, será un barco más lento, por ofrecer una
mayor Resistencia al avance.
Por tanto será necesario llegar a un acuerdo entre la estabilidad y la velocidad que se le
quiere dar a la embarcación.
Para ver entre qué valores se podría mover la Manga máxima de la embarcación, se
han utilizado los valores obtenidos en la Tabla 2.1.b “Eslora total / Manga máxima” del
Capítulo 2 (Estudio Estadístico), así como los datos de la gráfica correspondiente (Gráfica
2.1.b).
De la citada tabla se obtiene el rango de valores de la relación LOA/BMAX, que varía
entre 3,127 y 3,720. Así el valor de BMAX oscilará entre:
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VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
PREDIMENSIONAMIENTO
E.U.I.T. Naval
Loa
= 3,127
B max
B max =
16,6
= 5,309 m
3,127
Loa
= 3,720
B max
B max =
16,6
= 4,462 m
3,720
Descartando el primer valor por ser demasiado alto y ofrecer una gran Resistencia al
avance, y considerando que con el segundo se obtendrá una embarcación estrecha en relación
al volumen de habilitación que se quiere instalar, hay que ver que ocurre aplicando el valor
medio de LOA/BMAX.
De esta manera, aplicando dicho valor medio, igual a 3,423, se obtendrá:
16,6
Loa
= 3,423 B max =
BMAX = 4,85 m.
3,423
B max
Entrando en la gráfica donde se representa esta relación se obtiene un valor de B=4,8m
para una LOA=16,6m.
La relación que proporciona con estos valores es:
Loa 16,6
=
= 3,458
B max 4,8
El valor de la relación está próximo al obtenido mediante la tabla, por lo que se tomará
como aceptable para la embarcación un valor de la Manga de B = 4,8m. También se tiene en
cuenta que observando las embarcaciones de dimensiones similares tienen valores de Manga
cercanos al calculado.
RELACIÓN ESLORA EN LA FLOTACIÓN / CALADO (LWL/T)
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APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
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PREDIMENSIONAMIENTO
E.U.I.T. Naval
Al definir el calado máximo de la embarcación, se está marcando la profundidad que
podremos dotar a la orza, y en consecuencia la capacidad de navegación en ceñida del velero.
Para ver entre qué valores se podría mover el Calado de la embarcación, se han
utilizado los valores obtenidos en la Tabla 2.1.c “Eslora en la flotación / Calado” del Capítulo
2 (Estudio Estadístico), así como los datos de la gráfica correspondiente (Gráfica 2.1.c).
De la citada tabla se obtiene el rango de valores de la relación LWL/T, que varía entre
4,577 y 6,660. Así el valor de T oscilará entre:
Lwl
= 4,577
T
T=
14,8
= 3,234 m
4,577
Lwl
= 6,660
T
T=
14,8
= 2,222 m
6,660
Dada la diferencia que existe entre los valores obtenidos, se aplicará el valor medio
obtenido del Estudio Estadístico:
Lwl
= 5,878 T
T=
14,8
5,878
T = 2,52 m
En la gráfica se puede comprobar que para una LWL=14,8 m, el valor del Calado se
aproxima al obtenido mediante los cálculos, el cual en principio se tomará como válido.
RELACIÓN MANGA MÁXIMA / CALADO (BMAX/T)
Con esta relación se verá si el valor del Calado obtenido anteriormente se parece al
que se obtendrá en este apartado.
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VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
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PREDIMENSIONAMIENTO
E.U.I.T. Naval
Para ver entre qué valores se podría mover el Calado de la embarcación, se han
utilizado los valores obtenidos en la Tabla 2.1.d “Manga máxima / Calado” del Capítulo 2
(Estudio Estadístico), así como los datos de la gráfica correspondiente (Gráfica 2.1.d).
De la citada tabla se obtiene el rango de valores de la relación BMAX/T, que varía entre
1,500 y 2,290. Así el valor de T oscilará entre:
B max
= 1,500
T
T=
4,8
= 3,2 m
1,500
B max
= 2,290
T
T=
4,8
= 2,096 m
2,290
Dada la diferencia que existe entre los valores obtenidos, se aplicará el valor medio
obtenido del Estudio Estadístico:
B max
= 1,921 T
T=
4,8
T = 2,5 m
1,921
Se observa que los valores son muy parecidos en los dos apartados, por lo que en
principio se tomará como valor válido el de T=2,5 m, valor similar a embarcaciones de
dimensiones parecidas.
RELACIÓN ESLORA EN LA FLOTACIÓN / CALADO DEL
CASCO (LWL/TC)
El Calado del casco se escala linealmente con la Eslora. En función del tipo de barco y
consecuentemente de su Coeficiente prismático, se obtiene que para embarcaciones de
Desplazamiento medio el valor típico es de 18; en embarcaciones ultraligeras puede llegar
hasta 26, y en embarcaciones de Desplazamiento alto puede llegar a 12.
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VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
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PREDIMENSIONAMIENTO
E.U.I.T. Naval
En este caso, al ser una embarcación de crucero tendrá un Desplazamiento medio-alto,
por lo que se le dará un valor de la relación de 16.
Con este valor obtenemos:
Lwl
= 16 Tc
Tc =
14,8
Tc = 0,925 m
16
RELACIÓN DESPLAZAMIENTO / ESLORA TOTAL (∆/LOA)
El Desplazamiento es una de las magnitudes que varía de forma más lógica con la
Eslora: a mayor longitud de la embarcación, mayor peso.
Cuando esta relación aumenta, se obtienen barcos más pesados y lentos, que necesitan
un gran volumen de carena para contrarrestar el peso. Esto origina embarcaciones con grandes
calados y formas llenas que puedan producir el suficiente empuje.
También se puede señalar que este tipo de embarcaciones poseen una gran estabilidad
por pesos, lo que se traduce en un correcto comportamiento durante la navegación.
Cuando esta relación disminuye, los barcos se vuelven más ligeros y necesitan un
menor volumen de carena para flotar, por lo que también disminuyen los calados, y las formas
pueden transformarse de “U” a “V”. En estas circunstancias se favorece el planeo y el
incremento en la potencia se transforma íntegramente en incremento de velocidad.
Por tanto, para ver entre qué valores se podría mover el Desplazamiento en rosca de la
embarcación, se han utilizado los valores obtenidos en la Tabla 2.1.f “Desplazamiento /
Eslora total” del Capítulo 2 (Estudio Estadístico), así como los datos de la gráfica
correspondiente (Gráfica 2.1.f).
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De la citada tabla se obtiene el rango de valores de la relación ∆ /LOA, que varía entre
0,667 y 1,377. Así el valor de ∆ oscilará entre:
∆
= 0,677
Loa
∆ = 16,6 x 0,677 = 11,2382 Tn
∆
= 1,377
Loa
∆ = 16,6 x 1,377 = 22,8582 Tn
El primer valor de Desplazamiento dará una embarcación muy ligera y de alta
velocidad, mientras que el segundo dará una embarcación pesada.
Dada la diferencia que existe entre los valores obtenidos, se aplicará el valor medio
obtenido del Estudio Estadístico:
∆
= 1,118 Loa
∆ = 16,6 x 1,118 ∆ = 18,5588 Tn
Este valor del Desplazamiento en rosca se podría dar por válido, aunque para facilitar
los cálculos se redondeará a ∆ = 20 Tn.
3.3. RELACIONES FUNCIONALES
RELACIÓN SUPERFICIE VÉLICA / DESPLAZAMIENTO (SV/∆)
Para ver entre qué valores se podría mover la Superficie Vélica de la embarcación, se
han utilizado los valores obtenidos en la Tabla 2.2.e “Superficie Vélica / Desplazamiento” del
Capítulo 2 (Estudio Estadístico), así como los datos de la gráfica correspondiente (Gráfica
2.2.e).
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De la citada tabla se obtiene el rango de valores de la relación Sv/∆, que varía entre
4,867 y 11,091. Así, utilizando el valor del Desplazamiento obtenido anteriormente, el valor
de Sv oscilará entre:
Sv
= 4,867
∆
Sv = 20 x 4,867 = 97,34 m 2
Sv
= 11,091
∆
Sv = 20 x 11,091 = 221,81 m 2
Dada la diferencia que existe entre los valores obtenidos, se aplicará el valor medio
obtenido del Estudio Estadístico:
Sv
= 7,846 ∆
Sv = 20 x 7,846 Sv = 156,92 m2
Se podría tomar este valor como válido, pero observando los datos de otras
embarcaciones, se ha decidido que la Superficie Vélica disminuya hasta los 148,84 m2. En
capítulos posteriores se explicará con más detalle la configuración del Plano Vélico.
RELACIÓN SUPERFICIE PROYECTADA DE LA ORZA /
SUPERFICIE VÉLICA (SPO/SV)
El valor medio para esta relación es del 35% en el caso de cruceros-regatas, por lo que
tomará dicho valor como válido y se obtendrá:
Spo
= 0,035 Sv
Spo = 148,84 x 0,035 Spo = 5,2094 m2
Como en todo el proyecto, este valor preliminar se tomará como válido, pudiendo
variar a lo largo del mismo.
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RELACIÓN SUPERFICIE PROYECTADA DEL TIMÓN /
SUPERFICIE VÉLICA (SPT/SV)
Los valores suelen estar entre el 1 % y el 2%, por lo que se tomará como valor 0,015 y
se obtendrá un valor de Superficie del timón de:
Spt
= 0,015 Sv
Spt = 148,84 x 0,015 Spt = 2,2326 m2
Repetir que este valor es válido inicialmente y que podrá variar a lo largo del proyecto.
RELACIÓN DESPLAZAMIENTO / POTENCIA (∆/POT)
El conocimiento de la potencia necesaria a instalar tiene importancia en esta fase del
proyecto, para conocer el peso aproximado de la maquinaria propulsora (el porcentaje
respecto al peso final), y depende en gran medida del rango de velocidades que se desee
alcanzar.
Teniendo en cuenta el peso final de la embarcación, será necesario instalar un
determinado valor de potencia para poder alcanzar la velocidad requerida. Por tanto, es
interesante conocer los valores usuales a instalar según el peso en este tipo de embarcaciones.
Como es lógico pensar, a mayor tamaño de la embarcación, mayor potencia será
necesaria para moverlo a una velocidad dada, y especialmente, si se desean alcanzar
velocidades elevadas.
En general, cuanto mayor sea la relación Desplazamiento – Potencia, tendremos
barcos más pesados y con menos potencia, y por tanto más lentos. A medida que va
disminuyendo esta relación, los barcos serán más rápidos y ligeros.
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Como la embarcación de este proyecto es un velero, el uso del motor no estará tan
relacionado con el movimiento de la embarcación, sino que se instala por motivos de
seguridad en caso de que no se pueda navegar a vela, para cargar las baterías, para la ayuda de
salida y entrada a puertos, etc. es decir, que en este caso no será necesario que la embarcación
cuente con un motor de gran potencia, aunque sí suficiente.
Para ver entre qué valores se podría mover la Potencia necesaria para la embarcación,
se han utilizado los valores obtenidos en la Tabla 2.2.a “Desplazamiento / Potencia” del
Capítulo 2 (Estudio Estadístico), así como los datos de la gráfica correspondiente (Gráfica
2.2.a).
De la citada tabla se obtiene el rango de valores de la relación ∆ /POT, que varía entre
0,121 y 0,216. Así, utilizando el valor del Desplazamiento antes calculado, el valor de la
Potencia oscilará entre:
∆
= 0,121
POT
POT =
20
= 165,289 CV
0,121
∆
= 0,216
POT
POT =
20
= 92,593 CV
0,216
Ambos valores pueden tomarse como válidos, aunque el primero es demasiado alto
para el cometido que tendrá en esta embarcación. Por eso, se probará a aplicar el valor medio
obtenido del Estudio Estadístico:
∆
= 0,166 POT
POT =
20
POT = 120,482 CV
0,166
Este valor exacto no se comercializa, por lo que se bajará un poco la Potencia y será
de 120 CV, que sí se puede encontrar en las tiendas.
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RELACIÓN PESO DEL LASTRE / DESPLAZAMIENTO EN
ROSCA (LASTRE/∆)
Para ver entre qué valores se podría mover la Potencia necesaria para la embarcación,
se han utilizado los valores obtenidos en la Tabla 2.2.d “Lastre / Desplazamiento” del
Capítulo 2 (Estudio Estadístico), así como los datos de la gráfica correspondiente (Gráfica
2.2.d).
De la citada tabla se obtiene el rango de valores de la relación LASTRE/∆, que varía
entre 0,270 y 0,372. Así, utilizando el valor del Desplazamiento antes calculado, el valor de la
Potencia oscilará entre:
LASTRE
= 0,270
∆
LASTRE = 20 x 0,270 = 5,4 Tn
LASTRE
= 0,372
∆
LASTRE = 20 x 0,372 = 7,44 Tn
Dada la diferencia que existe entre los valores obtenidos, se aplicará el valor medio
obtenido del Estudio Estadístico:
LASTRE
= 0,315 ∆
LASTRE = 20 x 0,315 LASTRE = 6,3 Tn
Generalmente este valor varía fluctúa entre valores del 0,35 al 0,55. Se cogerá un valor
intermedio para hallar el valor del LASTRE:
LASTRE
= 0,45 ∆
LASTRE = 20 x 0,45 LASTRE = 9 Tn
Este valor es válido y similar al de otras embarcaciones.
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3.4. CONCLUSIONES
Tras la realización del predimensionamiento, basado tanto en el estudio estadístico
como en las consultas a proyectistas navales, se han obtenido las dimensiones principales de
la embarcación. Estas dimensiones se tomarán válidas inicialmente para la realización de este
proyecto. Algunas de las dimensiones podrían variar a lo largo del proyecto.
Las dimensiones principales son:
Tabla 3.4.a
Eslora total
16,6 m
Eslora en la flotación
14,8 m
Manga máxima
4,8 m
Calado
2,5 m
Calado del casco
0,925 m
Desplazamiento en rosca
20 Tn
Lastre
9 Tn
Superficie Vélica
148,84 m2
Potencia
120 CV
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ESPECIFICACIONES Y NORMATIVA A APLICAR
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En este capítulo se abordarán las distintas normas a aplicar para que la embarcación
cumpla con la legislación vigente en criterios como estabilidad, escantillonado, seguridad
marítima, etc.
Las normativas aplicadas a este tipo de embarcación son aquellas que deben cumplir
todas las embarcaciones de recreo, completándose con las que hacen referencia a
embarcaciones utilizadas para llevar pasaje.
4.1. REGLAMENTACIONES APLICABLES
-
ORDEN FOM/1144/2003 del 28 de Abril, con las modificaciones introducidas por
la ORDEN FOM/1076/2006 del 29 de Marzo, por la que se regulan los equipos de
seguridad, salvamento, contra incendios, navegación y prevención de vertidos por
aguas sucias, que deben llevar a bordo las embarcaciones de recreo.
-
REAL DECRETO 258/1999 del 12 de Febrero, por el que se establecen las
condiciones mínimas sobre la protección de la salud y la asistencia médica de los
trabajadores del mar.
-
CIRCULAR Nº 7/95, emitida por la Dirección General de la Marina Mercante,
sobre la Construcción, equipo y reconocimiento de embarcaciones.
-
CIRCULAR Nº 12/90, emitida por la Dirección General de la Marina Mercante,
con asunto: Estabilidad de buques de carga y pasaje menores de 100 m. de eslora.
4.2. CATEGORÍA DE DISEÑO Y ZONAS DE
NAVEGACIÓN
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ESPECIFICACIONES Y NORMATIVA A APLICAR
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Como ya se comentó en capítulos anteriores, la zona de navegación de la embarcación
será la 2, que permite una navegación comprendida entre la costa y la línea paralela a la
misma trazada a 60 millas.
La nomenclatura de la categoría de navegación fue modificada por la Orden
Ministerial ORDEN FOM/1144/2003 del 28 de Abril (B.O.E., lunes 12 de Mayo de 2003). La
antigua nomenclatura era: categoría de navegación B. Este cambio afecta sólo a la
nomenclatura, no a su concepto.
Se adjuntan tablas resumen de la norma:
Tabla 4.2.a
Categoría de diseño (Anexo I del R.D. 297/1998)
Zonas de
Embarcaciones
Fuerza del viento
Altura
diseñadas para
(Escala
significativa de
la navegación
Beaufort)
las olas (metros)
Definición
navegación
correspondientes
Embarcaciones diseñadas para
viajes largos en los que los
vientos puedan superar la fuerza
A: Oceánica
Más de 8
Más de 4
8 (escala Beaufort) y las olas la
1,2,3,4,5,6,7
altura significativa de 4 metros
o más, y que son embarcaciones
autosuficientes en gran medida.
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ESPECIFICACIONES Y NORMATIVA A APLICAR
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Embarcaciones diseñadas para
viajes en alta mar en los que
B: En Alta Mar
Hasta 8 incluido
Hasta 4 incluido
pueden encontrarse vientos de
2,3,4,5,6,7
hasta fuerza 8 y olas de altura
significativa de hasta 4 metros.
Embarcaciones diseñadas para
viajes en aguas costeras,
C: En Aguas
Costeras
grandes bahías, y grandes
Hasta 6 incluido
Hasta 2 incluido
estuarios, lagos y ríos, en los
4,5,6,7
que pueden encontrarse vientos
de hasta fuerza 6 y olas de altura
significativa de hasta 2 metros.
Embarcaciones diseñadas para
viajes en pequeños lagos, ríos y
D: En Aguas
Protegidas
canales, en los que pueden
Hasta 4 incluido
Hasta 0,5 incluido
encontrarse vientos de hasta
7
fuerza 4 y olas de altura
significativa de hasta 0,5
metros.
Tabla 4.2.b
Zona de
Distancia a la
navegación
costa
1
Ilimitada
2
Hasta 60 millas
3
Hasta 25 millas
Descripción
Zona de navegación ilimitada.
Navegación en la zona comprendida entre la costa y la línea
paralele a la misma trazada a 60 millas.
Navegación en la zona comprendida entre la costa y la línea
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paralele a la misma trazada a 25 millas.
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4
Hasta 12 millas
5
Hasta 5 millas
6
Hasta 2 millas
7
Aguas protegidas
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Navegación en la zona comprendida entre la costa y la línea
paralele a la misma trazada a 12 millas.
Navegación en la cual la embarcación no se aleje más de 5 millas
de un abrigo o playa accesible.
Navegación en la cual la embarcación no se aleje más de 2 millas
de un abrigo o playa accesible.
Navegación en aguas costeras protegidas, puertos, radas, rías,
bahías abrigadas y aguas protegidas en general.
Esta Orden entró en vigor a los tres meses (12/08/2003) de su publicación en el B.O.E.
Todas las embarcaciones de recreo que se matriculen a partir de la entrada en vigor de
esta Orden están obligadas a llevar a bordo los elementos de seguridad, salvamento, contra
incendios, navegación y de prevención de vertidos que les corresponda en función de su zona
de navegación.
A continuación se describirán todos los elementos que debe disponer la embarcación
según su zona de navegación.
4.3. EQUIPO DE SEGURIDAD
Los distintos elementos de salvamento a bordo, así como el tipo, modelo y número de
ellos, dependen de la zona de navegación en la que se vaya a clasificar la embarcación, que se
detalla en su Certificado de Navegabilidad. En este caso, Zona de navegación 2.
EQUIPO DE SALVAMENTO
a) Una balsa salvavidas con capacidad para el 100% de las personas a bordo
indicadas en el Certificado de Navegabilidad (en este caso, 8 personas). La balsa estará
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CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESPECIFICACIONES Y NORMATIVA A APLICAR
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homologada por el SOLAS o según la norma ISO 9650, debiendo pasar una inspección
anual en una estación de servicio autorizada.
b) Se incluirán, como mínimo, un chaleco salvavidas por persona, es decir, para el
100% de las personas a bordo. Los niños se incluyen en este porcentaje. Los chalecos serán
de tipo inflable, y deberán pasar una revisión anual en una estación de servicio autorizada.
Los chalecos llevarán la marca CE conforme al Real Decreto 1407/1992 del 20 de
Noviembre, y tendrán una flotabilidad mínima de 150 Newtons.
c) Las embarcaciones que naveguen en la zona 2 llevarán a bordo un aro con luz y
rabiza. Llevarán la marca CE, conforme al R.D. 1407/1992 del 20 de Noviembre.
d) La embarcación deberá disponer de las siguientes señales pirotécnicas de socorro: 6
cohetes con luz roja y paracaídas, 6 bengalas de mano y 2 señales fumígenas flotantes.
Todas las señales deberán estar homologadas de acuerdo con lo establecido en el R.D.
809/1999 del 14 de Mayo.
EQUIPO DE NAVEGACIÓN
a) Las luces y marcas de navegación deberán ajustarse al Convenio sobre el
Reglamento Internacional para prevenir los Abordajes de 1972, y sus posteriores
modificaciones.
b) La embarcación deberá disponer de una línea de fondeo cuya longitud no será
inferior a cinco veces la eslora de la embarcación. Los empalmes entre cadenas, estachas o
entre ambas siempre se harán mediante grilletes. Tomando como referencia la Eslora total,
16,6 metros, se obtiene una longitud de la línea de fondeo de 83 metros. La cadena tendrá
una longitud de una eslora, es decir, de 16,6 metros como mínimo. El resto de la línea de
fondeo estará compuesta por estachas de nylon.
Las cadenas serán de acero galvanizado, y su diámetro estará en función de la Eslora,
cuyo valor se obtendrá interpolando en la siguiente tabla:
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Tabla 4.3.a
Eslora (m)
Diámetro de la cadena (mm)
15
10
16,6
10
18
10
Se considerará el valor obtenido, siempre que éste sea un diámetro comercial. En todo
caso, no se colocará una cadena con un diámetro menor que ése. Se medirá con la norma EN
24565.
Se dispondrán estachas de nylon, y su carga de rotura será mayor que la de la cadena.
Su diámetro también está en función de la eslora y se calcula en la siguiente tabla:
Tabla 4.3.b
Eslora (m)
Diámetro de la estacha (mm)
15
14
16,6
14
18
14
Al igual que con la cadena, se instalará con este diámetro siempre y cuando sea un
valor comercial, y en todo caso nunca tendrá un valor inferior al obtenido en la tabla.
También será medido con la norma EN 24565.
Se equipará a la embarcación con un ancla de alto poder de agarre, y su peso estará en
función de la eslora. Utilizando la de la embarcación, se interpola para obtener el peso del
ancla:
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Tabla 4.3.c
Eslora (m)
Peso del ancla (Kg)
15
33
16,6
39,933
18
46
Se considerará el valor obtenido como válido, y se instalará el ancla con el peso
comercial más cercano a él, pero en ningún caso tendrá un valor inferior.
c) Se equipará a la embarcación con el material náutico mínimo exigido. Dicho material
estará determinado en función de la zona de navegación. Para la zona 2, a la que está sujeta
la embarcación, se dispondrá el siguiente material náutico:
-
Un compás de gobierno con iluminación y un compás de marcaciones. También se
equipará con una tablilla de desvíos, que se comprobará cada cinco años. El
compás será instalado de tal manera que se eviten interferencias perturbadoras,
tales como instalaciones radioeléctricas o circuitos eléctricos.
-
Una corredera. Podrá ser de hélice, eléctrica o de presión, todas con totalizador.
Alternativamente se permitirá un Sistema de Posicionamiento Global (GPS).
-
Un compás de puntas.
-
Un transportador.
-
Una regla de 40 cm.
-
Unos prismáticos.
-
Se llevarán las cartas que cubran los mares por los que navegue según la categoría
de navegación y los portulanos de los puertos que utilice. Se incluirán
obligatoriamente: el Cuaderno de Faros y un Derrotero de la zona en la que se
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navegará, el Anuario de Mareas (excepto en el mar Mediterráneo), el Manual de
Primeros Auxilios, el Reglamento de Radiocomunicaciones.
-
Se incluirá en el equipo una bocina de niebla, la cual es accionada por gas en
recipiente a presión, debiéndose llevar una membrana y un recipiente de gas como
respetos.
-
Un barómetro.
-
Una campana, que por la eslora de la embarcación deberá tener un peso de 5 Kg.
como mínimo.
-
Pabellón nacional del país en el que se abandere la embarcación.
-
Código de banderas, y como mínimo se equipará con las banderas C y N.
-
Dos linternas estancas. Se dispondrán dos bombillas y un juego de pilas de
respeto.
-
Un espejo de señales.
-
Al no ser el casco de la embarcación metálico, se deberá colocar un reflector de
radar.
-
En el puesto de mando se colocará un ejemplar del Código de Señales de
Salvamento.
Todo este material náutico no está limitado, sino que siempre se podrá usar el
equipamiento correspondiente a una categoría de navegación superior a la de la embarcación.
d) Toda embarcación de recreo deberá llevar el siguiente material de armamento diverso:
-
Una caña de timón de emergencia en embarcaciones de vela y en las de un sólo
motor, si el gobierno es a distancia.
-
Un mínimo de dos estachas de amarre al muelle, de longitud y resistencia
adecuados a la eslora de la embarcación.
-
Un bichero.
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-
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Un botiquín. En este caso, por ser la navegación en la zona 2 y no tener tripulación
contratada, a la embarcación le corresponde un botiquín tipo C, el cual se detalla a
continuación:
Tabla 4.3.d
MEDICAMENTOS
ELEMENTO
CANTIDAD
Nitroglicerina (30 comprimidos, 0,8 mg)
1 caja
Gelatina hemostática (1 esponja, 200x70x0,5 mm)
1 unidad
Algedrato + Hidróxido de Magnesio (60 comp, 600/300 mg por comp.
1 caja
respectivamente)
Metoclopramida (30 comp, 10 mg)
1 caja
Difenoxilato + Atropina (10 comp, 2,5 mg Difen + 0,025 mg Atrop)
1 caja
Paracetamol (20 comp, 500 mg)
1 caja
Ácido Acetilsalicílico (20 comp, 500 mg)
1 caja
Piketoprofeno (2% aerosol, 100 ml)
1 envase
Metamizol (5 ampollas, 2 gr)
1 caja
Diazepam (6 ampollas, 10 mg)
1 caja
Dimenhidrinato (12 comp, 50 mg)
1 caja
Metil-Prednisolona (3 ampollas, 40 mg9
1 caja
Amoxicilina (12 cápsulas, 500 mg)
1 caja
Corticoide + otros (gel de 30 gr)
1 envase
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Tabla 4.3.e
MATERIAL MÉDICO
ELEMENTO
CANTIDAD
Povidona Iodada (10% solución dérmica, 125 ml)
1 envase
Alcohol de 96º (solución 150 ml)
1 envase
Vendas elásticas adhesivas (de 7,5 cm de ancho)
1
Vendas de gasa orilladas (de 7,5 cm x 5 m)
2
Gasas estériles (20x20 cm, caja de 25 unidades)
2 cajas
Esparadrapo hipoalérgico (de 5 cm x 10 m)
1
Guantes de látex (nº 8-9)
2 pares
Apósitos autoadhesivos estériles (de 8x10 cm, caja de 5 unidades)
1 caja
Apósitos compresivos estériles (de 5x5 cm, caja de 3 unidades)
1 caja
Apósitos adhesivos plásticos (rollo de 1m x 6 cm)
1 caja
Suturas adhesivas (sobre de 6 x 100)
1 sobre
Gasas grasas (de 7x9 cm, caja de 20 sobres)
1 caja
Tijera recta aguda (de 15 cm)
1
Cepillo para uñas
1
Termómetro médico digital, hipotermia e hipertermia (32ºC-42ºC)
1
Cánula para reanimación boca-boca (tubo de Guedel nº 3-4)
1
Collar cervical para inmovilización (talla grande)
1
Férulas de aluminio maleable para dedos (de 2x50 cm)
1 tira
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De 1 cc (subcutánea)
3
De 5 cc (intramuscular)
2
Jeringas con aguja desechable
Guía médica
1
Manta para quemados y supervivientes Termoaislante Oro-Plata
1
PROTECCIÓN CONTRAINCENDIOS Y MEDIOS DE ACHIQUE
a) Extintores portátiles: deberán instalarse en puntos de fácil acceso y alejados en lo
posible de cualquier fuente posible de incendio. Por tener una instalación eléctrica cuya
tensión de alimentación es superior a 50 V, los extintores serán adecuados para la extinción
de los fuegos de origen eléctrico. Los extintores serán de tipo homologado por la Dirección
General de la Marina Mercante para embarcaciones de recreo, y estarán sometidos a las
revisiones correspondientes, debiendo estar provistos de una tarjeta informativa en la que
consten la fecha de la última revisión y el nombre de la entidad que la realizó.
Los extintores afectos a la embarcación y sus instalaciones dependerán de la eslora del
barco. En este caso, al estar las eslora entre 15 y 20 metros, se deberán colocar 2 extintores
tipo 21 B.
En cuanto a los extintores afectos a la instalación propulsora, el número y tipo de
extintores dependerá de la potencia instalada a bordo. La potencia máxima de la embarcación
será de 88 KW, por lo que se deberá instalar 1 extintor tipo 21 B.
b) Por tener la embarcación una instalación de gases para producir agua caliente y fuego
para cocinar, se instalará un detector de incendios, que cumplirá los siguientes requisitos:
-
Su indicación será automática.
-
Los indicadores se centralizarán en el puesto de mando.
-
Su alimentación eléctrica será directa.
-
Accionará tanto señales luminosas como sonoras.
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ESPECIFICACIONES Y NORMATIVA A APLICAR
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c) En embarcaciones con navegación en zona 2, se exigen 2 baldes contraincendios con
rabiza, con una capacidad mínima de 7 litros. Serán además ligeros, de fácil manejo y de
construcción sólida.
d) Las embarcaciones de recreo deberán, al menos, ir provistas de los medios de
achique, cuyas características se indican a continuación de acuerdo con la zona de
navegación:
-
Una bomba accionada por el motor principal u otra fuente de energía, otra bomba
de accionamiento manual y dos baldes.
-
En veleros, al menos una bomba será manual y fija, operable desde la bañera con
todas las escotillas y accesos al interior cerrados.
-
Para la eslora de esta embarcación, 16,6 m, la capacidad de las bombas no debe ser
menor de 30 litros/minuto a una presión de 10kPa. Para las bombas manuales, la
capacidad debe alcanzarse con 45 emboladas por minuto.
PREVENCIÓN DE VERTIDOS
La embarcación estará construida y/o dotada de modo que se evite que se produzcan
vertidos accidentales de aguas sucias y de contaminantes tales como aceites o combustibles al
mar. En el caso concreto de aguas sucias, implica disponer de un tanque de retención con
salida a instalaciones en tierra como opción más sencilla, o de otros medios alternativos.
Está prohibida toda descarga de aguas sucias desde embarcaciones de recreo en las
siguientes aguas, en las que en este caso España ejerce soberanía, derechos soberanos o
jurisdicción:
-
Zonas portuarias
-
Aguas protegidas
-
Rías, bahías y similares.
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Dependiendo de la zona en la que se encuentre la embarcación, se autoriza la descarga
de aguas sucias por las embarcaciones de recreo, siempre que se cumpla alguna de las
siguientes condiciones:
Tabla 4.3.f
Zona
Aguas portuarias
Zonas protegidas
Rías, bahías, etc.
Hasta 4 millas
Opción de descarga
No se permite ninguna descarga,
ni siquiera con tratamiento.
Se permite con tratamiento.
Ni sólidos, ni decoloración.
Se permite desmenuzada y
desinfectada.
Desde 4 millas hasta 12 millas
Para descargar el tanque, la
velocidad de la embarcación
debe ser superior a 4 nudos.
Se permite en cualquier
condición.
Más de 12 millas
Para descargar el tanque, la
velocidad de la embarcación
debe ser superior a 4 nudos.
La embarcación debe disponer de:
-
Depósitos de retención de aguas sucias.
-
Equipos para desmenuzar y desinfectar.
-
Equipos de tratamiento.
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4.4. NORMAS DE DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y CASCO
Se tendrá especial cuidado en asegurar una adecuada Resistencia Estructural en todo el
desarrollo de la embarcación, tanto en el capítulo de diseño como en el de construcción. Se
seguirán las normas aceptadas en la Circular 7/95 emitida por la Dirección General de la
Marina Mercante para este apartado.
ABERTURAS EN EL CASCO Y EN LAS SUPERESTRUCTURAS
Todas las aberturas practicadas en el casco tendrán una estanqueidad total.
Las aberturas, escotillas y portillos de la superestructura tendrán un cierre estanco de
grado 2, es decir, que estarán protegidas contra raciones a cualquier ángulo de escora hasta
15º. En la superestructura, las aberturas, escotillas y portillos se podrán cerrar completamente,
quedando perfectamente estancas en caso de necesidad de la navegación, con la excepción de
los conductos de ventilación del compartimento del motor, que estará provisto de sistemas
que impidan la entrada de agua.
En aberturas realizadas en el casco que comuniquen con el interior de la embarcación
(con excepción de los escapes del motor, los suspiros de los tanques de combustibles y las
descargas de las bombas de achique, siempre situadas en lo más alto posible), se colocarán
piezas pasantes de materiales resistentes a la corrosión y compatibles con el material del
casco. Las piezas pasantes serán diseñadas de manera que puedan sujetarse al casco
fuertemente y de forma estanca. En estas piezas pasantes se colocarán válvulas o llaves lo más
cerca posible del forro, y serán de construcción robusta y de materiales resistentes al agua del
mar o a los productos que pasen por ellas. En el diseño de las válvulas o llaves se tendrá en
cuenta que el que el crecimiento en su interior de flora y fauna marinos no impida su cierre.
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Las válvulas estarán colocadas en lugares de fácil acceso y tendrán volantes o palancas de
cierre que muestren de forma inequívoca que están abiertas o cerradas.
Además de estas medidas de seguridad, las aberturas serán colocadas a más de 600
mm. por encima de la flotación en el calado máximo.
El escape del motor se descargará por aberturas en el costado, por lo que se dispondrán
piezas pasantes sujetas a la estructura de forma integral, de diseño robusto y que proporcionen
estanqueidad. El material será resistente a la corrosión y no tendrá incompatibilidades con el
material del casco. También será resistente a los componentes y a las temperaturas de los
gases de escape.
Las tomas de mar para el motor u otros servicios irán provistas de filtros para evitar la
entrada de elementos dañinos al sistema.
Las descargas de las bañeras estancas y autoachicantes no precisan contar con válvulas
o llaves. Las tuberías serán de construcción fuerte y se integrarán en el casco y en la bañera,
procurando que queden protegidas contra los golpes. Estas tuberías pueden disponer de un
elemento flexible, situado lo más alto posible sobre la flotación, con el fin de absorber las
deformaciones y así evitar posibles daños. Los elementos flexibles que forman parte de la
descarga de la bañera deben ser de un material resistente a los hidrocarburos. Para evitar el
riesgo de sifonamiento, se colocarán atmosféricos en las descargas.
Las aberturas practicadas en el casco con fines de iluminación por las que se pueda
producir una inundación progresiva, tales como portillos, ventanas, portas y sus accesorios,
deben poder resistir los golpes de mar y asegurar la estanqueidad exigida anteriormente.
CONSTRUCCIÓN Y ACHIQUE DE BAÑERAS
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Al homologar la embarcación en la zona 2 de navegación, la bañera se diseñará
estanca y autoachicante siguiendo las indicaciones del Apéndice III de este reglamento.
a) Requisitos generales para bañeras autoachicantes:
Para que la bañera de la embarcación sea considerada autoachicante debe de achicarse
en tres minutos bajo las siguientes condiciones:
-
Que la embarcación se encuentre en reposo, a flote y en su condición de máxima
carga.
-
Que la bañera se encuentre completamente llena de agua.
-
La bañera se considerará vaciada cuando la cantidad de agua que queda en el
interior es menor del 1% del volumen de la bañera.
La sección transversal mínima efectiva de los drenajes viene dado por la siguiente
fórmula:
A = 2,5 x 10 3 x
Vc
h 0,5
Siendo:
-
A: el área mínima en mm2 de los drenajes colocados en las proximidades del fondo
de la bañera.
-
Vc: el volumen teórico máximo en m3 de agua que puede contener la bañera con la
embarcación en reposo y sin asiento.
-
h: la altura de agua en m medida desde el fondo de la bañera hasta el nivel máximo
de agua que pueda contener la bañera.
El área efectiva de los drenajes será como mínimo de 500 mm2.
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El punto más bajo del fondo de la bañera estará situado por encima de la flotación, a
una distancia mínima del 2% de la Eslora en la flotación y tendrá un valor mínimo de 100
mm. La flotación considerada será en la condición de máxima carga y con el máximo de
personas autorizadas distribuidas uniformemente por la bañera.
Se evitarán colocar válvulas para las descargas con el fin de reducir su mantenimiento
y evitar las posibles averías de las mismas. Para estar exentos de colocar válvulas, se deben
cumplir las siguientes indicaciones de la Dirección General de la Marina Mercante:
-
La salida del drenaje será por el costado y formará parte integral del casco, estando
colocada como mínimo a 100 mm. sobre la flotación.
-
La condición de la flotación es en máxima carga y con el máximo de personas
autorizadas distribuidas uniformemente por la bañera.
b) Requisitos particulares para bañeras autoachicantes:
Ningún punto del fondo de la bañera estará por debajo de la flotación cuando la
embarcación escore.
c) Requisitos constructivos:
Los componentes de los drenajes se instalarán de forma que:
-
Sean proyectadas para que no provean soporte estructural.
-
Las tuberías estarán protegidas contra golpes, ya sean causados por objetos
estibados, pisadas o actos de los tripulantes.
Las tuberías de los drenajes se proyectarán para que evacuen el agua embarcada y
deberán evitarse los sifonamientos. Las tuberías de drenaje servirán sólo para este fin y no
serán compartidas con otro sistema.
d) Requisitos para bañeras estancas:
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Una bañera se considerará estanca siempre que cumpla con los siguientes requisitos:
Tabla 4.4.a
UMBRALES DE BRAZOLAS
CATEGORÍA DE NAVEGACIÓN
B (Zona 2)
TIPO DE EMBARCACIÓN
Velero
Altura mínima desde la parte alta de la
150
brazola fija hasta la cubierta
Altura mínima desde la parta alta de la
brazola semi-fija hasta la cubierta en su
400
posición cerrada
Las aberturas deben tener medios de cierre al menos hasta el volumen inundable de la
bañera.
Las aberturas, los medios de cierre de la bañera y las superficies deben cumplir el
nivel de estanqueidad al ingreso indicado en la siguiente tabla:
Tabla 4.4.b
GRADOS DE ESTANQUEIDAD DE LA BAÑERA
CATEGORÍA DE NAVEGACIÓN
B (Zona 2)
TIPO DE EMBARCACIÓN
Velero
Superficies que constituyen los
costados y las brazolas fijas de la
8
bañera
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Aberturas en el fondo de la bañera y
aberturas en los costados situadas por
7
encima del nivel de las brazolas fijas
Brazolas semi-fijas y aberturas situadas
en los costados por encima del nivel de
brazolas fijas dentro del volumen
4
inundable de la bañera
Los grados de estanqueidad tienen los siguientes significados:
-
Grado 4: protegido contra salpicaduras.
-
Grado 7: protegido contra inmersiones temporales en el agua.
-
Grado 8: protegido contra los efectos de inmersiones continuas en el agua.
Las pruebas a las que debe someterse la embarcación para saber si cumple con la
estanqueidad requerida son:
-
Grado 4: las aberturas serán probadas con chorro de manguera. El chorro de agua
será de 2300 l/min. a través de una manguera de 63,5 mm. de diámetro, y será
dirigida directamente alrededor de la abertura desde una distancia de 3,5 m. y 1 m.
por encima de la misma. La duración de la prueba será de 3 minutos.
-
Grado 7: no se requieren pruebas si resulta obvio que las aberturas están fijadas o
provistas de trincas y juntas, o si han sido probadas separadamente. En otros casos,
la bañera deberá ser inundada hasta el borde superior de las brazolas fijas. La
duración de la prueba será de 3 minutos.
-
Grado 8: no se requieren pruebas si resulta obvio que los mamparos y las brazolas
fijas de la bañera forman parte integral de la estructura o que han sido hecho
estancos. En otros casos, la bañera deberá ser inundada hasta el borde superior de
las brazolas fijas. Las duración de la prueba será de 3 minutos.
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Durante o después de la/s prueba/s, la parte interna de la bañera y sus aberturas serán
inspeccionadas para comprobar la entrada de agua. Para el grado 8 no se permitirá la entrada
de agua, aunque para los grados 7 y 4 la cantidad de agua que penetre será tal que no
menoscabe la seguridad de la embarcación.
PROTECCIONES CONTRA LA CAÍDA A LA MAR
La zona de navegación 2 requiere de protecciones continuas que sirvan eficazmente
contra la caída al mar de los ocupantes.
Dichas protecciones podrán ser púlpitos, candeleros con pasamanos o arneses de
seguridad. En esta embarcación se colocarán candeleros con pasamanos de acero inoxidable
resistentes a la corrosión. Serán colocados sobre la tapa de regala en los costados de la
embarcación.
Los cables de los pasamanos y la fijación de los candeleros deberán soportar sin
romper una tracción longitudinal de 1100 daN.
Como la embarcación tiene más de 8 metros de eslora, siguiendo las instrucciones del
Reglamento la altura de los pasamanos no será inferior a 60 cm.
Al ser la altura libre del pasamanos superior a 45 cm. se debe colocar un pasamanos
intermedio a una distancia de la tapa de regala no superior a 30 cm.
Se dispondrán medios para tensar los pasamanos adecuadamente.
En las embarcaciones a vela se dispondrán en cubierta puntos para el enganche fácil y
rápido de arneses de seguridad. Estos puntos o dispositivos deberán resistir una tracción
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transversal de 1100 daN y estarán distribuidos de forma que un tripulante pueda efectuar
cualquier maniobra en cubierta con el arnés asegurado.
Se recomienda la colocación de púlpitos fijos o sistemas equivalentes en proa y popa,
siempre que sea posible.
En zonas habituales de maniobra se dispondrán medios antideslizantes en cubierta.
4.5. APARATO PROPULSOR
DISPOSICIONES GENERALES
El motor que se monte en la embarcación será adecuado para el servicio marino y
contará con la autorización de la Inspección General de Buques.
Para cumplir la reglamentación, la maquinaria propulsora se instalará aislada de la
habilitación y protegida del mal tiempo. Para cumplir esto se dispondrá un local a popa para el
uso exclusivo de la propulsión y otros sistemas. La instalación de los elementos y servicios
accesorios de combustibles, refrigeración y escape se hará con seguridad, y estarán protegidos
contra golpes y accidentes.
En las embarcaciones a vela se tomarán medidas adecuadas para que los motores
puedan funcionar con escoras permanentes de 15º y momentáneas de 22,5º, así como en
condiciones de inundación parcial.
Se protegerán las piezas móviles expuestas de forma adecuada.
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Se dispondrá en cámara de máquinas de una bandeja o pocete de sentina para recoger
los derrames de combustible o lubricante.
En las instalaciones eléctricas se dispondrá de antiparasitaje adecuado.
La tuerca de la hélice llevará dispositivo antigiro.
VENTILACIÓN DEL COMPARTIMENTO DEL MOTOR
El compartimento del motor se considerará como un espacio cerrado, por no tener
ningún área expuesta a la atmósfera. Para conseguir una ventilación adecuada se dispondrá de
ventilación forzada en el espacio de máquinas.
Se colocarán los conductos de extracción de aire en la parte baja del compartimento, y
la descarga se realizará directamente hacia el exterior. Para conseguir una correcta circulación
del aire se colocarán los conductos de admisión y extracción en posiciones opuestas. Se
dispondrá de un mecanismo contra la entrada de agua en los orificios de admisión y
extracción.
Las secciones de los conductos de admisión y extracción deberán estar en relación con
el volumen del compartimento y la potencia del motor y auxiliares.
