IV Xornadas de Construccin Naval en ó

Alberto LagosAlberto Lagos

IV Xornadas de Construcci n Naval en óIV Xornadas de Construcci n Naval en óMadeira: Un Mar de Madeira“ ”Madeira: Un Mar de Madeira“ ”

DISE O DE EMBARCACIONES DE ÑDISE O DE EMBARCACIONES DE ÑMADERAMADERA

IntroducciónIntroducción

El proceso de diseño

Conclusiones

Objetivo: dar unas pinceladas sobre diseño de embarcaciones de madera: proceso, herramientas, ventajas. El diseño en las restauraciones. Particularidades y limitaciones

Proceso de diseño 1. Proceso de diseño.

2. Fases.

3. Herramientas.

4. El Diseño en la Restauración

5. Ingeniería Inversa

6. El Proceso de Mejora

Organización de la presentación:

Diseño en restauraciones

Conclusiones 7. Diferencias.

8. Limitaciones y Condicionantes.

El diseño en la restauración

Trataremos de responder a las siguientes preguntas:

¿Por qué? y ¿Para quién?

¿Cómo?

¿Cómo se promociona?

1. Proceso de diseñoIntroducción

Conclusiones

El por qué y para quien:

Petición de un cliente

Puede ser porque ha visto el diseño y le gusta Le gusta el diseñador/un diseño en particular y quiere un barco parecido

Decisión del Astillero/Diseñador

Detección de una necesidad, o un tipo de embarcación novedoso

Siempre está guiado por los comentarios de clientes/clientes potenciales

Conclusiones

El cómo:

Es un proceso en espiral, muy laborioso

Se necesitan muchas horas para completar un proyecto con un cierto grado de definición (una embarcación es una máquina compleja)

Hoy en día el uso de ordenadores es de gran ayuda

Conclusiones

¿Cómo se promocionan?/Presentación al Cliente:

Tradicionalmente, con plano de lineas y planos de disposición general en 2D

Hoy en día, además, con programas de CAD 3D y software de renderizado, se le puede mostrar al cliente imágenes foto-realistas de cómo va a ser una embarcación

Esto es una ventaja para astilleros pequeños, con dificultades para hacer prototipos que poderenseñar en salones

Conclusiones

Renderizado Lagos L12

¿Cómo se promocionan?/Presentación de planos al Cliente:

Conclusiones

Plano de líneas

Plano de disposición general

Introducción

Conclusiones

¿Cómo se promocionan?/Presentación de planos al Cliente:

Conclusiones

Modelo Plano de lineas Pesquero a Vapor (Astilleros Lagos; aprox. 1945)

Introducción

Conclusiones

Pero realmente, lo más efectivo es ….

Conclusiones

Frauscher Yachts

Otra forma de promoción:

- Concursos Internacionales de Diseño - Revistas del Sector - Internet, webs, Youtube, etc...

Conclusiones

El cómo:

2. Fases del Proceso de DiseñoIntroducción

Conclusiones

1) ¿Como se Inicia? Diseño Pre-conceptual

Con una idea

Y con unos requerimientos:

¿Para qué se va a usar?

¿Aspecto clásico moderno?

¿Restricciones de calado?

¿Tipo de navegación?

Material

Se le debe ayudar al Cliente a identificar todos los objetivos y prioridades del proyecto.

En esta fase ya se deben generar los primeros dibujos y planos conceptuales.

Conclusiones

2) ¿Existe algo parecido?

Se debe hacer un análisis de mercado

Estudiar embarcaciones similares, y elaborar una base de datos de dimensiones y parámetros principales de estas embarcaciones

Gráficas a partir de base de datos para control parámetros

Estudio preliminar de viabilidad del concepto

Que no influya en la creatividad deuno mismo

Area Vélica-LOASA = 20,336LOA - 203,01

R2 = 0,766

15 20 25 30 35 40

LOA (m)

2) Sail A. (m2)Lineal (Sail A. (m2))

Conclusiones

¿Existe algo parecido?….... O NO!

