Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor: ¡barco, casa o ambas!

Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor. ¡Barco, casa o ambas! Trabajo Final de Máster Facultat de Nàutica de Barcelona Universitat Politècnica de Catalunya Trabajo realizado por: Bogdan Andrei Pilu Zbenghia Dirigido por: Benjamín Pleguezuelos Casino Máster en Ingeniería Naval y Oceánica Barcelona, 10/01/2022 Departamento de Ciencia e Ingeniería Náutica i ii iii Agradecimientos En primer lugar, quiero agradecer a Benjamín, tutor del proyecto, quien me ha dado la oportunidad de escoger el tema de mi trabajo final de máster y me ha apoyado a lo largo de todo el proceso. También quiero agradecer a mi familia, amigos y compañeros de trabajo, quienes han tenido que escucharme hablar del proyecto durante unos cuantos meses y me han transmitido muchos ánimos. Por último, el mayor agradecimiento se lo debo a la persona que ha estado a mi lado en todo este tiempo, me ha animado en los momentos más difíciles y me ha dado mi espacio cuando lo necesitaba. Este proyecto va dedicado a mi pareja Minerva. iv v Resumen El proyecto se caracteriza por tener dos principales objetivos, siendo el primero de ellos presentar el prototipo de una embarcación multicasco juntamente con el proceso de diseño y cálculos necesarios para la obtención de una memoria técnica. El segundo objetivo es llevar a cabo un análisis comparativo entre la vida a bordo de una embarcación y la vida en una vivienda convencional en la provincia de Barcelona. En ambos se han utilizado los datos lo más cercanos a la realidad posible. Acerca del diseño de la embarcación, el prototipo se caracteriza por ser una embarcación tipo catamarán a motor de 16 metros de eslora, 7 metros de manga con un diseño minimalista y dándole el máximo protagonismo a los espacios habitables. Finalmente, los resultados de los análisis comparativos son sorprendentes, dando lugar a una viabilidad económica real de vivir a bordo de una embarcación. vi Abstract The project has two key points, the first one is to introduce the prototype of a multihull boat as well as the design process and calculations needed to obtain the technical report. The second one is to compare the cost of living on board and living in a conventional home in the region of Barcelona. To achieve both goals the data used has been as close to reality as possible. In terms of design, this power catamaran prototype has a total length of 16 meters and 7 meters of beam with a minimalist design that places a strong focus on the living spaces. To conclude, the comparative analysis proves the financial feasibility to live on board. vii Tabla de contenidos AGRADECIMIENTOS III RESUMEN V ABSTRACT VI TABLA DE CONTENIDOS VII LISTADO DE FIGURAS XI LISTADO DE TABLAS XV 1. INTRODUCCIÓN 1 2. METODOLOGÍA DE DISEÑO 3 3. REQUERIMIENTOS / PROTOTIPO CONCEPTUAL 5 4. DIMENSIONES PRINCIPALES 7 4.1. DIMENSIONES PRELIMINARES 7 4.2. MODELOS SIMILARES 8 4.3. REGRESIONES LINEALES 10 4.4. DIMENSIONES DEFINITIVAS 12 5. DISEÑO DE FORMAS 13 5.1. PARÁMETROS DE DISEÑO 14 5.2. GENERACIÓN DE FORMAS 14 5.2.1. FORMAS CONCEPTUALES 15 5.2.2. FORMAS PRELIMINARES Y CONTRACTUALES 18 6. DISPOSICIÓN 21 6.1. CLASIFICACIÓN DE ESPACIOS 21 6.2. DEFINICIÓN DE ESPACIOS 22 6.2.1. DISPOSICIÓN CONCEPTUAL 24 6.2.2. DISPOSICIÓN PRELIMINAR Y CONTRACTUAL 25 7. ANÁLISIS DE RESISTENCIA 29 7.1. RESISTENCIA CONCEPTUAL 29 7.1.1. RESISTENCIA POR INTERFERENCIA ENTRE CASCOS 32 xiv xv Listado de Tablas Tabla 1-Dimensiones preliminares _________________________________________________________________ 7 Tabla 2-Recopilación modelos similares catamaranes a motor___________________________________________ 9 Tabla 3-Dimensiones preliminares obtenidas a partir de regresiones lineales ______________________________ 10 Tabla 4-Dimensiones definitivas (fase proyecto contractual). Formato elaborado por la SSCC EUROCONTROL S.A. 12 Tabla 5-Valores de Fn para un rango de velocidades entre 0 y 20 kn. Fuente propia _________________________ 13 Tabla 6 - Valores de resistencia del casco en la primera fase. Fuente: Maxsurf resistance ____________________ 30 Tabla 7 - Valores definitivos de resistencia del casco. Fuente: Maxsurf resistance __________________________ 34 Tabla 8 - Análisis propulsivo - Potencia a instalar. Fuente propia. _______________________________________ 36 Tabla 9 - Datos básico para el análisis estructural. Fuente propia _______________________________________ 40 Tabla 10 - División de paneles por zonas. Fuente propia _______________________________________________ 42 Tabla 11 - Dimensiones de los paneles de fondo [F]. Fuente propia ______________________________________ 42 Tabla 12 - Dimensiones de los paneles de costado [C]. Fuente propia ____________________________________ 43 Tabla 13 - Dimensiones de los paneles de cubierta principal [CP]. Fuente propia ___________________________ 44 Tabla 14 - Dimensiones de los paneles de cubierta flybridge [CF]. Fuente propia ___________________________ 46 Tabla 15 - Dimensiones de los paneles de techo flybridge [TF]. Fuente propia ______________________________ 46 Tabla 16 - Valores de presiones de diseño en paneles de fondo [F]. Fuente propia __________________________ 47 Tabla 17 - Valores de presiones de diseño en paneles de costado [C]. Fuente propia ________________________ 47 Tabla 18 - Valores de presiones de diseño en paneles de cubierta principal [CP]. Fuente propia _______________ 48 Tabla 19 - Resultados espesor de laminado T [mm] para cada categoría de paneles. Fuente propia ____________ 48 Tabla 20 - Características de los refuerzos longitudinales y transversales en paneles de fondo [F]. Fuente propia _ 49 Tabla 21 - Características de los refuerzos longitudinales y transversales en paneles de costado [C]. Fuente propia 50 Tabla 22 - Características de los refuerzos longitudinales y transversales en paneles de cubierta principal [CP]. Fuente propia _________________________________________________________________________________ 51 Tabla 23 - Propiedades de los refuerzos tipo sombrero de copa. Fuente: Tabla G.2 norma UNE-EN ISO 12215-5 __ 53 Tabla 