Se tendrá la precaución de que el contacto ocasional entre partes fijas y móviles no
produzca chispas no calentamiento que puedan ocasionar peligro de ignición.
Las baterías se instalarán en la zona media de la cámara de máquinas y se dispondrá de
la ventilación adecuada para dispersar el gas explosivo que se produce durante su carga.
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CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESPECIFICACIONES Y NORMATIVA A APLICAR
E.U.I.T. Naval
Los tanques de combustibles estarán colocados en el doble fondo, en un espacio
cerrado, por lo que se dispondrá de la ventilación adecuada mediante conductos al exterior
para conseguir dicha ventilación.
SISTEMAS FIJOS DE COMBUSTIBLE
Se diseñará y fabricará el sistema fijo de combustible cumpliendo con la norma ISO
10088.
CONDUCTOS DE ESCAPE DEL MOTOR
Los conductos de escape de la embarcación serán de tipo seco, y por eso estarán
provistos de silenciador y de dispositivos contra la entrada de agua al motor.
Los conductos de escape irán adecuadamente refrigerados y podrán ser fácilmente
inspeccionables en toda su longitud.
Los conductos serán de acero inoxidable para asegurar la compatibilidad con los gases
de escape, estarán perfectamente aislados y fuera del alcance de las áreas donde una
temperatura elevada pueda ser peligrosa.
Las uniones entre conductos se harán mediante bridas y se realizarán las mínimas
uniones posibles.
La salida de escape será a través del casco, por lo que se dispondrá de sistemas que
aíslen a la estructura del casco de las temperaturas de los gases y no la dañen.
4.6. INSTALACIÓN ELÉCTRICA
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71
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CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESPECIFICACIONES Y NORMATIVA A APLICAR
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DISPOSICIONES GENERALES
De acuerdo con las tensiones de alimentación, las instalaciones eléctricas se clasifican
en dos categorías:
-
Categoría A: tensiones inferiores o iguales a 50 V.
-
Categoría B: tensiones superiores a 50 V.
En la embarcación se emplearán tensiones de 24 y 220 V.
Empleando estas tensiones se cumplirá un requisito del reglamento, que indica que las
tensiones en los bornes de los usuarios eléctricos instalados a bordo no podrán ser superiores
a:
-
250 V para calefacción, alumbrado, fuerza motriz y aparatos fijos.
-
50 V para aparatos portátiles.
La instalación eléctrica será de dos polos aislados y sin retorno de masa, menos el
aparallaje eléctrico del motor.
En corriente alterna trifásica se podrán admitir tres conductores asilados o cuatro
conductores aislados con uno neutro a masa sin retorno por el casco.
CABLEADO
La sección y el aislamiento serán adecuados al servicio que van a prestar.
El aislamiento de los cables será resistente al agua del mar, a los aceites, a los
hidrocarburos y no propagará las llamas. Además los cables expuestos a la acción solar
tendrán una envoltura resistente a la radiación ultravioleta.
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ESPECIFICACIONES Y NORMATIVA A APLICAR
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Para las conexiones de cables se emplearán cajas de derivación, y en ningún caso se
realizarán empalmes encintados que creen puntos débiles en la instalación. La fijación del
cableado se hará con abrazaderas. La disposición será tal que no haya en la misma abrazadera
cables que alimenten instalaciones de categoría diferente.
Se dispondrá el cableado de forma que se evite en lo posible la formación de campos
magnéticos en zonas donde existan compases u otros instrumentos de navegación sensibles a
campos magnéticos.
Los enchufes que correspondan a diferentes categorías de instalación serán de diseño
diferente, de forma que no se pueda por error enchufar un aparato en una toma de distinta
tensión. La tensión de cada tipo de enchufe irá marcada en el mismo de forma bien visible.
Los enchufes, las cajas de empalmes y las lámparas situadas a la intemperie serán de
tipo estanco (IP 44/IEC 529).
FUSIBLES Y DISYUNTORES
Todos los circuitos eléctricos serán protegidos con fusibles o disyuntores,
agrupándolos de forma conveniente, en cada polo o fase no puesta a masa, a excepción del
circuito de arranque del motor.
Los diversos circuitos tendrán sus protecciones centralizadas en cuadros generales o
auxiliares claramente rotulados.
Se colocarán protecciones normalizadas y de tipo cerrado, con los contactos de
material resistentes a la oxidación.
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ESPECIFICACIONES Y NORMATIVA A APLICAR
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Las cargas de los diversos circuitos se repartirán en varios grupos de forma
homogénea para que haya el mínimo número de tipos de protección a bordo.
Los fusibles serán del tipo adecuado y no reutilizables.
Las protecciones tendrán un valor 1,5 veces la intensidad normal de trabajo del
circuito o grupos de circuitos a proteger.
Cuando una protección sirva a un grupo de circuitos, la suma total de intensidades no
será superior al triple de la intensidad nominal más pequeña.
En instalaciones de categoría B, como es el caso de esta embarcación, el circuito de
cada luz de navegación tendrá su propio fusible.
INTERRUPTORES
Todos los circuitos, o grupos de circuitos a bordo, irán dotados de interruptores.
Los interruptores serán de tipo adecuado, de construcción robusta, resistentes a las
vibraciones y al ambiente marino. Serán capaces de resistir una intensidad mínima de 10 A en
trabajo continuo y 30 A en puntas de arranque.
Cuando los interruptores trabajen a la intemperie serán estancos y de tipo adecuado (IP
44/IEC 529).
BATERÍAS
Las baterías se colocarán en un lugar donde se permita su ventilación, e irán
firmemente sujetas para que no se muevan durante la navegación.
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ESPECIFICACIONES Y NORMATIVA A APLICAR
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Se tendrá la precaución de no colocar las baterías cerca de los tanques de combustible
ni de accesorios de servicios de alimentación del motor.
Se colocarán alojamientos para montar las baterías, que serán de plástico reforzado
resistente al ácido, y tendrán como misión recoger los posibles derrames del electrolito.
Las baterías destinadas al arranque de los motores tendrán una capacidad tal que
permita realizar de manera continua 6 arrancadas seguidas del motor.
Se colocará un seccionador cerca de las baterías que permita dejar sin tensión a toda la
instalación de forma inmediata.
En previsión de que al funcionar uno o varios servicios el consumo sea superior a 4
kW y la alimentación la realicen un mismo grupo de baterías, éstas se instalarán en un local
cerrado con ventilación natural y con descarga de gases al aire libre.
Las alarmas de gas, antirrobo, equipo de calentamiento y bombas automáticas de
sentinas se conectarán entre la batería y el interruptor general, pero se tendrá la precaución de
colocar los fusibles separados.
TOMAS DE MASA
Se dispondrá de una toma de masa en contacto permanente con la mar. Los
dispositivos de toma de masa serán de tipo adecuado.
Los cables utilizados para la puesta a masa serán de sección amplia y estarán
protegidos contra agentes que propicien el deterioro.
TOMAS DE CORRIENTE DEL EXTERIOR
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ESPECIFICACIONES Y NORMATIVA A APLICAR
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Se dispondrán enchufes para la alimentación de la red de a bordo con la corriente del
exterior. Estos enchufes se pondrán a masa y deberán ser estancos, al estar colocados en el
exterior (IP 44/IEC 529).
Se colocará un interruptor con protección automática en los enchufes colocados en el
exterior.
APARATOS ELÉCTRICOS
Todos los aparatos eléctricos que se emplearán en la embarcación serán diseñados y
construidos para resistir el ambiente marino, y por lo tanto, no supondrán peligro para los
usuarios. Los aparatos eléctricos llevarán clavijas con dispositivo de toma de tierra.
En las instalaciones de categoría B, se admitirán los aparatos habituales en el mercado
electrodoméstico, siempre que hayan recibido una protección especial de sus circuitos
eléctricos y dispongan de una toma de tierra eficaz.
PROTECCIÓN GALVÁNICA
Todas las embarcaciones de recreo que posean elementos metálicos sumergidos,
dispondrán de una conveniente protección catódica contra la acción galvánica. Los ánodos de
protección estarán conectados a las partes a proteger mediante conductores y no irán pintados.
4.7. FRANCOBORDO, FLOTABILIDAD, ESTABILIDAD,
MÁXIMA CARGA, NÚMERO MÁXIMO DE
PASAJEROS Y MÁXIMA POTENCIA PROPULSORA
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ESPECIFICACIONES Y NORMATIVA A APLICAR
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FRANCOBORDO
El cálculo del francobordo se hará en el Capítulo 13.
FLOTABILIDAD EN CONDICIÓN DE INUNDACIÓN
Una embarcación inundada es aquella que no puede ser llenada con más agua sin que
rebose.
La embarcación inundada debe mantenerse a flote y flotar aproximadamente
horizontal cuando lleve:
-
Todos los tanques de combustible llenos (los portátiles se secarán de a bordo).
-
Lastre de hierro equivalente al 75% del peso del motor.
-
Lastre de hierro equivalente al paso de baterías, que será un 50% del peso
instalado de las mismas.
-
Lastre de hierro equivalente al equipo auxiliar y fijo.
-
Lastre de hierro equivalente al número máximo de personas a embarcar, a razón de
15 Kg. por persona autorizada.
El lastre sumergido de la prueba debe corregirse por inmersión, multiplicándolo por el
siguiente factor de corrección:
f =
1
1−
1
C
Donde C es el peso específico (en Kg/dm3), que se tomará de acuerdo a la siguiente
tabla:
Tabla 4.7.a
MATERIAL
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C
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ESPECIFICACIONES Y NORMATIVA A APLICAR
Plomo
11,3
Acero
7,8
Granito
2,3
Hormigón
2,1
Arena
1,7
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El lastre correspondiente a los pesos del motor y los equipos debe situarse en su
verdadero emplazamiento. El lastre correspondiente a la carga y las personas se situará en la
cubierta y en la posición que vayan a ocupar.
ESTABILIDAD
El cálculo de la estabilidad de la embarcación se llevará a cabo en el Capítulo 11.
MÁXIMA CARGA
En la determinación de la carga máxima de considerarán las siguientes limitaciones:
-
Mínima altura de francobordo requerida.
-
Peso del máximo número de personas admisibles a bordo, a razón de 75 Kg. por
persona, más un máximo de 30 Kg. de equipaje si existe espacio para su estiba,
más el peso de combustible, agua, equipos, etc.
NÚMERO MÁXIMO DE PERSONAS
Según la Reglamentación, el número máximo de personas de 75 Kg. permitidas a
bordo se determinará de acuerdo con las siguientes limitaciones:
-
Mínima altura del francobordo requerida.
-
Mínima estabilidad requerida en estado de intacto.
-
Mínima flotabilidad requerida en la condición de inundación.
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ESPECIFICACIONES Y NORMATIVA A APLICAR
-
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Número de asientos y acomodación disponibles, considerando un ancho
aproximado de asientos de 0,5 m y de 0,75 m de separación entre bancadas.
MÁXIMA POTENCIA PROPULSORA
La máxima potencia propulsora a instalar se determinará de acuerdo con las siguientes
limitaciones:
-
La máxima potencia estará en función de la capacidad de maniobra de la
embarcación.
-
Máxima velocidad para la cual se ha calculado el escantillonado de la embarcación
y resistencia de la popa.
-
Máximo peso del motor para cumplir con los requerimientos del francobordo a
popa, estabilidad y flotabilidad.
-
Posibilidad de disponer de las instalaciones requeridas para la potencia máxima a
instalar.
4.8. UTILIZACIÓN DE COMBUSTIBLES A BASE DE
GASES LICUADOS
Para proveer de agua caliente y de fuego para cocinar, se dispondrá de una instalación
de gas butano, que deberá cumplir con los siguientes requerimientos:
GENERALIDADES
Se instalarán las botellas del sistema permanente de gas licuado fuera de los locales de
habilitación, en un lugar que reúna las siguientes condiciones:
-
Será estanco al gas hacia el interior de la embarcación.
-
Será accesible desde el exterior.
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ESPECIFICACIONES Y NORMATIVA A APLICAR
-
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Quedará por encima de la flotación cuando el buque esté escorado 30º a ambos
costados.
-
Estará convenientemente ventilado y se colocará una abertura en la parte baja que
permita la salida del gas en caso de fuga.
Se alejarán las botellas de gas de fuentes de calor que puedan producir la ignición de
los gases contenidos en el interior. Se utilizarán dos botellas de gas, las cuales se almacenarán
en el puente de gobierno, a popa, una a cada costado, con acceso desde el exterior y
completamente aislado de la habilitación.
Las botellas de gas se colocarán en posición vertical e irán fijadas de forma
conveniente para que no se muevan durante la navegación.
TUBERÍAS
Las tuberías fijas (hasta llegar al aparato consumidor del gas) serán de acero
inoxidable. Se protegerán en los puntos en los que haya riesgo de golpes. Se realizará el
menor número de uniones, y en el caso de que sean imprescindibles, éstas serán soldadas.
Se colocará una tubería flexible en la entrada de los aparatos que forman parte de los
servicios y en la salida de los depósitos de gases. En ningún caso se colocará un tramo de
tubería flexible de más de 1 m. de longitud. La tubería flexible será asegurada con dobles
abrazaderas, visible y accesible en toda su longitud. Se alejará la tubería flexible de las
llamas, partes calientes de los aparatos y derrames de productos calientes. Se colocará una
llave individual de cierre cerca del aparato, antes del tubo flexible, para aislar el aparato. Se
instalará también una llave automática sobre la botella para controlar la salida del gas.
OTRAS DISPOSICIONES
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ESPECIFICACIONES Y NORMATIVA A APLICAR
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Para poder usar aparatos de llama desnuda en el interior de embarcaciones, hay que
asegurarse de que el aparato tenga un dispositivo que corte el paso del gas al apagarse el
mechero de ignición. Los materiales y los recubrimientos utilizados en las proximidades de
los quemadores serán de materiales resistentes al fuego. En los lugares donde existan
quemadores, debe haber una ventilación con aire fresco.
El calentador de agua dispondrá de conductos de evacuación de los gases quemados.
En el local donde se encuentre la botella de servicio no habrá más de una botella de
recambio.
Se colocará un detector de gases en el interior de la embarcación, de acuerdo con el
punto b del apartado “PROTECCIÓN CONTRAINCENDIOS Y MEDIOS DE
ACHIQUE” en el subcapítulo “4.3 EQUIPO DE SEGURIDAD”.
4.9. ESCANTILLONADO
Para el cálculo del escantillonado de la embarcación se utilizará la normativa de la
LLOYD’S REGISTER OF SHIPPING, correspondiente a Agosto de 1.978, cuyo título es:
“NORMAS Y REGLAS PARA LA FABRICACIÓN DE YATES Y PEQUEÑAS
EMBARCACIONES. APARTADO 2: CONSTRUCCIÓN DEL CASCO. CAPÍTULO 2:
PLÁSTICOS REFORZADOS CON VIDRIO”. Los cálculos realizados bajo esta normativa
se comprobarán con la norma UNE-EN ISO 12215-5 cuyo título es: “Pequeñas
Embarcaciones. Construcción de cascos y escantillones. Parte 5: presiones de diseño,
tensiones de diseño y determinación del escantillón”. Dicha norma se utilizará en los cálculos
a realizar en el Capítulo 9.
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ESPECIFICACIONES Y NORMATIVA A APLICAR
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4.10. RELACIÓN ENTRE ZONA DE NAVEGACIÓN Y
TÍTULOS
La titulación requerida para el gobierno de embarcaciones de recreo está definida en la
ORDEN FOM/3200/2007 del 26 de Octubre, y dicho título está en función de la zona de
navegación y la eslora de la embarcación, tal y como se indica en la siguiente tabla:
Tabla 4.10.a
TÍTULO
ESLORA Y ZONA DE
NAVEGACIÓN
Capitán de Yate
Sin límites
Patrón de Yate
L ≤ 20 metros y 60 millas
Patrón de Embarcaciones Deportivas
L ≤12 metros y 12 millas
(PER)
Vela con L ≤ 8 metros y 4 millas
Patrón de Navegación Básica
Motor con L ≤ 6 metros y 4 millas
Certificado de la Federación
L ≤ 6 metros y 1 milla
Sin título
L ≤ 4 metros y 1 milla
4.11. CONJUNTO DE NORMAS ARMONIZADAS Y NO
ARMONIZADAS
Tabla 4.11.a
NORMA
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TÍTULO
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ESPECIFICACIONES Y NORMATIVA A APLICAR
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ISO 9093
Aberturas
ISO 12216
UNE-EN 1095:1998
Arnés de seguridad de cubierta y amarre de arnés destinado
a las embarcaciones de recreo
UNE-EN 28849:1994
Bombas de sentina con motor eléctrico
ISO 14945
Chapa del constructor
UNE-EN 24567:1992
UNE-EN ISO 11547:1996
Construcción Naval. Yates. Accesorios de tuberías para
aguas residuales
Dispositivos de protección contra el arranque con marcha
engranada
UNE-EN 24565:1992
UNE-EN ISO 10087:1996
Embarcaciones menores. Cadenas de ancla
Embarcaciones menores. Identificación de cascos. Sistemas
de codificación
UNE-EN ISO 10240:1996
Embarcaciones menores. Manual del propietario
UNE-EN ISO 10592:1996
Embarcaciones menores. Sistemas hidráulicos de gobierno
Embarcaciones menores. Ventilación de las salas de motores
UNE-EN ISO 11105:1997
de gasolina y/o de los compartimentos para los depósitos de
gasolina
UNE-EN ISO 9097:1996
Embarcaciones menores. Ventiladores eléctricos
ISO 12217 – 1/2002
Estabilidad y flotabilidad
ISO 6185
Estructura
ISO 12215 - 1
RINA
ISO 9094 – 1/2
Evacuación en caso de incendio
UNE-EN ISO 4566:1997
Extremo de los árboles portahélices y bujes de conicidad
ISO 15084
Fondeo
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ESPECIFICACIONES Y NORMATIVA A APLICAR
UNE-EN ISO 9093:1998
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Grifos de fondo y pasacascos
ISO 8849
Inundación
ISO 11812
ISO 15082
UNE-EN ISO 8469:1996
Mangueras no resistentes al fuego para carburantes
UNE-EN ISO 7840:1996
Mangueras resistentes al fuego para carburantes
UNE-EN 28848:1994
Mecanismos de gobierno a distancia
UNE-EN ISO 28847:1992
UNE-EN ISO 8665:1996
Mecanismos de gobierno. Sistemas de cable metálico y
polea
Motores y sistemas de propulsión marinos. Medición y
declaración de potencia
ISO 15065
UNE-EN 28846:1994
UNE-EN ISO 10088:2002
Prevención de caída
Protección contra la inflamación de los ambientes gaseosos
inflamables
Sistema de combustible instalado de forma permanente y
tanques fijos de combustible
UNE-EN ISO 8099:2001
Sistema de retención de desechos de instalaciones sanitarias
ISO 10133
Sistema eléctrico
UNE-EN ISO 12216:2003
Ventanas, portillos, escotillas, tapas y puertas. Requisitos de
resistencia y estanqueidad
ISO 11591
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Visibilidad
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DISEÑO DEL CASCO
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Al diseñar una embarcación hay que tener en cuenta que la forma del casco es un
factor determinante. Esto se debe a que es la parte del barco que estará en contacto directo con
el fluido, sobre el que se desplazará, y que por tanto las futuras propiedades que posea la
embarcación serán consecuencia directa de la geometría del casco.
Tras establecer las dimensiones principales de la embarcación se procederá a
desarrollar cual será la forma del casco más apropiada para que con ella se consigan las
propiedades que se pretenden dar al barco.
Mientras que en el Capítulo 3 “Predimensionamiento” se ha hablado sobre la Eslora
total, la Eslora en la flotación, la Manga máxima, el Calado total, etc., en este Capítulo se
tratarán los restantes parámetros necesarios para el diseño de la carena. Dichos parámetros
son:
-
Superficie Mojada (SM)
-
Número de Froude (Fn)
-
La Posición Longitudinal del Centro de Carena (LCB)
-
El Coeficiente Prismático (Cp)
-
La Velocidad de diseño (Vdiseño)
-
El Desplazamiento de diseño (∆diseño)
-
El tipo de carena que tendrá la embarcación
5.1. SUPERFICIE MOJADA
Es la superficie exterior de la obra viva o parte sumergida de la embarcación y está
directamente relacionada con las dimensiones principales, así como también será parte
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DISEÑO DEL CASCO
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importante cuando se hable de las resistencias que el barco tendrá que superar en sus
navegaciones.
La Superficie Mojada de una embarcación depende directamente de las dimensiones
principales de la misma, es decir, cuanto mayor sean la eslora, la manga, el calado, etc.,
mayor será el valor de esa Superficie Mojada.
Del mismo modo, un aumento de la Superficie Mojada conlleva a un aumento en la
Resistencia al avance del barco, en concreto en la Resistencia por Fricción (Rf) que puede
alcanzar del 80 al 85% de la Resistencia Total (Rt) en barcos lentos, y del orden del 50% en
buques rápidos.
Todo esto también está relacionado con las formas de la carena y con el valor del
Coeficiente Prismático (Cp) que la embarcación tenga. Gracias al valor de este Coeficiente
Prismático se puede conocer en cierta medida si el barco tendrá formas más o menos llenas.
En este proyecto, al tratarse de una embarcación de Desplazamiento medio-alto, se
intentará reducir en la medida de lo posible el valor de la Superficie Mojada, ya que al
moverse a velocidades lentas el valor de la Resistencia por Fricción tiende a aumentar hasta
hacerse crítico, mientras que la Resistencia por Formación de Olas no se verá afectada por
esta situación.
Tomando como referencia la relación Sv/SM, que toma como intervalo de valores
estándar entre 2 y 2,5 se deduce que, cuanto menor sea el valor de esta relación se tendrá
como resultado una Superficie Mojada de la embarcación mayor, y viceversa. Teniendo esto
en cuenta se tomará un valor cercano a 2,5 que nos ayude a optimizar el valor de la Superficie
Mojada.
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DISEÑO DEL CASCO
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Como se ha dicho antes, se deberá tomar un valor lo más ajustado posible de la
Superficie Mojada para así reducir al máximo el valor de la Resistencia por Fricción. Por
tanto, teniendo esto en cuenta, se tomará un valor de la relación de 2,35, con lo que se tendrá
un valor de la Superficie Mojada de:
Sv
= 2,35 SM
SM =
148,84
SM = 63,34 m2
2,35
5.2. NÚMERO DE FROUDE (FN)
Es uno de los tres coeficientes adimensionales de la Resistencia al avance, y depende
de la Velocidad a la que se desplaza la embarcación y de su Eslora en la flotación, e influirá
principalmente en la Resistencia por Formación de Olas (Rw):
Fn =
V
g x Lwl
En este apartado, además de tratar el mencionado Número de Froude, también hay que
hacer mención a la Velocidad de diseño de la embarcación, ya que ambos parámetros están
relacionados.
Mediante los valores del Coeficiente Prismático, la Posición Longitudinal del Centro
de Carena y la Velocidad de diseño se optimizarán los valores de las Resistencias por Presión
Viscosa y por Formación de Olas. En el cálculo de la Resistencia Residual gracias a esta
Velocidad se obtendrían valores óptimos del Coeficiente Prismático y de la Posición
Longitudinal del Centro de Carena.
Se sabe que cuando una embarcación navega sobre el agua, la carena produce un
reparto discontinuo de presiones que provoca un tren de olas. La longitud de estas olas
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generadas por el casco dependerá del Número de Froude, y del punto a partir del cual la
Resistencia aumenta más rápidamente con la Velocidad. Dicho punto aparece cuando la
Eslora en la flotación coincide don la longitud de la ola generada por el casco. Esto suele
suceder para un Fn=0,45.
En función de la Velocidad de la embarcación, se puede hablar de tres regímenes de
navegación, que son:
-
Régimen de desplazamiento, para Fn < 0,35
-
Régimen de semidesplazamiento, para 0,35 < Fn < 0,45
-
Régimen de planeo, para Fn > 0,45
Hay que tener en cuenta en la elección del Número de Froude de la embarcación que
este valor influirá directamente en otros parámetros importantes de diseño tales como la
Velocidad de diseño, el Coeficiente Prismático y la Posición Longitudinal del Centro de
Carena.
Para una Lwl = 14,8 m y una Velocidad estimada de 9 nudos, se obtiene un Fn:
Fn =
V
g x Lwl
1.852
3.600
Fn =
9,81 x 14,8
9x
Fn = 0,38
5.3. POSICIÓN LONGITUDINAL DEL CENTRO DE
CARENA (LCB)
El Centro de Carena es el centro de gravedad geométrico del volumen sumergido del
buque y es el punto de aplicación del vector empuje que el fluido aplica al cuerpo sumergido
en él.
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DISEÑO DEL CASCO
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La Posición del Centro de Carena en flotaciones paralelas a la línea base (flotaciones
hidrostáticas) se determina por la distancia a la quilla (KC), a la cuaderna maestra ( Φ C) y al
plano de crujía (LC). El Centro de Carena varía su posición según varíe la forma de la carena
sumergida, debido a cabeceos, escoras, trimados, etc.
La Posición Longitudinal del Centro de Carena influirá en las siguientes resistencias
según sea su posición:
-
Resistencia de Presión de Origen Viscoso: cuanto más a proa se sitúe dicho centro,
más se reducirá esta resistencia
-
Resistencia por Formación de Olas: cuanto más a popa se sitúe el centro, más
aumentará la resistencia de este tipo
-
Resistencia Residual
Teniendo en cuenta estos datos, y sabiendo que la embarcación navegará a velocidades
relativamente bajas, se puede deducir que la resistencia más crítica será la Resistencia de
Presión de Origen Viscoso, de modo que será más favorable, para reducirla en lo posible,
situar el Centro de Carena lo más a proa que se pueda, siempre manteniendo un cierto
compromiso con la Resistencia por Formación de Olas, que aunque ésta no resulte tan crítica
no se debe de olvidar.
Para conocer la posición idónea del Centro de Carena se recurre a una gráfica en la
cual se entra con el valor del Número de Froude y se obtiene el valor idóneo para la Posición
Longitudinal del Centro de Carena. Dicha gráfica parte del estudio de una serie de veleros que
varían desde una embarcación de desplazamiento pesado a una de desplazamiento ligero, y
son llamadas Series Delft.
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Gráfica 5.2.a
Entrando en la gráfica con un valor de Fn=0,38, se obtiene un valor de LCB = 3,5% a
popa de la sección maestra.
Este parámetro junto con el Coeficiente Prismático servirá de guía a la hora de diseñar
la embarcación por ordenador.
5.4. COEFICIENTE PRISMÁTICO (CP)
Es uno de los coeficientes adimensionales de la carena, toma valores mayores que cero
y menores que uno, y nos da una idea sobre la distribución de las formas del barco. Nos
muestra la relación entre le volumen de carena de la embarcación y un prisma circunscrito que
tuviera como base el área de la sección media y de altura la eslora del barco.
Este coeficiente influirá en la mayoría de las resistencias que se han mencionado, así
como en la distribución de las formas de la carena.
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DISEÑO DEL CASCO
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El valor del Coeficiente Prismático está íntimamente relacionado con el valor que
tome el Número de Froude, la Posición Longitudinal del Centro de Carena y la Velocidad de
diseño, ya que estos tres parámetros son fundamentales en el estudio de las resistencias del
barco, y éstas en el rendimiento del casco.
El Coeficiente Prismático indica la distribución del volumen de la obra viva a lo largo
de la Eslora del casco. El rendimiento en apopada de un yate con un Cp alto va a ser
normalmente bueno gracias a su voluminosidad, que se encontrará especialmente en las zonas
de proa y popa. El volumen genera una fuerza de empuje mayor que ayuda al yate a surfear.
Un Cp bajo indica generalmente un rendimiento bueno en ceñida gracias a su fina entrada.
Efectos negativos de un Cp alto son que aumenta la Superficie Mojada, lo cual aumenta la
Resistencia de Fricción. Un Cp bajo será deseado con vientos flojos. Un volumen alto
también aumenta la Resistencia añadida en Olas. Como se ve, encontrar el valor óptimo del
Cp es un problema.
Para obtener el valor del Cp se utilizará la gráfica que permite hallarlo entrando con el
Fn:
Gráfica 5.2.b
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Entrando en dicha gráfica con un valor del Fn=0,38 se obtiene un Cp = 0,585.
5.5. DESPLAZAMIENTO DE DISEÑO
El Desplazamiento de diseño es un valor intermedio entre el Desplazamiento total y el
Desplazamiento en rosca de la embarcación. Este Desplazamiento se utilizará para llevar a
cabo los cálculos de este apartado.
Al hablar de Desplazamiento de diseño se refiere a la suma del Desplazamiento del
casco sin apéndices y el Desplazamiento de la orza. Por ahora se trabajará con el
Desplazamiento del casco sin apéndices. Más adelante, después del cálculo de la orza, se le
añadirá su Desplazamiento al del casco.
El Desplazamiento total de la embarcación se obtiene al sumar:
-
Desplazamiento en rosca: 20.000 Kg.
-
110 Kg. por persona (75 Kg. por persona, más 25 Kg. de equipaje y 10 Kg. de
pertrechos).
-
El peso del equipo de salvamento, de unos 100 Kg. aproximadamente.
-
El peso del agua y combustible: 500 L de agua (500 Kg) y 500 L de combustible
(425 Kg).
El Desplazamiento total tendrá un valor de 21.905 Kg.
De este modo, tomando un valor intermedio entre el Desplazamiento en rosca y el
Desplazamiento total, se elije como valor para el Desplazamiento de diseño 20.953 Kg.
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Una vez elegido este Desplazamiento de diseño se calcula el Desplazamiento del casco
sin orza. Este valor se calcula restándole al Desplazamiento total el de la orza, que se obtiene
mediante el peso del lastre y la densidad del acero, que es material elegido para la orza y cuyo
valor es de 7.850 Kg/m3.
El Desplazamiento de la orza será de 1.175,16 Kg, con lo que el Desplazamiento
del casco será de 18.824,84 Kg.
5.6. FRANCOBORDO EN PROA
Se llama Francobordo a la distancia vertical que hay entre la línea formada por el agua
cuando la embarcación se encuentra en máxima carga y la parte más alta del casco. Con esta
línea se limita el calado máximo a que puede navegar la embarcación.
Si se observan los estudios de Larsson se obtiene que la relación Francobordo en
proa/Eslora en la flotación va disminuyendo proporcionalmente con el aumento de la Eslora
en la flotación y por tanto de la línea de flotación, ya que una vez sobrepasada la medida
mínima exigida por las alturas interiores no parece necesario seguir aumentando el
Francobordo:
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Gráfica 5.6.a
También hay que tener en cuenta otros efectos del Francobordo, como son:
-
Mayor abatimiento de la embarcación.
-
Aumento de la estabilidad por formas positiva a grandes ángulos de escora.
-
Riesgo de elevación del Centro de Gravedad (Cg).
Entrando en la gráfica con el valor de la Eslora en la flotación de 14,8 m se obtiene:
Ff
= 0,113 Lwl
Ff = 14,8 x 0,113 Ff = 1,672 m
5.7. TIPOS DE CARENA
Para concluir este capítulo se definirá el tipo de carena de la embarcación.
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Se quiere que el barco tenga un Desplazamiento importante, que le de una buena
estabilidad inicial por pesos, unida a una considerable amplitud en los trayectos, aunque
siempre manteniendo un cierto compromiso con la estilización de las formas, que permita el
disfrute de una velocidad razonable.
Para definir más concretamente el tipo de carena, y utilizando la terminología
empleada en los cálculos de la Resistencia Residual del barco mediante las Series Delft, se
dirá que la carena de la embarcación se corresponde a las denominadas de “Desplazamiento
medio-alto”.
Dibujo 5.7.a
Para la obtención del plano de formas se han utilizado primero el programa Maxsurf y
después el programa Autocad.
Gracias al primero se pueden obtener las formas de la carena de la embarcación a
partir de un modelo similar, así como las formas de la orza y del timón. También permite el
cálculo de las curvas hidrostáticas, de forma aproximada, lo que facilita la tarea de mantener
el compromiso entre las formas estilizadas y una resistencia lo más pequeña posible, y
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siempre intentando cuadrar parámetros tan importantes como el Desplazamiento, el Volumen
de Carena, etc, con los valores obtenidos en los anteriores capítulos.
El plano de formas se encuentra en el Anexo V, en el cual también se incluyen las
respectivas tablas referidas a las dimensiones principales de la embarcación, así como los
espaciados entre las secciones longitudinales, transversales y líneas de agua.
5.8. TABLA RESUMEN
Tabla 5.8.a
Superficie Mojada
63,34 m2
Número de Froude
0,38
Posición Longitudinal del Centro de Carena 3,5% a popa de la sección maestra
Coeficiente Prismático
0,585
Desplazamiento total
21.905 Kg
Desplazamiento de diseño
20.953 Kg
Desplazamiento de la Orza
1.175,16 Kg
Desplazamiento del Casco
18.824,84 Kg
Francobordo mínimo en proa
1,672 m
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6.1. INTRODUCCIÓN
En este capítulo se abordará el diseño del Plano Vélico, que incluye la Superficie
Vélica y su reparto así como el tipo de aparejo utilizado y su dimensionamiento. Para esto se
ha recurrido a la información obtenida gracias al Estudio Estadístico y posteriores cálculos.
También se hablará acerca de la posición del Centro de Presión Vélica (CPV), del
Centro de Resistencia Lateral o de Deriva (CRL), y de la influencia que estos dos factores
(junto con el Desplazamiento, la Superficie Vélica, el Brazo escorante y el Ángulo de
Dellenbaugh) tienen en la estabilidad de la embarcación.
A la hora de determinar la configuración del Plano Vélico de un buque es necesario
tener en cuenta una serie de factores, tales como:
-
Estabilidad de la embarcación: este factor limitará la altura del Centro de Presión
Vélica.
-
Resistencia de la embarcación: este factor marcará la fuerza propulsora
aerodinámica necesaria para navegar a una determinada velocidad o Número de
Froude (Fn).
-
Zona de navegación: cuando la zona en la que va a navegar la embarcación tiene
características especiales de vientos fuertes o flojos, la Superficie Vélica podrá
disminuir o aumentar para mantener la misma fuerza propulsora.
Por otro lado hay que tener en cuenta el efecto que la Relación de Aspecto de la velas
tiene en el coeficiente de sustentación, en la fuerza de sustentación y en la fuerza
aerodinámica propulsora. Con todo esto, si se quiere diseñar una embarcación que tenga buen
rendimiento en ceñida es necesaria una alta relación de aspecto de las velas, aunque esto
conlleve a una elevación del Centro de Presión Vélica y consecuentemente a un aumento del
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efecto escorante de la fuerza aerodinámica lateral, siendo necesario dotar a la embarcación de
más estabilidad.
Dado que el rumbo más crítico para el buen diseño del Plano Vélico es el de ceñida, el
cual marcará, con el correcto funcionamiento del plano aerodinámico, el rumbo máximo en
ceñida y la velocidad de la embarcación, a la hora de hora de estudiar le Superficie Vélica
necesaria se utiliza el concepto de Superficie Vélica en ceñida, la cual se calcula como la
superficie proyectada del Plano Vélico cuando se navega en rumbos cerrados. Para la
estandarización de dicho parámetro, y con la posibilidad de comparar distintas embarcaciones,
se utiliza como Superficie Vélica proyectada la suma de la Superficie de la Mayor y la
Superficie de la vela de Proa según el siguiente dibujo:
Dibujo 6.1.a
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La Fuerza Aerodinámica se descompone en una fuerza lateral y otra propulsora, de
modo que la capacidad de generar energía de sustentación de un perfil dependerá de la
relación entre la fuerza de sustentación y la resistencia. La resultante de estas dos fuerzas va a
definir la fuerza propulsora que se puede obtener, así como la fuerza lateral, que será
responsable de la deriva o abatimiento y de la escora de la embarcación.
6.2. ELECCIÓN DEL TIPO DE APAREJO
Hay muchas configuraciones distintas del aparejo, pero la elección se ha reducido a los
aparejos modernos de palo simple. Este tipo de aparejo se llama Sloop, del cual existen dos
versiones, según el stay de proa llegue o no hasta el tope del palo:
-
Aparejo a tope: se emplea fundamentalmente en embarcaciones de crucero, donde
los cambios de bordos no son tan frecuentes y es más conveniente el uso de una
mayor más reducida. La vela mayor tiene un pujamen relativamente corto y la vela
de proa una gran superficie. Últimamente han aparecido versiones de
embarcaciones de regatas con aparejo a tope, así como el uso del aparejo
fraccionado en embarcaciones de crucero-regatas.
-
Aparejo fraccionado: se denomina así a los aparejos cuyo stay de proa termina a
una distancia por debajo del tope del palo. Pequeña superficie de la vela de proa y
mayor longitud del batidero de la mayor. Con esto se permite una mayor rapidez
en los bordos al facilitar el paso de la vela de proa de una banda a otra. Las
dimensiones del palo pueden reducirse en la parte superior, mejorando así el
rendimiento del Plano Vélico y reduciendo el efecto escorante del mismo. Esta
configuración es comúnmente empleada en embarcaciones de regatas y sobre todo
en embarcaciones de vela ligera.
Entre ambos tipos de aparejo también existen una serie de ventajas e inconvenientes:
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-
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Aparejo a tope:
o Ventajas:
Simple trimado del palo que, al estar soportado por el stay de proa,
obenques y stay firme cerca de la galleta, se curve por compresión.
Ello facilita en ceñida el relingado del grátil del génova.
Posibilidad de largar un spinnaker de grandes dimensiones que, en
condiciones de poco viento, suministra a la embarcación una gran
potencia.
o Inconvenientes:
Un buen vestuario de velas de proa.
Difícil manipulación del trapo de proa, sobre todo con vientos
duros. El tamaño del spinnaker dificulta su empleo en condiciones
de fuerte viento y mar.
-
Aparejo fraccionado:
o Ventajas:
Al disponer de velas de proa de inferior superficie que las
empleadas con aparejo a tope, se facilita el laboreo de las mismas,
requiriendo un menor espacio de estiba y trabajo.
Por la mayor facilidad en la manipulación de las velas permite
navegar con una tripulación menor que la requerida con un aparejo
a tope.
El spinnaker es menor que el del aparejo a tope, y por lo tanto es de
más fácil manejo con vientos duros.
o Inconvenientes:
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La dificultad de mantener el stay de proa tenso requiere una jarcia
firme más complicada, y por esta razón un trimado más arduo. De
otro modo la capacidad en ceñida se ve disminuida respecto a las
embarcaciones a tope.
Debido a la gran superficie de la mayor, ésta se debe rezar, en
igualdad de circunstancias, antes en el aparejo fraccionado que en el
a tope. Ello comporta una pérdida de prestaciones al modificar su
corte.
Ya que para este proyecto es importante la facilidad en el manejo de la embarcación,
se optará por colocar un aparejo sloop a tope, que tendría una geometría similar a la siguiente:
Dibujo 6.2.a
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6.3. DISTRIBUCIÓN DE LA SUPERFICIE VÉLICA
La posición de la velas está limitado por la posición de su Centro de Presión y del palo
a lo largo de la Eslora. La altura del Centro de Presión influye directamente en el Ángulo de
Dellenbaugh, que indica la estabilidad transversal del barco. La posición longitudinal del
Centro de Presión influye en el rendimiento general de la embarcación: ángulo de ataque,
resistencia hidrodinámica, etc. La posición del palo limita la dimensión del foque (J). Para
colocar el mástil se parte de la regla general sugerida por Stephen Ditmore situándolo al 40%
de la Eslora en la flotación. Además, la posición de la botavara también limita la longitud
máxima del pujamen de la mayor (E), puesto que afecta directamente a la bañera y posición
del timonel.
La expresión para obtener la posición del Centro de Presión Vélica (CPV) es la
siguiente:
a=
l
Am
+1
Ap
Donde:
-
a es la distancia entre el CPV y el Centro de Presión de la Mayor.
-
l es la distancia entre los Centros de Presión de la Mayor y de la vela de Proa.
-
Am es el área de la Mayor.
-
Ap es el área de la vela de proa.
La Superficie Vélica (Sv) es igual a la suma de la Sv de la Mayor (Sm) y la Sv de la
vela de proa (Spr), que a su vez tienen el siguiente valor:
1
Sm = ( P x E )
2
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1
Spr = ( I x J )
2
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En el triángulo de proa, los valores I y J se definen de la siguiente forma:
-
J es la base del triángulo de de proa de cualquier embarcación, medida desde la
cara exterior del mástil hasta la parte media del anclaje del fore-stay.
-
I es la altura del triángulo de proa, medida a lo largo de la cara exterior del mástil
desde la cubierta hasta la mitad del anclaje del fore-stay.
En el triángulo de la mayor, los valores P y E se definen como:
-
P es la altura de la vela mayor medida desde la botavara hasta su tope sobre la cara
exterior del mástil.
-
E es la longitud de la mayor medida sobre la botavara desde su punto de anclaje en
amura hasta su tope en escota.
Gracias a los datos de las embarcaciones del Estudio Estadístico y a los posteriores
cálculos aproximados realizados, se decidió que la Superficie Vélica era de 148,84 m2, y con
esto, los valores de I, J, P y E serán:
I = 21,82 m
J = 7,04 m
P = 20,64 m
E = 6,98 m
1
1
Spr = ( I x J ) = (21,82 x 7,04)
2
2
Spr = 76,8064 m2
1
1
Sm = ( P x E ) = (20,64 x 6,98)
2
2
Sm = 72,0336 m2
Sv = Spr + Sm = 76,8064 + 72,0336
Sv = 148,84 m2
a = 2,601 m
a=
l
5,04
=
Am
72,0336
+1
+1
Ap
76,8064
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l = 5,04 m.
Altura del CPV: Be = 10,68 m
Conocida la distribución de la Superficie Vélica y el Francobordo se pueden calcular
las dimensiones de la jarcia, es decir, crucetas, stay, backstay, obenques, obenquillos,
botavaras, etc.
6.4. SUPERFICIE VÉLICA: CRITERIOS DE
ESTABILIDAD
Anteriormente, en el Capítulo 3 “Predimensionamiento”, se ha determinado que la
Superficie Vélica será de 148,84 m2.