Conclusiones

3) Determinación de las dimensiones y parámetros básicos

La siguiente operación es determinar las dimensiones principales de la embarcación

L, B, T, SA, potencia y desplazamiento preliminar

A partir de estas dimensiones se obtienen unos ratios y coeficientes

Con estos ratios se evaluá el diseño con fórmulas empíricas, experiencia y base de datos

L y B, generalmente ya no variarán en todo el proyecto (tipo embarcación)

Las otras si que sufrirán modificaciones (rangos)

Conclusiones

4) Obtención de unas FORMAS básicas

Se evalúa la resistencia hidrodinámica del casco

Se optimiza las formas de la carena para conseguir poca resistencia y buen comportamiento

Con vistas a obtener las líneas 3D del casco (FORMAS)

Herramientas que se usan:

La propia experiencia

Comportamiento conocido de otras embarcaciones similares

CFD (aún no!)

Conclusiones

5) Hidrostáticas y Pesos

Cuando se disponen de una formas básicas, aún a nivel paramétrico, ya se pueden obtener unas características hidrostáticas de la embarcación.

Se estiman los pesos y centros de gravedad de la embarcación

Conclusiones

6) Propulsión:

a) Diseño del aparejo y plano vélico, si se trata de un barco de vela

Se estudian las velas y su configuración, y se analiza el equilibrio del plano vélico y la obra viva de la embarcación

Se diseña la operación y manejo de las velas y herrajes en cubierta

b) Si lleva motor, se estudia el sistema propulsivo

Se determina el motor necesario en función de la resistencia del barco

Se calcula la hélice óptima para dicho motor y embarcación

Conclusiones

El cómo:

Conclusiones

7) Estabilidad

Conociendo los pesos y centros de gravedad de la embarcación, y características hidrostáticas

Se hace una primera valoración de la estabilidad

Ya se intuye si habrá problemas de estabilidad o no

La embarcación tendrá que ser segura y estable

Se evaluá navegabilidad y comportamiento en la mar (parámetros)

De nuevo los programas informáticos de arquitectura naval son de gran ayuda

Se analiza la estabilidad para diferentes condiciones de carga

Se verifica el cumplimiento de los requerimientos es segura

Si no, analizar las causas y tratar de corregir

Conclusiones

Embarcaciones similares que se ha demostrado que aguantan

Reglamentos de las Sociedades de Clasificación

Normas ISO ++

Cálculo directo (muy pocas veces)

FEM (aún no!)

Conclusiones

8) Escantillonado de la estructura

En esta fase se determinan el espesor del forro y la cubierta

Se determinan las dimensiones y configuración de todos los elementos estructurales (cuadernas, baos, varengas, mamparos, longitudinales, etc.)

Para esto, de nuevo, se pueden usar diferentes métodos:

Programas informáticos para esto - Normalmente lo único que hacen es aplicar las normas de los reglamentos (No generan ellos la estructura, únicamente valida la que tú le das)

9) Cumplimiento de estándares y normas de seguridad• Directiva 94/25/CE y sus modificaciones• Normas ISO• Reales Decreto que regulan su aplicación, etc

Conclusiones

10) Disposición general preliminar

En este punto ya se estaría en condiciones de hacer una disposición general en la que se muestre ya cómo será el aspecto del barco

Esta fase lleva muchísimo tiempo, y en ella se estudian un gran número de alternativas

Se dibujan las lineas que condicionarán el aspecto del barco (arrufo)

Conclusiones

Se especifican, se calculan y diseñan todos los equipos y sistemas que llevará abordo la embarcación de acuerdo con los requisitos del Cliente (aguas, planta eléctrica, manejo de velas, fondeo, etc...)

Se disponen dichos equipos en la planta de la embarcación, para contabilizar su centro de gravedad, y se ajustan los planos de distribución interior

Conclusiones

11) Estimación de costes

A continuación se vuelve a comenzar el proceso, en la fase de Proyecto Conceptual, haciendo pocas variaciones en los primeros items, pero ajustando y corrigiendo todo lo demás

Diseño final

Durante todo este proceso es fundamental tener una buena base documental

Conclusiones

Existen multitud de paquetes de arquitectura naval• Estos van desde programas más o menos genéricos • A suites integradas de diseño que combinan CAD, desarrollo del proyecto, cálculos hidrostáticos, condiciones de carga, elementos finitos, e incluso fabricación

Rhinoceros: es un programa CAD de diseño 3D, que tiene un gran número de herramientas para construir y alisar superficies, desarrollar superficies, y análisis de curvaturas. Esto unida a su gran precisión y a su bajo coste lo hacen una herramienta muy útil.