24 - Presión de diseño para mamparos estancos y tanques estructurales. Fuente: Tabla 14 norma UNE-EN ISO 12215-5 _____________________________________________________________________________________ 54 Tabla 25 - Propiedades de los mamparos. Fuente propia ______________________________________________ 54 Tabla 26 - Secuencia de laminación zona de fondo [F]. Fuente propia ____________________________________ 56 Tabla 27 - Secuencia de laminación zona de costado [C]. Fuente propia __________________________________ 57 Tabla 28 - Secuencia de laminación zona de cubierta principal [CP], cubierta flybridge [CF], techo flybridge [TF] y paredes laterales superestructura. Fuente propia ____________________________________________________ 57 Tabla 29 - Tabla resumen de los resultados obtenido en el análisis estructural. Fuente propia ________________ 58 Tabla 30 - Listado de sistema dimensionados en el proyecto. Fuente propia _______________________________ 61 Tabla 31 - Elementos del sistema de refrigeración del motor. Fuente (Vetus) ______________________________ 63 Tabla 32 - Selección del modelo de conexión flexible según características del motor propulsor. Fuente (Vetus) __ 64 Tabla 33 - Elementos del sistema de línea de ejes. Fuente (Vetus) _______________________________________ 64 Tabla 34 - Elementos del sistema de escape. Fuente (Vetus) ____________________________________________ 66 Tabla 35 - Elementos del sistema de combustible. Fuente (Vetus) _______________________________________ 67 Tabla 36 - Elementos del sistema de achique. Fuente (Vetus) ___________________________________________ 69 Tabla 37 - Elementos del sistema de dirección. Fuente (Vetus) __________________________________________ 71 Tabla 38 - Elementos del sistema de ventilación. Fuente (Vetus) ________________________________________ 73 Tabla 39 - Definición de zonas y necesidades de climatización. Fuente propia y (Dometic) ____________________ 74 Tabla 40 - Características de los sistemas de climatización. Fuente (Dometic) ______________________________ 74 xvi Tabla 41 - Consumos de agua en los diferentes puntos de servicio. Fuente propia __________________________ 76 Tabla 42 - Elementos del sistema de agua potable. Fuente (Vetus) ______________________________________ 77 Tabla 43 - Características de drenaje de los puntos de servicio. Fuente propia _____________________________ 78 Tabla 44 - Elementos del sistema de aguas grises y negras. Fuente (Vetus) ________________________________ 79 Tabla 45 - Elementos del sistema de fondeo. Fuente (Vetus) ___________________________________________ 81 Tabla 46 - Fuerza viento Beaufort y presión del viento. Fuente (Vetus) ___________________________________ 82 Tabla 47 - Características técnicas y dimensiones de los propulsores BOW PRO 110. Fuente (Vetus)____________ 83 Tabla 48 - Elementos del sistema de maniobra. Fuente (Vetus) _________________________________________ 83 Tabla 49Elementos del sistema de elevación de plataforma de baño. Fuente (Vetus) ______________________ 85 Tabla 50 - Equipos analizados con el balance eléctrico. Fuente propia ____________________________________ 87 Tabla 51 - Consumos de los equipos en condiciones de operación. Fuente propia ___________________________ 87 Tabla 52 - Elementos del sistema eléctrico que generan, transforman y almacenan la electricidad. Fuente (Vetus) 88 Tabla 53 - Balance de pesos zona casco y superestructura. Fuente propia_________________________________ 92 Tabla 54 - Balance de pesos de los sistemas. Fuente propia ____________________________________________ 93 Tabla 55 - Balance de pesos del mobiliario a bordo. Fuente propia ______________________________________ 93 Tabla 56 - Balance de pesos de los accesorios a bordo. Fuente propia ____________________________________ 94 Tabla 57 - Resultados del balance de pesos. Fuente propia_____________________________________________ 94 Tabla 58 - Características de los tanques introducidos al programa Maxsurf Stability. Fuente: Maxsurf Stability __ 95 Tabla 59 - Datos introducidos al programa Maxsurf para el análisis hidrostático (Caso A). Fuente: Maxsurf Stability ____________________________________________________________________________________________ 96 Tabla 60 - Resultados hidrostáticos (Caso A). Fuente: Maxsurf Stability __________________________________ 96 Tabla 61 - Datos introducidos al programa Maxsurf para el análisis hidrostático (Caso B). Fuente: Maxsurf Stability ____________________________________________________________________________________________ 97 Tabla 62 - Resultados hidrostáticos (Caso B). Fuente: Maxsurf Stability __________________________________ 97 Tabla 63 - Resumen de los resultados hidrostáticos con los diferentes casos de carga y la comparativa con los valores preliminares. Fuente propia _______________________________________________________________ 98 Tabla 64 - Tabla selección de ensayos de estabilidad y flotabilidad en función de la categoría de la embarcación. Fuente: norma ISO 12217 _______________________________________________________________________ 99 Tabla 65 - Resultados del análisis de estabilidad y flotabilidad. Fuente: Maxsurf Stability ___________________ 102 Tabla 66 - Tabla de datos históricos para oleaje del “Punto SIMAR 2108132”. Fuente (Puertos.es) ____________ 104 Tabla 67 - Análisis de costes de laminación. Fuente propia ____________________________________________ 109 Tabla 68 - Análisis de costes de sistemas y equipos. Fuente propia _____________________________________ 110 Tabla 69 - Análisis de costes de carpintería. Fuente propia ____________________________________________ 110 Tabla 70 - Análisis de costes de los accesorios. Fuente propia _________________________________________ 111 Tabla 71 - Resultado del análisis de costes. Fuente propia ____________________________________________ 111 Tabla 72 - Tarifas y condiciones de los puertos de la provincia de Barcelona. Fuentes: páginas web e información proporcionada por los empleados de los puertos ___________________________________________________ 126 xvii xviii Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 