anteproyecto de yate a vela de madera y quilla corrida

97 Pages·2014·2.84 MB·Spanish

Escuela de Ingeniería Naval

“ANTEPROYECTO DE YATE A VELA DE
MADERA Y QUILLA CORRIDA”

Proyecto para optar al título de:
Ingeniero Naval
Mención: Arquitectura Naval
y Máquinas Marinas

Profesor Patrocinante:
Sr. Richard Luco Salman.
Ingeniero Naval.
Licenciado en Ingeniería Naval.
Doctor en Ingeniería Naval.
EDUARDO NICOLÁS CHI DEL RIO
VALDIVIA – CHILE
2014

AGRADECIMIENTOS

A Dios, mi familia y amigos…

Anteproyecto de yate a vela de madera con quilla corrida 1
Eduardo Nicolás Chi Del Rio
INDICE
RESUMEN 4
ABSTRACT 4
INTRODUCCION 5
Capít ulo 1 DISEÑO PRELIMINAR 6
1.1 Introducción 6
1.2 Objetivos 6
1.3 Especificaciones generales 7
1.4 Normativa y reglamentos aplicables en el diseño 7
Capítulo 2 ANALISIS DE MATERIALIDAD 8
2.1 Introducción y objetivos 8
2.2 Características generales de la madera 8
2.3 Definición de las maderas 9
Capítulo 3 ESTUDIO ESTADISTICO 10
3.1 Introducción 10
3.2 Base de datos 10
3.3 Definición dimensiones de la base de datos 10
3.4 Parámetros comparativos 12
3.5 Definición de las relaciones dimensionales 12
3.6 Dimensionamiento preliminar 14
Capítulo 4 DISEÑO DE LA CARENA 15
4.1 Introducción 15
4.2 Definición de dimensiones 15
4.3 Dimensiones principales 22
4.4 Diseño de la carena en Freeship 23
4.5 Comprobación de las dimensiones 25
Capítulo 5 DISEÑO DE APENDICES 26
5.1 Introducción 26
5.2 Dinámica de los perfiles alares 26
5.3 Diseño quilla corrida 28
5.4 Diseño del timón 29
Capítulo 6 DISEÑO PLANO VELICO, BALANCE Y APAREJOS 32
6.1 Introducción 32
6.2 Tipo de aparejo 33
6.3 Características del aparejo tipo Sloop 34
6.4 Diseño de la superficie velica 35
6.5 Equilibrio velico 37
6.6 Estimación del CPV 38
6.7 Estimación del CRL 38
6.8 Estimación del abatimiento 39
6.9 Diseño y funcionamiento del aparejo Sloop a tope 40

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Capítulo 7 PESOS Y CENTRO DE GRAVEDAD 47
7.1 Introducción 47
7.2 Peso liviano o en rosca 47
7.3 Peso del casco 50
7.4 Peso muerto 51
7.5 Resumen desplazamiento total y centro de gravedad 51
Capítulo 8 ESTUDIO DE ESTABILIDAD 52
8.1 Introducción 52
8.2 Hidrostáticas de la carena 52
8.3 Análisis de estabilidad para distintas condiciones de carga 54
8.4 Análisis calibración de los estanques 64
Capítulo 9 ESCANTILLONADO 67
9.1 Introducción 67
9.2 Uso del reglamento DNV 71 67
9.3 Calculo de la cuaderna maestra 72
Capítulo 10 DISPOSICIONES GENERALES 74
10.1 Introducción 74
10.2 Diseño de interiores 74
10.3 Diseño de exteriores 75
10.4 Maniobrabilidad y arboladura 76
10.5 Sistema de achique y contra incendios 76
10.6 Sistema eléctrico 77
Capítulo 11 RESISTENCIA A LA PROPULSION 78
11.1 Introducción 78
11.2 Obtención de la velocidad de operación por motor propulsor 78
11.3 Calculo de la potencia efectiva en condición de casco desnudo 78
11.4 Criterios previos a la elección de la hélice optima 81
11.5 Calculo de la hélice optima 81
11.6 Selección del motor 85
Capítulo 12 PREDICCION DE LA VELOCIDAD 87
12.1 Introducción 87
12.2 Curvas polares 87
Capítulo 13 DATOS ECONOMICOS 91
13.1 Introducción 91
13.2 Definición de los costos 91
13.3 Presupuesto 93

CONC LUSIONES 94
BIBLIOGRAFIA 95
REFERENCIAS 95

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Eduardo Nicolás Chi Del Rio
RESUMEN