Para tener una idea del comportamiento de la embarcación se debe recurrir al ángulo
de Dellenbaugh. Este método indica cuál será la escora del barco navegando en ceñida con un
viento de 8 m/s. El Ángulo de Dellenbaugh depende de la Superficie Vélica (Sv), de la Altura
Metacéntrica (GM) y del Brazo Escorante (Be). Por Brazo Escorante se entiende la altura
vertical comprendida entre el Centro de Presión sobre la vela y el Centro de Resistencia
Lateral de la obra viva.
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Dibujo 6.4.a
Además, con el valor de este ángulo se podrá saber si la estabilidad de la embarcación
es Blanda (con poca estabilidad en relación a la Superficie Vélica, lo que conlleva a escorar
más fácilmente), o Dura (una estabilidad más grande en relación a su Superficie Vélica, que
ayudará a que no escore tan fácilmente).
El Ángulo de Dellenbaugh viene representado por una gráfica de la que se puede
obtener el tipo de estabilidad que la embarcación tendrá introduciendo como dato la Eslora en
la flotación del barco en cuestión:
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Gráfica 6.4.a
Como se observa en la Gráfica 6.4.a, la fórmula para obtener el Ángulo de
Dellenbaugh es la siguiente:
Da = 279 x
As x Be
∆ x GM
Donde:
-
As es la Superficie Vélica, en m2.
-
Be es el Brazo Escorante, en m.
-
∆ es el Desplazamiento, en Kg.
-
GM es la altura metacéntrica, en m.
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En la gráfica se hace un estudio estadístico con diferentes embarcaciones, pudiendo
ver para una Eslora dada, la escora recomendable, y donde se encuentran los barcos con
estabilidad más blanda o dura.
A la hora de determinar la Superficie Vélica de un diseño nuevo hay que tener en
cuenta las características meteorológicas de la zona por la que principalmente navegará la
embarcación. Bien por falta o por exceso de viento que impere en la zona, se puede salir de la
zona considerada como normal. Si en la zona de navegación predominan vientos suaves se
puede dotar de mayor superficie de la vela a la recomendada; si predominan vientos fuertes se
puede poner menor superficie de la vela.
En este caso, introduciendo como dato la Eslora en la flotación de 14,8 m. se obtiene
un intervalo para el valor del ángulo que oscila entre 9,5 (como valor para la estabilidad más
dura) y 15,5 (valor para la estabilidad más blanda). Como se pretende que la embarcación
tenga características de crucero y se busca una estabilidad considerable en función de su
Superficie Vélica, se utilizará un valor para el ángulo cercano a 9,5 para que se acerque más al
valor para la estabilidad dura.
Teniendo en cuenta que la Superficie Vélica es de 148,84 m2, el Desplazamiento de
diseño es de 20.953 Kg y la Altura Metacéntrica, obtenida del programa Maxsurf durante el
proceso de diseño de la carena, toma un valor de 3,884 m, se obtendrá el valor del Brazo
Escorante, que será de 15,25 m.
Hay que tener en cuenta que, según el método del profesor K. Nomoto (válido para
embarcaciones con perfiles hidrodinámicos), para ubicar el Centro de Resistencia Lateral se
tiene que prolongar la línea que une las cuerdas hasta la línea de flotación, y ubicarlo en dicha
línea a un 45% del Calado total. En esta embarcación, el CRL se encontrará a unos 1,125 m
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bajo la línea de flotación, y el CPV estará a una altura de 14,125 m sobre dicha línea de
flotación.
Para concluir este apartado, hay que mencionar un par de relaciones obtenidas de los
estudios realizados por Larsson en su base de datos. Éstas son:
-
La relación entre la Superficie Vélica y la Superficie Mojada (Sv/SM).
-
La relación entre la Superficie Vélica y el Desplazamiento de la embarcación
(Sv/∆)
La primera da una idea de sobre la Velocidad aproximada que la embarcación puede
alcanzar con una situación de viento flojo, ya que la Superficie Mojada del barco es el
parámetro más importante en la Resistencia Viscosa cuando se da este tipo de situaciones.
El valor de esta situación suele oscilar entre 2 (para buques lentos) y 2,5 (en el caso de
embarcaciones más rápidas), aunque hay que repetir que esta relación es sólo aplicable en el
caso de que se den vientos flojos.
En este caso, sabiendo que la Superficie Vélica tiene un valor de 148,84 m2, y el valor
de la Superficie Mojada toma un valor de 63,34 m2, la relación toma un valor de 2,35 para
mantener un compromiso entre formas y velocidad.
La segunda de estas relaciones marcará la capacidad propulsora de la embarcación y
determinará, en cierta manera, su velocidad máxima. Los valores de esta relación varían entre
15 (para barcos lentos) y 22 (en el caso de embarcaciones más rápidas), tomando como valor
medio el 19.
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6.5. FUNCIONAMIENTO DEL APAREJO A TOPE Y
PROPIEDADES
La estabilidad de un velero depende en parte de las cargas aplicadas a la jarcia.
Cuando se navega en ceñida, con las velas bien trimadas, las fuerzas laterales en las velas
provocan una escora determinada.
Un monocasco típico alcanza una escora optimizada de 20º-30º, dependiendo de las
formas del casco. Los catamaranes alcanzan su máxima estabilidad justo en el momento en
que el casco de barlovento despega del agua.
Estas fuerzas laterales, determinantes del RM (Righting Moment o Momento de
Inercia), se transmiten a la jarcia a través de la Mayor y la vela de proa.
Las fuerzas laterales y la de la escota de la vela de proa provocan una curvatura en el
stay. Dicha curvatura se disminuye aumentando la tensión del stay, creada a su vez por la
escota de la Mayor, el backstay o las burdas.
La curvatura del stay depende de muchos factores, entre ellos, la forma de la vela y la
rigidez del barco, lo cual es un 1,2% de flecha de la curvatura (como porcentaje de la longitud
del stay). Disminuir esta flecha a base de tensión deja de ser aceptable en términos de mayor
peso y coste.
La elección del diámetro del stay influye bastante en el resto del diseño, dado que es
uno de los mayores contribuyentes a la compresión del mástil.
COMPRESIÓN DEL MÁSTIL
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La resistencia del mástil a la compresión viene determinada por el número de crucetas,
sección del mástil y material a emplear. Una vez elegido el material se deben escoger el
número de crucetas y la sección del mástil. Para ello se debe tener en cuenta que menos
crucetas implican paneles más largos, y panales más largos obligan a elegir una sección con
mayor rigidez lateral para prevenir el pandeo entre crucetas (Fórmula de Euler).
Conocida la compresión, número de crucetas y material, la sección requerida
(mayormente el ancho) se obtiene mediante una fórmula. Se trata de un proceso interactivo,
basado en la rigidez proa-popa.
RIGIDEZ PROA-POPA
Los mástiles se curvan por muchas razones, y la curva puede ser controlada de varias
formas: tensión de escota de mayor, backstay, burda baja, crucetas atrasadas, jarcia
pretensaza, burdas, posición de las carlingas, etc. Aunque es verdad que a mayor número de
crucetas resulta más laborioso obtener la forma óptima.
La tendencia de un plano a curvar, en un cierto modo, depende de la geometría global
proa-popa. Por tanto, conocer el Momento de Inercia exacto es uno de los primeros pasos en
el proceso de diseño.
a) Fraccionado con cruceta en línea:
Amarrado, este aparejo apenas tiene una tendencia a curvar proa-popa cuando la
precompresión se aplica (hidráulico de base de mástil).
Amarrado, el mástil no curvará proa-popa si los asientos de obenques, toque de
crucetas, landas, carlingas y fogonadura pasan todos por su mismo plano y a través del plano
neutro de la sección.
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Si el stay está sin tensar (amarrado), cuando se repica la burda para dar tensión al stay,
aparece una precurva en el mástil. Por supuesto, se puede cambiar la caída proa-popa para que
la poca tensión del stay disminuya o resulte nula. Esto es posible con una precompresión
generada mediante un hidráulico en la base del mástil.
Amarrado, se va a asumir que el mástil está recto y el stay apenas tensado. Si se aplica
tensión a la burda, el proel comienza a estirarse y el mástil empieza a curvar apoyándose en la
fogonadura y dando una curva positiva al mástil.
En navegación y con esta puesta a punto, las únicas fuerzas adicionales que afectan a
la curva del mástil son la tensión de la escota mayor, la curvatura por compresión (drizas) y la
burda baja.
Para este aparejo, la tensión de la escota de la mayor es la que más contribuye a la
curvatura del palo. La escota de la mayor debe ser trimada lo suficiente para reducir la caída
de la baluma y conseguir que la vela trabaje eficientemente.
Esto es muy similar a la caída del stay, donde las fuerzas laterales en la mayor causan
que la baluma caiga a sotavento. Dicha caída se reduce a través de la tensión en la escota. La
mayor parte de esta tensión va al tope del mástil, contribuyendo de modo significativo a su
curvatura.
La longitud del mástil por encima del arraigo del stay es variable: en un Copa América
es del 20%, en IMS oscila entre 14 y 16%. Cuanto mayor es la longitud del fraccionado,
mayor tendencia a curvar.
La curvatura por compresión es simple: a mayor compresión, mayor curvatura. Las
burdas bajas restringen la curva positiva, permitiendo un ajuste preciso y restringiendo
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cualquier curva dinámica. Es importante ser consciente de que la forma de la curva es una
combinación del diseño de la vela y de la necesidad o deseo del trimer, siendo la tensión de la
burda baja y la caída, los controles primarios de un aparejo fraccionado en línea.
b) Fraccionado con crucetas atrasadas:
Amarrado, este aparejo tiene un comportamiento diferente. El hidráulico de la base del
mástil inmediatamente produce una curva que puede ser restringida con los obenquillos y con
la posición de la carlinga. El stay se tensa incrementando la compresión de la carlinga, dado
que los obenques se oponen al stay.
La jarcia está mucho más bloqueada navegando (aparejo típico de los monocascos). La
característica más distintiva de este aparejo es el hecho de que no hay burdas, por lo que la
mayor tensión del stay deriva del backstay. El backstay pasa a ser el control primario, tanto
para el stay como para la mayor.
La puesta a punto de este aparejo antes de navegar es mucho más crítica. Una alta
pretensión de la jarcia permite, con vientos fuertes, mayor tensión del stay con menos
curvatura del mástil.
Debido a su simpleza y a la conveniencia en la medición del sistema IMS, la mayoría
de los IMS-50 optan por este aparejo, y de igual modo los One Design.
Resulta obvio decirlo, pero sin importar el tipo de jarcia, la vela y el mástil deben
trabajar juntos. Se modifica la puesta a punto del mástil para adaptarse a la vela o se modifica
la vela para un determinado mástil.
LAS CRUCETAS
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Son los pequeños perfiles que ayudan a sujetar el palo transversalmente. Debido a la
pequeña dimensión de la manga en relación con la eslora, el ángulo de trabajo de los
obenques impide una óptima sujeción lateral del mástil. Matemáticamente, un cable necesita
salir con un ángulo de unos 13º para que su función sea efectiva y no estalle por tracción, y es
fácil comprender que, con este ángulo, la manga de los veleros tendría una dimensión
excesiva.
Por esta razón, el obenque alto pasa por el extremo de una cruceta, distribuyéndose la
sujeción a lo largo del tubo. Pero la tensión del obenque alto, transmitida mediante la cruceta,
imprime una compresión que se traduce en una flexión en el tubo en la zona de la base de la
cruceta. Para evitar esta flexión, la geometría obliga a dotar al sistema de un obenque bajo que
tire de esta sección impidiendo la flexión del tubo.
Un barco de crucero arbola un palo fuerte, una estaca, por lo que requiere pocas
crucetas, a veces sólo una. Un barco de regata, en la que se busca el mínimo perfil, el mínimo
peso y la máxima elasticidad del palo para adaptarlo a la vela y las condiciones del viento,
necesitará más crucetas para sostenerse.
Pero siempre una cruceta precisará un obenquillo que contrarreste la compresión
ejercida por ésta sobre el mástil. A más crucetas, más obenquillos.
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Dibujo 6.5.a
Otro factor muy importante a tener en cuenta en las crucetas es su ángulo respecto a
crujía. Cuando las crucetas están a 90º desempeñan un papel de sujeción transversal, pero
cuando se retrasan también influyen sobre la flexión longitudinal del tubo. En efecto, una
cruceta retrasada conlleva el hecho de que el palo flexe hacia proa en ese tramos. Las crucetas
perpendiculares permiten abrir más la botavara, pero se pierde el control sobre la flexión
longitudinal. Si el aparejo es a tope, aparece el denominado backstay o unos obenques bajos
que tiran hacia proa desde la panza del tubo. En un aparejo fraccionado se acostumbra a dotar
al palo de una ligera preflexión para evitar que se invierta el perfil, algo verdaderamente
funesto para la vida del palo. Las crucetas retrasadas impiden la inversión, no permite abrir
tanto la botavara en popa, pero aumenta la seguridad de la arboladura.
Las crucetas deben mantenerse fijas sobre el tubo para poder transmitir correctamente
las tensiones. Sólo en aparejos especiales muy sofisticados se les permite un cierto grado de
libertad ascendente, pero nunca en sentido proa-popa.
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6.6. CÁLCULO DEL APAREJO
Para llevar a cabo este apartado se ha seguido el libro “Principles of Yacht Design”, el
Capítulo 11 “Rig Construction”, de Lars Larsson.
El señor Larsson desarrolla en uno de los capítulos de su libro la normativa “Nordic
Boat Standard” (NBS), y es la que se utilizará en este caso para el cálculo del aparejo de la
embarcación.
El proceso de cálculo se distribuye en una serie de pasos. Para comenzar el cálculo del
aparejo se debe tener como dato de partida el Desplazamiento, las dimensiones I, J, P y E, la
gravedad (9,81 m/seg2), la estabilidad a 30º (obtenida tras estimar el peso en rosca y entrar en
el Hydromax), el Momento Adrizante a 30º y el Par Adrizante.
Una vez obtenidos estos datos de partida, sólo hay que seguir una sencilla secuencia
de pasos de los cuales se obtendrá el dimensionamiento de los distintos elementos que
conforman el aparejo: mástil, botavara, crucetas, stay, backstay y obenques.
CÁLCULO DE LOS OBENQUES
Hay que definir el tipo de aparejo que se va a utilizar, que en este caso será un Aparejo
a tope. Hay que calcular las fuerzas en un par de situaciones de cargas distintas y se tomará el
peor de los casos (la carga mayor) para obtener los esfuerzos de los obenques (D1, C1, etc).
Para obtener estos esfuerzos previamente hay que tener en cuenta los ángulos que éstos
tomarán con el mástil.
Una vez obtenidas estas tensiones, se multiplicarán por una serie de Coeficientes de
Seguridad para así obtener la Fuerza de Dimensionamiento o Carga de Rotura, es decir,
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aquellas fuerzas mínimas que hay que aplicar a los obenques y obenquillos para que rompan
(Pd1, Pv1, etc.). Mediante estas Cargas de Rotura se entrará en las tablas para así obtener las
secciones adecuadas a cada cable en cuestión. Las expresiones utilizadas son las siguientes:
Thu =
Thead x d1
(N )
d1 + d 2
Thl =
Thead x d 2
(N )
d1 + d 2
Tbu =
Tboom x BD
(N )
L1
Tabla 6.6.a
LOADCASE 1
LOADCASE 2
TYPE OF RIG
F1
F2
F3
F1
F2
F3
M-2 / F-2 (1)
0
0
T1
Tbu
Thl
Thu
M-2 / F-2 (2)
0
0
T1
Thl + Tbu
Thu
0
Loadcase 1: Si BD + 0,6 P > I1 + I2
Loadcase 2: Si BD + 0,6 P < I1 + I2
GZ30º = 0,803
RM30º = ∆ x g x GZ30º = 21.975,792 x 9,81 x 0,803 = 173.112,7632 N·m
a1 = I + Fr = 24 m
a2 = Fr + 0,623 + P/3 = 1,652 + 0,623 + 20,64 / 3 = 9 m
I1 = 7,22 m
;
D1 = 7,066 m ;
V1 = 7,224 m
I2 = 7,555 m ;
D2 = 7,456 m ;
V2 = 7,561 m
I3 = 7,555 m ;
D3 = 7,816 m
Fr = 1,652 m
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d1 = 6,524 m
d2 = 8,577 m
β 1 = 18º
;
γ 1 = 2º
β 2 = 19º
;
γ 2 = 3º
β 3 = 15º
T1 =
RM 30 º 173.112,7632
=
a1
24
T1 = 7.213,032 N
T2 =
RM 30 º 173.112,7632
=
a2
9
T2 = 19.234,752 N
Tbu ( N ) =
Tboom x BD (0,33 x T2 ) x BD (0,33 x 19.234,752) x 1,34
=
=
I1
I1
7,22
Tbu = 1.178,062 N
Thl ( N ) =
Thead x d 2 (0,4 x T2 ) x d 2 (0,4 x 19.234,752) x 8,577
=
=
d1 + d 2
d1 + d 2
6,524 + 8,577
Thl = 4.369,948 N
Thu ( N ) =
Thead x d 1 (0,4 x T2 ) x d 1 (0,4 x 19.234,752) x 6,524
=
=
d1 + d 2
d1 + d 2
6,524 + 8,577
Thu = 3.323,953 N
Loadcase 1:
F1 = 0
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F2 = 0
F3 = T1 = 7.213,032 N
Loadcase 2:
F1 = Tbu + Thl = 1.178,062 + 4.369,948 = 5.548,01 N
F2 = Thu = 3.323,953 N
F3 = 0
Shroud Tension:
D3 =
F3
sin β 3
V2 =
F3
cos γ 2 x tan β 3
C 2 = F3 − V 2 x sin γ 2
D2 =
V1 =
F2 + C 2
sin β 2
F2 + C 2
V x cos γ 1
+ 2
cos γ 1 x tan β 2
cos γ 2
C1 = F2 + C 2 + V 2 x sin γ 2 − V1 x sin γ 1
D1 =
F1 + C1
sin β 1
Dimension Load:
PD1 = 2,5 x D1
PD 2 = 2,3 x D 2
PD 3 = 3,0 x D3
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PV 1 = 3,2 x V1
PV 2 = 3,0 x V 2
Se calculan los valores de cada paso, y los máximos del Dimension Load serán los
escogidos:
Tabla 6.6.b
LOADCASE 1
LOADCASE 2
F1 (N)
0
5.548,01
F2 (N)
0
3.323,953
F3 (N)
7.213,032
0
D3 (N)
27.869,016
0
V2 (N)
26.956,345
0
C2 (N)
5.802,246
0
D2 (N)
17.821,909
10.209,699
V1 (N)
43.838,112
9.659,345
C1 (N)
5.683,104
2.986,847
D1 (N)
18.390,911
27.619,377
PD1 (N)
45.977,278
69.048,443
PD2 (N)
40.990,391
23.482,308
PD3 (N)
83.607,048
0
PV1 (N)
140.281,958
30.909,904
PV2 (N)
80.869,035
0
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CÁLCULO DEL STAY Y BACKSTAY
Se necesitarán como datos para el cálculo y dimensionamiento de estos elementos los
ángulos que forman con el mástil y su longitud. Con estos valores se obtendrán las Cargas de
Rotura de estos cables, y se entrará en las tablas para obtener la sección adecuada para cada
cable. Las expresiones utilizadas son las siguientes:
Pfo =
Pa =
15 x RM
(N )
I + fs
Pfo x sin α f
senα a
(N )
RM30º = 173.112,7632 N·m
Fs = 1,497 m
α f = 15º
α a = 23º
Pfo =
Pa =
Pfi =
15 x RM 15 x 173.112,7632
=
I + fs
21,82 + 1,497
Pfo x sin α f
senα a
=
111.364,732 x sin 15º
sen23º
Pfo = 111.364,732 N
12 x RM 12 x 173.112,7632
=
I + fs
21,82 + 1,497
Pa = 73.767,641 N
Pfi = 89.091,785 N
CÁLCULO DEL MÁSTIL
Para obtener la sección adecuada del mástil se necesitará calcular los Momentos de
Inercia del mismo en sentido transversal y longitudinal. Para ello se necesitarán una serie de
datos obtenidos de unas expresiones. En este caso y para obtener una sección adecuada a la
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inercia necesaria para el mástil, hubo que acudir a una página dedicada a la venta de mástiles
y complementos (Zspars). Las expresiones que se utilizarán serán:
Iy = k 2 x k 3 x m x PT x h 2 (mm 4 )
Ix = k 1 x m x PT x I 2 (mm 4 )
Tabla 6.6.c
PANEL FACTOR k1
TYPE OF RIG
PANEL 1
PANEL 2 & 3
2,7 k3
3,8
M-2
Tabla 6.6.d
STAYING FACTOR k2
TYPE OF RIG
M-2
DOUBLE LOWERS
0,90
k3 = 1,35
PT =
1,5 x RM
b
m = 1 (para aluminio)
a) Dimensionamiento transversal del mástil:
PANEL 1:
PT1 =
1,5 x RM 1,5 x 173.112,7632
=
b
2,4
PT1 = 108.195,477 N
Ix1 = k 1 x m x PT1 x I 1 = (2,7 x 1,35) x 1 x 108.195,477 x 7,22 2
2
Ix1 = 20.558.008,14 mm4 = 2.055,801 cm4
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PANEL 2:
PT2 = PT1 − D1 x cos β 1 = 108.195,477 − 18.390,911 x cos 18º
PT2 = 90.704,681 N
Ix 2 = k1 x m x PT2 x I 2 = 3,8 x 1 x 90.704,681 x 7,55 2
2
Ix2 = 19.647.495,6 mm4 = 1.964,749 cm4
PANEL 3:
PT3 = PT1 − D1 x cos β 1 − D 2 x cos β 2 = 108.195,477 − 18.390,911 x cos 18º − 17.821,909 x cos 19º
PT3 = 73.853,735 N
Ix 3 = k 1 x m x PT3 x I 3 = 3,8 x 1 x 73.853,735 x 7,55 2
2
Ix3 = 15.997.420,61 mm4 = 1.599,742 cm4
b) Dimensionamiento longitudinal del mástil:
Iy = k 2 x k 3 x m x PT x h 2 = 0,9 x 1,35 x 1 x 108.195,477 x 22 2
Iy = 63.625.432,2 mm4 = 6.362,543 cm4
CÁLCULO DE LA BOTAVARA
Para el cálculo de la botavara se han calculado las correspondientes Fuerza Vertical
(Fv) y Horizontal (Fh), necesarias para obtener la sección adecuada de botavara para estos
esfuerzos (SM). Entrando en las tablas con estas secciones se obtuvo una botavara adecuada a
las necesidades de este aparejo. Las expresiones son:
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Fv =
0,5 x RM x E
(N )
HA x d1
Fh =
0,5 x RM x E
(N )
HA x d 2
SM =
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600 x RM x ( E − d1)
(mm 3 )
σ 0, 2 x HA
HA = 24 m
d1 = 1,5 m
d2 = 0,86 m
σ
0,2
= 210 N/mm2
Fv =
0,5 x RM x E 0,5 x 173.112,7632 x 6,98
=
HA x d1
24 x 1,5
Fv = 16.782,321 N
Fh =
0,5 x RM x E 0,5 x 173.112,7632 x 6,98
=
HA x d 2
24 x 0,86
Fh = 29.271,489 N
SM =
600 x RM x ( E − d1) 600 x 173.112,7632 x (6,98 − 1,5)
=
σ 0, 2 x HA
210 x 24.000
SMy = 112,935 mm3
SMx = 50% SMv
SMx = 56,468 mm3
En la siguiente tabla, entrando con los valores de SMy y SMx se puede hallar la
sección adecuada de la botavara, así como otros datos tales como el peso, sus momentos de
inercia, etc:
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Tabla 6.6.e
SECCIÓN DE LA BOTAVARA: 250/140
CÁLCULO DE LAS CRUCETAS
Consiste en calcular, para cada una de las crucetas, su Inercia (I), la sección óptima
que debe tener (SM) y el Momento de Inercia mínimo que debe soportar (Ms). Las
expresiones a utilizar son:
I=
0,8 x C x S
(mm 4 )
E x cos δ
SM = k x S x V x cos δ (mm 3 )
Ms = 0,16 x S x V x cos δ ( N x m)
C1 = 5.683,104
C2 = 5.802,246
S1 = 2.428 mm
S2 = 2.024 mm
E = 7 x 104 N/mm2 (módulo de elasticidad del aluminio)
k=
0,16
σ 0, 2
= 0,0007619
V1 = V1 (cruceta inferior)
V2 = D3 (cruceta superior)
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126
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DISEÑO DEL PLANO VÉLICO
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Cruceta 1:
I1 =
0,8 x C1 x S 1 0,8 x 5.683,104 x 2.428
=
E x cos δ
70.000 x cos 0º
I1 = 157,698 mm4
SM 1 = k x S 1 x V1 x cos δ = 0,0007619 x 2.428 x 43.838,112 x cos 0º
SM1 = 81.096,332 mm3
Ms1 = 0,16 x S 1 x V1 x cos δ = 0,16 x 2.428 x 43.838,112 x cos 0º
Ms1 = 17.030.229,75 N·m
Cruceta 2:
I2 =
0,8 x C 2 x S 2 0,8 x 5.802,246 x 2.024
=
E x cos δ
70.000 x cos 0º
I2 = 134,214 mm4
SM 2 = k x S 2 x V 2 x cos δ = 0,0007619 x 2.024 x 27.869,016 x cos 0º
SM1 = 42.976,677 mm3
Ms 2 = 0,16 x S 2 x V 2 x cos δ = 0,16 x 2.024 x 27.869,016 x cos 0º
Ms1 = 9.025.102,141 N·m
CABLEADO
Anteriormente se fijó la tensión que soportarán los cables, por lo que en este caso lo
que se hará será dimensionarlos a partir de dicha tensión:
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Tabla 6.6.f
CABLES 1x19 (ACERO INOXIDABLE AISI-316)
LOCALIZACIÓN
DIÁMETRO
CARGA DE
PESO (Kg/m)
PD1 (N)
8
ROTURA
53.500
PD2 (N)
8
53.500
0,327
PD3 (N)
12
120.200
0,820
PV1 (N)
14
160.100
1,000
PV2 (N)
11
83.500
0,648
Pa
11
83.500
0,648
Pfo
12
120.200
0,820
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0,327
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DISEÑO DE APÉNDICES
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En este apartado se tratará el proceso de diseño y cálculo de la orza y el timón. Al
tratarse de un crucero no existe en principio requerimientos importantes en lo que a este
apartado se refiere, como podría ser la limitación en el calado, etc.
De este modo, se van a diseñar unos apéndices sencillos para que no eleven demasiado
el coste, pero que cumplan bien con sus funciones principales.
Se considerarán como apéndices la orza y el timón.
Las funciones de la orza son:
-
Función hidrodinámica: la orza ha de generar una sustentación (L) que contrarreste
el esfuerzo lateral de las velas (abatimiento), con el menor ángulo posible de modo
que la embarcación tenga buen rendimiento en ángulos cerrados de viento. Tan
importante como la sustentación que genere la orza es su resistencia y ha de ser
mínima.
-
Función adrizante: debe de servir de ubicación del lastre fijo, de manera que se
consiga la estabilidad necesaria para soportar la Superficie Vélica dentro de
ángulos de escora razonables.
Las funciones del timón son:
-
Dotar a la embarcación de suficiente maniobrabilidad en caso de tener que hacer
alguna maniobra brusca y de improvisto, bien sea ocasionada por causas de la mar
o por otra circunstancia ajena a las inclemencias climatológicas.
-
Proveer estabilidad direccional a la embarcación. Se refiere a que no se varíe la
dirección de navegación con relativa facilidad.
-
Aportar ayuda a la orza en la función de generar Fuerza Lateral para contrarrestar
la fuerza creada por las velas.
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DISEÑO DE APÉNDICES
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Debido a la complejidad del diseño de ambos, y en íntima relación con el resto de la
obra viva, conviene realizar su diseño en varias fases.
7.1. FUNCIÓN HIDRODINÁMICA
Si se sitúa un cuerpo, tal como en este caso una orza, en movimiento dentro de un
fluido (en este caso agua), puede representarse mediante el uso de líneas de corriente
(streamlines).
Si el cuerpo es simétrico, como lo es la orza, y el fluido es ideal, llamando ideal a un
fluido no afectado por la viscosidad, se obtiene que las líneas de corriente antes nombradas
fluyen simétricamente en ambas caras del cuerpo, existiendo una línea divisoria. Al punto de
aplicación de dicha línea se le llama Punto de Estancamiento, y en él la velocidad es cero.
La Presión total (Pt) es igual a la suma de la presión estática del fluido (P) y la presión
dinámica (q), la cual según la ecuación de Bernouilli es igual a
1
γ V02 , donde V0 es la
2
velocidad del fluido antes de ser alterado por el cuerpo menos la velocidad del fluido después
de ser alterado por el cuerpo.
Sin embargo, cuando el cuerpo en movimiento alojado en el fluido no es simétrico o
siendo simétrico se enfrenta con un cierto ángulo de ataque al fluido, ocurrirá lo que se
observa en la siguiente imagen:
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Dibujo 7.1.a
Si se presta atención a lo anteriormente expuesto, se observa que ahora al tener cierto
ángulo de ataque, las moléculas de agua que llegan ambas con la misma velocidad y al mismo
tiempo al cuerpo, en este caso la orza. Como ambas moléculas han de volverse a unir antes de
salir del cuerpo sumergido, conlleva que una de ellas debe recorrer más distancia que la otra
en el mismo tiempo, por lo que debe ir a más velocidad.
Esta diferencia de presiones entre las caras del cuerpo sumergido provoca una succión
o empuje perpendicular a la dirección del fluido y en sentido ascendente. Dicha fuerza se
denomina Fuerza de Sustentación (L).
También se debe nombrar el Ángulo de Barrena. Este ángulo podría ser un ángulo más
de ataque con el que las líneas de corriente atacan a la orza, pero dicho ángulo es especial ya
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que en este ángulo no hay sustentación debido a que dicho ángulo es muy grande por lo que la
Fuerza de Sustentación disminuye y la Resistencia aumenta. Dicho ángulo depende de:
-
La velocidad del fluido respecto al cuerpo, en este caso la orza.
-
Relación de grosor/cuerda perfil.
-
Tipo de sección del perfil.
Dicho estudio explica el funcionamiento de otros cuerpos que están en la vida
cotidiana: como son: los timones, las alas de los aviones, los generadores eólicos, la
navegación a vela, etc.
7.2. DISEÑO DE LA ORZA
ÁREA LATERAL DE LA ORZA
Los veleros clásicos poseen “quilla corrida”, que son quillas que van a lo largo de la
Eslora de la flotación, prácticamente desde la perpendicular de proa hasta el timón.
Las últimas tendencias han sido reducir las quillas y aumentar la superficie de los
timones. El mayor inconveniente de esta tendencia se da al alojar lastre en el propio casco
porque no se puede disponer en la quilla.
La orza debe cumplir, como se ha dicho anteriormente, dos funciones fundamentales:
la función hidrodinámica y la función adrizante.
Hay que decir también que la Superficie Proyectada de la Orza (Spo) deberá aumentar
proporcionalmente con la Superficie Vélica de la embarcación. Un intervalo razonable de la
relación Spo/Sv según Larsson oscila entre un 2,75% (para embarcaciones regateras) y un
3,5% (en el caso de embarcaciones más de crucero). Este valor no puede aplicarse de manera
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genérica, ya que cuanto mayor sea la velocidad de diseño de la embarcación, menor será la
superficie de orza necesaria. Lo mismo ocurre si la Relación de Aspecto de la orza (AR) es
alta.
Hay otros factores que intervienen en el rendimiento de la orza. Estos son:
-
Relación de afinamiento: Cuerda en el extremo / Cuerda en la base
-
Ángulo de barrido hacia atrás (Sweep Back Angle).
Estos dos factores están relacionados entre sí mediante una gráfica obtenida en el
“Potencial Flor Theory”, y con una buena relación de ambos se puede conseguir una
distribución de sustentación considerable.
ÁNGULO DE CAÍDA DE LA ORZA
El ángulo de caída es el comprendido entre la vertical y la línea que pasa por un punto
situado al 25% del extremo de la cuerda inferior.
Dibujo 7.2.a
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La existencia de un ángulo de caída contribuye a disminuir la resistencia total de la
embarcación, especialmente en quillas de baja relación de aspecto.
Beukelman y Keuning explican en su publicación “The influence of Fin Keel
Sweepback on the Performance of Sailing Yachts” que el ángulo de caida no debe ser mayor
de 20º, pues de lo contrario la fuerza lateral disminuye.
RELACIÓN DE AFINAMIENTO
La relación de afinamiento es la relación entre la cuerda superior y la cuerda inferior.
El valor de la relación se debe escoger en relación con el ángulo de caída. Según
Larsson, para un ángulo de 19º la relación de afinamiento es de 0,25. Normalmente, si se
escoge la relación en función del ángulo de caída, la orza resultante no tendrá el volumen
suficiente que para alojar el lastre necesario para cumplir los requisitos de estabilidad. Ante
este problema, y por razones de estabilidad, es habitual usar una relación de 0,4 a 0,6. La
consecuencia negativa de aumentar la relación de afinamiento es que la resistencia inducida
también aumenta.
En la siguiente gráfica se muestra la relación óptima entre la relación de afinamiento y
el ángulo de caída:
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Gráfica 7.2.a
En la siguiente gráfica se muestra la efectividad de diferentes relaciones de aspecto.
Tal efectividad se mide en relación con el coeficiente de levantamiento (CL) y con el ángulo
de ataque o abatimiento (“Leeway Angle”). Larsson recomienda una relación de aspecto AR
próxima a la unidad. Para ello la relación de aspecto ARe debe ser 2.
Gráfica 7.2.b
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La próxima gráfica muestra como aumenta el calado en función de la relación de
aspecto y de la relación de afinamiento. Para una relación de afinamiento de 0,44 y una
relación de aspecto de 2, el incremento de calado es aproximadamente de un 0,5%.
Gráfica 7.2.c
Las fórmulas necesarias para calcular las características de la quilla son:
Cm =
C sup + C inf 3,56 + 3,05
=
2
2
Re lación de afinamiento =
C inf 3,05
=
C sup 3,56
Cm = 3,307 m
Relación de afinamiento = 0,86
Re lación de aspecto geométrica : ARg =
Tk
1,575
=
Cm 3,3074
Re lación de aspecto efectiva : A Re = 1,5 x ARg = 1,5 x 0,476
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ARg = 0,476
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ARe = 0,714
TIPO DE SECCIÓN
Las secciones más comúnmente utilizadas en el diseño de apéndices son las
denominadas secciones NACA, que se diferencian entre sí por su nariz (redondeamiento de la
cara de ataque) y por la posición de su grosor máximo. Las secciones NACA más utilizadas
en veleros son las de la serie 6, que incluyen las series 63, series 65, etc. A la hora de elegir
una sección apropiada para el diseño de la orza se debe tener en cuenta que ésta ha de
conseguir obtener una sustentación suficientemente alta a pequeños ángulos de ataque, para
reducir al mínimo el abatimiento de la embarcación. Las secciones de las series 63 o 65 son
preferibles siempre que su relación de espesor no sea demasiado baja y pueda entrar en
pérdida, así como tampoco demasiado gruesa debido al aumento de la resistencia por
formación de olas que provocarían.
Estudios realizados al respecto constatan como un buen diseño para las orzas aquellas
que tengan una relación de grosor de 15 a 18% en el extremo, reduciéndose gradualmente
hasta un 12% en la base, y reduciéndose también la sección de la 65 a la 63.
Estos mismos estudios, realizados en el Delft University of Technology, confirman
que las orzas de calado normal son más efectivas que las de bajo calado, y que dentro de las
de calado normal tienen mayor rendimiento las orzas trapezoidales y las elípticas.
Como en este caso se trata de una embarcación más cercana al crucero que a la regata,
se tomará como valor aproximado para la relación Spo/Sv de 3,5%, obteniendo así el valor
preliminar para la Superficie Proyectada de la Orza de 5,209 m2.
Hay que tener en cuenta, como en el apartado del calado máximo de la embarcación,
que el valor de éste no podrá ser excesivo, ya que si así fuera, el acceso a muchos puertos
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estaría restringido. Debido a esto, se fijó el calado máximo de la embarcación en 2,5 m, y
restándole los 0,925 m de calado del casco, se tendrá un calado de orza de 1,575 m, con lo que
se dispondrá una orza de baja relación de aspecto, más ancha y menos profunda.
Tomando como dato fijo ese calado de la orza, se puede calcular el valor de la cuerda
media, que será de 3,307 m.
Si se coge como valor para el ángulo de barrido -18º, y teniendo en cuenta los valores
de la Superficie Vélica (148,84 m2), y de la relación Spo/Sv (3,5%), se obtienen los siguientes
valores para las dimensiones de la orza:
-
Ángulo de caída: -18º
-
Relación de afinamiento: 0,86
-
Cuerda media: 3,307 m
-
Cuerda inferior: 3,56 m
-
Cuerda superior: 3,05 m
-
Calado de la orza: 1,575 m
-
Superficie Proyectada de la Orza: 5,209 m2
-
Relación de aspecto: 0,476
Para concluir este apartado, se recuerda que, como se mencionó y calculó en capítulo
anteriores, el peso del lastre será de 9.000 Kg.
CÁLCULO DE LOS PERNOS
La orza va sujeta al casco mediante unos pernos, cuyo diámetro mínimo requerido se
debe averiguar mediante unos cálculos para no sobredimensionarlos, pero teniendo un margen
de seguridad. Para conocer dicho diámetro se usará la guía ABS, incluida en el libro
Principles of Yacht Design.
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Dibujo 7.2.b
Primero hay que calcular el área de las secciones superiores e inferiores de la orza
mediante las siguientes fórmulas:
AR = 3,56 x 0,35 x 0,62 = 0,773 m2
AT = 3,05 x 0,32 x 0,62 = 0,605 m2
Tk = 1,575 m
Yk = 0,755 m = 755 mm
Σ li = 1.550 mm
Los pernos serán de acero inoxidables AISI-316, con un valor del límite de fluencia de
206 N/mm2, o 21 Kg/mm2.
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Con todos estos datos y aplicando la fórmula se obtiene un diámetro mínimo de los
pernos de 23 mm.
Si se toma un margen de seguridad del 15%, se obtiene un valor para el diámetro de
los pernos de 27 mm.
7.3. DISEÑO DEL TIMÓN
El principal objetivo del diseño del timón es el de conseguir toda la fuerza lateral
requerida para maniobrar la embarcación. Debido a que el timón opera a grandes ángulo,
sobre todo navegando con oleaje, donde hay que realizar continuamente grandes correcciones
de rumbo, es conveniente utilizar una sección de 4 dígitos, las cuales dan su máxima
sustentación a altos ángulos de ataque. No obstante, para embarcaciones ultraligeras,
catamaranes y vela ligera, el ángulo de ataque requerido del timón es menor, lo que explica
que se puedan utilizar secciones de las series 63. En cuanto a la relación de espesor, la
mayoría de los yates usan porcentajes que oscilan entre un 12% como mínimo y un 15%
como máximo.
Se dice que el timón está a la vía cuando su plano diametral coincide o es paralelo (en
el caso de dos timones) al plano de crujía del barco. Su forma debe ser hidrodinámica para
reducir al mínimo la resistencia al avance. El timón debe estar colocado en un extremo del
buque para producir el máximo momento de guiñada con el mínimo aumento de resistencia, y
normalmente en la zona de popa detrás de la hélice, para recibir la corriente de expulsión de la
misma.
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Con respecto al fundamento físico de la actuación del timón, hay que decir que éste
actuará como un perfil independiente de la carena que está totalmente sumergido en una
corriente de fluido de velocidad uniforme. Cuando este perfil forma con la corriente un
determinado ángulo, α , llamado ángulo de ataque, la distribución de las presiones en ambas
caras del timón se modifica, de tal manera que se produce un aumento de presión de la cara
interior (intrados), y una disminución de la misma (succión) por la cara exterior (extrados) del
perfil.
La acción de estas dos variaciones de presión tiene, por tanto, el mismo sentido,
sumándose sus efectos, y al actuar sobre la superficie del timón dan como resultado una
fuerza perpendicular al mismo que se denomina Fuerza Normal (Fn). Si a esta fuerza le
añadimos la Fuerza de Fricción (Ff), que es tangencial (paralela al perfil), se obtendrá como
resultado la Fuerza Total (Ft), debida a la actuación del timón con un determinado ángulo de
ataque.
Otra forma de descomponer la Fuerza Total, y es habitual en el estudio de perfiles
aerodinámicos e hidrodinámicos, es considerarla como la suma de dos fuerzas, una
denominada de Sustentación (L), que es perpendicular a la dirección del flujo, y otra
denominada Resistencia (D), que tiene la misma dirección y sentido que el flujo.
Se llama Compensación al cociente entre el área a proa del eje de giro y el área total
del timón. Se dice que el timón está compensado si el área a proa se extiende en toda la altura
de la pala, y semicompensado si se extiende sólo en parte de la pala del timón. La
compensación suele oscilar entre un 20% y un 30% del área total.
Hay que situar el eje en una posición tal que, en marcha avante, el punto de aplicación
de la Fuerza Normal esté a popa del eje de giro, de manera que al no actuar sobre el timón,
éste tenga siempre tendencia a ir a la vía cuando el barco va avante.
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La superficie del timón oscilará entre un 1 y un 2% de la Superficie Vélica total. Esto
quiere decir que, teniendo como dato inicial 148,84 m2 de Superficie Vélica, la Superficie del
Timón tomará unos valores que estarán entre 1,4884 m2 y 2,9768 m2, respectivamente. En
este caso se optará por un porcentaje de la Superficie Vélica de 1,5%, con lo que se obtendrá
un valor de la Superficie del Timón (Spt) de 2,2326 m2.
Una vez dicho esto, y teniendo en cuenta que en el caso que nos ocupe no es
conveniente que el calado del timón supere al de la orza se estimará como valor para el calado
del timón (Tk) de 2 m.
Para obtener el valor de la cuerda media del timón sólo hay que dividir el valor de la
superficie entre el calado del timón, para así obtener como valor para esta cuerda media ( C )
de 1,12 m.
Una vez obtenidos estos parámetros, y tras aplicar una seria de expresiones que a
continuación se detallarán, se puede avanzar en el proceso de cálculo del timón de la
embarcación. Las expresiones empleadas en este proceso, como en el caso de la orza, son:
-
Superficie del timón: Spt = C x Tk
-
Cuerda media: Cm =
-
Relación de afinamiento:
-
Relación de aspecto geométrica: ARg =
-
Relación de aspecto efectiva: A Re = 1,5 x ARg
C sup + C inf
2
C inf
C sup
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Tk
Cm
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Para obtener el mayor rendimiento posible del timón se intentará que tenga la mayor
relación de aspecto posible.
Con respecto al valor de las cuerdas del timón, del mismo modo que se procedió en el
caso de la orza, se utilizará una gráfica que relaciones el ángulo de barrido hacia atrás con la
relación de afinamiento. Para poder obtener algún dato de ella se entrará en la misma con el
ángulo de barrido, tomando para este parámetro un valor preliminar de 5º, obteniéndose una
relación de afinamiento de 0,70, valor gracias al cual posteriormente se podrán obtener el
valor de las cuerdas del timón.
Una vez realizado el cálculo se obtendrán los valores de las cuerdas, de 1,32 m para la
cuerda superior y de 0,92 m para la cuerda inferior.
Para el timón se utilizará una sección NACA de cuatro dígitos, más apropiada para un
timón que para una orza. Esta sección estará suspendida, ya que así se obtendrá un mayor
rendimiento de la misma. Tendrá un cierto ángulo de caída de 15º, y tendrá un acabado
elíptico. Con respecto a la mecha, cuanto más profundamente entre dentro del timón, más
efectiva será en la transmisión de esfuerzos.
DIÁMETRO DE LA MECHA DEL TIMÓN
Normalmente, por sencillez en la construcción, la mecha del timón se coloca
perpendicular al fondo de la embarcación. En este caso, el fondo no tiene inclinación con la
horizontal.
Los datos de partida son:
-
Área proyectada de la pala: Spt = 2,2326 m2
-
Calado del timón: Tk = 2 m
-
Calado medido en el borde de ataque: Rha = 2,1 m
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-
Calado del timón medido en el borde de salida: Rhf = 1,8 m
-
Ángulo de ataque para la máxima inclinación: α o = 15º
-
Velocidad del casco: V = 9 Nudos
-
Distancia horizontal desde el eje del timón hasta el CE: LC = 0,3 m
-
Carga empleada para los cálculos: σ =
-
Peso específico del fluido (agua del mar): ρ = 1.025 Kg/m3
-
Relación de aspecto efectiva:
Rha = 2,1 m ;
Lu = 1,32 m
Rhf = 1,8 m
Li = 0,92 m
ARe = 2 x
-
;
Rha + Rhf
2,1 + 1,8
=2x
Lu + Li
1,32 + 0,92
ARe = 3,48
Coeficiente de sustentación:
C=
0,11
0,11
=
2
2
1+
1+
ARe
3,48
C = 0,069
α o es el ángulo de ataque para máxima sustentación = 15º
C1r = C x α o = 0,069 x 15º -
C1r = 1,048
Área lateral del timón:
A1r = 0,25 x (Rha + Rhf) x (Lu + Li) = 0,25 x (2,1 + 1,8) x (1,32 + 0,92) A1r = 2,184 m2
-
Fuerza lateral del timón:
Fr = 0,5 x ρ x V2 x A1r x C1r = 0,5 x 1.025 x 4,632 x 2,184 x 1,048
Fr = 25.146,05 N
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-
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Momento flector del timón:
Mr = Rvc x Fr = 0,67 x 25.146,05
Mr = 16.847,853 N·m
Siendo RVC la distancia vertical desde el centro de empuje CE hasta la parte alta del
timón.
-
Momento torsor del timón:
Tr = Lc x Fr = 0,3 x 25.146,05
-
Tr = 7.543,815 N·m
Diámetro del eje del timón:
  32
d =  
 π x σ