1 1. INTRODUCCIÓN En el siguiente Proyecto final de Máster (PFM) se presenta el prototipo de una embarcación multicasco con un claro y atrevido objetivo; ofrecer un producto innovador, moderno, con altos estándares de calidad y lo más destacado, apto para realizar la función de vivienda habitual. Este prototipo se caracteriza por ser una embarcación tipo catamarán a motor de 16 metros de eslora, 7 metros de manga con un diseño minimalista y dándole el máximo protagonismo a los espacios habitables. El resultado deseado es la obtención de una memoria técnica que contenga todos los requisitos necesarios para poder llevar a cabo la construcción de la embarcación y obtener los datos reales del coste del proyecto. Finalmente, se lleva a cabo un estudio comparativo entre el coste de vida a bordo y en tierra, para poder justificar la viabilidad del proyecto y potenciar lo que puede llegar a ser una forma de vida cada vez más buscada. En cuanto al alcance del proyecto se ha realizado una previa planificación y organización, tanto a la hora de elaborar la memoria técnica como también se han tenido en cuenta los procesos relacionados con la construcción de la embarcación. Para ello, a lo largo del proyecto debe quedar claro QUE hay que hacer, CUANDO y QUIEN será el responsable de cada parte, de esa forma, se obtiene un proyecto analizado al detalle que permite evitar errores y obtener resultados muy similares a los previstos. Igual que en la mayoría de los proyectos donde el objetivo es la construcción de una embarcación, en este caso también se utiliza la espiral de Evans como base para desarrollar todas las partes que conforman el catamarán. Según se ha indicado anteriormente, se desea obtener una memoria técnica regulada, para ello, se siguen todas las pautas especificadas en el Real Decreto 2127/2004 de 29 de octubre (B.O.E. de 30 de octubre de 2004), transposición de la directiva europea 2003/44/CE donde se recopilan los requisitos de seguridad que deben cumplir las embarcaciones de recreo con esloras entre los 2,50 y 24,00 metros. Se procura manifestar que el modelo diseñado cumple las reglas de seguridad exigidas por la normativa aplicable para la categoría de diseño A (Oceánica). La principal motivación o justificación del proyecto viene relacionada con la idea de vivir a bordo de una embarcación. En los últimos años, los precios de venta y alquileres de inmuebles han ido creciendo de forma muy agresiva, situación que ha provocado que la población busque alternativas viables económicamente, siendo una de las más interesantes el vivir en un barco. Por otro lado, las embarcaciones multicasco tipo catamarán, de forma general se han relacionado con la vela y muy pocas marcas del sector han apostado por los power catamarans. Teniendo en cuenta la gran 2 superficie habitable que ofrecen y la libertad de poder atracar en cualquier puerto, no cabe duda de que se convierte en una opción muy atractiva a valorar. Mediante este proyecto, se intenta potenciar un mercado en continuo crecimiento, ofreciendo un producto que combina todas las ventajas de la navegación de una embarcación del tipo catamarán con grandes espacios habitables y luz natural que permiten convertirse en un lugar único para vivir. Finalmente, a nivel personal considero que un proyecto de este calibre es la oportunidad ideal para poner en práctica todos los conocimientos adquiridos durante el grado y máster en ingeniería naval. Es fundamental llevar a cabo un proyecto a partir de unos requerimientos iniciales, poder crear una metodología de trabajo propia y bien estructurada que permita analizar todas las partes involucradas en el diseño de una embarcación de ocio, además de cumplir con la normativa vigente. Dominar todo el proceso juntamente con la experiencia que se va adquiriendo a lo largo de los años, es la combinación perfecta para convertirse en un profesional del sector. Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 3 2. METODOLOGÍA DE DISEÑO Hay que partir de la premisa de que todo proyecto es único, por lo tanto, no hay una sola metodología de diseño valida. Todo profesional debe crear sus propias técnicas de trabajo e ingeniar un procedimiento de diseño que se adapte a cada proyecto y ofrezca resultados óptimos. El proyecto de diseño de una embarcación es un proceso iterativo de manera que en cada paso las características mejoren. Para ello, se deben definir y diferenciar las diferentes áreas de análisis, se plasman en una espiral escogiendo un orden y sentido. Partiendo de unos requerimientos iniciales, se realiza un prototipo conceptual que ayuda tanto al armador como al ingeniero responsable a dar forma a las características e ideas que tendrá el resultado definitivo. Posteriormente, siguiendo un sentido horario de la espiral de diseño, se realizan los estudios pertinentes de cada área definida. Los resultados obtenidos, permiten poder avanzar dentro del proceso de diseño de forma que el proyecto se va moldeando. No hay un número exacto de las vueltas de espiral a realizar para obtener un proyecto ideal, sin embargo, cuantas más veces se analizan las diferentes áreas, más optimizado será el resultado final. Las vueltas de la espiral de diseño se pueden clasificar en función del objetivo de cada proyecto en particular, permitiendo ofrecer unos resultados con mayor o menor precisión (OpenCourseWare Materials docents de la UPC). Para este proyecto en concreto, se ha definido la siguiente clasificación:  Proyecto conceptual: el objetivo de esta primera fase es la determinación de la viabilidad del proyecto. A partir de unos datos básicos de dimensionamiento se define una combinación de mayor relación coste-calidad. Como resultado se obtiene una estimación del coste de la construcción y las especificaciones preliminares.  Proyecto preliminar: hace referencia a la segunda vuelta de la espiral de diseño y se trata de un análisis preliminar al proyecto contractual, ofreciendo suficiente información como para elaborar una oferta económica del constructor.  