El siguiente trabajo describe el desarrollo del anteproyecto de un yate a vela de madera con
quilla corrida, buscando formas y soluciones estructurales clásicas y sencillas.
Describe la metodología que se utiliza, para el cálculo de las dimensiones principales y diseño
de la carena, también se presentan las características que posee este tipo de embarcaciones.
Se propone soluciones prácticas para una fácil maniobrabilidad, una amplia disposición y fácil
acceso a los espacios dentro y fuera de la embarcación. Se realizan los estudios
correspondientes a una óptima estabilidad y navegabilidad, en función de los reglamentos y
normativas avalados por la Autoridad Marítima.

ABSTRACT

The following paper describes the development of the draft of a wooden sailing yacht with
long keel, looking for classic and simple shapes and structural solutions.
It describes the methodology used for the calculation of the main dimensions and hull design,
as well as the features such craft has are also presented.
Practical solutions for easy maneuverability, a spacious layout and easy access to the spaces
inside and outside the vessel are proposed. The studies for optimum stability and
seaworthiness, according to the rules and regulations endorsed by the Maritime Authority are
performed.

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INTRODUCCION

Los primeros indicios de una embarcación a vela se han encontrado en Egipto alrededor del
año 1300 a.C. descrita como una embarcación dotada de una vela cuadrada sostenida por dos
palos de madera, la que solo podía navegar a favor del viento. Durante muchos siglos
después, la navegación a vela ha sido el principal medio de comunicación entre civilizaciones
lejanas. Por esta razón existe una gran variedad de embarcaciones a vela, cada una diseñada
para alguna condición en particular.
Las diferencias más amplias se refieren a los materiales de construcción; pasando de
embarcaciones de madera, metal, plásticos reforzados y otros materiales como el
ferrocemento y maderas contrachapada. Según su actividad o perfil de misión, podemos
mencionar a las embarcaciones de trabajo, las de paseo y de regatas. Además, se pueden
clasificar según las formas de la carena, la velocidad de operación o condiciones de
navegabilidad.
Estructurado en doce capítulos, se busca obtener el diseño de un velero con formas clásicas,
de quilla corrida y de construcción con madera; se utilizan métodos estadísticos para
establecer, definir y condicionar las dimensiones principales del velero. También se
especifican las características principales de una embarcación a vela, que son la flotabilidad y
la gobernabilidad, además de la estabilidad, la solidez, la estanqueidad, la resistencia al avance
y la existencia de un espacio útil para la navegación.
Se busca un velero para el esparcimiento, o paseo de un grupo no superior a seis personas,
que sea de fácil y cómoda navegabilidad, al igual que óptimos niveles de confort en la
habitabilidad.

Anteproyecto de yate a vela de madera con quilla corrida 5
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Capítulo 1
GENERALIDADES

1.1 Introducción

Se diseña un velero, considerando los principios básicos de la navegación a vela, también se
contemplan las fuerzas a las que está inmerso este tipo de embarcaciones; debido a las formas de
la carena y el tipo de aparejo. Estas características relacionan dos fluidos (agua y aire) los que
influyen en la estabilidad, navegación y operación.
El presente trabajo corresponde al anteproyecto de una embarcación a vela; estableciendo el
diseño de un velero con formas clásicas, de construcción de madera.
1.2 Objetivos
Diseñar un velero clásico de 15,5 metros de eslora; que cumpla con:
 Fácil maniobrabilidad para una mínima dotación.
 Poseer una buena estabilidad.
 Diseño de la quilla corrida que contrarreste la escora.
 Un motor de propulsión auxiliar para maniobras de zarpe.
 Una superficie velica suficiente para una óptima velocidad de operación.
 Aparejos sencillos y de fácil manejo para una mínima dotación.
 Distribución de espacios amplios y de fácil acceso.
 Óptimas condiciones de confort durante la navegación.
 Bajos costos de construcción e implementación.
El cliente al que va dirigido esta embarcación corresponde a una persona que tenga la valoración
por los conocimientos ancestrales, del uso y recolección de la madera natural. Que pudiera
construir de forma asesorada este tipo diseño de velero clásico, con apéndices, aparejos, y
soluciones estructurales sencillas.
Que pertenezca a una familia ligada al mar, teniendo amplios conocimientos de la navegación a
vela, y formas de mantenimiento o reparación de la embarcación.