  Mr

 x 
+ Mr 2 + 4 Tr 2 

  2
1
2




1
3
d = 8,54 mm
Dibujo 7.3.a
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
146
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APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
DISPOSICIÓN GENERAL
E.U.I.T. Naval
Al proyectar la disposición tanto de la cubierta como de los interiores, hemos
intentado conseguir una disposición práctica, con un buen grado de confort, habitabilidad y
facilidad de manejo, siguiendo un esquema clásico con formas rectas y sencillas.
8.1. DISPOSICIÓN INTERIOR
Al diseñar el interior del barco se han tenido en cuenta el uso de la embarcación y el
número de personas que abordo van a ir. Se deben tener en cuenta, por tanto, que al tener
travesías previstas de una semana, las personas pasarán bastante tiempo a bordo, por lo que se
ha de hacer la estancia lo más confortable posible. Para este fin se dispone una zona de salón
amplia e iluminada, con accesibilidad a cualquiera de los camarotes con facilidad. Los
camarotes son espaciosos con amplias camas dobles, teniendo armarios en todos ellos que
facilitan la manipulación del equipaje.
En todo el barco se tiene una altura suficiente para que no se tengan problemas al
moverse por el interior. A este efecto se ha tomado un francobordo alto en el diseño de la
carena. Hay que tener en cuenta la disposición de tanques, baterías, bombas y motor que se
van a llevar a bordo, ya que se ha de dejar el espacio necesario para ellos, situando en número
mayor de ellos bajo el piso de forma que no dificulten un movimiento sin riesgo de golpes.
Todos los interiores están realizados en ebanistería realizada con contrachapado
marino WBP, chapado en teca de Birmania con molduras macizas o laminadas en teca.
Barnizado con laca de poliuretano, con acabado satinado. Todas las puertas de paso están
dotadas de cerradura y retenedor. Los techos son de material sintético lavable y están dotados
de pasamanos. Los suelos son todos practicables, y están realizados en marquetería listada con
barniz especial. Todos los colchones son de goma-espuma de densidad media, tapizados en
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material sintético. Los sofás son de goma-espuma recubierta de poliéster para mejorar su
textura. Las ventanas y escotillas llevan cortinas de tela lavable.
Para la disposición interior hemos dividido la eslora en tres módulos principales
separados por mamparos estructurales, logrando de este modo una distribución espaciosa y
práctica. Estos módulos son camarotes de proa, módulo central y módulo de popa.
CAMAROTES DE PROA
Se extiende desde el mamparo de popa del pozo del ancla, hasta la cuaderna 24. Está
equipado con una cama doble triangular y dos armarios, uno a cada banda. A popa de este
camarote de dispone otro camarote que se extiende desde la cuaderna 24 hasta el mamparo
estructural en la cuaderna 19. En él se sitúa a babor una cama doble adaptada a la forma del
casco y un armario. En el costado de estribor se encuentra otro armario y un aseo equipado
con lavabo, inodoro y placa ducha.
MÓDULO CENTRAL
Es el más amplio de los tres, y se extiende desde el mamparo estructural de proa hasta
el mamparo estructural de popa. Engloba el salón, la cocina, aseo y la mesa de navegación.
Está distribuido en dos alturas.
El salón consta de dos sofás semicirculares, y en el centro una mesa ovalada. Todo el
volumen de sofás es aprovechado en forma de tambuchos que permitirán la estiba de víveres,
herramientas e incluso equipaje extra.
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DISPOSICIÓN GENERAL
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La cocina se sitúa a popa de los sofás. Es de un diseño amplio y cómodo y está
equipada con fregadero, fuego y horno de gas, microondas, lavadora y frigorífico con
congelador. Toda la zona baja de la cocina es de armarios y cajones.
A estribor de la cocina se sitúa el otro aseo del barco, siendo éste el más grande y está
equipado con placa ducha, lavabo e inodoro.
A proa del aseo se encuentra la mesa de cartas, con forma de “L”, en cuyo uno de los
lados, en la parte inferior, se disponen cajones. En el costado se dispone de todos los equipos
electrónicos de ayuda a la navegación, además de los sistemas de comunicaciones. También
se encuentra un tablero con todos los interruptores de luces de navegación. Con respecto a la
iluminación, durante las horas solares no hará falta luz artificial ya que la iluminación queda
garantizada con los portillos superiores y una enorme cristalera, y durante la noche hay un
punto de luz en la zona de sofás y dos puntos de luz en cocina y aseo.
MÓDULO DE POPA
En el módulo de popa se ubican dos camarotes, uno a cada banda, separados por la
escalera de acceso. Los camarotes son simétricos y constan de cama doble y dos armarios.
Debajo de cada cama se encuentran más tambuchos, además del acceso al eje del motor. El
compartimento del motor se encuentra bajo las escaleras y está totalmente insonorizado. El
motor es accesible desde los dos costados, y además dispone de una luz que ayuda en las
tareas de mantenimiento y reparaciones.
DISEÑO DE CUBIERTA
Cada diseño de yate tiene su propia cubierta característica. La cubierta va en función
de las necesidades que se crean prioritarias en ese yate. Como aclaración un ejemplo: los
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requisitos de una embarcación de regata son muy diferentes a las de un crucero, por lo tanto la
cubierta de uno es muy diferente a la del otro. Aunque siempre hay cualidades comunes. Cada
una de estas cualidades tiene su prioridad para ser satisfecha. Es decir, para una determinada
cubierta, una cualidad será la más importante, mientras que para otra cubierta, la misma
cualidad tendrá otra relevancia.
Normalmente la cubierta de un velero consta de las siguientes partes: bañera, pasillo y
cubierta (propiamente dicho).
Como ya se sabe, en el presente diseño se emula a un velero clásico, por lo que la
cubierta debe ser sencilla, despejada, recta y con un número de cambios de nivel mínimo. Con
ellos se consigue:
a) Aumentar la superficie en la que tomar el sol
b) Permitir movimientos rápidos al facilitar el paso
Gracias a esta cubierta se consigue una cualidad antes no mencionada y es que tiene
un número mínimo de obstáculos para la visión del timonel.
Todas las escotillas y portillos se encuentran en la cubierta por lo que deben
proporcionar toda la luz aire necesario en el interior. Para facilitar el gobierno de la
embarcación se ha dispuesto de cuatro winches alrededor de la bañera.
DISTRIBUCIÓN DE CUBIERTA
A proa del mástil se aprecia una cubierta totalmente limpia a excepción de los cuatro
portillos. Justo en la proa, se encuentra un espacio de estiba perfecto como pañol de velas y
equipo de fondeo.
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Predomina a media eslora la gran cristalera que ilumina todo el salón, además del resto
de portillos que permiten el paso de luz y una adecuada ventilación al interior. Todos los
portillos tienen la bisagra hacia proa o hacia los costados con el fin de minimizar la entrada de
agua.
DISEÑO DE LA BAÑERA
La bañera se encuentra centrada y a popa de la cabina. Con esta posición la cabina
protege a la tripulación de los rociones típicos de cuando se navega en ceñida. En cuanto a las
olas rompientes por popa no hay problema ya que hay una distancia razonable desde la popa
hasta la propia bañera. Además el propio respaldo que circunda la bañera también protege de
los rociones provocados por las olas que rompen en las aletas de babor y estribor.
La bañera debe ser cómoda y útil para manejar todos los elementos necesarios para la
navegación. Por ello debe permitir una gran versatilidad de posiciones. Como es la zona más
empleada a bordo, es muy importante su correcto diseño, sobre todo de cara a la ergonomía y
confort.
Debido a la magnitud de la embarcación y la situación de la bañera que se ha
escogido, se debe disponer de un sistema de gobierno hidráulico, por lo que obliga a escoger
la rueda como sistema de gobierno. Los instrumentos de navegación se colocan aprovechando
el pie que sustenta la rueda.
PASILLOS
El propio nombre ya indica su función, pero dicho con otras palabras, son unos
corredores para permitir la libre circulación. Esta libre circulación es muy importante ya que
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durante una maniobra, la tripulación debe moverse con agilidad y rapidez, por lo que no
pueden existir obstáculos o peligro alguno.
La mayoría de diseñadores coincide en que la anchura mínima debe ser de unos 40
centímetros para circular sin temores. Por lo tanto, para que los pasillos resulten anchos, la
distancia mínima desde la cabina hasta el trancanil, debe superar el medio metro.
JARCIA DE LABOR
El carril de escotero de mayor se sitúa a proa de la rueda, en la parte superior de la
cabina. De este modo se consigue una mayor facilidad de navegación con poca tripulación y
en regatas. Para facilitar la maniobra y evitar enredos de cabos, dicha escota se envía al carril
del escotero situado a cada banda de la bañera hasta los winches de la bañera.
A los lados de la bañera, en los pasillos, se distribuyen cuatro winches; dos a babor y
otros dos a estribor. La función de estos winches es la de cazar o soltar velas.
Para izar las velas se usarán dos winches, ambas sobe la cabina y lo más a popa
posible.
Como ya se ha expuesto anteriormente, en proa se encuentra el equipo de fondeo. El
molinete de dicho equipo es del modelo Condor de la casa Vetus, y el ancla tiene una masa de
40 Kg siendo ésta un ancla Lewmar Delta 40 Kg.
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9.1. MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN
ELECCIÓN DEL TIPO DE MATERIAL
A la hora de diseñar y construir la embarcación, es necesario elegir el material que se
va a emplear. Los principales materiales utilizados en construcción naval son: la madera, el
acero, el aluminio y los materiales compuestos.
Desde el primer momento se ha descartado el uso de la madera como material de
construcción de la embarcación. La madera es el material empleado tradicionalmente en la
construcción naval, debido a su excelente flotabilidad y buen comportamiento ante
reparaciones de pequeña y mediana envergadura. Sin embargo, presenta problemas a la hora
de su utilización.
En contra, hay que tener en cuenta que la madera es un material pesado. Su coste de
adquisición es alto, y para la fabricación es necesaria mano de obra cualificada y experta. Una
vez comenzada la construcción es complicado conseguir las formas deseadas, por tratarse de
un material poco moldeable. La madera tiene poca resistencia a la putrefacción y requiere de
un esmerado cuidado para conservarla en buen estado.
Descartando la madera como material de construcción para la embarcación, se llevará
a cabo, para una adecuada elección del material, un breve análisis de comparación entre los
otros materiales: acero, aluminio y material compuesto, atendiendo a diversas características.
a) Peso:
Para una misma resistencia, claramente la embarcación será más pesada en acero que
en aluminio, y este a su vez, que en plástico reforzado con fibra de vidrio (PRFV).
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El peso de un barco construido en aluminio es ligeramente mayor que al de PRFV en
estructura monolítica. La utilización de estructuras en sándwich así como técnicas de vacío
disminuyen notablemente el peso de la estructura.
Esta característica implica que para una misma velocidad de la embarcación, la
potencia instalada en esta deba ser mayor en la construcción de acero que en aluminio o
PRFV.
b) Resistencia Estructural:
Esta característica por sí sola no es indicativa, puesto que ya sea de acero, aluminio o
PRFV, la embarcación deberá tener la misma resistencia estructural, y lo único que variarán
serán los espesores y números de refuerzos.
Aún así, la aleación de aluminio utilizada en construcción naval (Al-MG-MN 4,5 %)
se suministra con un tratamiento de dureza que cuando se sueldan los topes o un refuerzo a
una plancha de aluminio, las características mecánicas de la zona bajan sensiblemente por el
tratamiento de recocido que sufre la zona.
En cuanto a la rigidez, las estructuras de PRFV son menos rígidas que las de otros
materiales.
c) Fatiga:
El aluminio trabaja mal a fatiga, por lo que si el diseño de la estructura no ha sido lo
suficientemente cuidadoso, pueden existir zonas donde a lo largo de la vida de la embarcación
aparezcan grietas. Esto suele ocurrir en zonas localizadas y sometidas a continuas vibraciones.
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d) Coeficiente de dilatación:
El coeficiente de dilatación del aluminio es mayor que el del acero y el del PRFV, por
lo que se requiere un cuidado especial en el proceso de armado y soldadura, ya que pueden
aparecer deformaciones por el calor generado en los distintos procesos de construcción, que
son muy difíciles de eliminar a posteriori.
e) Resistencia a la corrosión:
Se debe diferenciar entre la corrosión por efecto del oxígeno del aire y la corrosión
electrolítica.
En el primer caso tanto el aluminio como los materiales compuestos tienen un
excelente comportamiento.
En cambio, la corrosión galvánica no afecta a los materiales compuestos, pero al acero
y sobre todo el aluminio se ven gravemente afectado. El aluminio, en contacto con otros
materiales más electropositivos, se comporta de forma negativa, ya que sufre una fuerte
corrosión galvánica (por ejemplo, en contacto con el acero), por lo que las embarcaciones
construidas con este material deberán disponer de una buena protección catódica, mediante
ánodos de sacrificio, y una frecuente vigilancia del estado de conservación de estos.
Por otra parte, y desde el punto de vista estético, una embarcación de PRFV siempre
se encuentra en mejor estado que una de acero o aluminio.
f)
Mantenimiento y reparación:
Las embarcaciones construidas en PRFV presentan unos gastos de mantenimiento
mínimos en comparación con estructuras construidas en acero o aluminio. En cuanto a la
reparación, tanto para el acero como para el PRFV es relativamente fácil encontrar talleres
preparados para reparar este tipo de materiales.
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Sin embargo, debido a la dificultad que presentan los trabajos con aluminio, sobre
todo en soldadura, siempre es más difícil encontrar talleres especializados.
g) Soldadura:
Como se ha mencionado antes, es el aspecto más delicado de la fase de construcción y
reparación de una estructura de aluminio. Por ello, si no se dispone de instalaciones
adecuadas, un proceso muy controlado y un diseño específico para el aluminio, pueden
aparecer problemas a posteriori de agrietabilidad de difícil y costosa solución.
h) Resistencia al fuego:
En este caso, las embarcaciones construidas en acero son claramente superiores, ya
que en el caso del aluminio, el magnesio que contiene la aleación, arde. En el caso de PRFV,
al ser la resina de poliéster un plástico termoestable, se carboniza sin deformación
produciendo humos tóxicos. Aún así, las características de resistencia al fuego se pueden
mejorar utilizando resinas de ácido caliente, que se utilizan como retardador de llama.
i)
Coste:
Si se construye una sola embarcación, el coste de la estructura fabricada en PRFV es
similar a la de aluminio y superior a una de acero.
Si se construyen varias unidades, el coste de las estructuras fabricadas en PRFV es
claramente inferior a las de aluminio y acero. Esto se debe a que en el caso del PRFV se
construyen un modelo y un molde cuyo coste se amortiza entre todas las unidades
construidas.
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j)
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Conclusiones:
En pequeñas y medianas embarcaciones, se impone claramente el PRFV sobre otros
materiales principalmente por:
-
Costes más bajos, ya que normalmente se construyen varias unidades.
-
Buen comportamiento en ambiente salino.
-
Muy buena relación resistencia/peso.
-
Coste de mantenimiento bajo.
-
Fácil reparación.
-
Buena confortabilidad.
-
Embarcación siempre con buena presencia física.
Con respecto a la utilización de acero o aluminio, si se desea un barco con buena
presencia, un bajo mantenimiento y alta velocidad, el aluminio es claramente mejor opción
que el acero.
En este proyecto se usará PRFV para la construcción del casco, refuerzos, cubierta y
mobiliario exterior.
PROPIEDADES DEL MATERIAL A EMPLEAR
Los materiales compuestos son una combinación de resinas sintéticas y material
reforzante, de tal manera que las propiedades mecánicas de la resina y del refuerzo consiguen
combinarse y aumentarse.
En el mercado existe una gran variedad de formatos de presentación de las resinas y
fibras, cada una con unas propiedades características.
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Los materiales compuestos están formados por dos partes: la matriz, que sirve
fundamentalmente de base de los otros materiales, y el refuerzo, que será de otro material
distinto al de la matriz.
a) Matriz:
Existen distintos tipos de matrices, que se resumirán en la siguiente tabla:
Tabla 9.1.a
Inorgánicas
Cemento, Yeso, Matrices cerámicas, Matrices
metálicas
Epoxi, Vinilester, Poliéster,
Termoestables
Matrices
Fenólicas, Poliimidas,
Polieteramida, Esteres cianato
Orgánicas
Policloruro de Vinilo (PVC),
Termoplásticos
Polietileno, Polipropileno,
Policarbonato, Poliestireno, Pet,
Nylon, Peek, Poliamidas
En la embarcación de este proyecto se utilizará una Resina Termoestable, de gran
utilidad en construcción naval, y que se caracteriza por no variar sus propiedades con los
cambios de temperatura. Dentro del grupo de las termoestables, las resinas se pueden
clasificar de la siguiente forma en función de la temperatura de utilización:
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Tabla 9.1.b
Bajas temperaturas
Poliéster
caliente
Vinilester
Medias temperaturas
Epoxi
Medias-altas temperaturas
Altas temperaturas
Isoftálica, Ortoftálica, Ácido
Fenólica
Bismaleimida, Poliimida,
Esteres cianato, Polieteramida
En la embarcación de este proyecto se utilizará Resina de Poliéster, por ser la más
utilizada en construcción naval. Químicamente, la Resina de Poliéster es un polímero de
condensación que resulta de la reacción de:
Ácido orgánico dibásico + Alcohol dihídrico (glicol)
Las Resinas de Poliéster se clasifican, como se indica en la tabla anterior, en tres tipos:
-
Ortoftálica: es una resina de utilización general.
-
Isoftálica: grandes propiedades de resistencia al desgaste y a agentes químicos.
-
Ácido caliente: se utiliza como retardador de llama.
También son de uso común las resinas Epoxi, que reciben ese nombre por incluir en su
composición dos grupos epóxidos. Muestran buenas calidades de resistencia mecánica y
química, también a la abrasión y poseen buenas cualidades eléctricas, aunque una de sus
principales ventajas sobre la resina de poliéster es su baja concentración (1%-2%) que incluso
puede reducirse hasta prácticamente a cero. Es más cara que la resina de poliéster.
En este proyecto se utilizará la Resina de Poliéster Isoftálica.
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Es necesario mencionar que para que se produzca el endurecimiento o curado de las
distintas variedades de resina en un plazo que resulte lo suficientemente corto para que resulte
rentable su uso, es necesario añadirle dos productos conocidos como catalizador y activador
o acelerador, en proporciones concretas.
El catalizador produce radicales libres que provocan la iniciación de la reacción de
polimerización y el activador o acelerador refuerza la acción del catalizador y permite
polimerizar a temperaturas menos elevadas. Por esta razón, también resulta un material
excelente para construcción, ya que variando las proporciones de estos productos se puede
conseguir un curado más o menos rápido según interese.
No esta de más advertir que nunca se debe mezclar el catalizador y el activador o
acelerador directamente, pues provoca una violenta explosión. El activador se añade a la
resina previamente.
En el campo de las resinas, y en el caso de este proyecto, es necesario mencionar la
posibilidad de añadir a la misma una cierta cantidad o “carga” de material colorante para
conseguir distintos acabados traslúcidos u opacos. En el mercado existe gran cantidad de estos
elementos. Así, por ejemplo, para acabados metalizados, puede añadirse polvo de aluminio o
pequeñas láminas de vinilo.
En conclusión de todo lo anterior se ha decidido en este proyecto utilizar como
material de construcción la resina de poliéster reforzada con fibra de vidrio.
b) Refuerzo:
Como ya se ha dicho, el tipo de refuerzo de esta embarcación será fibra. Por lo
general, este tipo de compuestos consiguen mayor resistencia a la fatiga, menor rigidez y una
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mejor relación resistencia-peso, al incorporar fibras resistentes y rígidas, aunque frágiles, en
una matriz más blanda y dúctil. El material matriz transmite la fuerza a las fibras, las cuales
soportan la mayor parte de la fuerza aplicada. La resistencia del compuesto puede resultar alta
a temperatura ambiente y a temperaturas elevadas.
Se pude hacer una clasificación, según su naturaleza, de las diferentes clases de fibras
que existen en el mercado. Esta clasificación está recogida en la siguiente tabla:
Tabla 9.1.c
Fibras cerámicas
Fibras de origen mineral
Carburo de Silicio, Alúmina
Fibras metálicas
Fibras inorgánicas
Carbono, Vidrio, Boro
Fibras orgánicas
Aramida, Polietileno
Fibras de origen orgánico
Para la fabricación de esta embarcación se usará un tipo de fibra inorgánica,
concretamente la fibra de vidrio. Su elección se debe principalmente a sus buenos resultados,
basados en la experiencia en otras embarcaciones, y por sus generalidades y propiedades, que
se resumen a continuación:
GENERALIDADES
-
Basadas en óxido de silicio, con adicción de óxidos de Ca, B, Na, Fe y Al.
-
Vidrios amorfos.
-
Resistencia y rigidez.
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-
Propiedades isótropas.
-
Tratamiento superficial: protege, une, lubrica, antiestático, unión matriz.
PROPIEDADES
-
Alta adherencia fibra-matriz.
-
Resistencia mecánica.
-
Características eléctricas.
-
Incombustibilidad.
-
Estabilidad dimensional.
-
Compatibilidad con las materias orgánicas.
-
Imputrescibilidad.
-
Débil conductividad térmica.
-
Excesiva flexibilidad.
-
Bajo coste.
Existen diferentes tipos de fibra de vidrio: A, E, S y R. En esta embarcación se
utilizará fibra tipo “S”, por ser comúnmente utilizada en embarcaciones de este tipo,
obteniéndose buenos resultados, y por las propiedades que a continuación se mencionan:
Tabla 9.1.d
CARACTERÍSTICAS
VIDRIO “S”
DIÁMETRO DEL HILO (µm)
10
DENSIDAD (Kg/m3)
2.480
MÓDULO DE ELASTICIDAD (GPa)
86
RESISTENCIA A TRACCIÓN (GPa)
4,59
MÓDULO ESPECÍFICO
34
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COEFICIENTE EXPANSIÓN TÉRMICA (10-6/ºK)
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5,1
La fibra de vidrio se presenta en forma de “tejido” de filamentos perfectamente
entrecruzados. En este caso recibe la denominación de WR (del inglés “Woven rovings”).
También se presentan en forma de masa de mechas de filamentos colocados aleatoriamente y
recibe la denominación de CSM (del inglés “Chopped Stran Mat”) o simplemente MAT.
En empresas especializadas pueden adquirirse estos y otros formatos, existiendo varias
posibilidades en cuanto al peso de fibra por metro cuadrado que contiene cada uno.
Además para reforzar zonas concretas, se utilizan “mechas” de fibras continuas que
aportan gran resistencia en la dirección de la fibra.
El éxito del uso de la fibra de vidrio en el mundo de los materiales compuestos se debe
a las excelentes características que proporciona al material una vez solidificado: baja densidad
y por tanto, reducido peso, gran resistencia mecánica y eléctrica y su baja reactividad química
(en especial con el agua salada).
En este proyecto se utilizará tela de hebra desbastada o fibras trenzadas (MAT) y
tejido de mechas tejidas.
9.2. PROCESO DE CONSTRUCCIÓN
Debido a la naturaleza del material a emplear, resina de poliéster reforzada con fibra
de vidrio, es necesario disponer de una superficie sólida sobre la cual aplicar el material, de
manera que tras el fraguado adopte la forma deseada.
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ESCANTILLONADO
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Existe la posibilidad de realizar moldes “machos” o moldes “hembra”. El molde
macho es aquel que adopta la forma del interior del casco de la embarcación. Una vez se ha
procedido al laminado y ha finalizado el proceso de fraguado, al separar casco del molde, el
exterior presenta una superficie áspera e irregular. Por tanto requiere un trabajo adicional de
pulido y terminación de la superficie.
El molde hembra, sin embargo, adopta la forma exterior del casco. Es el más indicado.
Una vez desmoldado la superficie exterior de la embarcación esta prácticamente lisa y
terminada, a falta corregir pequeñas imperfecciones. Otra ventaja de este tipo de moldes es la
de permitir un control total de las dimensiones de la pieza, algo que en los moldes machos
resulta muy complicado durante la laminación. Sin embargo, también presentan algunos
riesgos, tales como la aparición de bolsas de aire entre el molde y la superficie de la pieza,
que pueden producir graves deformaciones en la misma.
Otro detalle a tener en cuenta es la posibilidad de realizar un molde válido para varias
laminaciones o un molde de “usar y tirar”. En ambos casos es necesario tener en cuenta la
rentabilidad del proyecto, pues la construcción de un molde multiuso requiere una gran
inversión de tiempo y recursos económicos.
Por tanto, en el caso de que se desee construir una serie completa de cascos iguales,
puede estar indicado el empleo de moldes multiuso. Sin embargo, para la construcción de un
sólo casco o un número muy limitado, conviene estudiar la posibilidad de elaborar moldes de
usar y tirar.
En el caso de este proyecto, se ha decidido por el empleo de un molde hembra de usar
y tirar. La elección del molde hembra se debe a las razones anteriormente expresadas:
excelente terminación exterior de la pieza y un más sencillo control dimensional.
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VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
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Durante todo este proyecto, un factor que se ha intentado mantener es el de conseguir
un producto comercialmente atractivo. Esto implica ofrecer una embarcación de calidad a un
precio razonable. Por esta razón un molde de usar y tirar de bajo presupuesto parece la opción
más acertada.
Una vez construido el molde de laminación, se prepara convenientemente para que su
interior presente una superficie perfectamente lisa y limpia.
Uno de los inconvenientes del uso de la resina de poliéster es que se adhiere con gran
fuerza a cualquier superficie. Por tanto, a la hora de separar la pieza del molde, puede ocurrir
que esta labor resulte prácticamente imposible. Para solucionar este problema, antes de
comenzar a aplicar las distintas capas de resina y fibra es necesario aplicar sobre la superficie
de laminado un agente “desmoldeante”.
Este agente puede ser algún producto basado en cera brillante, acetato de celulosa
disuelto en acetona, alcohol de polivinilo (siempre acompañando a algún otro desmoldeante y
no como único agente) y algunos tipos de láminas de separación. Estas láminas pueden ser de
acetato, neopreno y otros.
El más comúnmente utilizado es el desmoldeante que incluye como producto base la
cera, por su fácil aplicación y excelentes propiedades.
El siguiente paso en el proceso de laminado es la aplicación de la capa de terminación
o “gel-coat”. Teniendo en cuenta que se utilizará un molde hembra, la primera capa de resina
que se aplicará será la más exterior. Por esta razón y para conseguir las propiedades
hidrodinámicas y estéticas, esta capa debe aplicarse con especial cuidado, evitando la
formación de burbujas de aire. Si se desea un casco de un color determinado, es el momento
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de añadir a la resina que compone el gel-coat la carga necesaria de colorante, cuidando de que
se disperse convenientemente por toda la capa de resina para que el color resulte uniforme por
todo el casco de la embarcación.
El gel-coat se aplicará con una brocha ancha y suave dando largas pinceladas
continuas. Se aplicará siempre en la misma dirección. También podrá aplicarse con un rodillo
de lana, siguiendo las mismas indicaciones. En cualquier caso, el objetivo es conseguir una
capa de espesor de 0,2 a 0,5 milímetros. Para conseguir el espesor deseado, se aplicarán tantas
capas como fuese necesario, esperando a que se solidifique cada capa antes de aplicar la
siguiente.
Una vez seca la capa de gel-coat, se aplicará una capa de resina y a continuación una
MAT, otra de resina, una de tejido, y así sucesivamente hasta conseguir el espesor necesario
para el escantillonado calculado. Este proceso se efectuará de forma artesanal o mecánica,
dependiendo de los medios del constructor.
Durante todo el proceso, se evitará en lo posible la aparición de burbujas de aire (una
vez endurecido el casco, estas burbujas provocarían puntos débiles). También se pondrá
especial cuidado en el empalme de las distintas piezas de tejido, realizando un solape que
garantice suficientemente la unión.
Pueden aplicarse de forma consecutivas varias capas de resina y fibra, no siendo
imprescindible esperar a que se endurezcan las anteriores. Sin embargo, en espesores gruesos
es necesario contar con el efecto exotérmico que se produce durante el curado y en como este
efecto puede afectar al molde y a la capa de gel-coat. Conviene detener la laminación al
alcanzar un espesor correspondiente a 2 Kg. de laminado por metro cuadrado.
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Una vez laminado el molde teniendo en cuenta los datos de escantillonado, se colocan
en su interior en los lugares previamente calculados los núcleos de los refuerzos (cortados en
las medidas establecidas) y se procede a su laminado. La terminación interior del casco,
dependerá en gran medida de la decoración interior, siendo posible aplicar tratamientos
estéticos tales como pintado o aplicación de resinas de terminación según esa zona quede
visible o no.
Una vez finalizada la laminación y transcurrido el tiempo necesario para el curado de
la pieza, hay que proceder a la separación de la misma del molde. A pesar de aplicar agentes
desmoldeantes, esta no suele ser una tarea fácil. En cascos pequeños, puede intentarse dando
la vuelta al molde, de manera que la pieza se separe por efecto de su propio peso. En
embarcaciones mayores, los métodos más comúnmente utilizados es la introducción de aire
comprimido o de agua entre la superficie interior del molde y la exterior del casco. En el caso
de usar agua, se produce un curioso efecto: el casco se separa repentinamente para flotar
dentro del molde. A continuación se coloca el casco sobre una cama de construcción con sus
formas para proceder a la terminación superficial y montaje del resto de los elementos.
Aunque no se ha mencionado, para aprovechar los tiempos de secado y las cantidades
de resina preparada, se procede a la vez tanto al laminado del casco como al del resto de
elementos que componen la embarcación, es decir, cubierta y elementos interiores y
exteriores del casco.
Una vez preparados, se procede al montaje de toda la embarcación siguiendo un orden
lógico en función de todos los servicios interiores que se hayan dispuesto.
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9.3. SOCIEDAD DE CLASIFICACIÓN
Existen varias posibilidades para proceder al cálculo de los escantillones de la
estructura de la embarcación. Las más acertadas y aplicadas son las normativas expedidas por
las distintas Sociedades de Clasificación.
En este proyecto se procederá al cálculo aplicando la normativa de la LLOYD´S
REGISTER OF SHIPPING, correspondiente a Agosto de 1978.
Es una normativa algo antigua y en determinados cálculos tiende al
sobredimensionamiento de los refuerzos, pero aún así es perfectamente posible su utilización
en este proyecto.
El nombre de la norma es: “Normas y reglas para la clasificación de yates y pequeñas
embarcaciones”. Se utilizará el Apartado 2 “Construcción del casco”, y dentro de éste, el
Capítulo 2 “Plásticos reforzados con vidrio”.
En el punto 4.2 de la normativa se establecen las características mecánicas del material
conseguido tras la laminación y sobre las cuales se han elaborado el conjunto de reglas que la
forman.
Estas características mecánicas se recogen en la siguiente tabla:
Tabla 9.2.a
N/mm2
Kgf/mm2
ESFUERZO MÁXIMO DE TENSIÓN
85
8,66
MÓDULO DE TENSIÓN
6.350
647
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FUERZA LÍMITE DE FLEXIÓN
152
15,5
MÓDULO DE FLEXIÓN
5.206
531
FUERZA LÍMITE DE COMPRESIÓN
117,2
11,9
MÓDULO DE COMPRESIÓN
6.000
612
FUERZA LÍMITE DE CORTE
62
6,32
MÓDULO DE CORTE
2.750
280
FUERZA INTERLAMINAR DE CORTE
17,25
1,76
GROSOR NOMINAL DE LAMINADO POR
0,7 mm. por 300 g/m2
PESO DE REFUERZO
La aplicación de la normativa comienza con el cálculo de la eslora de escantillonado,
que es la media aritmética de la eslora de flotación LWL y la eslora total LOA, en metros:
L ESC =
LOA + LWL
2
L ESC =
16,6 + 14,8
2
LESC = 15,7 m.
También es necesario conocer el valor del coeficiente
V
, donde V representa la
LWL
velocidad máxima en nudos que puede alcanzar la embarcación.
El reglamento de la LLOYD´S REGISTER OF SHIPPING establece en su normativa,
en el punto 4.1.2, la imposibilidad de aplicar el mismo en los siguientes casos:
-
La velocidad exceda de 35 nudos.
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ESCANTILLONADO
-
V
El coeficiente
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exceda de 10,8.
LWL
-
El desplazamiento de una embarcación con una
V
de 3,6 o mayor, no exceda
LWL
de 0,094 (L2 – 15,8) Tn.
-
La eslora de escantillonado exceda de 30 m.
9.4. APLICACIÓN DE LAS REGLAS DE LA LLOYD’S
REGISTER OF SHIPPING
RESTRICCIONES EN LA APLICACIÓN DE LA NORMATIVA
A continuación se recogen los resultados de aplicar dicha normativa, comenzando por
la comprobación de los cuatro supuestos anteriores y que garantizan el uso correcto de los
cálculos:
a) Velocidad máxima menor de 35 nudos:
En este proyecto la embarcación alcanza los 9 nudos, por lo cual, cumple esta
restricción.
b) El coeficiente
V
no exceda de 10,8:
LWL
Con una velocidad máxima de 9 nudos y una eslora en la flotación de 14,8 m. se
obtiene un coeficiente de:
V
LWL
=
9
14,8
= 2,339
Que como se observa es menor que 10,8 por lo que cumple esta restricción.
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ESCANTILLONADO
c) El desplazamiento de una embarcación con una
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V
de 3,6 o mayor, no exceda
LWL
de 0,094 (L2 – 15,8) Tn:
El coeficiente
V
de esta embarcación es de 2,339, menor que 3,6, por lo que esta
LWL
restricción no la cumple.
d) La eslora de escantillonado menor de 30 m:
La eslora de escantillonado de esta embarcación es de 15,7 m. por lo que cumple esta
restricción.
ESPESOR DEL LAMINADO
Aplicando lo recogido en los puntos 4.2.2 y 4.2.3 de esta normativa, el espesor de una
determinada capa de laminado depende de la cantidad de resina que absorbe la fibra
empleada:
Espesor de una capa de fibra: t =
W
 2,56