Proyecto contractual: la tercera fase obedece a la necesidad de ofrecer soporte técnico al contrato de construcción de la embarcación, con el objetivo de comprobar que se cumplen los requerimientos comerciales y de seguridad. Finalizada esta fase, se obtienen las características precisas de la embarcación, el coste de la obra y definición de la calidad.  Proyecto de clasificación: se trata de una fase del proyecto totalmente enfocada a la elaboración de la documentación para la SSCC (sociedad de clasificación) con el objetivo de obtener los certificados necesarios para llevar a cabo el proyecto.  Proyecto de construcción: la fase definitiva y más detallada del proyecto; se elaboran los documentos necesarios para la aceptación del inicio de la obra por parte de las autoridades y aprobación de esta por parte de la SSCC, además, se planifica el desarrollo del proceso constructivo y se elabora la documentación y manuales para uso y mantenimiento de equipos y sistemas. 4 Según se puede observar en la ilustración 1, se ha personalizado la espiral de diseño según los intereses del proyecto, iniciando el proceso iterativo a partir de los requerimientos del armador y posteriormente analizando por orden cada una de las áreas predefinidas. La meta del proyecto es realizar la cantidad de iteraciones necesarias como para poder ofrecer todas las peculiaridades que definen un Proyecto Contractual, aportando las características precisas de la embarcación, el coste de la obra y definición de la calidad. Ilustración 1-Espiral de diseño adaptada a las características del proyecto. Fuente propia Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 5 3. REQUERIMIENTOS / PROTOTIPO CONCEPTUAL Los requerimientos de un proyecto deben ser claros, concisos y viables tanto a nivel económico como constructivo y de seguridad. Para ello, debe haber una fluida comunicación entre el armador y el ingeniero responsable del proyecto y utilizar las herramientas adecuadas para hacer muy visuales las ideas y fácilmente entendibles. Para este proyecto, se han definido una serie de requerimientos iniciales que darán forma a las características definitivas de la embarcación tipo catamarán, a continuación, se exponen las condiciones más destacadas:  Condición 1: al tratarse de una embarcación cuya principal finalidad es poder realizar vida a bordo de forma cómoda, es imprescindible poder disponer de grandes espacios con mucha entrada de luz natural y un equipamiento interior completo.  Condición 2: teniendo en cuenta que la zona de navegación definida es el Mar Mediterráneo y el puerto base estará situado en la costa del Maresme, conlleva a restringir las dimensiones máximas de la manga del catamarán a los 7.00 metros y de la eslora a los 16.00 metros. El motivo de este requerimiento viene dado tras realizar un estudio de las tarifas de amarre de todos los puertos de la costa del Maresme y determinar que existe un salto económico importante entre los amarres que superen dichas dimensiones.  Condición 3: a nivel de propulsión, se deben utilizar motores de combustión interna Diésel y no se requiere la posibilidad de navegación a vela.  Condición 4: la velocidad de navegación tanto máxima como de crucero no debe ser elevada debido a que se prefiere dar prioridad al confort. La velocidad máxima no excederá los 20 kn.  Condición 5: el catamarán debe tener un flybridge equipado y cubierto, así como también, se requiere una plataforma hidráulica en popa y un espacio de almacenamiento que haga la función de garaje.  Condición 6: en cuanto a la distribución de interiores, se requiere de un espacio de grandes dimensiones y diáfano donde se ubica una cocina completa, una mesa para 4 personas y una zona ocio equipada con un sofá y televisión. También se solicita disponer de 3 camarotes, 2 básicos y una suite, dos baños y una zona de lavandería.  Condición 7: el catamarán se debe diseñar para categoría A (Oceánica) con unas dimensiones y características que permitan ser pilotado con la titulación PER (Patrón de Embarcaciones de Recreo). Teniendo en cuenta los principales requerimientos del proyecto y juntamente con el objetivo de ofrecer un diseño minimalista y moderno, se realizan una serie de bocetos con la intención de ofrecer un prototipo conceptual a partir del cual se iniciará el proceso de diseño de la embarcación tipo catamarán. Los bocetos realizados hacen referencia a las siguientes zonas del catamarán:  Ilustración 2: vista exterior zona proa  Ilustración 3: vista exterior zona popa  Ilustración 4: vista interior cubierta principal 12 4.4. Dimensiones definitivas 1. DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA EMBARCACIÓN 1.1. Marca / modelo CAT50 Tipo de embarcación CATAMARAN A MOTOR Módulo de Evaluación X Aa Material PRFV B Categoría de Diseño prevista A G (PostConstrucción) Número máximo de personas 8 1.2. Dimensiones Eslora máxima (incluyendo púlpito o plataforma desmontables) LMÁX 15,35 m Eslora de casco (excluyendo púlpito o plataforma desmontables) LH 15,35 m Manga máxima BMÁX 7,09 m Puntal máximo (incluyendo quilla) DMÁX 3,06 m Puntal canto alto de la quilla DCAQ 3,06 m Potencia máxima estimada 640 hp kW / HP Superficie vélica AS n/a m2 1.3. Desplazamientos Desplazamiento en rosca sin motor 17433 Kg Desplazamiento en rosca con motor m LCC 18303 Kg Desplazamiento máximo m LDC 22209 Kg Carga máxima m MTL 4056 Kg Lastre fijo (si procede) n/a Kg Indicar CGLASTRE (X, Y, Z) n/a n/a n/a m 1.4. Motorización Marca / Modelo YANMAR 8LV320 Números de serie n/a n/a Nº motores / Potencia c/u n/a kW 2 / 320 HP HP Tipo de motor X IB, Intra borda Gasolina IFB, Intra fuera borda X Diesel FB, Fuera borda Otros: 1.5. Capacidad tanques Agua dulce 1,56 m3 n/a m3 n/a m3 n/a m3 Combustible 1,56 m3 n/a m3 n/a m3 n/a m3 Aguas negras 0,215 m3 n/a m3 Otros: n/a m3 n/a m3 Tabla 4-Dimensiones definitivas (fase proyecto contractual). Formato elaborado por la SSCC EUROCONTROL S.A. Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 13 5. DISEÑO DE FORMAS A la hora de diseñar las formas, la finalidad del catamarán es esencial, por lo que se deben tener en cuenta los requerimientos del armador y los resultados obtenidos a partir de las regresiones lineales de modelos similares para disponer de las características preliminares de la embarcación. Dicha información será utilizada para realizar el diseño de las formas del casco, así como también, se valorará la zona de navegación, velocidades requeridas y consumo de combustible. Debido a que son muchos los factores a tener en cuenta, un buen punto de partida es conocer el régimen de desplazamiento de la embarcación, para ello, se deben calcular los valores de Froude para el rango de velocidades de operación. Se trata de un valor adimensional que relaciona las fuerzas de inercia y las fuerzas de gravedad que actúan sobre el fluido. La fórmula utilizada para obtener el valor de Froude es la siguiente: 𝐹𝑛=𝑉 √𝑔·𝐿𝑤𝑙 (1) Sabiendo que: V: velocidad de la embarcación en [m/s] G: fuerza gravitatoria de la Tierra en [m/s2] Lwl: eslora de flotación en [m] Utilizando como velocidad máxima los 20 kn requeridos por el armador y una eslora de flotación preliminar equivalente a 15 metros, se obtienen los siguientes resultados: Tabla 5-Valores de Fn para un rango de velocidades entre 0 y 20 kn. Fuente propia Según se puede observar en la tabla anterior, la embarcación presenta un rango de trabajo que abarca las condiciones de DESPLAZAMIENTO y SEMI-DESPLAZAMIENTO, ubicando la frontera entre ambas a una velocidad aproximada de 14 nudos. Con los valores obtenidos del cálculo de Froude y los requerimientos del armador, se puede afirmar que el diseño de formas presentará las características de un casco de semidesplazamiento, ubicando de forma preliminar la velocidad de crucero en 15 nudos y la velocidad máxima en 20 nudos para poder operar en dicho régimen. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Fn 0.04 0.08 0.13 0.17 0.21 0.25 0.30 0.34 0.38 0.42 0.47 0.51 0.55 0.59 0.64 0.68 0.72 0.76 0.80 0.85 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 Fn Velocidad de crucero Velocidad máxima DESPLAZAMIENTO SEMI-DESPLAZAMIENTO 14 5.1. Parámetros de diseño Teniendo en cuenta que las formas del casco a diseñar deben caracterizarse por un casco de semi-planeo, es fundamental conocer las particularidades que así los definen:  Formas en V que permiten navegar como un casco de desplazamiento a bajas velocidades de forma segura incluso con mala mar, sin embargo, a medida que se incrementa la velocidad, su comportamiento cambia permitiendo levantar ligeramente el casco del agua, reducir el trimado y sobrepasar la ola genera, hecho que ofrece valores de velocidad superiores debido a que la resistencia del casco se reduce.  Se caracterizan por disponer de unas longitudinales rectilíneas incorporando ligeras pendientes que ofrecen un flujo ascendente desde la sección máxima hasta su separación en el espejo de popa. Por otro lado, hay que recordar que se trata de un catamarán, un tipo de embarcación con unas características muy diferenciadas a la resta de embarcaciones. La escora de un multicasco catamarán es prácticamente nula, ofreciendo mucha comodidad. La incidencia de mareo se reduce considerablemente debido a que sufre movimientos de cabeceo y no de balanceo. Además, al reducir la superficie mojada, se consigue mayor velocidad, menor consumo y menor potencia necesaria. Por último y no menos importante, la habitabilidad se duplica a igual eslora, ofrece gran entrada de luz natural y mejor ventilación. 5.2. Generación de formas A nivel de software de diseño, actualmente hay disponibles gran cantidad de programas que permiten crear formas de casco, sin embargo, es imprescindible utilizar programas que ofrezcan compatibilidad de los diseños, ya que, durante las diferentes fases, constantemente hay que exportar e importar los archivos de un programa a otro. Para este proyecto, a nivel de diseño de formas, se han utilizado principalmente dos programas, Rhinoceros 6 y Maxsurf Modeler Advanced, iniciando el proceso de creación de formas con Rhinoceros 6 aprovechando la claridad del programa para trabajar con formas en 3D para posteriormente exportar los archivos y analizar las características de los resultados con Maxsurf Modeler Advanced. Por otro lado, en cuanto a las licencias, es posible obtenerlas de forma temporal accediendo como estudiante de la Universidad Politécnica de Catalunya. Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 15 5.2.1. Formas conceptuales Como punto de partida para el diseño de las formas en la fase conceptual, se tienen en cuenta las características de los cascos semi-planeo y se analizan las formas de los diferentes modelos existentes en el mercado. En la fase conceptual del diseño de formas, se crean unas formas básicas, las cuales se irán optimizando según se avance con las distintas áreas de análisis de la espiral de diseño. El proceso de diseño se inicia mediante el programa Rhinoceros 6 y se completa la primera fase ofreciendo los datos hidrostáticos de las formas creadas utilizando el programa Maxsurf Modeler Advanced. A continuación, se muestran las formas creadas y se especifican las particularidades del diseño:  Las dimensiones principales del casco se han definido a partir de los requerimientos del proyecto, donde únicamente se observa un incremento de 0,30 metros en la eslora total de los 15,00 metros iniciales, debido a que se ha optado por un diseño de proa ligeramente invertida. Con un puntal equivalente a 3,00 metros, se estima un calado preliminar de 0,95 metros que se va a revisar con el avance del proyecto.  