Anteproyecto de yate a vela de madera con quilla corrida 6
Eduardo Nicolás Chi Del Rio
1.3 Perfil de misión
La embarcación es un crucero, por lo que se demanda un compromiso entre la velocidad
requerida, condiciones marineras, facilidad de manejo, confort, espacios amplios y un buen
aprovechamiento de los espacios. Ha de tratarse de una embarcación sencilla, sin grandes lujos,
pero amplios lugares de esparcimiento tanto dentro como fuera de la embarcación.
Se han fijado los siguientes datos:
 Eslora máxima 15,5 metros.
 Condición de desplazamiento.
 Velocidad de operación 8 nudos.
 Autonomía 5 días.
 Dotación, 5 tripulantes.
 Zona de navegación, zona Sur de Chile.
 Diseño clásico con quilla corrida.
 Construcción y terminaciones de madera.
Corresponde al diseño de un velero que navegará en aguas costeras, de grandes bahías y ríos de
no menor a dos metros de profundidad. Donde puedan encontrarse vientos de 20 nudos y alturas
de ola de 2 metros.
1.4 Normativa y reglamentos aplicables en el diseño

 ISO 12217-2 Small craft - Stability and buoyancy assessment and categorization.
Part 2: Sailing boats of hull length greater than or equal to 6 m.
Este reglamento combina los factores relacionados con la estabilidad dinámica, recuperación de la
inmersión, la recuperación de derribo, momentos generados por el viento y la inundación. Aun
cuando cada embarcación tendrá una estabilidad propia en función de las formas de la carena, se
podrá utilizar esta normativa correspondiente a embarcaciones propulsadas principalmente con
velas. Se evalúa el STIX (stability index), índice o numeral que representa la percepción de
navegabilidad del diseño. Evalúa distintas cualidades marineras de una embarcación y su
seguridad, las que se identifican en forma de una serie de factores que se multiplican para obtener
el numeral STIX; cuanto mayor sea el STIX, más seguro es la embarcación (desde el punto de vista
de la estabilidad).
 Det Norske Veritas
Para el escatillonado, se utiliza el reglamento de construcción y clasificación de embarcaciones de
madera Det Norske Veritas del año 1971, debido a la poca información referida a la construcción y
clasificación de embarcaciones de madera. Este reglamento cuenta con soluciones estructurales y
define cada uno delos elementos longitudinales y transversales de una embarcación. [2]
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Capítulo 2
ANALISIS DE MATERIALIDAD

2.1 Introducción y objetivos
Se define que la embarcación sea diseñada estructuralmente de madera, preferentemente la
usada por los constructores de riberas del Sur de Chile. La construcción de embarcaciones de
madera, propone diversas formas de obtener el material, desde la búsqueda en zonas boscosas,
hasta la opción de maderas contrachapadas o de fabricación industrial. La madera seca se
compra en aserraderos con formas prefabricadas y dimensiones exactas, sin tener la necesidad de
intervención más que el ensamblaje, en cambio la madera natural es la que se corta en verde en
zonas boscosas; donde son seleccionadas de forma visual, buscando los árboles que contengan las
formas adecuadas para recortar la pieza que se requiere. Esta última forma de selección requiere
un trabajo más acabado antes de la construcción de la embarcación y posee una riqueza que
refleja el paso de manos artesanales sobre el material.
La construcción con madera es una técnica ancestral, que conjuga un saber de destrezas
suficientes para poder doblegar la madera, transformando duras fibras en delicadas formas
curvas.

2.2 Características generales de la madera
En el sur de Chile se utilizan principalmente tres tipos de maderas para la confección de
embarcaciones: roble, lenga y ciprés. Estas maderas se destacan por su alta resistencia a la
humedad; condición determinante para una construcción que estará en contacto permanente con
el agua. Como preferencia en la construcción de embarcaciones, podemos destacar la madera de
lenga, debido a su abundancia en la zona, aun cuando el ciprés es mejor evaluado por sus
características de poca absorbencia de humedad (impermeabilidad), facilidad para el trabajo y
comportamiento estructural. Además, de la utilización del alerce, mañio, coihue, entre otras
maderas.
La diversidad de formas, que puede tener una carena son innumerables y se condicionan en
función del perfil de misión de la embarcación, la moda y las restricciones del material con que se
construye.
Las piezas estructurales que componen una embarcación se alejan de la ortogonalidad y se
trabajan de tal manera que generan curvas prodigiosas. [4]

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