x
− 1,36  mm
3072  Gc

Donde:
-
W es el peso de la capa de refuerzo, en g/mm2
-
Gc es la fibra de vidrio contenida en la capa
Este proyecto se realizará alternando tejido Chopped Stram Mat (CSM) y Woven
Roving (WR) los cuales tienen un contenido de fibra en una capa de laminado de:
0,34 % para Chopped Stram Mat
0,50% para Woven Roving
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Estos tejidos se presentan en múltiples formatos, dependiendo del peso de refuerzo por
metro cuadrado. En este proyecto se usarán los que aparecen en la siguiente tabla, a los cuales
se les ha calculado el espesor según la normativa aplicable:
Tabla 9.4.a
Tipo de fibra de vidrio
W (g/mm2)
Gc
Espesor (mm)
MAT 300
300
0,34
0,60
MAT 450
450
0,34
0,90
MAT 500
500
0,34
1,00
MAT 600
600
0,34
1,20
TEJIDO 450
450
0,50
0,55
TEJIDO 500
500
0,50
0,61
TEJIDO 600
600
0,50
0,75
TEJIDO 800
800
0,50
1,00
9.5. LAMINADO DEL CASCO
El laminado del casco tiene que ser una moldura simple o inicialmente moldeado
como dos mitades unidas.
La parte exterior del casco tiene que tener una capa de gel-coat.
Donde los cambios de la forma del casco ocurren, como los del límite del espejo de
popa o pantoque, el refuerzo será llevado durante y después de la articulación.
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ESCANTILLONADO
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El casco será localmente incrementado en grosor para la colocación de la mecha del
timón, soporte de la hélice, etc.
El incremento del peso del laminado tiene que ser gradualmente reducido al peso
normal del laminado, y los filos expuestos a cualquier abertura en el laminado del casco serán
sellados con resina.
En el cálculo del laminado del casco se distinguirán tres partes principales que se
diferenciarán por su espesor.
Dichas partes son:
-
SIDE o costado, que comprende la superficie delimitada por la línea de unión
costado-cubierta y por una línea paralela a la flotación trazada 15 mm sobre la
misma.
-
KEEL o quilla, que se extiende en mayor o menor magnitud a ambos lados de la
línea de crujía sobre el fondo de la embarcación.
-
BOTTOM o fondo, que es la superficie comprendida entre las dos anteriores.
En la siguiente imagen se puede ver la distribución de las anteriores áreas:
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ESCANTILLONADO
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Dibujo 9.5.a
Para cada una de estas zonas se debe de elaborar una secuencia de laminado a base de
Tejido, Mat y Resina, hasta obtener un espesor y peso mínimo requeridos, anteriormente
obtenidos de una tabla en la que se entra con la eslora de escantillonado de la embarcación.
En la Tabla 2.5.2 del Reglamento se recoge el “Peso del casco laminado para veleros y
embarcaciones auxiliares”. Para obtener el valor del peso del casco necesario para las zonas
de fondo y costado se debe entrar en la tabla con la eslora de escantillonado y, en este caso,
hacer la interpolación.
Para una LESC = 15,7 m. el peso del casco en el fondo y en los costados será:
Tabla 9.5.a
ESLORA DE
PESOS DEL CASCO (g/m2)
ESCANTILLONADO
(m)
14
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FONDO
COSTADO
4.650
3.550
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CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESCANTILLONADO
E.U.I.T. Naval
15,7
4.990
3.805
16
5.050
3.850
PESO DEL LAMINADO DEL FONDO: 4.990 g/m2
PESO DEL LAMINADO DEL COSTADO: 3.805 g/m2
LAMINADO DEL FONDO O BOTTOM
El peso del laminado del fondo (calculado anteriormente) es de 4.990 g/m2.
Este peso, al igual que el resto de los pesos para las demás zonas del casco, tiene que
ser corregido multiplicándolo por el factor de corrección Kw según el punto de la normativa
4.3.4, sección b), donde:
Kw = (2,8 x Gc ) + 0,16
Gc es el contenido de fibra en el conjunto del laminado y responde a la siguiente
fórmula:
Gc =
2,56
3.072 x T
+ 1,36
W
Donde T es el espesor total del laminado y W el peso total del laminado.
En la siguiente tabla, se recoge un posible laminado para conseguir un peso igual o
mayor que el hallado en la Tabla 9.5.a, según la normativa LLOYD’S:
Tabla 9.5.b
LAMINADO DEL FONDO
CAPA
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g/m2 (capa)
t (capa)
177
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ESCANTILLONADO
E.U.I.T. Naval
MAT
300
0,60
TEJIDO
450
0,55
MAT
500
1,00
TEJIDO
450
0,55
MAT
500
1,00
TEJIDO
800
1,00
MAT
500
1,00
TEJIDO
450
0,55
MAT
300
0,60
TEJIDO
450
0,55
MAT
500
1,00
TEJIDO
800
1,00
MAT
500
1,00
TEJIDO
450
0,55
MAT
500
1,00
TEJIDO
450
0,55
MAT
300
0,60
Nº DE CAPAS
17
ESPESOR
TOTAL
PESO
8.200
13,10
LAMINADO
Tabla 9.5.c
Gc (laminado)
0,4084
Kw
1,3036
Peso inicial
4.990
Peso laminado (corregido)
6.505,2
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ESCANTILLONADO
Espesor laminado fondo
E.U.I.T. Naval
13,10
Los pesos están en g/m2 y los espesores en mm.
Con este laminado se obtiene un peso de laminado de 8.200 g/m2, que supera el peso
corregido, 6.505,2 g/m2, con lo que este laminado es aceptable para satisfacer el peso del
laminado corregido exigido por la normativa aplicada en la Tabla 9.5.a.
LAMINADO DEL COSTADO O SIDE
En esta ocasión se hace lo mismo que con el laminado del costado. En la siguiente
tabla se recoge un posible laminado para conseguir un peso de laminado igual o superior al
obtenido en la Tabla 9.5.a por la normativa LLOYD’S. Al igual que en el caso del laminado
del fondo, también se ha aplicado la corrección:
Tabla 9.5.d
LAMINADO DEL COSTADO
CAPA
g/m2 (capa)
t (capa)
MAT
300
0,60
TEJIDO
450
0,55
MAT
500
1,00
TEJIDO
800
1,00
MAT
500
1,00
TEJIDO
450
0,55
MAT
300
0,60
TEJIDO
450
0,55
MAT
500
1,00
TEJIDO
800
1,00
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ESCANTILLONADO
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MAT
500
1,00
TEJIDO
450
0,55
MAT
300
0,60
Nº DE CAPAS
13
ESPESOR
TOTAL
PESO
6.300
10
LAMINADO
Tabla 9.5.e
Gc (laminado)
0,4105
Kw
1,3094
Peso inicial
3.805
Peso laminado (corregido)
4.982,3
Espesor laminado costado
10
Los pesos están en g/m2 y los espesores en mm.
Con este laminado se obtiene un peso de laminado de 6.300 g/m2, que supera el peso
corregido, 4.982,3 g/m2, con lo que este laminado es aceptable para satisfacer el peso del
laminado corregido exigido por la normativa aplicada en la Tabla 9.5.a.
LAMINADO DE LA QUILLA O KEEL
La obtención del peso del laminado en esta zona se realiza según lo recogido en el
apartado 5.3.3 de la normativa LLOYD’S para veleros y embarcaciones auxiliares.
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180
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ESCANTILLONADO
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En dicho punto se indica que el peso y la manga mínima de la quilla están dados en las
columnas 6 y 7 de la Tabla 2.5.2, y que están basados en una sola quilla laminada:
Tabla 9.5.f
ESLORA DE
QUILLA
ESCANTILLONADO
MANGA (mm)
PESO (g/m2)
585
7.600
15,7
627,5
7.940
16
635
8.000
(m)
14
PESO DEL LAMINADO DEL FONDO: 7.940 g/m2
Como el laminado del fondo es inferior al que se requiere en la quilla, hay que aplicar
el peso de laminación necesario en la quilla. El peso a añadir debe ser suficiente para obtener
el propio peso requerido en la quilla.
En la siguiente tabla, se recoge un posible laminado para conseguir un peso igual o
mayor que el hallado en la Tabla 9.5.f, según la normativa LLOYD’S:
Tabla 9.5.g
LAMINADO DE LA QUILLA
CAPA
g/m2 (capa)
t (capa)
MAT
300
0,60
TEJIDO
450
0,55
MAT
500
1,00
TEJIDO
450
0,55
MAT
500
1,00
TEJIDO
800
1,00
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ESCANTILLONADO
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MAT
500
1,00
TEJIDO
800
1,00
MAT
500
1,00
TEJIDO
450
0,55
MAT
300
0,60
TEJIDO
450
0,55
MAT
500
1,00
TEJIDO
800
1,00
MAT
500
1,00
TEJIDO
800
1,00
MAT
500
1,00
TEJIDO
450
0,55
MAT
500
1,00
TEJIDO
450
0,55
MAT
300
0,60
Nº DE CAPAS
21
ESPESOR
TOTAL
PESO
10.800
17,10
LAMINADO
Tabla 9.5.h
Gc (laminado)
0,4113
Kw
1,3117
Peso inicial
7.940
Peso laminado (corregido)
10.800
Espesor laminado fondo
17,10
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ESCANTILLONADO
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Los pesos están en g/m2 y los espesores en mm.
9.6. REFUERZOS DEL CASCO
Una vez calculado el laminado en las tres zonas principales del casco (fondo, quilla y
costados), hay que definir los distintos refuerzos que se encuentran a lo largo y ancho del
casco. Para ello, la normativa divide estos esfuerzos en tres grupos: Armazón Transversal,
Armazón Longitudinal y Cubierta y Superestructura.
El Armazón Transversal está compuesto por los refuerzos transversales, es decir,
varengas, cuadernas del costado y otros refuerzos especiales dispuestos coincidentes con el
mamparo de proa. El Longitudinal está compuesto por los longitudinales de fondo y costado,
y bulárcamas de centro y de costado. Por último, la zona de Cubierta y Superestructura está
compuesta por el peso de la propia cubierta, los baos y los longitudinales de cubierta.
La estructura de la embarcación será transversal, por lo que los refuerzos estarán
compuestos por cuadernas, varengas, mamparos estructurales y baos. También se colocarán
ciertos refuerzos longitudinales, como serán vagras y longitudinales de cubierta.
ESPACIADO BÁSICO DEL REFUERZO
Se define como la distancia medida entre los centros geométricos de dos refuerzos
consecutivos. Debido a que la estructura será transversal, se fijará un espaciado entre
refuerzos de 0,5 m. Con esta separación se evita colocar refuerzos longitudinales, a excepción
de ciertas zonas, como serán 4 vagras, un longitudinal en el pantoque y otro en la unión de la
traca de cinta con la cubierta.
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183
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CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESCANTILLONADO
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Dicho espaciado se utilizará para interpolar en las siguientes tablas:
-
2.6.2: “Armazón transversal para embarcación a motor, velero y embarcación
auxiliar”
-
2.6.3: “Armazón longitudinal para motor, velero y auxiliar”
-
2.7.1: “Peso del laminado de la cubierta superior en embarcaciones a motor,
veleros y auxiliares”
-
2.7.2: “Módulo de los baos de la cubierta superior en embarcaciones a motor,
veleros y auxiliares”
-
2.7.5: “Peso del laminado de la superestructura y la cabina de popa en
embarcaciones a motor, veleros y auxiliares”
En estas tablas se entrará con el valor fijo del espaciado de refuerzos, y se interpolará
según el valor de la eslora de escantillonado.
LAMINADO DE REFUERZOS TRANSVERSALES
Se debe mencionar que el reparto de los refuerzos transversales de la embarcación se
realizará de forma que no resulten un obstáculo a la hora de disponer los interiores.
Para el cálculo de los refuerzos transversales del casco, la normativa LLOYD’S
establece unas reglas generales en cuanto al módulo resistente final que deben tener. Sin
embargo, los detalles como la morfología de los refuerzos quedan a disposición del
proyectista.
Para dicho cálculo, la normativa LLOYD’S aporta una tabla en la que se puede
calcular el módulo mínimo necesario para los refuerzos transversales (Tabla 2.6.2: “Armazón
transversal para embarcaciones a motor, velero y embarcación auxiliar”).
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
184
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESCANTILLONADO
E.U.I.T. Naval
En dicha Tabla aparece el módulo resistente para los refuerzos transversales en
V
función del calado y del coeficiente
:
LWL
Tabla 9.6.a
MÓDULO RESISTENTE DE VARENGAS Y
CUADERNAS (cm3)
V
CALADO (m)
< 3,6
LWL
VARENGA DE
CUADERNA DE
CENTRO
COSTADO
2,25
80
30
2,5
173,93
68,93
5,75
1.395
575
El módulo resistente obtenido en la tabla para los refuerzos es:
MÓDULO RESISTENTE VARENGAS DE CENTRO: 173,93 174 cm3
MÓDULO RESISTENTE CUADERNAS DE COSTADO: 68,93 69 cm3
El módulo obtenido en la Tabla 9.6.a ha de ser corregido según el Punto 4.3.5, sección
b) de la normativa aplicada, multiplicándolo por el factor de corrección Kz:
Kz =
1
15 (Gc − 6 Gc + 1,45)
2
Considerando una geometría del refuerzo según la siguiente figura, llamado “sombrero
de copa”, por descomposición del mismo en conjunto de paralelogramos se puede calcular su
módulo resistente (en función de unas dimensiones iniciales), para comprobar que se alcanza
el módulo requerido por la normativa.
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
185
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESCANTILLONADO
E.U.I.T. Naval
Dibujo 9.6.a
La descomposición en paralelogramos se realiza de la siguiente manera:
Dibujo 9.6.b
Haciendo uso de una hoja de cálculo se puede obtener el módulo resistente para estos
refuerzos.
Los datos de partida son:
-
Módulo resistente obtenido en la Tabla 9.6.a
-
Dimensiones iniciales
-
Gc del laminado de la zona a reforzar
-
Espesor de la zona a reforzar
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
186
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESCANTILLONADO
E.U.I.T. Naval
a) Varengas de centro:
Tabla 9.6.b
DIMENSIONES (mm)
T
17,1
t1
7
t2
7
C
150
h
83
W
500
F
200
Tabla 9.6.c
ELEMENTO
ÁREA (mm2)
Yg (mm)
A x Yg (mm3)
Ip (mm4)
I (mm4)
1
2.800
20,6
57.680
11.433,33
1.199.641,33
2
1.162
58,6
68.093,2
667.084,83
4.657.346,35
3
1.050
103,6
108.780
4.287,5
11.273.895,5
4
8.550
8,55
73.102,5
208.342,13
833.368,5
TOTAL
13.562
307.655,7
17.964.251,69
Tabla 9.6.d
Yg (neutra)
22,685 mm
Y (máxima)
84,415 mm
In (línea neutra)
10.985.042,887 mm4
Módulo resistente real
130.131,606 mm3
Gc (fondo)
0,4113
Kz
0,6580
Módulo resistente (tabla)
174.000 mm3
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
187
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESCANTILLONADO
MÓDULO CORREGIDO
E.U.I.T. Naval
114.489,847 mm3
b) Cuadernas de costado:
Tabla 9.6.e
DIMENSIONES (mm)
T
10
t1
7
t2
7
C
90
H
83
W
500
F
100
Tabla 9.6.f
2
ELEMENTO
ÁREA (mm )
Yg (mm)
A x Yg (mm3)
Ip (mm4)
I (mm4)
1
1.400
13,5
18.900
5.716,67
260.866,67
2
1.162
51,5
59.843
667.084,83
3.748.999,33
3
630
96,5
60.795
2.572,5
5.869.290
4
5.000
5
25.000
41.666,67
166.666,67
TOTAL
8.192
164.538
10.045.822,67
Tabla 9.6.g
Yg (neutra)
20,085 mm
Y (máxima)
79,915 mm
In (línea neutra)
6.741.043,194 mm4
Módulo resistente real
84.352,881 mm3
Gc (fondo)
0,4105
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
188
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESCANTILLONADO
E.U.I.T. Naval
Kz
0,6602
Módulo resistente (tabla)
69.000 mm3
MÓDULO CORREGIDO
45.553,632 mm3
LAMINADO DE REFUERZOS LONGITUDINALES
En la Tabla 2.6.3 del Reglamento aparece el módulo resistente para los longitudinales
en función de la eslora y del coeficiente
V
, manteniendo constante el valor del espaciado
LWL
entre refuerzos:
Tabla 9.6.h
MÓDULO RESISTENTE DE
LONGITUDINALES (cm3)
V
ESLORA (m)
< 3,6
LWL
FONDO
COSTADO
14
150
100
15,7
171,25
113,81
30
350
230
El módulo resistente obtenido en la tabla para los longitudinales del fondo y costados
son:
MÓDULO RESISTENTE LONGITUDINALES DEL FONDO: 171,25 172
3
cm
MÓDULO RESISTENTE LONGITUDINALES DEL COSTADO: 113,81 114
cm3
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
189
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESCANTILLONADO
E.U.I.T. Naval
El módulo obtenido en la Tabla 9.6.h ha de ser corregido según el Punto 4.3.5, sección
b) de la normativa aplicada, multiplicándolo por el factor de corrección Kz:
Kz =
1
15 (Gc − 6 Gc + 1,45)
2
La morfología de este tipo de refuerzo es similar a las de los refuerzos transversales.
Por tanto, con la ayuda de la hoja de cálculo se obtendrá el módulo resistente apto y las
dimensiones de estos.
a) Longitudinales del fondo:
Tabla 9.6.i
DIMENSIONES (mm)
T
17,1
t1
7
t2
7
C
150
h
83
W
500
F
200
Tabla 9.6.j
2
ELEMENTO
ÁREA (mm )
Yg (mm)
A x Yg (mm3)
Ip (mm4)
I (mm4)
1
2.800
20,6
57.680
11.433,33
1.199.641,33
2
1.162
58,6
68.093,2
667.084,83
4.657.346,35
3
1.050
103,6
108.780
4.287,5
11.273.895,5
4
8.550
8,55
73.102,5
208.342,13
833.368,5
TOTAL
13.562
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
307.655,7
17.964.251,69
190
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESCANTILLONADO
E.U.I.T. Naval
Tabla 9.6.k
Yg (neutra)
22,685 mm
Y (máxima)
84,415 mm
In (línea neutra)
10.985.042,887 mm4
Módulo resistente real
130.131,606 mm3
Gc (fondo)
0,4113
Kz
0,6580
Módulo resistente (tabla)
172.000 mm3
MÓDULO CORREGIDO
113.173,871 mm3
b) Longitudinales de costado:
Tabla 9.6.l
DIMENSIONES (mm)
T
10
t1
7
t2
7
C
90
h
83
W
500
F
100
Tabla 9.6.m
ELEMENTO
ÁREA (mm2)
Yg (mm)
A x Yg (mm3)
Ip (mm4)
I (mm4)
1
1.400
13,5
18.900
5.716,67
260.866,67
2
1.162
51,5
59.843
667.084,83
3.748.999,33
3
630
96,5
60.795
2.572,5
5.869.290
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
191
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESCANTILLONADO
4
5.000
TOTAL
8.192
5
E.U.I.T. Naval
25.000
41.666,67
164.538
166.666,67
10.045.822,67
Tabla 9.6.n
Yg (neutra)
20,085 mm
Y (máxima)
79,915 mm
In (línea neutra)
6.741.043,194 mm4
Módulo resistente real
84.352,881 mm3
Gc (fondo)
0,4105
Kz
0,6602
Módulo resistente (tabla)
114.000 mm3
MÓDULO CORREGIDO
75.262,522 mm3
A continuación se muestra un laminado apto para todos los refuerzos. Esto se ha
adoptado así para que todos los refuerzos tengan la misma altura, y evitar desniveles entre
ellos cuando se encuentren.
Tabla 9.6.o
LAMINADO DE LOS REFUERZOS
CAPA
g/m2 (capa)
t (capa)
MAT
300
0,60
TEJIDO
450
0,55
MAT
500
1,00
TEJIDO
450
0,55
MAT
500
1,00
TEJIDO
800
1,00
MAT
500
1,00
TEJIDO
450
0,55
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
192
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESCANTILLONADO
E.U.I.T. Naval
MAT
500
1,00
TEJIDO
450
0,55
MAT
300
0,60
Nº DE CAPAS
11
ESPESOR
TOTAL
PESO
5.200
8,4
LAMINADO
9.7. LAMINADO DE LA CUBIERTA
Aunque lo habitual es que la cubierta de este tipo de embarcaciones tenga una
construcción tipo “sándwich”, en este caso se procederá al escantillonado para la construcción
de la misma en laminado monolítico.
La metodología para el cálculo del laminado de la superficie y de sus refuerzos es la
misma a seguir que la que se ha llevado a cabo para el casco.
El peso por metro cuadrado del laminado necesario viene recogido en la tabla 2.7.1 de
la normativa.
Para una LESC = 15,7 m. el peso del laminado de la cubierta será:
Tabla 9.7.a
ESLORA DE
ESCANTILLONADO
(m)
14
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
PESO DE LA
CUBIERTA (g/m2)
2.250
193
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESCANTILLONADO
E.U.I.T. Naval
15,7
2.345,625
30
3.150
PESO DEL LAMINADO DE LA CUBIERTA: 2.345,625 2.346 cm3
Este peso, al igual que el resto de los pesos para las demás zonas del casco, tiene que
ser corregido multiplicándolo por el factor de corrección Kw según el punto de la normativa
4.3.4, sección b), donde:
Kw = (2,8 x Gc ) + 0,16
Gc es el contenido de fibra en el conjunto del laminado y responde a la siguiente
fórmula:
Gc =
2,56
3.072 x T
+ 1,36
W
Donde T es el espesor total del laminado y W el peso total del laminado.
En la siguiente tabla, se recoge un posible laminado para conseguir un peso igual o
mayor que el hallado en la Tabla 9.7.a, según la normativa LLOYD’S:
Tabla 9.7.b
LAMINADO DE LA CUBIERTA
CAPA
g/m2 (capa)
t (capa)
MAT
300
0,60
TEJIDO
500
0,61
MAT
500
1,00
TEJIDO
450
0,55
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
194
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESCANTILLONADO
E.U.I.T. Naval
MAT
500
1,00
TEJIDO
500
0,61
MAT
300
0,60
Nº DE CAPAS
7
ESPESOR
TOTAL
PESO
3.050
4,97
LAMINADO
Tabla 9.7.c
Gc (laminado)
0,4021
Kw
1,2860
Peso inicial
2.346
Peso laminado (corregido)
3.017
Espesor laminado cubierta
4,97
Los pesos están en g/m2 y los espesores en mm.
Con este laminado se obtiene un peso de laminado de 3.050 g/m2, que supera el peso
corregido, 3.017 g/m2, con lo que este laminado es aceptable para satisfacer el peso del
laminado corregido exigido por la normativa aplicada en la Tabla 9.7.a.
LAMINADO DE LOS REFUERZOS TRANSVERSALES DE LA
CUBIERTA (BAOS)
El escantillonado de los baos de cubierta está establecido en la tabla 2.7.2 de la
normativa, en función de la longitud máxima de panel no soportado en la zona de cubierta.
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
195
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESCANTILLONADO
E.U.I.T. Naval
Se tomará como longitud de panel sin soporte 1,5 m y un espacio entre refuerzos de
0,5 m:
Tabla 9.7.d
MÓDULO DEL BAO
ESLORA DE
(cm2)
ESCANTILLONADO
ESLORA DEL BAO
(m)
1,5 m
14
23
15,7
24,4875
30
37
MÓDULO RESISTENTE BAO: 24,4875 25 cm3
El módulo obtenido en la Tabla 9.7.d ha de ser corregido según el Punto 4.3.5, sección
b) de la normativa aplicada, multiplicándolo por el factor de corrección Kz:
Kz =
1
15 (Gc − 6 Gc + 1,45)
2
La morfología de este tipo de refuerzo es similar a las del resto de refuerzos. Por tanto,
con la ayuda de la hoja de cálculo se obtendrá el módulo resistente apto y las dimensiones de
estos.
Tabla 9.7.e
DIMENSIONES (mm)
T
4,97
t1
7
t2
7
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
196
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESCANTILLONADO
C
90
h
83
W
500
F
100
E.U.I.T. Naval
Tabla 9.7.f
ELEMENTO
ÁREA (mm2)
Yg (mm)
A x Yg (mm3)
Ip (mm4)
I (mm4)
1
1.400
8,47
11.858
5.716,67
106.153,93
2
1.162
46,47
53.998,14
667.084,83
3.176.378,4
3
630
91,47
57.626,1
2.572,5
5.273.631,87
4
2.485
2,49
6.175,23
5.115,14
20.460,58
TOTAL
5.677
129.657,47
8.576.624,77
Tabla 9.7.g
Yg (neutra)
22,839 mm
Y (máxima)
72,131 mm
In (línea neutra)
5.615.367,377 mm4
Módulo resistente real
77.849,658 mm3
Gc (fondo)
0,4021
Kz
0,6836
Módulo resistente (tabla)
25.000 mm3
MÓDULO CORREGIDO
17.088,825 mm3
LAMINADO DE LOS REFUERZOS LONGITUDINALES DE LA
CUBIERTA (ESLORAS)
Para dotar de mayor resistencia a la cubierta y por extensión al resto del casco, se
dispondrá de una serie de refuerzos longitudinales en cubierta, denominados esloras. El
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
197
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESCANTILLONADO
E.U.I.T. Naval
módulo mínimo necesario de estos refuerzos se recoge en la tabla 2.7.3 de la normativa, en la
cual se ha considerado un valor de panel no soportado de 1,8 metros.
Tabla 9.7.h
MÓDULO DE LAS
ESLORA DE
ESLORAS (cm2)
ESCANTILLONADO
LONGITUD DE LA
(m)
ESLORA
1,8 m
14
79
15,7
81,869
30
106
MÓDULO RESISTENTE ESLORAS: 81,869 82 cm3
El módulo obtenido en la Tabla 9.7.h ha de ser corregido según el Punto 4.3.5, sección
b) de la normativa aplicada, multiplicándolo por el factor de corrección Kz:
Kz =
1
15 (Gc − 6 Gc + 1,45)
2
La morfología de este tipo de refuerzo es similar a las del resto de refuerzos. Por tanto,
con la ayuda de la hoja de cálculo se obtendrá el módulo resistente apto y las dimensiones de
estos.
Tabla 9.7.i
DIMENSIONES (mm)
T
4,97
t1
7
t2
7
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198
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESCANTILLONADO
C
90
h
83
W
500
F
100
E.U.I.T. Naval
Tabla 9.7.j
ELEMENTO
ÁREA (mm2)
Yg (mm)
A x Yg (mm3)
Ip (mm4)
I (mm4)
1
1.400
8,47
11.858
5.716,67
106.153,93
2
1.162
46,47
53.998,14
667.084,83
3.176.378,4
3
630
91,47
57.626,1
2.572,5
5.273.631,87
4
2.485
2,49
6.175,23
5.115,14
20.460,58
TOTAL
5.677
129.657,47
8.576.624,77
Tabla 9.7.k
Yg (neutra)
22,839 mm
Y (máxima)
72,131 mm
In (línea neutra)
5.615.367,377 mm4
Módulo resistente real
77.849,658 mm3
Gc (fondo)
0,4021
Kz
0,6836
Módulo resistente (tabla)
85.000 mm3
MÓDULO CORREGIDO
56.051,347 mm3
El laminado de estos refuerzos será el mismo que el de los refuerzos del casco, y se
describe en la tabla 7.6.o.
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
199
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESCANTILLONADO
E.U.I.T. Naval
9.8. LAMINADO DE MAMPAROS ESTRUCTURALES
TRANSVERSALES
El presente proyecto no está obligado por ninguna norma a incluir mamparos en su
estructura. A pesar de ello, y para mayor seguridad, se dispondrán en los siguientes lugares,
coincidentes con las siguientes cuadernas: c5, c13, c19, c24 y c29.
Los mamparos transversales se fabricarán con un laminado tipo “sándwich”, que
consta de dos laminados monolíticos y un núcleo intermedio. Este núcleo puede ser de varios
materiales, como madera marina, madera de balsa, honey corn o panel de abeja, PVC
(Policloruro de vinilo), etc.
En este caso, se utilizará para el núcleo el PVC, que proporciona un módulo resistente
apto, así como un bajo peso. Su densidad es de 96 Kg/m³.
El espesor de los mamparos será de 20 mm: 16 mm para el núcleo y 2 + 2 mm para el
laminado monolítico.
Se puede ver en la siguiente figura:
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
200
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESCANTILLONADO
E.U.I.T. Naval
Dibujo 9.8.a
En la siguiente tabla aparece un laminado apto para la fabricación de las capas de
laminado que constituyen el “sándwich”:
Tabla 9.8.a
LAMINADO DEL MAMPARO
CAPA
g/m2 (capa)
t (capa)
MAT
800
1,00
TEJIDO
500
0,61
MAT
800
1,00
Nº DE CAPAS
3
ESPESOR
TOTAL
PESO
2.100
2,61
LAMINADO
Los pesos están en g/m2 y los espesores en mm.
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TUTOR: D. Gaspar Penagos García
201
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESCANTILLONADO
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9.9. TANQUES DE PETRÓLEO Y AGUA
Dado que se dispondrán tanques rígidos prefabricados, no es necesario el
escantillonado de tanques.
9.10. PUNTALES
Esta embarcación carece de puntales. Se podría proyectar uno para transmitir
esfuerzos del mástil al casco, pero no será necesario dado que el mástil se apoya directamente
en el fondo.
9.11. CÁLCULO DEL PESO DE LOS ELEMENTOS
ESTRUCTURALES
LAMINADO DEL CASCO
El peso del laminado se puede obtener mediante la siguiente expresión:
PLAMINADO = e x A x 1,55 ( Kg )
Siendo:
-
e: espesor del laminado
-
A: área del laminado
El cálculo del peso del laminado se realiza aplicando dicha expresión a cada tipo de
laminado (costados, fondo, quilla y cubierta).
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202
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESCANTILLONADO
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REFUERZOS
El peso de los refuerzos se estima de modo similar al del laminado del casco. La
fórmula para hallar el peso de un refuerzo es la siguiente:
PREFUERZO = L REFUERZO x ASECCIÓN x 1,543 ( Kg )
Donde:
-
ASECCIÓN: área de la sección del refuerzo, expresada en metros
-
LREFUERZO: longitud del refuerzo
MAMPAROS
El cálculo de su peso no difiere del de los refuerzos o del laminado del casco. Su
expresión es la siguiente:
PMAMPARO = AMAMPARO x (0,039 x e NÚCLEO + 1,001 x e CHAPA ) ( Kg )
Siendo:
-
AMAMPARO: área del mamparo, en m2
-
eNÚCLEO: espesor del núcleo del mamparo
-
eCHAPA: espesor total de la chapas
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203
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
CÁLCULO DE PESOS Y CENTRO DE GRAVEDAD
E.U.I.T. Naval
En este capítulo se va a realizar el cálculo del Peso en Rosca (PR) del buque y de las
coordenadas del Centro de Gravedad de dicho peso.
El Peso o Desplazamiento de un buque se descompone en dos partidas principales: el
Peso en Rosca (PR) y el Peso Muerto (PM).
Se define el Peso en Rosca como la suma de todos los pesos del buque listo para
navegar, excluyendo la carga, el pasaje, la tripulación, los pertrechos y los consumos, pero
incluyendo fluidos en aparatos y tuberías.
La determinación del peso de cualquier buque es un proceso tedioso y que requiere
gran experiencia. De hecho, el Peso y la posición del Centro de Gravedad en Rosca no se
conocen exactamente hasta su puesta a flote, y es la realización de la experiencia de
estabilidad la que nos proporciona estos valores.
Un cálculo de Desplazamiento exhaustivo requeriría computar todos y cada uno de los
elementos de peso conocidos que va a llevar el buque, y en aquellos elementos en los que no
es posible conocer un peso de antemano, se usarán datos de diseños parecidos o datos
estadísticos.
El proceso que se va a seguir para definir el Peso en Rosca del buque consiste en
dividir el PR en:
-
Peso del laminado y refuerzos del casco
-
Peso del equipo y armamento
-
Peso de la habilitación
-
Peso de la maquinaria específica
-
Peso del aparejo
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
205
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
CÁLCULO DE PESOS Y CENTRO DE GRAVEDAD
-
E.U.I.T. Naval
Peso del lastre fijo
Se va a emplear el método antes dicho para estimar los pesos, y por último se
completará hasta el Desplazamiento necesario con el lastre de la orza.
A continuación se presenta el desglose del Peso en Rosca por partidas, con los
diferentes conceptos que se han considerado en cada una, y el cálculo de la cantidad y
posición del lastre necesario.
Para cada elemento se indicará su peso a partir del peso suministrado por el fabricante
del equipo determinado, o peso estimado mediante ecuaciones, y la posición de su centro de
gravedad.
El peso de los diferentes elementos de a bordo del casco se dará en kilogramos (Kg) y
las distancias en metros (m).
El Centro de Gravedad Longitudinal (LCG) se medirá desde la perpendicular de popa
y se considerará positivo hacia proa. El Centro de Gravedad Transversal (TCG) se mide desde
la Línea de Crujía, siendo los valores positivos hacia babor. La posición Vertical del Centro
de Gravedad (VCG) se medirá desde la Línea Base, siendo los valores positivos hacia arriba.
10.1. PESO DEL LAMINADO Y DE LOS REFUERZOS
Dentro del cálculo del peso del laminado se incluye el cálculo de los siguientes
elementos de la estructura:
-
Quilla
-
Fondo
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206
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APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
CÁLCULO DE PESOS Y CENTRO DE GRAVEDAD
-
Costado
-
Cubierta
-
Refuerzos transversales y longitudinales
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Para determinar el peso de todos los elementos se va a emplear la normativa de
laminado y refuerzos de Lloyd’s Register of Shipping. Esta normativa permite modelar la
estructura de la embarcación, y proporciona, una vez modelada, el valor del peso y centro de
gravedad de cada uno de los elementos que la componen, y en consecuencia, el peso y el
centro de gravedad de la estructura.
Al final de este capítulo se puede ver una relación de los elementos de que se compone
la estructura con sus escantillones, área, longitud, peso y centro de gravedad de cada
elemento.
10.2. PESO DEL EQUIPO, ARMAMENTO Y MÁQUINAS
Todos los datos de pesos y centros de gravedad de los elementos se detallan al final
del capítulo.
PESO DE LA MAQUINARIA
Aquí se incluye el peso del motor principal, cuyo valor lo suministra el fabricante.
PESO DEL EQUIPO DE FONDEO Y AMARRE
La embarcación está dotada de un ancla de 40 Kg, así como de la longitud de estacha
necesaria.
PESO DEL EQUIPO DE GOBIERNO
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207
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APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
CÁLCULO DE PESOS Y CENTRO DE GRAVEDAD
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Para la determinación del peso del equipo de gobierno se va a emplear el peso de
dichos específicos suministrado por Vetus.
El pistón hidráulico pesa 3,7 Kg, y la bomba 4,1 Kg.
PESO DEL EQUIPO DE CUBIERTA
Se incluyen en esta partida todos los herrajes sobre cubierta, cornamusas, base de
tangones, base de jarcias firmes, etc. Todo será de acero inoxidable L316 y lo suministrará la
empresa LEWMAR.
Los winches situados sobre la caseta pesan 1,4 Kg cada uno. Los de popa, 2,9 Kg cada
uno.
PESO DE LA HABILITACIÓN
Para este apartado se han considerado los pesos de cada elemento utilizados en la
habilitación de la embarcación.
CÁLCULO DEL PESO DEL APAREJO
El aparejo es el conjunto de mástiles, velas y jarcias de una embarcación a vela. A
continuación se presentan los criterios que se han tenido en cuenta para el cálculo del peso de
cada uno de ellos.
a) Peso de los mástiles:
En el capítulo 6, correspondiente al diseño del pleno vélico y aparejos, se describen las
dimensiones de los mástiles y velas que lleva el barco. Se dispone un mástil con dos crucetas,
una mayor y una génova.
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TUTOR: D. Gaspar Penagos García
208
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
CÁLCULO DE PESOS Y CENTRO DE GRAVEDAD
E.U.I.T. Naval
Para el cálculo de los pesos de los mástiles se va a emplear una densidad por unidad de
longitud de palo, obtenida de la bibliografía para mástiles de aluminio, e incluye un margen
suficiente para tener en cuenta herrajes, crucetas, enrolladores de la botavara y otros
elementos. A partir de la altura de los mástiles y de la densidad del aluminio se obtiene su
peso.
b) Peso de las velas:
Las velas también se deben considerar para calcular el peso en rosca, y se va a
considerar la situación más desfavorable, que será aquella en la que todas las velas están
desplegadas al 100%.
Las velas de la embarcación serán de Dacron, y para calcular su peso se va a emplear
el área de las velas y la densidad de los paños del material, que es de 650 gr/m2.
c) Peso de la jarcia:
La jarcia de un buque está constituida por todos los cabos y cables que forman parte
del aparejo, y que sirven para sujetar, sostener o mover las piezas de la arboladura o
directamente las velas.
Se deben distinguir entre:
-
Jarcia firme: está compuesta por los cables siempre fijos, que sirven para sujetar o
sostener fundamentalmente los palos. En este caso consisten en obenques, stays y
backstays.
-
Jarcia de labor: está compuesta por los cabos o cables movibles que se emplean
para izar, orientar o arriar el aparejo. La jarcia de labor la constituyen en este caso
las drizas, escotas, amantillos, etc.
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TUTOR: D. Gaspar Penagos García
209
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
CÁLCULO DE PESOS Y CENTRO DE GRAVEDAD
E.U.I.T. Naval
Para la jarcia firme se va a emplear cable de acero trenzado de 5 mm de espesor,
mientras que para la jarcia de labor se van a emplear diferentes tipos de cabos de fibras
sintéticas.
Los pesos de estos elementos se determinarán empleando una longitud recomendada,
obtenida a partir de las dimensiones de la embarcación, multiplicada por la densidad por
unidad de longitud media.
10.3. PESO MUERTO
Dentro de este apartado se engloban los pesos debidos a las personas, equipajes y
víveres, y tanques de combustible, agua dulce y aguas grises.
Para el cálculo de las personas se ha considerado un peso de 110 Kg por persona,
repartidos en:
-
75 Kg por persona
-
25 Kg de equipaje
-
10 Kg de víveres
El desglose con detalle de todos los pesos están al final del capítulo.
10.4. DISTRIBUCIÓN DE PESOS Y CÁLCULO DEL
CENTRO DE GRAVEDAD
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210
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
CÁLCULO DE PESOS Y CENTRO DE GRAVEDAD
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En el siguiente apartado se desglosan con detalle todos los pesos de que se compone la
embarcación.
Tabla 10.4.a
HABILITACIÓN
CAMAROTE DE
PROA
ELEMENTO
PESO
(Kg)
Mto.
LCG
Mto.
VCG
Mto.
TCG
CAMA 1
100
13,5
2,4
0
1350
240
0
ARMARIO Br 1
25
12,25
3
0,69
306,25
75
17,25
ARMARIO Er 1
25
12,25
3
-0,69
306,25
75
-17,25
PUERTA HAB. 1
10
12,22
3
-0,39
122,2
30
-3,9
CAMA 2
100
11
2,4
0,67
1100
240
67
ARMARIO Br 2
25
9,75
3
1,28
243,75
75
32
ARMARIO Er 2
25
11,64
3
-0,86
291
75
-21,5
PLACA DUCHA
15
9,84
2,24
-0,66
147,6
33,6
-9,9
WC
10
10,51
2,55
-1,16
105,1
25,5
-11,6
LAVABO
10
11,1
2,9
-0,91
111
29
-9,1
10
9,53
3
-0,8
95,3
30
-8
1000
12
3,15
0
12000
3150
0
PUERTA HAB. 2
10
9,73
3
-0,57
97,3
30
-5,7
TOTAL
1365
11,924
3,010
0,021
16275,75
4108,1
29,3
SOFÁ Br
80
7,9
2,66
1,55
632
212,8
124
SOFÁ Er
80
7,9
2,66
-1,55
632
212,8
-124
MESA
25
7,9
2,56
0
197,5
64
0
PUERTA CUARTO