Ambos cascos son totalmente simétricos y se utilizan formas en V para el diseño de la obra viva. Dichas formas proporcionan un excelente comportamiento durante la navegación, ofreciendo seguridad al gobierno, estabilidad, velocidades de semi-planeo y óptimo comportamiento al paso de olas. Además, por encima de la línea de flotación, se utiliza una superficie lateral plana en ambos costados de los cascos para ampliar la manga de la embarcación y poder disponer de un mayor volumen habitable. Los costados se han diseñado con una inclinación de 7º hacia el exterior para ofrecer una sensación de mayor espacio interior. Puntal: 3,00 m Ilustración 12-Dimensiones principales de las formas del casco. Diseño propio mediante Rhino6 16  A nivel constructivo, el uso de las superficies de simple curvatura posibilita economizar costes y acelerar el proceso de construcción. Durante el diseño de las formas, se ha procurado que la mayor parte de las superficies utilizadas sean simples, dejando que únicamente las uniones con formas más complejas tengas valores de curvatura superiores. Para controlar la curvatura, se han realizado varios análisis Gaussianos durante el proceso de diseño y se puede observar que más del 95% de la superficie del casco cumple con el objetivo de curvatura simple. Forma en V Costado inclinado 7º Ilustración 13-Particularidades diseño de formas (fase 1). Diseño propio mediante Rhino6 Popa Proa Ilustración 14-Análisis de curvatura al estilo Gaussiana. Fuente propia utilizando Rhino6 Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 17 Finalmente, se muestran las características hidrostáticas del casco, obtenidas mediante Maxsurf Modeler Advanced. Los valores obtenidos son preliminares y se irán optimizando a lo largo de proceso de diseño en espiral. También se adjunta una captura del programa Maxsurf donde se observa el modelo en 3D juntamente con el gráfico de la curva de áreas. Ilustración 16-Datos hidrostáticos mediante Maxsurf Modeler Advanced Ilustración 15-Formas 3D conjuntamente con la curva de areas del modelo. Maxsurf Modeler Advanced 18 5.2.2. Formas preliminares y contractuales Según los avances en las distintas áreas de análisis de la espiral de diseño, las formas de la embarcación se han tenido que actualizar y modificar para cumplir con los requerimientos del proyecto, las necesidades de diseño y cumplimiento de la normativa. En las siguientes imágenes se pueden observar las modificaciones que se han realizado en las formas de casco: 1. Representación de la ubicación de las ventanas laterales 2. Representación de la ubicación de la ventana de proa 3. Representación de los túneles de las hélices de maniobra 4. Representación de la zona donde se ubica el sistema de fondeo y el ancla 5. Representación del espesor de laminado 6. Representación de las salidas de ventilación de la sala de máquinas 7. Modificación de la línea de flotación 3 2 1 4 Ilustración 17 - Representación en 3D de las formas del casco con las modificaciones aplicadas. Fuente propia Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 19 Finalmente, en los anexos del documento se puede consultar el plano de formas DIN-A3 con todos los detalles de las formas del casco tipo catamarán. 5 Ilustración 18 - Representación en 3D de las formas del casco señalizando el espesor del laminado. Fuente propia 6 7 Ilustración 19 - Representación en 3D de las formas del casco señalizando la línea de flotación y las salidas de ventilación. Fuente propia 20 Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 21 6. DISPOSICIÓN Por las características del proyecto, el espacio habitable cobra especial importancia por el principal uso de la embarcación, vivir a bordo. El primordial objetivo del diseño de la disposición interior se basa en ofrecer a los ocupantes el máximo confort, para ello, se hace uso de espacios abiertos que permitan una libre circulación y una sensación de amplitud, donde al mismo tiempo se utilizan grandes superficies acristaladas para disponer de la máxima entrada de luz natural. 6.1. Clasificación de espacios Al tratarse de una embarcación de cierta envergadura, se realiza una clasificación de los espacios en cuatro zonas principales para poder trabajarlos de forma detallada, quedando de la siguiente manera: Ilustración 20-Clasificación de la distribución de espacios. Fuente propia 1 4 3 11 2 7 6 8 6 7 5 9 13 9 12 10 11 28 Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 29 7. ANÁLISIS DE RESISTENCIA Existen muchas modalidades para analizar la resistencia del casco de una embarcación, así como también, se puede partir desde diferentes premisas; conociendo la potencia máxima permitida o limitando la velocidad máxima de navegación. Los requerimientos de este proyecto dictaminan una velocidad máxima de la embarcación equivalente a 20 nudos, siendo el valor para tener en cuenta para iniciar el análisis de la resistencia del casco. Por otro lado, el hecho de haber determinado que se trata de una embarcación de semi-desplazamiento, permite utilizar los métodos de cálculo más adecuados para el rango de velocidades requeridas. Para este proyecto, se utiliza Holtrop y Savitsky, un método empírico basado en estudios realizados sobre placas planas en régimen de semi-planeo y planeo. Para aplicar el análisis sobre las formas del casco, se hace uso del programa Maxsurf Resistance que incorpora el método Savitsky tanto para rangos de semi-planeo como planeo. Además, a diferencia de un monocasco, las embarcaciones tipo catamarán disponen de una peculiaridad que afecta la resistencia. Se trata de la interferencia que tienen los cascos entre ellos en función de la distancia que los separa. La interferencia es causada por la superposición de los sistemas de olas generados por cada casco y, por otro lado, debido a la alteración del flujo sobre un casco producida por la presencia cercana del otro, fenómeno también llamado “interferencia de cuerpo”. Para completar el análisis de resistencia, para todos los casos de estudio se realizan cálculos de resistencia por interferencia entre cascos para determinar cuál es la distancia ideal entre ambos patines. Finalmente, acentuando que todos los análisis comentados con anterioridad se estudiarán durante las diferentes fases del proyecto y, además, se realizarán bajo diferentes condiciones de carga de la embarcación, con el objetivo de ofrecer resultados lo más cercanos a la realidad posible y poder posteriormente definir el sistema propulsivo. 