3. Herramientas de DiseñoIntroducción

Conclusiones

Los programas de diseño asistido por ordenador, han permitido pasar de un proceso de trabajo de diseño en 2 dimensiones a un proceso en 3 dimensiones

Permiten crear un modelo tridimensional del casco, del que se puede obtener rápidamente cualquier línea o sección que se quiera

Permite alisar el casco en la pantalla con gran precisión ahorrando problemas y procesos de alisado durante la construcción

Pero una de las mayores ventajas que ofrece el CAD y los programas de Arquitectura Naval, es la rapidez con la que se realizan todos los cálculos de arquitectura naval, y el hecho de que se actualicen inmediatamente para cualquier cambio que se realice en el modelo

Conclusiones

Permiten, pasando la información y lineas que generan a un centro CNC, cortar las cuadernas de una embarcación y cualquier otro elemento a tamaño real y con gran precisión (superior a 0,5 mm), pudiéndose usar como plantillas, con el consiguiente ahorro costes y disminución del tiempo de fabricación

Incluso elementos como timón y quilla se pueden maquinizar directamente

Conclusiones

Lagos E1 en construcción

En una restauración también se realiza una importante labor de diseño

1) En primer lugar, para hacerle una propuesta al armador

2) Una vez que el barco ya está en el Astillero, se debe medir su casco, cabina y distribución interior:

2.1) Para documentar lo que se va a deshacer, lineas, pesos, ...2.2) Detectar posibles mejoras

Se hace un modelo 3D en CAD del barco en el que se incluyen el mayor número de elementos posible

Este modelo + fotos sirven en la fase de reconstrucción para tener localizada todos las partes del barco

A partir de este modelo también se genera otro que contendrá todas las modificaciones propuestas al Armador y aceptadas

Normalmente el diseño final es una solución muy cercana al original, pero con mejoras constructivas, estéticas y operacionales

4. El diseño en las restauracionesIntroducción

Conclusiones

5. Ingenieria Inversa

Embarcación Original

Modelo en CAD renderizado

Introducción

Conclusiones

Ingeniería Inversa (Wikipedia): el el proceso de obtener información o un diseño, a partir de un producto accesible

Se trata de determinar que forma tiene, de qué está hecho, y como fue fabricado

Para determinar la forma se pueden emplear los siguientes métodos:

1) Método tradicional de plomada y reglas

4. Ingenieria InversaIntroducción

Conclusiones

2) Fotogrametría

Conclusiones

Imágenes de rhinophoto.com

3) Fotografía 3D

Conclusiones

4) Escáneres Laser

Conclusiones

5) Estaciones totales laser

Conclusiones

5) Otros dispositivos: Mecánicos como Proliner, laser portátiles, etc...

Conclusiones

6. El proceso de mejora

Alternativa final

Introducción

Conclusiones

Solución final propuesta

6. El proceso de mejora

Alternativa final

Introducción

Conclusiones

Solución final propuesta

¿Es el procedimiento igual para cualquier otro material?

Todo lo dicho hasta ahora no difiere realmente para cualquier otro material

Por lo que no hay diferencias en el proceso en general

Sí hay diferencias en procedimientos de cálculo concretos de cada fase (p.ej. escantillonado, fórmulas para estimación de pesos, etc...)

¿Se puede diseñar cualquier tipología de embarcación en madera?

• Pues básicamente sí

Existen muchos métodos de construcción en madera, habrá que atender a cual es el más indicado para cada forma y tipología de embarcación

Conclusiones

7. Diferencias

Diferentes formas llevan a diferentes métodos de construcción

Incluso en una misma embarcación, la forma de ciertas partes puede requerir o aconsejar que se use en esa zona un determinado procedimiento

Conclusiones

7. Diferencias

Embarcación en madera laminada, muy ligera y de formas redondas

Conclusiones

7. Diferencias

Embarcaciones en V, con superficies desarrollables, construidas en tablero marino

Conclusiones

7. Diferencias

Banceado

Laminado

Pero ojo! Dentro de unos límites

Conclusiones

8. Limitaciones y Condicionantes

¿Qué límite de eslora existe para los barcos de madera?

Para embarcaciones de construcción tradicional (est. transversal)- 45-50m

Hay excepciones de mucha mayor eslora, con un gran número de elementos estructurales de acero, o que tuvieron problemas toda su vida como el Wyoming (Maine, principios S. XX)

Las embarcaciones de madera laminada tienen estructura básicamente longitudinal – no tienen este límite

Dykstra & Partners – Dream Symphony: 141 m/4 mástiles

Conclusiones

¿Qué límite de eslora existe para los barcos de madera?

Conclusiones

gracias por su atención

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