DE BAÑO
RECUBRIMIENTO
MADERA
SALÓN
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
LCG (m) VCG (m) TCG (m)
211
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
CÁLCULO DE PESOS Y CENTRO DE GRAVEDAD
RECUBRIMIENTO
MADERA
350
7,9
2,9
0
2765
1015
0
TOTAL
535
7,9
2,812
0
4226,5
1504,6
0
FREGADERO
5
5,98
3,4
1,25
29,9
17
6,25
35
4,7
2,95
2,07
164,5
103,25
72,45
70
3,45
2,95
1,25
241,5
206,5
87,5
MICROONDAS
10
3,45
3,58
1,98
34,5
35,8
19,8
LAVADORA
50
3,45
2,95
1,98
172,5
147,5
99
BOMBONA
25
4,1
2,95
1,98
102,5
73,75
49,5
MENAJE
30
5,98
2,95
2,04
179,4
88,5
61,2
RECUBRIMIENTO
MADERA
1300
4,64
3,4
0
6032
4420
0
TOTAL
1525
4,562
3,339
0,259
6956,8
5092,3
395,7
MESA DE CARTAS
25
6,1
2,85
-1,55
152,5
71,25
-38,75
SILLA
5
5,62
2,97
-1,25
28,1
14,85
-6,25
ELECTRÓNICA DE
NAVEGACIÓN
25
5,8
3,6
-2,1
145
90
-52,5
ACCESORIOS
30
6,1
2,85
-1,18
183
85,5
-35,4
TOTAL
85
5,984
3,078
-1,564
508,6
261,6
-132,9
PLACA DUCHA
15
4,75
2,54
-1,78
71,25
38,1
-26,7
WC
10
4,8
2,85
-1,09
48
28,5
-10,9
LAVABO
10
3,66
3,2
-1,84
36,6
32
-18,4
PUERTA CUARTO
DE BAÑO
10
3,14
3,45
-0,98
31,4
34,5
-9,8
TOTAL
45
4,161
2,958
-1,462
187,25
133,1
-65,8
CAMA
100
0,97
2,71
1
97
271
100
ARMARIO 1
25
1,53
3,24
1,77
38,25
81
44,25
MÓDULO COCINAHORNO
NEVERACONGELADOR
COCINA
MESA DE
NAVEGACIÓN
CUARTO DE
BAÑO
CAMAROTE DE
POPA Br
E.U.I.T. Naval
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
212
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
CÁLCULO DE PESOS Y CENTRO DE GRAVEDAD
CAMAROTE DE
POPA Er
E.U.I.T. Naval
ARMARIO 2
25
2,15
3
0,5
53,75
75
12,5
PUERTA
10
2,27
3,45
1,98
22,7
34,5
19,8
RECUBRIMIENTO
MADERA
325
1,25
3,25
1,27
406,25
1056,25
412,75
TOTAL
485
1,274
3,129
1,215
617,95
1517,75
589,3
CAMA
100
0,97
2,71
-1
97
271
-100
ARMARIO 1
25
1,53
3,24
-1,77
38,25
81
-44,25
ARMARIO 2
25
2,15
3
-0,5
53,75
75
-12,5
PUERTA
10
2,27
3,45
-1,98
22,7
34,5
-19,8
RECUBRIMIENTO
MADERA
325
1,25
3,25
-1,27
406,25
1056,25
-412,75
TOTAL
485
1,274
3,129
-1,215
617,95
1517,75
-589,3
Tabla 10.4.b
ARMAMENTO
CÁMARA DE
MÁQUINAS
SISTEMA DE
FONDEO
ELEMENTO
PESO
(Kg)
LCG
(m)
VCG
(m)
TCG (m)
Mto. LCG
Mto.
VCG
Mto.
TCG
MOTOR
255
3,82
2,32
0
974,1
591,6
0
EJE / HÉLICE
46
2,66
1,9
0
122,36
87,4
0
TIMÓN
25
0
1,57
0
0
39,25
0
TOTAL
326
3,363
2,203
0,000
1096,46
718,25
0
ANCLA
40
15,9
4
0
636
160
0
CADENA
100
15,17
3,34
0
1517
334
0
MOLINETE
45
15,11
4,17
0
679,95
187,65
0
TOTAL
185
15,313
3,685
0,000
2832,95
681,65
0
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
213
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
CÁLCULO DE PESOS Y CENTRO DE GRAVEDAD
CARGA
BATERÍAS
TANQUE DE
COMBUSTIBLE
TANQUE DE AGUA
DULCE
TANQUE DE
AGUAS GRISES
E.U.I.T. Naval
455
5,5
2,08
0
2502,5
946,4
0
530
8
1,91
0
4240
1012,3
0
500
10,25
1,92
0
5125
960
0
TOTAL
1485
7,992
1,965
0,000
11867,5
2918,7
0
BATERÍA Br
100
11,5
1,98
0,27
1150
198
27
BATERÍA Er
100
11,5
1,98
-0,27
1150
198
-27
TOTAL
200
11,5
1,98
0
2300
396
0
Tabla 10.4 c
VELAS Y APAREJO
VELAS Y APAREJO
Mto.
TCG
ELEMENTO
PESO
(Kg)
LCG (m)
VCG
(m)
TCG (m)
VELA MAYOR
49,92
7,04
12,74
0
351,4368
635,9808
0
VELA DE PROA
46,82
11,66
11,96
0
545,9212
559,9672
0
MÁSTIL
265
9,51
15,59
0
2520,15
4131,35
0
BOTAVARA
66
5,87
5,86
0
387,42
386,76
0
Mto. LCG Mto. VCG
JARCIAS,
CRUCETAS Y
ANCLAJES
WINCH POPA Br
16
5,87
12,3
0
93,92
196,8
0
2,9
0,32
4
1,35
0,928
11,6
3,915
WINCH POPA Er
2,9
0,32
4
-1,35
0,928
11,6
-3,915
1,4
3,7
4,55
0,75
5,18
6,37
1,05
1,4
3,7
4,55
-0,75
5,18
6,37
-1,05
96,74
14
3,79
0
1354,36
366,6446
0
549,08
9,590
11,498
0,000
5265,424 6313,4426
0
WINCH CASETA
Br
WINCH CASETA
Er
RESPETOS
VELAS
TOTAL
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
214
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
CÁLCULO DE PESOS Y CENTRO DE GRAVEDAD
E.U.I.T. Naval
Tabla 10.4.d
EQUIPO DE SEGURIDAD
EQUIPO DE
SEGURIDAD
ELEMENTO
PESO
(Kg)
LCG
(m)
VCG
(m)
TCG (m)
Mto.
LCG
Mto.
VCG
Mto.
TCG
EXTINTOR 1
15
9,5
3,6
1,63
142,5
54
24,45
EXTINTOR 2
15
3,1
2,5
2,08
46,5
37,5
31,2
EXTINTOR 3
15
2,5
3
0
37,5
45
0
BOTIQUÍN
20
6,5
3,1
1,44
130
62
28,8
75
5,37
4,6
0
402,75
345
0
4
7,9
2,46
1,39
31,6
9,84
5,56
4
7,9
2,46
-1,39
31,6
9,84
-5,56
148
5,557
3,805
0,571
822,45
563,18
84,45
BALSA
SALVAVIDAS
4 CHALECOS
SALVAVIDAS
4 CHALECOS
SALVAVIDAS
TOTAL
Tabla 10.4.e
PERSONAS Y PERTRECHOS
PERSONAS Y
PERTRECHOS
ELEMENTO
PESO
(Kg)
LCG (m)
VCG
(m)
TCG
(m)
Mto. LCG
Mto.
VCG
Mto.
TCG
PERSONA 1
75
13,5
2,75
0,34
1012,5
206,25
25,5
PERSONA 2
75
13,5
2,75
-0,34
1012,5
206,25
-25,5
PERSONA 3
75
11
2,75
1,09
825
206,25
81,75
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
215
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
CÁLCULO DE PESOS Y CENTRO DE GRAVEDAD
E.U.I.T. Naval
PERSONA 4
75
11
2,75
0,47
825
206,25
35,25
PERSONA 5
75
0,96
3,05
1,27
72
228,75
95,25
PERSONA 6
75
0,96
3,05
0,6
72
228,75
45
PERSONA 7
75
0,96
3,05
-1,27
72
228,75
-95,25
PERSONA 8
75
0,96
3,05
-0,6
72
228,75
-45
VÍVERES
80
4,7
2,95
2,07
376
236
165,6
20
12,25
3
0,69
245
60
13,8
20
12,25
3
-0,69
245
60
-13,8
20
11,1
2,9
-0,91
222
58
-18,2
20
9,75
3
1,28
195
60
25,6
20
11,64
3
-0,86
232,8
60
-17,2
20
3,66
3,2
-1,84
73,2
64
-36,8
20
1,53
3,24
1,77
30,6
64,8
35,4
20
2,15
3
0,5
43
60
10
20
1,53
3,24
-1,77
30,6
64,8
-35,4
PERTRECHOS
CAM. PROA 1,
ARMARIO Br
PERTRECHOS
CAM. PROA 1,
ARMARIO Er
PERTRECHOS
BAÑO PROA
PERTRECHOS
CAM. PROA 2,
ARMARIO Br
PERTRECHOS
CAM. PROA 2,
ARMARIO Er
PERTRECHOS
BAÑO POPA
PERTRECHOS
CAM. POPA Br,
ARMARIO 1
PERTRECHOA
CAM. POPA Br,
ARMARIO 2
PERTRECHOS
CAM. POPA Er,
ARMARIO 1
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
216
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
CÁLCULO DE PESOS Y CENTRO DE GRAVEDAD
E.U.I.T. Naval
PERTRECHOS
CAM. POPA Er,
ARMARIO 2
20
2,15
3
-0,5
43
60
-10
TOTAL
880
6,476
2,940
0,268
5699,2
2587,6
236
Tabla 10.4.f
ESCANTILLONADO
ELEMENTOS DEL
ESCANTILLONADO
ELEMENTO
PESO
(Kg)
LCG
(m)
VCG
(m)
TCG
(m)
Mto. LCG
Mto.
VCG
Mto.
TCG
LAMINACIÓN
CASCO FONDO
492,801
6,701
2,076
0
3302,259
1023,05
0
LAMINACIÓN
CASCO COSTADO
334,255
7,685
3,09
0
2568,749
1032,84
0
CUADERNAS
522,632
7,099
3,346
0
3710,164
1748,72
0
VARENGAS
705,756
7,008
2,22
0
4945,938
1566,77
0
VAGRAS
367,142
5,96
2,33
0
2188,166
855,440
0
LONGITUDINALES
DE COSTADO
182,495
8,132
4,01
0
1484,049
731,804
0
177,628
6
4,01
0
1065,768
712,288
0
121,778
6
2,3
0
730,668
280,089
0
BAOS
558,443
7,099
3,346
0
3964,386
1868,55
0
ESLORAS
304,759
6,375
4,116
0
1942,838
1254,38
0
LAMINACIÓN
CUBIERTA
SUPERIOR
LAMINACIÓN
CUBIERTA
INTERMEDIA
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TUTOR: D. Gaspar Penagos García
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VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
CÁLCULO DE PESOS Y CENTRO DE GRAVEDAD
TOTAL
3767,68
6,875
2,939
0
E.U.I.T. Naval
25902,98
11073,9
0
10.5. RESUMEN DEL CÁLCULO DE LOS PESOS
Por último se presenta en la siguiente tabla el resumen de todos los pesos que
componen el rosca y el muerto, y el cálculo del centro de gravedad.
Al Peso en Rosca obtenido aquí se le va a añadir un margen de seguridad del 5%, para
compensar las imprecisiones que se pudiesen haber cometido durante su cálculo, o los
elementos que no hayan sido tenidos en cuenta.
Tabla 10.5.a
DESPLAZAMIENTO EN ROSCA
ELEMENTO
PESO
LCG (m)
VCG (m)
TCG (m)
Mto. LCG
Mto. VCG
Mto. TCG
Escantillonado + 10%
(Kg)
4.144,458
6,875
2,939
0
25.902,989
11.073,969
0
5.140,3
6,465
3,145
0,067
30.213,25
14.698,38
310,78
Lastre
9.000
7,64
0,75
0
68.760
6.750
0
Cámara de máquinas
326
3,363
2,203
0
1.096,46
718,25
0
423,5
12,12
2,544
0
5.132,95
1.077,25
0
576,534
9,59
11,498
0
5.265,424
6.313,443
0
19.610,792
6,954
2,072
0,016
136.371,07
40.631,292
310,78
de margen
Habilitación + 10%
de margen
Equipos + 10% de
margen
Velas y aparejos +
5% de margen
TOTAL
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
218
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
CÁLCULO DE PESOS Y CENTRO DE GRAVEDAD
E.U.I.T. Naval
Tabla 10.5.b
PESO MUERTO
ELEMENTO
PESO
LCG (m)
VCG (m)
TCG (m)
Mto. LCG
Mto. VCG
Mto. TCG
Personas y pertrechos
(Kg)
880
6,476
2,94
0,268
5.699,2
2.587,6
236
455
5,5
2,08
0
2.502,5
946,4
0
530
8
1,91
0
4.240
1.012,3
0
500
10,25
1,92
0
5.125
960
0
2.365
7,428
2,328
0,099
17.566,7
5.506,3
236
Tanque de
combustible
Tanque de agua dulce
Tanque de aguas
grises
TOTAL
Tabla 10.5.c
MÁXIMA CARGA
ELEMENTO
PESO
LCG (m)
VCG (m)
TCG (m)
Mto. LCG
Mto. VCG
Mto. TCG
ROSCA
(Kg)
19.610,792
6,954
2,072
0,016
136.371,07
40.631,292
310,78
PESO MUERTO
2.365
7,428
2,328
0,099
17.566,7
5.506,3
236
TOTAL
21.975,792
7,005
2,099
0,025
153.937,77
46.137,592
546,78
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
219
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO DE ESTABILIDAD
E.U.I.T. Naval
El estudio de estabilidad determina el rango de navegación, es decir, con qué fuerza de
viento y oleaje puede navegar la embarcación y que seguridad se tiene para que el barco no
vuelque debido al par escorante producido por dichas fuerzas. Para llevarlo a cabo, se parte
del diseño realizado con el programa Maxsurf y de distintas situaciones de peso. Todos estos
datos se procesan con el programa Hydromax, el cual permite conocer el comportamiento,
más o menos estable, del modelo a estudiar.
Con este estudio se determina el rango de navegación, y para ello debe cumplir ciertos
requisitos, entre ellos estabilidad a grandes ángulos, el ángulo de equilibrio y el francobordo
mínimo.
La estabilidad estática y la dinámica son muy importantes. Se realizan para un rango
de escora que va desde el 0º hasta los 180º. Debe cumplirse que la estabilidad estática a los
10º sea superior al valor de la tangente de GM, es decir, que GZ10º > GM x sen10º.
Además, el brazo escorante resultante de llevar todo el pasaje a una banda debe ser
menor que GZ10º. Respecto al francobordo, se debe cumplir que haya una estabilidad nula
superior a los 90º.
Por lo que se refiere a las distintas situaciones de carga (encargadas de simular
distintos casos de salida y llegada de puerto), todas ellas han sido elaboradas imponiendo un
límite máximo de 8 personas a bordo.
11.1. NORMATIVA ESPAÑOLA
NORMA UNE-EN ISO 12217-2
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
221
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO DE ESTABILIDAD
E.U.I.T. Naval
Evaluación y clasificación de la estabilidad y flotabilidad
Embarcaciones propulsadas a vela de eslora igual o superior a 6 m.
a) Objeto y campo de aplicación:
Esta parte de la norma ISO 12217 especifica los métodos de evaluación de la
estabilidad y flotabilidad de las embarcaciones de estado intacto, es decir, sin averías.
También se contemplan las características de flotación de las embarcaciones susceptibles de
inundación.
La evaluación de las condiciones de estabilidad y flotabilidad utilizando esta parte de
la norma permitirá designar a la embarcación una categoría de diseño (A, B, C o D), adecuada
al diseño en su máxima carga.
Esta parte de la norma es aplicable a las embarcaciones propulsadas principalmente a
vela (incluso si dispone de motor auxiliar), de una eslora comprendida entre 6 y 24 m, ambos
inclusive. Sin embargo, también se puede aplicar a las embarcaciones de menos de 6 m. si se
trata de multicascos habitables o si no alcanzan la categoría de diseño necesaria que se
especifica en la norma ISO 12217-3 y disponen de cubiertas y aberturas de achique rápido de
acuerdo con la norma ISO 11812.
Esta parte de la norma ISO 12217 excluye:
-
Embarcaciones neumáticas y rígido-neumáticas hasta de 8m. incluidas en la
norma ISO 6185
-
Canoas, Kayaks u otras embarcaciones de manga inferior a 1,1 m.
b) Términos y definiciones:
Para los fines de esta parte de la norma se aplican los siguientes términos y
definiciones:
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
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222
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO DE ESTABILIDAD
-
E.U.I.T. Naval
Categoría de diseño: descripción de las condiciones de mar y viento para las que
una embarcación se ha evaluado idóneas para cumplir con esta parte de la norma
ISO 12217.
El significado de las categorías de diseño se define en el Capítulo 4 “Especificaciones
y normativa a aplicar”, de la página 50 en adelante.
-
Embarcación propulsada a vela: embarcación en la que el principal medio de
propulsión es la fuerza del viento, teniendo AS ≥ 0,07 (mLDC)2/3.
-
Nicho: cualquier volumen abierto al exterior que pueda contener agua.
-
Nicho de achique rápido: nicho que cumple todos los requisitos de la norma ISO
11812 para “cabinas y nichos de achique rápido”.
-
Nicho estanco: nicho que cumple con los requisitos de la norma ISO 11812 para
“cabinas y nichos estancos”.
-
Embarcación con cubierta completa: embarcación en la que la proyección
horizontal del área de diseño comprende cualquier combinación de:
o Cubiertas estancas y superestructuras y/o
o Nichos de achique rápido que cumplan con la normativa ISO 11812 y/o
o Nichos estancos que cumplan con la norma ISO 11812 con un volumen
inferior a
L H x B H x FM
40
Todos los dispositivos cerrados son estancos al agua de acuerdo con la norma ISO
12216.
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VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO DE ESTABILIDAD
-
E.U.I.T. Naval
Vuelco: situación en la que una embarcación alcanza cualquier ángulo de escora
del que es incapaz de recuperarse hasta una posición de equilibrio próxima a la de
adrizado sin intervención extrema.
-
Hundimiento: situación en la que una embarcación alcanza un ángulo de escora
suficiente para sumergir el tope del palo, y de la que puede o no recuperarse sin
intervención extrema.
-
Inversión: situación en la que una embarcación se pone del revés.
-
Condiciones de embarcación en rosca: embarcación equipada con el peso en rosca
de acuerdo con la norma ISO 8666, incluyendo las siguientes observaciones
cuando corresponda:
o Cuando se prevea la propulsión mediante un (unos) motor (es) fueraborda
de más de 3 kW, se debe montar en la posición (es) de trabajo el (los)
mayor (es) motor (es) por el fabricante de la embarcación.
o Cuando existan baterías se deben montar en la posición propuesta por el
constructor.
o Los mástiles, botavaras y otros palos a bordo y aparejos en su posición de
estiba, listos para su uso, pero no montados, todos los aparejos permanentes
y en funcionamiento deben estar en su sitio.
o Cualquier vela suministrada por el constructor y aparejos listos para su uso,
pero no montados.
-
Condición mínima operativa: embarcación en la condición de rosca añadiendo los
siguientes pasos:
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224
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO DE ESTABILIDAD
E.U.I.T. Naval
o El peso que representa a la tripulación, situado en la línea crujía y próximo
a la posición del puesto de control de:
75 Kg cuando LH ≤ 8 m
150 Kg cuando 8 m < LH ≤ 16 m
225 Kg cuando 16 m < LH ≤ 24 m
o El equipo esencial de seguridad con un peso no menor de (LH – 2,5)2 Kg
o Provisiones no consumibles y equipos normalmente llevados a bordo de la
embarcación
o Agua de lastre en tanque situado simétricamente con respecto a la línea de
crujía y para los que figure en el manual del propietario que se llenan
siempre que la embarcación esté a flote, pero no los líquidos contenidos en
los tanques de lastre previstos por el constructor para usarse como lastre
asimétrico variable durante la navegación
o Una bolsa se salvamento (cuando corresponda) situada en la estiba provista
Los elementos de posición variable (por ejemplo falsas quillas, lastres sólidos
movibles y palos abatibles) se deben situar simétricamente con respecto a la línea de crujía de
la embarcación.
Cualquier orza o quilla debe estar en la posición de izada a menos que se pueda fijar
su posición más baja, y se le dan las instrucciones apropiadas en el manual del propietario.
-
Peso mínimo operativo: mMOC es el peso de la embarcación en la condición
mínima operativa.
-
Carga máxima total: mMTL es la carga máxima a la que la embarcación se diseña
para llevar además de la condición de embarcación en rosca, incluyendo el
máximo peso recomendado por el fabricante tal y como se define en la norma ISO
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VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
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E.U.I.T. Naval
14946, y comprendiendo todos los líquidos (combustible, aceites, agua dulce, agua
de lastre, tanques para cebos, pozos de peces vivos, etc) hasta la máxima
capacidad de los tanque fijos o portátiles.
-
Condición de desplazamiento en carga: embarcación en la condición de rosca
añadiendo la carga máxima total hasta alcanzar el asiento de diseño, siendo la
distribución vertical del peso de la tripulación la que se indica en el apartado de
posición vertical del centro de gravedad.
-
Peso del desplazamiento en carga: mLDC es el peso de la embarcación en la
condición de desplazamiento en carga.
-
Ensayo de estabilidad: método por el que se puede determinar la posición vertical
del centro de gravedad (VCG).
-
Momento de adrizamiento: RM, es el momento de recuperación generado, para un
determinado ángulo de escora en aguas tranquilas, por el par transversal del centro
de gravedad de la embarcación desde el centro de carena de la parte sumergida del
casco.
-
Brazo del par de adrizamiento: GZ, es la distancia tanto de los planos horizontales
como transversales entre el centro de carena y el centro de gravedad.
-
Línea de flotación en carga: línea de la flotación de la embarcación cuando se
adriza, con el peso del desplazamiento en carga y el asiento de diseño.
-
Grado de estanquidad: el grado de estanqueidad se define en el Capítulo 4
“Especificaciones y normativa a aplicar”, de la página 67 en adelante.
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VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO DE ESTABILIDAD
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c) Requisitos para las embarcaciones de tipo monocasco:
Las embarcaciones propulsadas a vela de tipo monocasco deben satisfacer todos los
requisitos de las siete opciones de acuerdo con las características de la flotación y cubierta, y
según la embarcación se equipe o no con los nichos apropiados.
La categoría de diseño que finalmente se da es aquella para la cual la embarcación
satisface todos los requisitos relevantes de una de esas opciones.
Para las embarcaciones que utilicen las opciones 1 o 2 se deben satisfacer los
requisitos en las condiciones mínimas de operación a menos que se indique específicamente
otra cosa. Si la relación mLDC/mMOC es mayor de 1,15 entonces se deben satisfacer los
requisitos tanto en la condición de desplazamiento en carga como en la mínima operacional.
Al calcular la posición del centro de gravedad conjunto en la condición de desplazamiento en
carga se debe observar lo siguiente:
-
El combustible y el agua se deben situar en tanques fijos
-
Las provisiones se deben almacenar en sus lugares adecuados
-
El paso de la tripulación adicional (tripulación límite inferior a la requerida por
mMOC) se debe añadir a la altura de la regala en la mitad de la eslora LH
Las embarcaciones que utilicen las opciones 1 o 2 y dispongan de lastres asimétricos
durante la navegación (bien sean líquidos o sólidos) deben:
-
Cumplir con los requisitos de la opción seleccionada como se indica en la tabla
-
Cumplir con los requisitos de los apartados de ángulo de inundación, ángulo de
estabilidad nula y peso mínimo (si corresponde), e índice de estabilidad para la
categoría de diseño menos exigente, considerando que los lastres móviles son de
tal posición de manera que den el resultado más adverso posible cuando se
considera cada requisito individual de estabilidad
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TUTOR: D. Gaspar Penagos García
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VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
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Los nichos de la embarcación a la que se le asigne la categoría de diseño A o B
utilizando la opción 1 de la tabla, deben cumplirse las limitaciones del área de proyecto que se
dan más abajo, a menos que se tenga expresamente en cuenta el peso y el efecto de superficies
libres del agua que los nichos puedan contener cuando se calculen las características de la
estabilidad.
Si se utiliza esta opción de cálculo, los brazos de los pares de adrizamiento se deben
calcular como si cada nicho no tuviera achique y considerando que inicialmente contienen una
cantidad de agua equivalente al siguiente porcentaje de su capacidad máxima:
Porcentaje lleno = 60 −
240 x F
LH
Donde F es el francobordo mínimo a la brazola del nicho en cuestión.
Se considera que esta agua se debe derramar al exterior cuando la embarcación se
escora, y se supone que los momentos de adrizamiento son simétricos con respecto a la
vertical.
-
Para la categoría de diseño A:
o Área de trazado de todos los nichos
m 2 < 2 x LH x BH
o Área de trazado de todos los nichos de proa
-
LH
x m 2 < 0,1 x L H x B H
2
Para la categoría de diseño B:
o Área de trazado de todos los nichos
m 2 < 3 x LH x BH
o Área de trazado de todos los nichos de proa
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
LH
x m 2 < 0,15 x L H x B H
2
228
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APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO DE ESTABILIDAD
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Requisitos que se deben aplicar a las embarcaciones a vela monocascos:
Tabla 11.1.a
OPCIÓN
1
2
3
4
5
6
7
CATEGORÍAS POSIBLES
A, B
C, D
C, D
C, D
C, D
C, D
C, D
C.T.
C.T.
C.T.
C.T.
C.T.
C.T.
X
X
X
X
X
X
X
X
X
4. Ángulo de inundación
X
X
5. Ángulo de estabilidad nula
X
X
6. Índice de estabilidad
X
X
1. Cubiertas o protecciones
C.
Comp.
2. Aberturas de inundación
3. Ensayo de la altura de
X
inundación
7. Ensayo hundimiento-
X
X
reparación
8. Ensayo resistencia al viento
9. Requisitos de flotación
X
X
10. Ensayo recuperación vuelco
X
X
X
CUBIERTAS O PROTECCIONES
Embarcación con cubierta completa en la que la proyección horizontal del área total de
diseño comprende cualquier combinación de:
-
Cubiertas estancas y superestructuras y/o
-
Nichos de achique rápido que cumplan con la norma ISO 11812 y/o
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
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229
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
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ESTUDIO DE ESTABILIDAD
-
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Nichos estancos que cumplan con la norma ISO 11812 con un volumen del
conjunto inferior a
L H x B H x FM
40
Todos los dispositivos cerrados son estancos al agua de acuerdo con la norma ISO
12216.
ABERTURAS DE INUNDACIÓN
Se deben aplicar los requisitos dados más abajo y a todas las aberturas inundable,
excepto:
-
Nichos estancos al agua de un volumen del conjunto inferior a
L H x B H x FM
o
40
nichos de achique rápido.
-
Conducto de drenaje de los nichos de achique rápido o de los nichos estancos al
agua, si están llenos, no llevarían a la inundación o vuelco cuando la embarcación
está adrizada.
-
Dispositivos no abiertos.
-
Dispositivos abiertos situados en las partes superiores que cumplan con la norma
ISO 12216 para una estanqueidad de grado 2 y a los que haga referencia en el
manual del propietario y en los que está claramente marcado “Cierre estanco.
Mantener cerrado durante la navegación”, y que sean:
o Escotillas de salida de emergencia o dispositivos fijados con cierres
atornillados
o Estanco en un compartimento de un volumen tan reducido que, incluso si
se inunda, la embarcación satisface todos los requisitos
o En una embarcación de la categoría de diseño C o D en la que, cargada con
el peso del desplazamiento, no naufragaría si el compartimento en cuestión
se inundara como resultado de haberse dejado abierto el dispositivo
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230
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APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO DE ESTABILIDAD
-
E.U.I.T. Naval
Dispositivos abiertos situados en el interior de las partes superiores que cumplan
con la norma ISO 12216 para una estanqueidad de grado 2 y a los que se haga
referencia en el manual del propietario, y en los que esté claramente marcado
“Marcado estanco. Mantener cerrado durante la navegación”.
-
Escapes de máquinas u otras aperturas que se conectan solamente a los sistemas de
estanqueidad.
-
Aberturas en los costados exteriores de las sentinas de la cámara de máquinas que
sean:
o Grado de estanqueidad al agua 2 y que tengan el punto más bajo de
inundación a más de 0,1 m por encima de la línea de flotación de la carga
o Grado de estanqueidad al agua 3 y tengan el punto más bajo de inundación
a más de 0,2 m por encima de la línea de flotación en carga, y estén
también por encima del extremo superior del espejo de popa en la zona del
soporte de la maquinaria y existan aberturas para el drenaje de la sentina
o Grado de estanqueidad de agua 4 y que tengan el punto más bajo de
inundación a más de 0,2 m por encima de la línea de flotación en carga y
estén también por encima del extremo superior del espejo de popa en la
zona del soporte de la máquina, y existan aberturas para el drenaje de la
sentina y cumpliendo además que la parte de los espacios interiores o de no
achique rápido en los que pueda entrar el agua tengan una eslora inferior a
LH/6 y no se pueda achicar el agua hasta una altura de 0,2 m por encima de
la línea de flotación en carga en otros espacios interiores o de no achique
rápido de la embarcación
Todos los dispositivos cerrados aptos para las aberturas inundables deben cumplir con
la norma ISO 12216, de acuerdo con la categoría de diseño y la zona en la que esté situado el
dispositivo.
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Los dispositivos del tipo no abierto deben instalarse en el caso 0,2 m por encima de la
línea de flotación en carga, a menos que cumplan con la norma ISO 9093 o sean escotillas de
salida de emergencia de acuerdo con la norma ISO 909.
Las aberturas en el interior de la embarcación, tales como troncos para motores
fueraborda y tanques para peces o cebo que floten libremente, deben considerarse como
aberturas de posible inundación.
En las embarcaciones a las que se les va a otorgar la categoría de diseño A o B se
deben permitir aberturas inundables que no sean reglamentarias o de tipo cerrado si son
esenciales para la ventilación o los requisitos de la combustión del motor.
ENSAYO DE LA ALTURA DE INUNDACIÓN
Este ensayo sirve para demostrar que la embarcación dispone de margen suficiente de
francobordo en la condición de carga de desplazamiento antes de que se embarque aguas a
bordo.
El ensayo debe realizarse utilizando el personal que se describe a continuación
mediante los pesos de ensayo que representa al personal (a razón de 75 Kg. por persona), o
por medio de cálculos (utilizando el plano de formas y el desplazamiento calculado a partir
del pasaje o la medición del francobordo):
a) Seleccionar un número de personas igual a la tripulación límite, cuyo peso medio
no sea inferior a 75 Kg.
b) Cada embarcación, en aguas tranquilas, con todos los elementos que constituyen la
carga máxima total y con las personas colocadas de forma que se consiga el
asiento de diseño.
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c) Medir la altura desde la línea de flotación hasta los puntos por los que pueda
comenzar a entrar el agua por cualquier abertura inundable tal y como se describe
en el apartado de aperturas inundables. Cuando una apertura inundable está
completamente protegida por una brazola más alta alrededor del nicho del que
sobresale, la altura inundable se debe medir hasta el punto más bajo de la brazola.
Requisitos:
Se determina la categoría de diseño comparando las mediciones efectuadas con los
requisitos para una altura mínima de inundación, modificadas según los párrafos b) y c)
siguientes, usando bien las normas de los límites en la altura de inundación requerida, que
generalmente dan los requisitos más bajos. La siguiente figura se basa solamente la eslora de
la embarcación:
Dibujo 11.1.a
En las embarcaciones evaluadas utilizando estas gráficas se debe permitir que las
aberturas tengan un área conjunta libre, expresada en milímetros cuadrados (mm2), de no más
de 50 LH 2, comprendida dentro de la cuarta parte de LH a popa, siempre que la altura
inundable de esas aberturas no sea inferior a los ¾ de la requerida por las gráficas.
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La altura requerida de inundación por la orza, falsa quilla o cajas de puntales
provisionales debe ser la mitad de la determinada por el párrafo anterior.
ÁNGULO DE INUNDACIÓN
Este requisito sirve para comprobar que existe un margen suficiente de ángulo de
escora para que no puedan penetrar en la embarcación cantidades significativas de agua.
El ángulo de inundación para cualquier abertura inundable (ØDA ) aparte de la que
están incluidas en el apartado de aberturas inundables, que se pueden determinar usando
cualquiera de los métodos de la normativa para el calculo del ángulo de inundación, debe ser
mayor que el ángulo requerido de inundación (ØD(R) ) que se muestra en la siguiente tabla:
Tabla 11.1.b
Categoría de diseño
AyB
C
D
Ángulo requerido de inundación ØD(R)
40º
35º
30º
Cuando una abertura inundable se proteja por una brazola más alta alrededor del nicho
del que sobresale, el ángulo de inundación se debe medir hasta el punto más bajo de la
brazola.
ANGULO DE ESTABILIDAD NULA
Este requisito pretende asegurar en condiciones severas una absoluta capacidad
mínima de supervivencia.
Este ángulo de estabilidad nula para una adecuada condición de carga se debe obtener
utilizando las propiedades de la curva del par de adrizamiento.
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Las embarcaciones deben cumplir normalmente los requisitos del ángulo de
estabilidad nula, incluidas en la siguiente tabla, pero las de las categorías A ó B pueden
cumplir alternativamente los requisitos para las categorías de diseño A ó B.
Tabla 11.1.c
Requisitos para las categorías de diseño A ó B:
A las embarcaciones se les puede asignar una categoría de diseño A ó B siempre que:
a) ØV ≥ 90º para la categoría de diseño A, ó ØV ≥ 75º para la categoría de diseño B.
b) Se haya comprobado mediante calculo utilizando la normativa cuando la
embarcación se sumerja totalmente bien por hundimiento o inversión, el volumen
de flotabilidad, expresado en metros cúbicos, proporcionado por la estructura del
casco, dispositivos y elementos de flotación, sea mayor que el numero
representado por (mLDC / 850), de forma que se asegure que sea suficiente para
soportar el peso de la embarcación cargada con n margen adecuado. No se debe
incluir el margen para las bolsas de aire (aparte del destinado a los tanques de aire
y compartimentos estancos).
c) Cuando se utilicen compartimentos accesibles vía escotillas o puertas para
demostrar una flotación positiva después de un vuelco, el compartimento se debe
construir con un grado de estanqueidad 1, con las escotillas y puertas que
satisfagan los requisitos de estanqueidad para el grado 2 de la norma ISO 12216.
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Los cierres en las aberturas de acceso a los compartimentos estancos deben
marcarse claramente por los dos lados con la inscripción: “CIERRE ESTANCO
MANTENER CERRADO DURANTE LA NAVEGACIÓN”
d) Cuando se utilicen elementos de flotación, se deben satisfacer los requisitos de la
siguiente tabla:
Tabla 11.1.d
e) Si se ha suministrado información sobre la estabilidad similar a al requerida en el
apartado de requisitos para catamaranes y trimaranes, excepto la equivalente a la
derivada de la normativa para determinar el viento de escora, la máxima fuerza del
viento recomendada para n área de velas dada se debe determinar partiendo de que
el momento de adrizamiento de la escora debida al viento con rachas de dos veces
la presión media del viento no debe ser mayor que el momento máximo de
adrizamiento para cualquier anglo de escora.
f) Se deben colocar en el puesto principal de control los símbolos de aviso que se
muestran en la siguientes figura:
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Dibujo 11.1.b
ÍNDICE DE ESTABILIDAD
El índice de estabilidad es un método que permite obtener una evaluación conjunta de
las propiedades de estabilidad de las embarcaciones a vela monocasco. El índice consiste un
factor de eslora que se puede modificar por siete factores que se refieren a diferentes aspectos
de las propiedades de estabilidad y flotabilidad.
Cada factor se debe calcular, utilizando los valores para cada parámetro relativo a la
condición de carga apropiada, el valor STIX y la categoría de diseño asociada se debe
determinar entonces de acuerdo a:
STIX = (7 + 2,25 x LBS) x (FDS x FIR x FKR x FDL x FBD x FWM x FDF)0,5 + δ
Donde:
LBS = (2 x LWL + LH )/ 3, expresadas en metros
δ = 5 si tiene una reserva de flotabilidad de acuerdo con los apartados 5.b y se cumple
que también GZ90 > 0 cuando la embarcación se inunda completamente con agua
δ = 0 en todos los demás casos
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El STIX debe ser mayor que el valor del STIXR requerido por la categoría de diseño
correspondiente, que figura en la siguiente tabla:
Tabla 11.1.f
Cada factor modificador se puede obtener por unos de estos tres caminos:
a) El valor mínimo permitido, sin hacer mas cálculos
b) Utilizando métodos aproximados
c) Mediante cálculos rigurosos
Todas las propiedades de los brazos del par de adrizamiento y de inundación se
determinan para la embarcación en una adecuada condición de carga, corregidas en lo que sea
necesario para las embarcaciones provistas de lastres asimétricos. Se obtiene la categoría más
ventajosa si se calculan rigurosamente estas propiedades.
Factor de Estabilidad Dinámica:
Este factor representa la energía intrínseca de adrizamiento a esperar antes de que
ocurra un incidente de estabilidad:
FDS =
AGZ
15.81 L H
FDS no se debe tomar nunca menor de 0,5 ó mayor de 1,5;
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Donde:
AGZ es el área positiva bajo la curva de brazos del par de adrizamiento, expresada en
metros grados, para una adecuada condición de carga, como sigue:
-
Desde la posición de adrizado hasta ØV , si ØD ≥ ØV
-
Desde la posición de adrizado hasta ØV , si ØD ≤ ØV
-
ØD debe tomarse como el menor de ØDC ó ØDH
Factor de recuperación de la Inversión:
Este factor representa la capacidad para recuperarse sin ayuda exterior después de una
inversión.
FIR =
φV
m
125 −
1.600
FIR =
φV
100
si m < 40.000
si m ≥ 400000
Donde m es el peso de la embarcación en una condición de carga adecuada, expresada
en Kg. FIR no se debe tomar nunca menor de 0,4 ó mayor de 1,5.
Factor de Recuperación del Hundimiento:
Este factor representa la capacidad de una embarcación para expulsar el agua de las
velas y por lo tanto recuperarse después de haberse hundido:
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FR =
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GZ 90 x m
2 x As x hCE
Donde m es el peso de la embarcación en una condición de carga adecuada, expresada
en Kg.
GZ90 es el brazo del par de adrizamiento para una escora de 90º, expresada en metros,
para la embarcación con un peso de m.
hCE es la altura del centro de área nominal de las velas (AS) por encima de la línea de
flotación, cuando la embarcación se adriza, expresada en metros, para la embarcación con un
peso de m.
-
Si FR ≥ 1,5
FKR = 0,875 + 0,0833 FR
-
Si FR < 1,5
FKR = 0,5 + 0,333 FR
-
Si ØV < 90º
FKR = 0,5
FKR no se debe tomar nunca menor de 0,5 ó mayor de 1,5.
Factor de eslora-desplazamiento (FDL):
Éste tiene en cuenta el efecto favorable de un mayor desplazamiento para una eslora
dada incrementando la resistencia de vuelco:



15 x m x FL

FDL =  0,6 + 
 L 3 x (333 − 8 L )  

BS  
 BS

0,5
FDL no debe tomarse nunca menor de 0,75 o mayor de 1,25;
Donde:
L BS = (2 LWL + L H )
2
3
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TUTOR: D. Gaspar Penagos García
240
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L 
FL =  BS 
 11 
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0, 2
m es el peso de la embarcación en una condición de carga adecuada, expresado en Kg.
Factor de desplazamiento-manga (FBD):
Este factor tiene en cuenta el incremento de vulnerabilidad al hundimiento con mares
de costado en las embarcaciones con una apreciable obra muerta y el incremento de la manga
en relación con el desplazamiento:
FB =
3,3 B H
(0,03 m)
1
3
Donde m es el peso de la embarcación en una condición de carga adecuada, expresado
en Kg.
- Si FB > 2,20
- Si FB < 1,45
0,5
 13,31 BWL
FBD = 
B xF 3
B
 H




 B x FB 2
FBD =  WL
 1,682 B
H





- En los demás casos
0,5
B
FBD = 1,118 x  WL
 BH



0,5
FBD no debe ser nunca menor de 0,75 o mayor de 1,25
Factor del momento debido al viento (FWM):
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En las embarcaciones en que bien φ D o φ DH sean menores de 90º, este factor
representa el riesgo de inundación debido a rachas de viento que escoren una embarcación
desprotegida.
- Si φ D > 90º
FWM = 1
- Si φ D < 90º
FWM =
υ AW
17
FWM no se debe tomar nunca menor de 0,5 o mayor de 1,0;
Donde:
υ AW es la velocidad aparente continua del viento, expresada en metros por segundo
(m/seg), requerida para escorar la embarcación hasta φ D cuando lleve totalmente desplegada
todas las velas (es decir, sin protección):
υ AW