7.1. Resistencia conceptual Los análisis de resistencia en la fase conceptual se llevan a cabo a partir de las formas generadas en la primera fase del diseño de formas, hecho que permite obtener una primera estimación de los valores de resistencia del casco. Según se avance en la espiral de diseño, los resultados obtenidos se acercarán cada vez más a los valores reales de resistencia. Para poder realizar el primer análisis mediante el método de Savitsky, se importan las formas del casco utilizando el programa Maxsurf Resistance, se establece un rango de velocidades entre 0 y 25 nudos y se realizan diferentes estudios variando los métodos de cálculos, utilizando ambos cascos como conjunto y también de forma individual. Se estudia una única condición de carga utilizando el calado definido en la fase preliminar del proyecto. En posteriores fases de cálculo, se determinarán diferentes condiciones de carga y se realizarán pruebas con otros valores de calado. 30 Los valores de resistencia obtenidos mediante la herramienta Maxsurf Resistance son los siguientes: MULTI-CASCO MONO-CASCO Speed (kn) Froud e No. LWL Savitsky Pre-planing Resistance (kN) Savitsky Planing Resistance (kN) Holtrop Resistance (kN) Froude No. LWL Savitsky Pre-planing Resistance (kN) Savitsky Planing Resistan ce (kN) Holtrop Resistan ce (kN) 0 0 -- -- -- 0 -- -- -- 0.625 0.026 -- -- 0 0.026 -- -- 0 1.25 0.052 -- -- 0.1 0.052 -- -- 0 1.875 0.079 -- -- 0.2 0.079 -- -- 0.1 2.5 0.105 -- -- 0.3 0.105 -- -- 0.1 3.125 0.131 -- -- 0.5 0.131 -- -- 0.2 3.75 0.157 -- -- 0.7 0.157 -- -- 0.3 4.375 0.183 -- -- 1 0.183 -- -- 0.4 5 0.21 -- -- 1.3 0.21 -- -- 0.6 5.625 0.236 -- -- 1.6 0.236 -- -- 0.8 6.25 0.262 -- -- 2 0.262 -- -- 1 6.875 0.288 -- -- 2.4 0.288 -- -- 1.4 7.5 0.314 -- -- 3 0.314 -- -- 2 8.125 0.341 -- -- 3.7 0.341 -- -- 2.5 8.75 0.367 -- -- 4.4 0.367 -- -- 2.9 9.375 0.393 -- -- 5.3 0.393 2.4 -- 3.5 10 0.419 -- -- 6.6 0.419 3.1 -- 4.6 10.625 0.445 11.2 -- 8.1 0.445 4.3 -- 5.8 11.25 0.472 14.7 -- 9.7 0.472 5.8 5.5 7 11.875 0.498 18.2 -- 11.2 0.498 7.2 5.8 8.2 12.5 0.524 21.8 -- 12.8 0.524 7.9 6.2 9.3 13.125 0.55 24.6 -- 14.5 0.55 8.4 6.5 10.6 13.75 0.576 26.8 -- 16.1 0.576 8.9 6.8 11.8 14.375 0.603 27.8 -- 17.4 0.603 9.3 7.2 12.7 15 0.629 28.1 -- 18.5 0.629 9.6 7.5 13.5 15.625 0.655 28.1 18.3 19.5 0.655 10.2 7.9 14.2 16.25 0.681 28.6 19 20.4 0.681 10.6 8.2 14.8 16.875 0.708 29.1 19.7 21.3 0.708 11 8.6 15.3 17.5 0.734 29.6 20.3 22.1 0.734 11.3 9 15.9 18.125 0.76 30 21 23 0.76 11.5 9.3 16.4 18.75 0.786 30.4 21.5 23.9 0.786 -- 9.7 17 19.375 0.812 30.7 22.1 24.8 0.812 -- 10.1 17.5 20 0.839 31 22.7 25.8 0.839 -- 10.5 18.2 20.625 0.865 31.4 23.2 26.9 0.865 -- 10.8 18.8 21.25 0.891 -- 23.7 27.9 0.891 -- 11.2 19.5 21.875 0.917 -- 24.2 29.1 0.917 -- 11.6 20.2 22.5 0.943 -- 24.6 30.2 0.943 -- 12 20.9 23.125 0.97 -- 25.1 31.4 0.97 -- 12.3 21.6 23.75 0.996 -- 25.5 32.7 0.996 -- 12.7 22.4 24.375 1.022 -- 25.9 34 1.022 -- 13.1 23.2 25 1.048 -- 26.3 35.3 1.048 -- 13.4 24 Tabla 6 - Valores de resistencia del casco en la primera fase. Fuente: Maxsurf resistance Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 31 Los resultados obtenidos muestran diferencias entre los distintos métodos de cálculo. Dichas variaciones se habían previsto y son debidas a que cada método analiza los valores con distintos objetivos. Se han utilizado los métodos de Savitsky para determinar la resistencia en las velocidades de semidesplazamiento y planeo. El método Holtrop ha sido utilizado para calcular valores de resistencia a velocidades inferiores donde el casco se comporta en régimen de desplazamiento. De los datos de resistencia obtenidos, se valoran principalmente los valores comprendidos entre velocidades de 10 nudos y 20 nudos, ya que, se trata del rango de velocidades a las que se va a navegar de forma habitual. Por otro lado, también se han analizado los valores de resistencia para un único casco, los resultados obtenidos permiten verificar la validez de los resultados multi-casco y a la vez se utilizan para realizar el análisis de interferencia entre los dos cascos. 0 5 10 15 20 25 30 35 40 RESISTENCIA [KN] VELOCIDAD [nudos] Comparativa Resistencia mediante diferentes métodos de cálculo Savitsky Pre-planing Resistance (kN) MULTI-CASCO Savitsky Planing Resistance (kN) MULTI-CASCO Holtrop Resistance (kN) MULTI-CASCO Savitsky Pre-planing Resistance (kN) MONO-CASCO Savitsky Planing Resistance (kN) MONO-CASCO Holtrop Resistance (kN) MONO-CASCO Ilustración 25 - Gráfico comparativo con valores de resistencia calculados. Fuente: Maxsurf Resistance 32 7.1.1. Resistencia por interferencia entre cascos La resistencia del catamarán presenta un problema complejo, ya que hay que tener en cuenta los efectos de interferencia entre los semi-cascos, además de la resistencia de los semi-cascos de forma aislada. Se pueden identificar dos tipos de resistencia a la interferencia específicos de los catamaranes, concretamente, la interferencia viscosa causada por el flujo asimétrico alrededor de los semi-cascos y su efecto en el flujo viscoso, como la formación de la capa límite y el desarrollo de vórtices, y la resistencia a la interferencia de las olas originada por las interacciones entre los sistemas de olas de los semi-cascos. Según (Gogniat, 2021) los efectos de estas interferencias tienen una principal influencia debido a la separación entre los cascos y por la velocidad de la embarcación. Se ha podido comprobar que, a partir de una cierta separación, la interacción entre cascos resulta inapreciable y desde el punto de vista hidrodinámico, no es rentable aumentar dicha separación. Por contrapartida, una separación exagerada entre ambos cascos producirá un aumento del momento torsor al que está sometida la estructura transversal del catamarán, hecho que obliga a reforzar la estructura y por consecuente aumentar el peso de la embarcación. A continuación, se muestra un gráfico donde se observa el factor de aumento sobre la resistencia residual de un catamarán en función de la separación entre los cascos y del número de Froude de operación: Ilustración 26 - Gráfico factor de aumento sobre la resistencia residual en función de la separación entre cascos. Fuente: SCRIBD (Autor: Guillermina Gogniat) Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 33 Teniendo en cuenta las características dimensionales preliminares de la embarcación, se procede con la comprobación de la separación ideal entre cascos para evitar un aumento sobre la resistencia residual del catamarán: 𝐵𝑡 𝐿𝑤𝑙 =3.46 15.30=0.23 (2) Donde, Bt= 