13 x m x GZ d
=
 As x (h + h ) cos φ
CE
LP
D

1, 3




0,5
Donde:
GDD es el brazo escorante del par de adrizamiento cuando el ángulo de escora es igual
a φD
φ D es φ DC o φ DH , cualquiera que sea menor
hCE + hLP es la altura, expresada en metros, entre los centros geométricos de los
perfiles de la embarcación por encima y por debajo de la línea de flotación, incluyendo velas,
mástiles y casco, con orzas, puntales provisionales y protecciones contra el viento en la
posición más baja, y con la embarcación adrizada.
Factor de inundación (FDF):
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Este factor representa el riesgo de inundación en un hundimiento.
FDF =
φD
90
FDF no se debe tomar nunca menor de 0,5 o mayor de 1,00;
Donde:
φ D se debe tomar como el menor de los siguientes: φ DC , φ DH , φ DA1
φ DA1 es el ángulo de escora con el que comienzan a inundarse las aberturas que no
disponen de cierres con un grado de estanqueidad 3 según la Norma ISO 12216, y que tenga
un área conjunta total, expresada en mm2, mayor que el número representado por 50xL2H.
11.2. CONSIDERACIONES PARA BARCOS DE VELA
De acuerdo con la normativa, en los barcos de vela, además de los requerimientos
anteriores, se deberá detallar en el cuaderno de información de estabilidad los ángulos de
escora máximo permisibles durante la navegación a vela para evitar inundaciones progresivas
en las rachas de vientos y chubascos.
En ausencia de otros requisitos, la información sobre los ángulos máximos de escora
navegando a vela debe estar basada en criterios de la Agencia de Seguridad Marítima.
11.3. CONSIDERACIONES DEL CÓDIGO MCA
Los requisitos son los siguientes:
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La curva de brazos adrizantes debe tener un rango positivo no inferior al ángulo
determinado por la siguiente fórmula, o a 90º, el que sea mayor de los dos:
90 + 60 x (24 – LOA)/17 = 125º
El ángulo de escora permanente que se obtiene de la intersección de la curva DWHL
de brazos de escora por vientos derivados, con las curvas de GZ, debe ser superior a 15º.
La curva DWHL se obtiene de la siguiente manera:
Dibujo 11.3.a
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Si el barco cumple con los requisitos de estos puntos y navega a vela con un ángulo de
escora que no es superior al ángulo de escora derivado, debe ser capaz de soportar una ráfaga
de viento igual a 1,4 veces la velocidad actual del viento, lo que implica el doble de la presión
que puedan dar lugar a una inundación progresiva o escorante hasta un ángulo superior a 60º.
11.4. CONSIDERACIONES DE CARGAS A ESTUDIAR
Las consideraciones de carga estándar a estudiar para este tipo de buques son las
siguientes según el reglamento:
-
Salida de puerto a plena carga: 100% consumos y víveres, 100% tripulación y
pasajeros con sus equipajes
-
Llegada a plena carga a puerto: 10% de consumos y víveres, 100% tripulación y
pasajeros con sus equipajes
CONSIDERACIONES PARA EL CÁLCULO DE LAS
CONDICIONES
Para calcular las condiciones de carga se tendrán en cuenta las siguientes directrices:
-
Se asume un peso de 75 Kg por persona.
-
La altura del centro de gravedad de las personas se considera que esta a 1 m sobre
el nivel del suelo para una persona de pie.
-
La altura anterior se considera igual a 0,3 m sobre el asiento para personas
sentadas.
-
Se considera que los pasajeros y sus equipajes se sitúan en los espacios que están
normalmente reservados para ello, excepto en el cálculo de pasajeros a una banda,
que se considera la situación más desfavorable.
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11.5. PESOS ADICIONALES
Los pesos adicionales que se deben añadir al rosca en cada condición de carga para
obtener el desplazamiento serán los que se indican a continuación:
-
Peso de la tripulación: se considera un peso de 75 Kg por cada uno. El centro de
gravedad de las personas y sus equipajes se va a considerar en el centro de
gravedad de la bañera de la habilitación.
-
Respetos y pertrechos: se va a considerar el peso total de los diferentes elementos
como un ancla de reserva, herramientas situadas en los espacios de la mesa de
cartas, diferentes respetos para el motor, aceites, etc.
-
Peso de provisiones: para evaluar la cantidad de provisiones que deberá llevar el
buque en sus viajes se va a estimar un consumo de 10 Kg por persona y día. A
efecto de provisiones se va a considerar una autonomía de 7 días.
11.6. VERIFICACIÓN DEL CUMPLIMIENTO DE LOS
REQUERIMIENTOS
ESTANQUEIDAD DEL BUQUE
Las aberturas de la cubierta que dan acceso a los espacios situados por debajo de la
cubierta estarán diseñadas y construidas de tal manera que eviten la entrada del agua del mar,
y tendrán la estanqueidad e integridad estructural acordes con los requerimientos de la ISO
12217-2.
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246
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Respecto a la bajada a la cabina, estará equipada con una puerta estanca, de
construcción eficiente, abisagrada de forma permanente al mamparo y de apertura hacia el
exterior.
DETERMINACIÓN DE LOS PIP
Los PIP, o puntos de inundación progresiva, son aquellos puntos en los cuales existen
aberturas del casco, superestructura, o cubierta que no se pueden hacer estancos, y que por
tanto si se sumerge dan lugar a una entrada de agua progresiva.
Los únicos puntos que pueden dar lugar a una inundación progresiva en el barco es el
acceso al interior del buque por popa. Como se ha dicho antes, todas las escotillas sobre la
cubierta y demás elementos estarán cerrados de forma estanca durante la navegación.
11.7. ANALISIS DE LA ESTABILIDAD
Por último, se procede a la verificación de que la embarcación cumple con los
requisitos de estabilidad que le son aplicables, y que se mencionaron en apartados anteriores.
Se va a calcular la estabilidad en las 2 condiciones anteriormente mencionadas y para
el caso del buque intacto. Se empleará el programa Hydromax.
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
247
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO DE ESTABILIDAD
E.U.I.T. Naval
11.8. SALIDA DE PUERTO A PLENA CARGA
En esta situación el buque se encuentra cargado con todos sus pasajeros y tripulantes
con sus respectivos equipajes. Además la embarcación cuenta con el 100% de consumos y
víveres previstos. Sin embargo, el tanque de aguas grises estará vacío.
El desglose de pesos para esta condición de carga se presenta a continuación.
EQUILIBRIUM CALCULATION
Condición de máxima carga
Damage Case - Intact
Free to Trim
Relative Density (specific gravity) = 1,025; (Density = 1025 kg/m^3)
Fluid analysis method: Use corrected VCG
WEIGHT
LONG.
VERT.
TRANS.
(Kg)
ARM (m)
ARM (m)
ARM (m)
1
19.610,8
6,954
2,072
0,016
PERSONAS Y PERTRECHOS
1
880,0
6,476
2,940
0,268
TANQUE DE COMBUSTIBLE
100%
455,0
5,500
2,080
0,000
TANQUE DE AGUA DULCE
100%
530,0
8,000
1,910
0,000
21.475,8
6,929
2,104
0,026
ITEM NAME
QUANTITY
ROSCA
Total Loadcase
FS correction
0,000
VCG fluid
2,104
Draft Amidsh. M
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
2,547
248
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO DE ESTABILIDAD
E.U.I.T. Naval
Displacement kg
21476
Heel to Starboard degrees
0,8
Draft at FP m
2,557
Draft at AP m
2,536
Draft at LCF m
2,545
Trim (+ve by stern) m
-0,021
WL Length m
14,998
WL Beam m
3,886
Wetted Area m^2
56,293
Waterpl. Area m^2
40,871
Prismatic Coeff.
0,520
Block Coeff.
0,141
Midship Area Coeff.
0,300
Waterpl. Area Coeff.
0,701
LCB from zero pt. (+ve fwd) m
6,292
LCF from zero pt. (+ve fwd) m
6,339
KB m
2,158
KG fluid m
2,104
BMt m
1,735
BML m
24,431
GMt corrected m
1,790
GML corrected m
24,485
KMt m
3,893
KML m
26,589
Immersion (TPc) tonne/cm
0,419
MTc tonne.m
0,355
RM at 1deg = GMt.Disp.sin(1) kg.m
670,774
Max deck inclination deg
0,8
Trim angle (+ve by stern) deg
-0,1
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
249
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO DE ESTABILIDAD
E.U.I.T. Naval
Key point
Freeboard m
Margin Line (freeboard pos = 0 m)
0,842
Deck Edge (freeboard pos = 0 m)
0,918
KN CALCULATION
Damage Case - Intact
Initial Trim = 0 m (+ve by stern)
Relative Density (specific gravity) = 1,025; (Density = 1025 kg/m^3)
VCG = 0 m
3,5
80 deg.
KN
70 deg.
KN
90 deg. KN
60 deg. KN
100 deg. KN
50 deg. KN
3
110 deg. KN
2,5
40 deg. KN
120 deg. KN
KN m
2
30 deg. KN
130 deg. KN
1,5
20 deg. KN
140 deg. KN
1
150 deg. KN
10 deg. KN
0,5
0
160 deg. KN
170 deg.
KN KN
180 deg.
0 deg. KN
-0,5
20000
20400
20800
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
21200
Displacement kg
21600
22000
22400
250
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO DE ESTABILIDAD
DISPLACEMENT
E.U.I.T. Naval
KN 10,0
KN 20,0
KN 30,0
KN 40,0
KN 50,0
deg. Starb.
deg. Starb.
deg. Starb.
deg. Starb.
deg. Starb.
0,000
0,670
1,302
1,876
2,340
2,671
6,931
0,000
0,671
1,302
1,877
2,340
2,670
20364
6,926
0,000
0,671
1,303
1,878
2,340
2,669
20545
6,921
0,000
0,672
1,304
1,879
2,340
2,669
20727
6,916
0,000
0,672
1,305
1,880
2,340
2,668
20909
6,911
0,000
0,672
1,305
1,880
2,340
2,667
21091
6,906
0,000
0,672
1,306
1,881
2,340
2,666
21273
6,901
0,000
0,673
1,307
1,882
2,340
2,665
21455
6,896
0,000
0,673
1,307
1,883
2,339
2,664
21636
6,891
0,000
0,673
1,308
1,883
2,339
2,663
21818
6,886
0,000
0,674
1,309
1,884
2,339
2,662
22000
6,881
0,000
0,674
1,309
1,885
2,338
2,661
LCG m
KN 0,0 deg.
20000
6,936
20182
(kg)
DISPLACEMENT KN 60,0 deg. KN 70,0 deg. KN 80,0 deg. KN 90,0 deg.
KN 100,0
KN 110,0
KN 120,0
(kg)
Starb.
Starb.
Starb.
Starb.
deg. Starb.
deg. Starb.
deg. Starb.
20000
2,890
3,032
3,095
2,982
2,774
2,478
2,108
20182
2,888
3,029
3,093
2,981
2,773
2,478
2,108
20364
2,886
3,027
3,091
2,979
2,772
2,478
2,109
20545
2,885
3,024
3,089
2,978
2,771
2,478
2,109
20727
2,883
3,021
3,087
2,977
2,771
2,478
2,110
20909
2,882
3,018
3,085
2,975
2,770
2,478
2,111
21091
2,880
3,015
3,083
2,974
2,769
2,478
2,111
21273
2,879
3,013
3,081
2,973
2,768
2,478
2,112
21455
2,877
3,010
3,079
2,971
2,768
2,477
2,112
21636
2,875
3,007
3,077
2,970
2,767
2,477
2,113
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
251
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO DE ESTABILIDAD
E.U.I.T. Naval
21818
2,874
3,005
3,075
2,969
2,766
2,477
2,114
22000
2,872
3,002
3,072
2,967
2,765
2,477
2,114
DISPLACEMENT
KN 130,0
KN 140,0
KN 150,0
KN 160,0
KN 170,0
KN 180,0
(kg)
deg. Starb.
deg. Starb.
deg. Starb.
deg. Starb.
deg. Starb.
deg. Starb.
20000
1,677
1,207
0,725
0,278
-0,005
0,000
20182
1,679
1,209
0,728
0,282
0,000
0,000
20364
1,680
1,211
0,730
0,286
0,005
0,000
20545
1,681
1,213
0,733
0,290
0,010
0,000
20727
1,683
1,215
0,736
0,294
0,015
0,000
20909
1,684
1,217
0,739
0,298
0,020
0,000
21091
1,685
1,220
0,742
0,301
0,025
0,000
21273
1,687
1,222
0,745
0,305
0,030
0,000
21455
1,688
1,224
0,748
0,309
0,035
0,000
21636
1,689
1,226
0,751
0,313
0,039
0,000
21818
1,691
1,228
0,754
0,317
0,044
0,000
22000
1,692
1,230
0,757
0,321
0,049
0,000
STABILITY CALCULATION
Loadcase - Condición de máxima carga
Damage Case - Intact
Free to Trim
Relative Density (specific gravity) = 1,025; (Density = 1025 kg/m^3)
Fluid analysis method: Use corrected VCG
Item Name
Quantity
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
Total Mass
Long.Arm
Trans.Arm
kg
m
m
Vert.Arm m
252
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO DE ESTABILIDAD
E.U.I.T. Naval
ROSCA
1
19610,8
6,954
0,016
2,072
PERSONAS Y PERTRECHOS
1
880,0
6,476
0,268
2,940
TANQUE DE COMBUSTIBLE
100%
455,0
5,500
0,000
2,080
TANQUE DE AGUA DULCE
100%
530,0
8,000
0,000
1,910
21475,8
6,929
0,026
2,104
Total Loadcase
FS correction
0,000
VCG fluid
2,104
1,25
Max GZ = 1,042 m at 56,4 deg.
1
GZ m
0,75
0,5
0,25
0
-0,25
-0,5
0
Heel to Starboard
25
50
75
100
Heel to Starboard deg.
125
150
175
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
Displacement kg
21476
21476
21476
21476
21477
21476
21474
Draft at FP m
2,557
2,558
2,554
2,537
2,496
2,427
2,310
Draft at AP m
2,536
2,495
2,368
2,147
1,847
1,449
0,853
degrees
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
253
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO DE ESTABILIDAD
E.U.I.T. Naval
WL Length m
14,990
15,083
15,149
15,161
15,205
15,283
15,127
Immersed Depth m
2,548
2,521
2,380
2,130
1,797
1,406
1,120
WL Beam m
3,886
3,831
3,742
3,565
2,989
2,633
2,670
Wetted Area m^2
56,299
55,911
55,170
54,907
55,881
56,679
56,968
Waterpl. Area m^2
40,879
40,391
39,487
38,273
34,296
31,017
29,374
Prismatic Coeff.
0,521
0,517
0,513
0,507
0,506
0,511
0,529
Block Coeff.
0,141
0,144
0,155
0,182
0,257
0,370
0,463
6,929
6,929
6,930
6,933
6,941
6,951
6,962
VCB from DWL m
-0,388
-0,387
-0,381
-0,370
-0,370
-0,386
-0,413
GZ m
-0,026
0,281
0,561
0,804
0,963
1,033
1,040
6,338
6,403
6,554
6,761
7,069
7,349
7,597
0,000
0,706
1,372
1,944
2,274
2,520
2,662
0,1
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
-0,1
-0,2
-0,7
-1,5
-2,5
-3,8
-5,6
70,0
80,0
90,0
100,0
110,0
120,0
130,0
Displacement kg
21477
21476
21477
21474
21474
21475
21475
Draft at FP m
2,108
1,485
N/A
-4,545
-3,834
-3,612
-3,513
Draft at AP m
-0,222
-3,206
N/A
-8,550
-5,503
-4,449
-3,896
WL Length m
15,061
15,257
15,898
16,503
16,305
16,210
16,168
Immersed Depth m
1,280
1,501
1,663
1,770
1,817
1,803
1,727
WL Beam m
3,316
3,732
1,924
1,858
1,841
1,875
1,969
Wetted Area m^2
55,241
50,527
50,397
50,727
51,107
51,665
52,435
Waterpl. Area m^2
28,959
25,608
24,292
23,884
23,943
24,536
25,840
Prismatic Coeff.
0,574
0,649
0,637
0,626
0,647
0,666
0,683
Block Coeff.
0,343
0,394
0,412
0,386
0,384
0,382
0,381
LCB from zero pt.
(+ve fwd) m
LCF from zero pt.
(+ve fwd) m
TCF to zero pt. m
Max deck inclination
deg
Trim angle (+ve by
stern) deg
Heel to Starboard
degrees
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
254
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO DE ESTABILIDAD
E.U.I.T. Naval
LCB from zero pt.
6,975
6,985
6,994
6,992
6,985
6,972
6,955
VCB from DWL m
-0,456
-0,517
-0,548
-0,565
-0,568
-0,555
-0,527
GZ m
1,023
1,003
0,868
0,701
0,510
0,304
0,094
7,775
7,850
7,887
7,894
7,838
7,727
7,580
2,676
2,838
2,854
2,747
2,551
2,276
1,937
70,0
80,0
90,0
100,0
110,0
120,0
130,0
-9,0
-17,6
N/A
-15,1
-6,4
-3,2
-1,5
140,0
150,0
160,0
170,0
180,0
Displacement kg
21476
21475
21476
21476
21476
Draft at FP m
-3,461
-3,437
-3,431
-3,438
-3,444
Draft at AP m
-3,549
-3,312
-3,155
-3,092
-3,103
WL Length m
16,149
16,143
16,141
16,114
15,979
Immersed Depth m
1,588
1,385
1,115
0,762
0,657
WL Beam m
2,142
2,439
2,974
4,203
4,613
Wetted Area m^2
53,678
55,777
59,769
68,566
69,986
Waterpl. Area m^2
28,137
31,920
38,429
50,548
52,345
Prismatic Coeff.
0,704
0,728
0,761
0,806
0,815
Block Coeff.
0,381
0,384
0,392
0,406
0,432
6,937
6,918
6,904
6,897
6,899
VCB from DWL m
-0,483
-0,424
-0,349
-0,257
-0,202
GZ m
-0,107
-0,278
-0,382
-0,305
0,026
7,406
7,188
6,900
6,416
6,328
1,554
1,154
0,791
0,599
0,000
(+ve fwd) m
LCF from zero pt.
(+ve fwd) m
TCF to zero pt. m
Max deck inclination
deg
Trim angle (+ve by
stern) deg
Heel to Starboard
degrees
LCB from zero pt.
(+ve fwd) m
LCF from zero pt.
(+ve fwd) m
TCF to zero pt. m
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
255
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO DE ESTABILIDAD
E.U.I.T. Naval
Max deck inclination
deg
140,0
150,0
160,0
169,9
178,7
-0,3
0,5
1,1
1,3
1,3
Trim angle (+ve by
stern) deg
Code
ISO 122172:2002(E)
Key point
Immersion angle deg
Margin Line (immersion pos = 5 m)
25,4
Deck Edge (immersion pos = 5,5 m)
27,3
Criteria
2:2002(E)
2:2002(E)
Actual
Margin
%
Analysed
40,0
Not
deg
Analysed
Pass
130,0
deg
6.4 STIX
134,6
Pass
+3,52
Pass
See ISO
delta
0
AS, sail area ISO 8666
72,000
m^2
height of centroid of AS
9,180
m
LH, Hydromax calculated
16,600
m
BH, Hydromax calculated
4,800
m
LWL, Hydromax calculated
14,99
m
BWL, Hydromax calculated
3,886
m
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
Status
Not
6.3 Angle of vanishing stability
shall be greater than (>)
ISO 12217-
Units
6.2.3 Downflooding angle
shall be greater than (>)
ISO 12217-
Value
12217-2
256
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO DE ESTABILIDAD
height of immersed profile area centroid,
Hydromax calculated
STIX value shall be greater than (>)
1,756
32,0
E.U.I.T. Naval
m
See ISO
12217-2
76,3
Pass
+138,5
Intermediate values
m, mass of boat in current loading
kg
21475,8
m
2,547
phiD, actual downflooding angle
deg
180,0
PhiV, actual angle of vanishing stability
deg
134,6
m.deg
91,8970
m
0,868
m
0,026
condition
height of waterline in current loading
condition
AGZ, area under righting lever curve,
from 0,8 to 135,2 deg.
GZ90, righting lever at 90 deg
GZD, righting lever at downflooding
angle
See ISO
FR
12217-2
See ISO
LBS, weighted average length
12217-2
See ISO
FL, length factor
12217-2
See ISO
FB, beam factor
12217-2
VAW, steady apparent wind speed
m/s
FDS, dynamic stability factor
(1,427)
FIR, inversion recovery factor
(1,206)
FKR, knockdown recovery factor
(2,501)
FDL, displacement-length factor
(1,021)
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
See ISO
12217-2
See ISO
12217-2
See ISO
12217-2
See ISO
12217-2
19,523
15,527
1,071
1,834
n/a
1,427
1,206
1,500
1,021
257
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO DE ESTABILIDAD
FBD, beam-displacement factor
(1,006)
FWM, wind moment factor
(1,000)
FDF, downflooding factor
(2,000)
E.U.I.T. Naval
See ISO
12217-2
See ISO
12217-2
See ISO
12217-2
1,006
1,000
1,250
Part 170, Stability
requirements for all
170.173: c5 - Area 0 to angle of GZmax
Pass
inspected vessels
from the greater of
spec. heel angle
0,0
deg
0,0
spec. heel angle
30,0
deg
30,0
angle of max. GZ
56,4
deg
lower heel angle
0,0
deg
required GZ area at lower heel angle
4,8700
m.deg
higher heel angle
30,0
deg
required GZ area at higher heel angle
3,1510
m.deg
shall be greater than (>)
3,1510
m.deg
to the lesser of
12,4042
Pass
+293,66
11.9. LLEGADA A PUERTO EN PLENA CARGA
En este caso, el buque llega a puerto con el 100% de sus ocupantes con todos sus
equipajes, y con el 10% de consumo y víveres.
EQUILIBRIUM CALCULATION
Llegada a puerto
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
258
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO DE ESTABILIDAD
E.U.I.T. Naval
Damage Case - Intact
Free to Trim
Relative Density (specific gravity) = 1,025; (Density = 1025 kg/m^3)
Fluid analysis method: Use corrected VCG
Item Name
Quantity
Total Mass
Long.Arm
Trans.Arm
kg
m
m
Vert.Arm m
ROSCA
1
19610,8
6,954
0,016
2,072
PERSONAS Y PERTRECHOS
1
800,0
6,654
0,880
2,940
VÍVERES
10%
8,0
4,700
0,000
1,950
TANQUE DE COMBUSTIBLE
10%
45,5
5,500
0,000
1,930
TANQUE DE AGUA DULCE
10%
53,0
8,000
0,000
1,810
20517,3
6,941
0,050
2,105
Total Loadcase
FS correction
0,000
VCG fluid
2,105
Draft Amidsh. M
2,523
Displacement kg
20517
Heel to Starboard degrees
1,6
Draft at FP m
2,529
Draft at AP m
2,516
Draft at LCF m
2,522
Trim (+ve by stern) m
-0,012
WL Length m
14,883
WL Beam m
3,845
Wetted Area m^2
55,222
Waterpl. Area m^2
40,157
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
259
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO DE ESTABILIDAD
E.U.I.T. Naval
Prismatic Coeff.
0,517
Block Coeff.
0,138
Midship Area Coeff.
0,297
Waterpl. Area Coeff.
0,702
LCB from zero pt. (+ve fwd) m
6,941
LCF from zero pt. (+ve fwd) m
6,358
KB m
2,140
KG fluid m
2,105
BMt m
1,746
BML m
24,816
GMt corrected m
1,782
GML corrected m
24,852
KMt m
3,885
KML m
26,956
Immersion (TPc) tonne/cm
0,412
MTc tonne.m
0,345
RM at 1deg = GMt.Disp.sin(1) kg.m
638,019
Max deck inclination deg
1,6
Trim angle (+ve by stern) deg
0,0
Key point
Freeboard m
Margin Line (freeboard pos = 0 m)
0,839
Deck Edge (freeboard pos = 0 m)
0,915
KN CALCULATION
Damage Case - Intact
Initial Trim = 0 m (+ve by stern)
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
260
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO DE ESTABILIDAD
E.U.I.T. Naval
Relative Density (specific gravity) = 1,025; (Density = 1025 kg/m^3)
VCG = 0 m
3,5
80 deg.
KN
70 deg.
KN
90 deg. KN
60 deg. KN
100 deg. KN
50 deg. KN
3
110 deg. KN
2,5
40 deg. KN
120 deg. KN
KN m
2
30 deg. KN
130 deg. KN
1,5
20 deg. KN
140 deg. KN
1
150 deg. KN
10 deg. KN
0,5
0
160 deg. KN
170 deg.
KN KN
180 deg.
0 deg. KN
-0,5
20000
20400
DISPLACEMENT
20800
21200
Displacement kg
21600
22000
22400
KN 10,0
KN 20,0
KN 30,0
KN 40,0
KN 50,0
deg. Starb.
deg. Starb.
deg. Starb.
deg. Starb.
deg. Starb.
0,000
0,670
1,302
1,876
2,340
2,671
6,931
0,000
0,671
1,302
1,877
2,340
2,670
20364
6,926
0,000
0,671
1,303
1,878
2,340
2,669
20545
6,921
0,000
0,672
1,304
1,879
2,340
2,669
20727
6,916
0,000
0,672
1,305
1,880
2,340
2,668
20909
6,911
0,000
0,672
1,305
1,880
2,340
2,667
LCG m
KN 0,0 deg.
20000
6,936
20182
(kg)
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
261
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO DE ESTABILIDAD
E.U.I.T. Naval
21091
6,906
0,000
0,672
1,306
1,881
2,340
2,666
21273
6,901
0,000
0,673
1,307
1,882
2,340
2,665
21455
6,896
0,000
0,673
1,307
1,883
2,339
2,664
21636
6,891
0,000
0,673
1,308
1,883
2,339
2,663
21818
6,886
0,000
0,674
1,309
1,884
2,339
2,662
22000
6,881
0,000
0,674
1,309
1,885
2,338
2,661
DISPLACEMENT KN 60,0 deg. KN 70,0 deg. KN 80,0 deg. KN 90,0 deg.
KN 100,0
KN 110,0
KN 120,0
(kg)
Starb.
Starb.
Starb.
Starb.
deg. Starb.
deg. Starb.
deg. Starb.
20000
2,890
3,032
3,095
2,982
2,774
2,478
2,108
20182
2,888
3,029
3,093
2,981
2,773
2,478
2,108
20364
2,886
3,027
3,091
2,979
2,772
2,478
2,109
20545
2,885
3,024
3,089
2,978
2,771
2,478
2,109
20727
2,883
3,021
3,087
2,977
2,771
2,478
2,110
20909
2,882
3,018
3,085
2,975
2,770
2,478
2,111
21091
2,880
3,015
3,083
2,974
2,769
2,478
2,111
21273
2,879
3,013
3,081
2,973
2,768
2,478
2,112
21455
2,877
3,010
3,079
2,971
2,768
2,477
2,112
21636
2,875
3,007
3,077
2,970
2,767
2,477
2,113
21818
2,874
3,005
3,075
2,969
2,766
2,477
2,114
22000
2,872
3,002
3,072
2,967
2,765
2,477
2,114
DISPLACEMENT
KN 130,0
KN 140,0
KN 150,0
KN 160,0
KN 170,0
KN 180,0
(kg)
deg. Starb.
deg. Starb.
deg. Starb.
deg. Starb.
deg. Starb.
deg. Starb.
20000
1,677
1,207
0,725
0,278
-0,005
0,000
20182
1,679
1,209
0,728
0,282
0,000
0,000
20364
1,680
1,211
0,730
0,286
0,005
0,000
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
262
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO DE ESTABILIDAD
E.U.I.T. Naval
20545
1,681
1,213
0,733
0,290
0,010
0,000
20727
1,683
1,215
0,736
0,294
0,015
0,000
20909
1,684
1,217
0,739
0,298
0,020
0,000
21091
1,685
1,220
0,742
0,301
0,025
0,000
21273
1,687
1,222
0,745
0,305
0,030
0,000
21455
1,688
1,224
0,748
0,309
0,035
0,000
21636
1,689
1,226
0,751
0,313
0,039
0,000
21818
1,691
1,228
0,754
0,317
0,044
0,000
22000
1,692
1,230
0,757
0,321
0,049
0,000
STABILITY CALCULATION
Loadcase – Llegada a puerto
Damage Case - Intact
Free to Trim
Relative Density (specific gravity) = 1,025; (Density = 1025 kg/m^3)
Fluid analysis method: Use corrected VCG
Item Name
Quantity
Total Mass
Long.Arm
Trans.Arm
kg
m
m
Vert.Arm m
ROSCA
1
19610,8
6,954
0,016
2,072
PERSONAS Y PERTRECHOS
1
800,0
6,654
0,880
2,940
VÍVERES
10%
8,0
4,700
0,000
1,950
TANQUE DE COMBUSTIBLE
10%
45,5
5,500
0,000
1,930
TANQUE DE AGUA DULCE
10%
53,0
8,000
0,000
1,810
20517,3
6,941
0,050
2,105
Total Loadcase
FS correction
0,000
VCG fluid
2,105
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
263
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO DE ESTABILIDAD
E.U.I.T. Naval
1,25
Max GZ = 1,036 m at 58,2 deg.
1
GZ m
0,75
0,5
0,25
0
-0,25
-0,5
0
Heel to Starboard
25
50
75
100
Heel to Starboard deg.
125
150
175
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
Displacement kg
20517
20517
20517
20517
20518
20518
20516
Draft at FP m
2,529
2,529
2,527
2,510
2,469
2,397
2,276
Draft at AP m
2,517
2,474
2,344
2,118
1,804
1,386
0,758
WL Length m
14,871
14,968
15,044
15,054
15,079
15,140
15,028
Immersed Depth m
2,524
2,497
2,356
2,105
1,770
1,377
1,084
WL Beam m
3,847
3,790
3,700
3,574
3,007
2,646
2,742
Wetted Area m^2
55,234
54,867
54,134
53,787
54,673
55,433
55,588
Waterpl. Area m^2
40,171
39,708
38,821
37,892
34,121
30,895
29,382
Prismatic Coeff.
0,518
0,514
0,510
0,504
0,503
0,508
0,526
Block Coeff.
0,139
0,141
0,153
0,177
0,249
0,363
0,448
6,941
6,941
6,942
6,945
6,953
6,963
6,974
degrees
LCB from zero pt.
(+ve fwd) m
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
264
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO DE ESTABILIDAD
E.U.I.T. Naval
VCB from DWL m
-0,382
-0,381
-0,375
-0,363
-0,360
-0,373
-0,398
GZ m
-0,050
0,256
0,535
0,779
0,945
1,021
1,035
6,356
6,417
6,566
6,761
7,062
7,338
7,589
0,000
0,708
1,374
1,957
2,293
2,538
2,668
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
0,0
-0,2
-0,7
-1,5
-2,6
-3,9
-5,9
70,0
80,0
90,0
100,0
110,0
120,0
130,0
Displacement kg
20518
20517
20518
20516
20516
20516
20517
Draft at FP m
2,066
1,382
N/A
-4,656
-3,893
-3,654
-3,546
Draft at AP m
-0,375
-3,541
N/A
-8,907
-5,681
-4,564
-3,977
WL Length m
14,986
15,183
15,827
16,436
16,322
16,222
16,178
Immersed Depth m
1,243
1,459
1,620
1,726
1,774
1,761
1,687
WL Beam m
3,421
3,710
1,908
1,840
1,820
1,851
1,940
Wetted Area m^2
53,414
48,754
49,024
49,357
49,717
50,291
51,068
Waterpl. Area m^2
28,654
24,919
23,964
23,547
23,610
24,157
25,432
Prismatic Coeff.
0,575
0,646
0,634
0,624
0,642
0,661
0,680
Block Coeff.
0,340
0,430
0,409
0,383
0,380
0,379
0,378
6,989
6,999
7,008
7,007
7,000
6,987
6,970
VCB from DWL m
-0,442
-0,501
-0,531
-0,549
-0,552
-0,540
-0,513
GZ m
1,028
1,008
0,874
0,707
0,516
0,310
0,100
7,752
7,800
7,868
7,881
7,838
7,724
7,585
2,683
2,877
2,860
2,747
2,547
2,266
1,921
70,0
80,0
90,0
100,0
110,0
120,0
130,0
LCF from zero pt.
(+ve fwd) m
TCF to zero pt. m
Max deck inclination
deg
Trim angle (+ve by
stern) deg
Heel to Starboard
degrees
LCB from zero pt.
(+ve fwd) m
LCF from zero pt.
(+ve fwd) m
TCF to zero pt. m
Max deck inclination
deg
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
265
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO DE ESTABILIDAD
E.U.I.T. Naval
Trim angle (+ve by
-9,4
-18,4
N/A
-16,0
-6,9
-3,5
140,0
150,0
160,0
170,0
180,0
Displacement kg
20517
20516
20517
20517
20517
Draft at FP m
-3,489
-3,462
-3,453
-3,459
-3,465
Draft at AP m
-3,608
-3,355
-3,185
-3,109
-3,118
WL Length m
16,157
16,149
16,146
16,119
15,979
Immersed Depth m
1,552
1,354
1,090
0,743
0,636
WL Beam m
2,108
2,395
2,913
4,108
4,624
Wetted Area m^2
52,300
54,387
58,364
67,324
69,353
Waterpl. Area m^2
27,664
31,369
37,772
49,989
52,505
Prismatic Coeff.
0,701
0,726
0,760
0,807
0,819
Block Coeff.
0,379
0,382
0,391
0,407
0,426
6,951
6,931
6,916
6,908
6,909
VCB from DWL m
-0,471
-0,414
-0,340
-0,250
-0,193
GZ m
-0,101
-0,274
-0,381
-0,307
0,050
7,413
7,202
6,923
6,436
6,331
1,532
1,127
0,761
0,570
0,000
140,0
150,0
160,0
169,9
178,7
-0,5
0,4
1,0
1,4
1,3
stern) deg
Heel to Starboard
degrees
-1,7
LCB from zero pt.
(+ve fwd) m
LCF from zero pt.
(+ve fwd) m
TCF to zero pt. m
Max deck inclination
deg
Trim angle (+ve by
stern) deg
Key point
Immersion angle deg
Margin Line (immersion pos = 5 m)
26,2
Deck Edge (immersion pos = 5,5 m)
28
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
266
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO DE ESTABILIDAD
Code
ISO 122172:2002(E)
Criteria
2:2002(E)
2:2002(E)
Actual
40,0
%
Pass
130,0
deg
134,9
Pass
+3,74
Pass
See ISO
delta
0
AS, sail area ISO 8666
72,000
m^2
height of centroid of AS
9,180
m
LH, Hydromax calculated
16,600
m
BH, Hydromax calculated
4,800
m
LWL, Hydromax calculated
14,871
m
BWL, Hydromax calculated
3,847
m
1,737
m
height of immersed profile area centroid,
STIX value shall be greater than (>)
Margin
Not
Analysed
deg
6.4 STIX
Hydromax calculated
Status
Not
Analysed
6.3 Angle of vanishing stability
shall be greater than (>)
ISO 12217-
Units
6.2.3 Downflooding angle
shall be greater than (>)
ISO 12217-
Value
E.U.I.T. Naval
12217-2
See ISO
32,0
12217-2
75,1
Pass
+134,67
Intermediate values
m, mass of boat in current loading
condition
height of waterline in current loading
condition
phiD, actual downflooding angle
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
kg
20517,4
m
2,523
deg
180,0
267
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO DE ESTABILIDAD
PhiV, actual angle of vanishing stability
AGZ, area under righting lever curve,
from 0,8 to 135,2 deg.
GZ90, righting lever at 90 deg
GZD, righting lever at downflooding
angle
E.U.I.T. Naval
deg
134,9
m.deg
91,1306
m
0,874
m
0,050
See ISO
FR
12217-2
18,705
See ISO
LBS, weighted average length
12217-2
15,447
See ISO
FL, length factor
12217-2
1,070
See ISO
FB, beam factor
12217-2
VAW, steady apparent wind speed
m/s
1,862
n/a
See ISO
FDS, dynamic stability factor
(1,415)
FIR, inversion recovery factor
(1,202)
FKR, knockdown recovery factor
(2,433)
FDL, displacement-length factor
(1,013)
FBD, beam-displacement factor
(1,001)
FWM, wind moment factor
(1,000)
FDF, downflooding factor
(2,000)
12217-2
1,415
See ISO
12217-2
1,202
See ISO
12217-2
1,500
See ISO
12217-2
1,013
See ISO
12217-2
1,001
See ISO
12217-2
1,000
See ISO
12217-2
1,250
Part 170, Stability
requirements for all
170.173: c5 - Area 0 to angle of GZmax
Pass
inspected vessels
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
268
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ESTUDIO DE ESTABILIDAD
E.U.I.T. Naval
from the greater of
spec. heel angle
0,0
deg
0,0
spec. heel angle
30,0
deg
30,0
angle of max. GZ
58,2
deg
lower heel angle
0,0
deg
required GZ area at lower heel angle
4,8700
m.deg
higher heel angle
30,0
deg
required GZ area at higher heel angle
3,1510
m.deg
shall be greater than (>)
3,1510
m.deg
to the lesser of
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
11,6458
Pass
+269,59
269
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
PREDICCIÓN DE POTENCIA Y MOTORIZACIÓN
E.U.I.T. Naval
Según lo expuesto en el Capítulo 3 “Predimensionamiento”, en el apartado 3.3, la
potencia estimada para esta embarcación es de 120 hp. Se ha considerado adecuado este valor
tras llevarse a cabo una estimación de las posibles rutas de tránsito de este barco y su
autonomía (Capítulo 1, Introducción, Apartado 1.1).
Teniendo todo esto en cuenta, y tras buscar referencias en diversas marcas y modelos,
se ha optado por motor un Volkswagen Marine 120-5, y como hélice, una de 3 palas de la
casa Vetus especial para embarcaciones de desplazamiento.
Este motor de cinco cilindros y 2,5 L. de cilindrada desarrolla 120 hp. y 250 Nm. de
par. Este motor proviene de la automoción y destaca por su ligera construcción y probada
fiabilidad. Cuenta con la más avanzada tecnología, como inyección directa y turbocompresor
de geometría variable que le permiten tener un económico consumo y adaptarse a las actuales
y futuras normas de emisión de gases contaminantes de la Unión Europea, además de poder
funcionar tanto con gasóleo común como con Bio-Diesel.
El motor está totalmente marinizado (enfundado de cableado, tornilleria adaptada,
pintado,etc), y destaca por su fácil mantenimiento contando para ellos con: cambio de aceite
cada 200 horas de funcionamiento, bomba eléctrica integrada para cambio de aceite, filtros de
aire perpetuos y tensor automático de la correa de accesorios.
En el ANEXO II se puede encontrar la ficha técnica del motor. En ella se pueden
observar todas las características técnicas además de las correspondientes gráficas de
potencia, par y consumos.
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
271
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
PRESUPUESTO
E.U.I.T. Naval
El objetivo de este capitulo es el de estimar el coste de fabricación de la embarcación y
sus componentes.
Se detallan a continuación el precio de los elementos que componen la embarcación,
materiales y mano de obra estimada.
Todos los precios incluyen IVA.
MATERIALES DEL CASCO
Elemento
Cantidad (Kg)
Fibra de Vidrio Mat
Fibra de Vidrio Tejido
Resina
Gelcoat
Quilla Acero
Herramientas
700
1.000
2.500
100
9.000
1
Precio
Unitario
2,1
4
2,5
6,9
4
500
Total
Total (€)
1.470
4.000
6.250
690
36.000
500
48.910
APAREJO
Elemento
Cantidad
Velas
Mástil
Botavara
1
1
1
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
Precio
Unitario
5.000
3.600
420
Total
Total (€)
5.000
3.600
420
9.020
273
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
PRESUPUESTO
E.U.I.T. Naval
CARPINTERÍA
Elemento
Cantidad
Forrado Piso
Acabados Teca
1
1
Precio
Unitario
3.200
3.500
Total
Total (€)
3.200
3.500
6.700
INSTALACIÓN
Elemento
Cantidad
Motor
Eje
Hélice
Baterías
Aislamientos
Cableado
Tubería
Tanque Combustible
Tanque Agua Dulce
Tanque Aguas Negras
Cilindro Timón
1
1
1
2
1
1
1
1
1
1
1
Precio
Unitario
16.500
320
410
620
400
350
300
580
620
618
276
Total
Total (€)
16.500
320
410
1.240
400
350
300
580
620
618
276
21.614
EQUIPOS CUBIERTA
Elemento
Cantidad
Winches Pequeños
Winches Grandes
Carros
Puerta Acceso
Cornamusas
Portillos
Reda Timón
2
2
3
1
6
12
1
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
Precio
Unitario
180
450
200
350
33
192
180
Total (€)
360
900
600
350
198
2.304
180
274
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
PRESUPUESTO
Bomba Tmón
Cabos
Candeleros
Cable Acero
Ancla
Molinete
Cadena
Panel Instrumentos
Luces Navegación
1
1
16
64
2
1
100
1
1
E.U.I.T. Naval
294
400
63,4
6
699
3.011
2,5
190
93
Total
294
400
1.014,4
384
1.398
3.011
250
190
93
11.926,4
CAMAROTES
Elemento
Cantidad
Cama
Colchon
Armario
4
4
8
Elemento
Cantidad
Placa Ducha
Lavabo
WC
Armario Lavabo
2
2
2
2
Elemento
Cantidad
Precio
Unitario
250
180
200
Total
Total (€)
1.000
720
1.600
3.320
ASEOS
Precio
Unitario
180
110
853
150
Total
Total (€)
360
220
1.706
300
2.586
COCINA
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
Precio
Unitario
Total (€)
275
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
PRESUPUESTO
Encimera
Muebles Cocina
Fregadero
Fuego - Horno
Nevera
Microondas
1
1
1
1
1
1
Elemento
Cantidad
Sofá
Mesa
Televisión
DVD
2
1
1
1
E.U.I.T. Naval
150
500
80,15
1.075
755
80
Total
150
500
80,15
1.075
755
80
2.640,15
SALÓN
Precio
Unitario
650
250
500
50
Total
Total (€)
1.300
250
500
50
2.100
MESA DE NAVEGACIÓN
Elemento
Cantidad
Mesa
Silla
Equipos Electrónicos
1
1
1
Precio
Unitario
150
50
700
Total
Total (€)
150
50
700
900
EQUIPOS DE SEGURIDAD
Elemento
Cantidad
Balsa Salvavidas
Chalecos
Extintores
1
8
3
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
Precio
Unitario
2.190
27
55
Total (€)
2.190
216
165
276
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
PRESUPUESTO
Botiquín
Aro salvavidas
Kit Bengalas
1
1
1
E.U.I.T. Naval
159,2
135
95
Total
159,2
135
95
2.960,2
MANO DE OBRA
Elemento
Cantidad
Construcción Casco
Bañera y Cubierta
Montaje
500
300
500
Precio
Unitario
18
18
18
Total
Total (€)
9.000
5.400
9.000
23.400
TOTAL EMBARCACIÓN
Concepto
Materiales del Casco
Aparejo
Carpinteria
Instalación
Equipos de Cubierta
Camarotes
Aseos
Cocina
Salón
Mesa Navegación
Equipos de Seguridad
Mano de Obra
Subtotal (€)
48.910
9.020
6.700
21.614
11.926,4
3.320
2.586
2.640,15
2.100
900
2.960,2
23.400
TOTAL
136.076,75 €
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
277
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
BIBLIOGRAFÍA
E.U.I.T. Naval
APUNTES DE LAS SIGUIENTES ASIGNATURAS
-
Embarcaciones Deportivas
-
Construcción en Materiales Compuestos
-
Teoría del Buque I y II
PÁGINAS WEB
-
http://www.beneteau.com/sp/veleros/
-
http://www.dufour-yachts.com/
-
http://www.hallberg-rassy.com/
-
http://www.nauticexpo.es/
-
http://www.warwickyachts.com/
-
http://www.allures-yachting.com/
-
http://www.jeanneau.fr/
-
http://www.navegar.com/guia/es/default.asp
-
http://www.fomento.es/MFOM/LANG_CASTELLANO/DIRECCIONES_GENE
RALES/MARINA_MERCANTE/_INFORMACION/NORMATIVA/
LIBROS
-
Principles of Yacht Design
Lars Larsson y Rolf E. Eliasson
Segunda edición
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
279
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ANEXO I
CALADO (m)
4,85
2,4
ALLURES 51
16,1
14,05
CIGALE 16
16,49
14,6
15,91
4,61
COMET 51s
15,4
12,7
15,1
COMET 52
15,9
12,97
CYCLADES 50.5
15,65
13,18
DISCOVERY 55
17
DUFOUR 525
15,32
13,74
14,99
4,9
ELAN IMPRESSION 514
16,1
13,76
15,69
4,68
FRANCHINI F53L
16,2
4,54
FRANCHINI F53S
16,2
GRAND SOLEIL 56'
16,9
HALLBERG-RASSY 54
POTENCIA
MOTOR (CV)
MANGA MAX. (m)
16,6
AGUA (L)
ESLORA CASCO
(m)
14,5
FUEL (L)
ESLORA EN FLOT.
(m)
16,95
LASTRE, ORZA
(Tn)
ESLORA TOTAL
(m)
55' NORDIA CRUISER
DESPLAZAMIENT
O EN ROSCA (Tn)
MODELO
E.U.I.T. Naval
8
1200
1500
135
14,5
5,4
750
600
80
11
3,3
300
500
55
4,7
13
4,4
350
600
90
15,45
4,64
14,5
4
350
600
90
15,24
4,9
400
980
110
4,78
1334
1008
160
16,2
500
750
75
2,2
18
440
780
110
2,6
22,3
185
4,54
22,3
185
4,83
19
6,5
400
600
26,3
9,75
900
1050
180
18,7
5,8
375
690
110
4,68
14,86
14,3
16,74
4,7
2,4
2,3
HANSE 540e
16,08
14,6
16,08
4,91
HUNTER 50
15,21
13,36
14,58
4,47
JEANNEAU SUN
ODYSSEY 49i
15,07
12,98
14,75
4,49
NAJAD 505
15,3
14,08
4,59
2,45
17,9
700
800
110
NAJAD 511
15,5
13,4
4,5
2,4
19
615
630
100
OCÉANIS 50
15,1
13,3
14,75
4,49
235
565
110
OCÉANIS 54
16,7
15
16,26
4,9
474
970
110
OYSTER 54
16,43
14,1
16,12
4,75
850
750
110
RANGE 51.2
15,95
13,32
14,91
4,58
RANGE 56.1
16,55
14,33
15,99
5,1
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
240
21,315
2
75
15,7
4,4
460
960
100
22,5
6,3
750
1300
140
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ANEXO I
SOLARIS 53
E.U.I.T. Naval
16,2
4,8
16,15 14,173
4,75
WARWICK W54 SLOOP
16,45
14
4,6
2,44
16,92
WARWICK W55
PERFORMANCE
16,74
13,73
4,5
3
21
TARTAN 5300
2,6
20,5
6,75
1000
820
110
473,18 946,42
5,67
1080
860
140
6,6
110
165
165
62
E (m)
4,57
P (m)
16,76
J (m)
14,46
I (m)
X-55
ÁREA DEL
SPINNAKER
(m2)
75
ÁREA DEL
GENNAKER
(m2)
4,69
ÁREA DE LA
GÉNOVA (m2)
(AL 100%)
4,28
ÁREA DE LA
MAYOR (m2)
15,24
ÁREA TOTAL
VELAS (m2)
13,14
MODELO
X-50
18,6
5,14
18
5,2
19,43
6,65
17,93
6,04
18,8
5,94
18
6,6
19,3
5,2
18,4
6,6
18,25
5,45
16,74
5,9
55' NORDIA CRUISER
ALLURES 51
122
CIGALE 16
69
COMET 51s
75
52,38
COMET 52
60,5
49,5
CYCLADES 50.5
65
62,5
59,5
49,14
164
21,83
6,21
19,33
6,78
68,3
57,78
133
17,6
5,58
17,25
5,78
19,4
5,48
17,98
6,65
21,25
5,99
21,45
6,5
DISCOVERY 55
128,3
DUFOUR 525
ELAN IMPRESSION 514
162
FRANCHINI F53L
162
FRANCHINI F53S
190
172
170
140
GRAND SOLEIL 56'
HALLBERG-RASSY 54
155
85,1
HANSE 540e
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
65,71
195
VELERO TIPO CRUCERO DE 16 M. DE ESLORA
APROX. APTO PARA NAVEGACIÓN EN ZONA 2,
CONSTRUIDO EN P.R.F.V.
ANEXO I
HUNTER 50
111,3
49,2
44,36
NAJAD 511
115,8
51,6
64,2
OCÉANIS 50
149
69
80
OCÉANIS 54
154,09
OYSTER 54
109,5
39,5
70
RANGE 51.2
109,5
39,5
70
RANGE 56.1
74
62,22
SOLARIS 53
128,85
67,18
E.U.I.T. Naval
JEANNEAU SUN
ODYSSEY 49i
NAJAD 505
TARTAN 5300
137,3
WARWICK W54 SLOOP
153,2
17
5,62
15,75
5,6
19,5
6,48
19
6,35
22,25
6,5
20,38
7
80,6
WARWICK W55
PERFORMANCE
77
X-50
93,6
X-55
AUTORA: Dña. Natalia Fuentes Arenas
TUTOR: D. Gaspar Penagos García
194,4
TDI 120-5
88 kW (120 hp) – turbo-charged 5-cylinder diesel engine
Ample power – ample reserve! TDI-diesel with
2.5 litre engine capacity, favourable weightperformance ratio and a mighty torque of over
Torque (Nm)
Performance
(kW)
90
360
Performance (kW)
80
320
70
280
250 Nm at any engine speed between 1900
and 3200 rpm. Thanks to those characteristics,the perfect engine for a wide range of
240
60
Torque (Nm)
heavier boats – with all the fuel economy and
50
200
40
160
30
120
20
80
low emissions that you expect from us. Direct
injection engine with electronically controlled
distribution injection pump (Marine Diesel
Control) and watercooled VTG-turbocharger
(Variable Turbine Geometry).
T E C H N O L O G Y
Easily meets EU emission standards and
all expected future emission standards for
marine engines.
S U P E R I O R
18
Frontal view of TDI 100-5 and TDI 120-5
1500
2000
2500
3000
3500
Engine speed (rpm)
TDI 120-5
Capacity
Performance
Max. Torque
Weight
2461 cm3
88 kW (120 hp) at 3250 rpm
275 Nm at 2500 rpm
255 kg (dry, without gearbox)
TDI 120-5
Engine type
5-cylinder Diesel
5-cylinder Turbo-Diesel
5-cylinder Turbo-Diesel
Fuel system
direct injection 1
direct injection 1
direct injection 1
Charge
–
exhaust turbocharger VTG 2
exhaust turbocharger VTG 2
inline 5
inline 5
inline 5
Cylinders
2461
2461
2461
Stroke [mm]
95,5
95,5
95,5
Bore [mm]
81,0
81,0
81,0
Compression ratio
19,0:1
19,0:1
19,0:1
Performance (ISO 3046) [kW]
55
74
88
Performance [hp]
75
100
120
at
3600 rpm
2600 rpm
3250 rpm
Specific power output [kW/l]
22,3
30,1
35,8
Approx. piston speed [m/s]
11,5
8,3
10,2
Max. torque [Nm]
155
275
275
at
2250 rpm
2500 rpm
2500 rpm
Min. specific fuel consumption. [g/kWh]
233
217
217
Weight* [kg]
245
255
255
Alternator
120 A
120 A
120 A
Electrical system
12 V
12 V
12 V
Oil change
Once a year or after 200 hours of operation (depending on which occurs first)
Cooling
Thermostatically controlled double circuit cooling system with heat exchangers,
collective exhaust pipe and water-cooled exhaust turbocharger
(if applicable), oil cooling, fuel and hydraulic oil cooling
Standard supply includes
Piping for hot water preparation or heating, wiring and instrumentation,
on-board computer, electric oil drain pump for oil change, engine mounts
Options
Bipolar electrical system
Power steering pump
230 V-generator set
Displacement
[cm3]
distribution injection pump
water-cooled turbosupercharger with variable turbine geometry
* dry, without gear unit (ZF 25A: + 23 kg; ZF 45A: + 35 kg)
1
2
T E C H N O L O G Y
TDI 100-5
19
S U P E R I O R
SDI 75-5
Subject to change without prior notice
Specifications
Marine Engine Performance
Volkswagen Marine TDI 120-5
Power Rating TDI 120-5 - Data
On ISO 8178-4 (metric)
Power Rating TDI 120-5 - Diagram
On ISO 8178-4 (metric)
DRZ
[1/min]
Torque
[Nm]
1000
145
15
1500
199
31
9
2000
242
51
21
100
300
90
Prop Demand
[kW]
3
250
70
200
60
50
150
Torque [Nm]
Power [kW]
80
Power
[kW]
2500
274
72
40
3000
273
86
70
3250
228
88
88
40
100
30
20
50
10
1000
1500
2000
2500
3000
3500
rpm [min-1]
Torque
Power
Prop Demand
Specific Fuel Consumption TDI 120-5 - Data
On ISO 8178-4 (metric)
Specific Fuel Consumption TDI 120-5 - Diagram
On ISO 8178-4 (metric)
DRZ
[1/min]
Full Load
[g/kWh]
Prop Demand
[g/kWh]
350
1000
235
1500
224
360
2000
215
272
2500
220
239
3000
229
230
3250
234
234
fuel consumption [g/kWh]
330
310
290
270
250
230
210
1000
1500
2000
2500
3000
3500
rpm [min-1]
Full Load
Prop Demand
Fuel Consumption TDI 120-5 - Diagram
On ISO 8178-4 (metric)
Fuel Consumption TDI 120-5 - Data
On ISO 8178-4 (metric)
DRZ
[1/min]
Full Load
[I/h]
Prop Demand
[I/h]
25
fuel consumption [l/h]
20
15
1000
4,3
2,0
1500
8,5
3,8
2000
13,1
6,7
2500
19,1
11,6
3000
23,8
19,0
3250
25,0
25,0
10
5
1000
1500
2000
2500
3000
3500
rpm [min-1]
Full Load
Prop Demand
1 Nm ^
= 5,71015 lb inch
1 kW ^
= 1,3410219 HP English
1 inch = 0,08333 foot
1 kW = 1,359621 PS metric
1 l = 0,2641704656 g
1 g^
= 0,0022046223 Ib American
1 Nm ^
= 0,7375620525 lb ft foot pound
1