3.46 metros Lwl= 15.30 metros Teniendo en cuenta que los rangos de velocidades habituales de navegación del catamarán de proyecto corresponden a números de Froude comprendidos entre 0.60 y 0.85, los valores FICAT son muy cercanos a 1, hecho que significa un efecto prácticamente nulo de la interacción entre cascos: Tras finalizar el primer análisis de resistencia por interacción entre cascos, se decide mantener las dimensiones preliminares de la embarcación, ya que, se puede observar un efecto prácticamente nulo de la interacción entre cascos. También, se pretende evitar tener que reforzar la estructura, aumentando costes y peso, para disponer de una leve mejora a nivel de resistencia por interacción entre cascos. Finalmente, dicho análisis se realizará para todos los casos de estudio de resistencia del catamarán según avance el proyecto. Ilustración 27 - Gráfico factor de aumento sobre la resistencia residual en función de la separación entre cascos. Fuente: SCRIBD (Autor: Guillermina Gogniat) 34 7.2. Resistencia preliminar y contractual Para el cálculo de la resistencia en una fase preliminar y contractual, se han actualizados los valores introducidos al programa Maxsurf Resistance y se han verificado y comparado los resultados con los obtenidos en una primera fase. Básicamente, el valor del calado es el parámetro que más afecta en un cálculo de resistencia si las formas del casco no se modifican. En este caso, debido a que el valor del calado se ha visto reducido con respecto a la primera fase de cálculo, los resultados de la resistencia del catamarán también son inferiores. Sin embargo, debido a que las diferencias entre los resultados no son excesivas, se decide utilizar los valores más exigentes para la definición de la planta propulsora, siendo los primeros valores obtenidos de resistencia del casco en las diferentes fases de cálculo. A continuación, se muestras los valores de resistencia definitivos en un rango de velocidades de 10 a 25 nudos, siendo 15 nudos la velocidad de crucero y 20 nudos la velocidad máxima recomendada: MULTI-CASCO MONOCASCO Speed (kn) Froud e No. LWL Savitsky Pre-planing Resistance (kN) Savitsky Planing Resistance (kN) Holtrop Resistance (kN) Froude No. LWL Savitsky Pre-planing Resistance (kN) Savitsky Planing Resistan ce (kN) Holtrop Resistan ce (kN) 10 0.419 -- -- 6.6 0.419 3.1 -- 4.6 10.625 0.445 11.2 -- 8.1 0.445 4.3 -- 5.8 11.25 0.472 14.7 -- 9.7 0.472 5.8 5.5 7 11.875 0.498 18.2 -- 11.2 0.498 7.2 5.8 8.2 12.5 0.524 21.8 -- 12.8 0.524 7.9 6.2 9.3 13.125 0.55 24.6 -- 14.5 0.55 8.4 6.5 10.6 13.75 0.576 26.8 -- 16.1 0.576 8.9 6.8 11.8 14.375 0.603 27.8 -- 17.4 0.603 9.3 7.2 12.7 15 0.629 28.1 -- 18.5 0.629 9.6 7.5 13.5 15.625 0.655 28.1 18.3 19.5 0.655 10.2 7.9 14.2 16.25 0.681 28.6 19 20.4 0.681 10.6 8.2 14.8 16.875 0.708 29.1 19.7 21.3 0.708 11 8.6 15.3 17.5 0.734 29.6 20.3 22.1 0.734 11.3 9 15.9 18.125 0.76 30 21 23 0.76 11.5 9.3 16.4 18.75 0.786 30.4 21.5 23.9 0.786 -- 9.7 17 19.375 0.812 30.7 22.1 24.8 0.812 -- 10.1 17.5 20 0.839 31 22.7 25.8 0.839 -- 10.5 18.2 20.625 0.865 31.4 23.2 26.9 0.865 -- 10.8 18.8 21.25 0.891 -- 23.7 27.9 0.891 -- 11.2 19.5 21.875 0.917 -- 24.2 29.1 0.917 -- 11.6 20.2 22.5 0.943 -- 24.6 30.2 0.943 -- 12 20.9 23.125 0.97 -- 25.1 31.4 0.97 -- 12.3 21.6 23.75 0.996 -- 25.5 32.7 0.996 -- 12.7 22.4 24.375 1.022 -- 25.9 34 1.022 -- 13.1 23.2 25 1.048 -- 26.3 35.3 1.048 -- 13.4 24 Tabla 7 - Valores definitivos de resistencia del casco. Fuente: Maxsurf resistance Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 35 8. ANÁLISIS PROPULSIVO Durante el análisis propulsivo de una embarcación, se puede distinguir dos principales etapas. En primer lugar, se debe analizar la potencia requerida y los correspondientes coeficientes de pérdida para vencer la resistencia al avance del casco de la embarcación y, en segundo lugar, una vez se dispone del valor de la potencia, se debe realizar una selección del equipo propulsor que mejor se adapta a las características y uso de la embarcación. Para realizar el análisis propulsivo, en primer lugar, se hace uso del libro (Anthony F. Molland, 2011) Ship Resistance and Propulsion, donde se especifica de forma desglosada las componentes de la estimación de la potencia del barco, desde la resistencia total en agua calmadas hasta la potencia total a instalar. Ilustración 28 - Componentes de la estimación de la potencia. Fuente: captura del libro "Ship Resistance and Propulsion" 36 Posteriormente, se utilizan los datos de cálculo de resistencia mediante Maxsurf Resistance utilizando una eficiencia del 100%. A los valores obtenidos, se aplican los siguientes coeficientes para poder obtener la potencia total a instalar:  Coeficiente propulsivo: 0.6  los propulsores convencionales con línea de ejes disponen de coeficientes comprendidos entre 0.5 y 0.6, en este caso, se aplica el menos restrictivo.  Coeficiente de pérdidas por transmisión: 0.98  Coeficiente de pérdidas por oleaje: 0.85 Los resultados obtenidos, correspondientes a la potencia a instalar en función del rango de velocidades habituales, son los siguientes: MULTI-CASCO Veloci dad (kn) Froude No. LWL Savitsky Preplaneo - Resistenci a (Hp) Savitsky Planeo - Resistenci a (Hp) Coeficiente propulsivo 0.6 Coeficiente pérdidas transmisión 0.98 Coeficiente pérdidas oleaje 0.85 POTENCIA A INSTALAR (HP) Pre-planeo Planeo 10.60 0.445 82.2 -- 164.5 11.25 0.472 113.9 -- 227.9 11.87 0.498 149.2 -- 298.5 12.50 0.524 187.9 -- 376.0 13.12 0.55 222.5 -- 445.2 13.75 0.576 253.9 -- 508.0 14.37 0.603 275.2 -- 550.6 15.00 0.629 290.7 -- 581.6 15.62 0.655 302.9 197.8 606.0 395.8 16.25 0.681 320.8 213.3 641.9 426.8 16.87 0.708 339.1 229.2 678.5 458.6 17.50 0.734 357.2 245.4 714.7 491.0 18.12 0.76 375.2 261.9 750.7 524.0 18.75 0.786 393.2 278.7 786.7 557.6 19.37 0.812 409.9 295.7 820.1 591.6 20.00 0.839 427.7 312.7 855.7 625.7 Tabla 8 - Análisis propulsivo - Potencia a instalar. Fuente propia. Como se puede observar en la anterior tabla, tras aplicar los diferentes coeficientes, se obtienen los valores de potencia a instalar para el rango de velocidades. Tras completar varias vueltas de la espiral de diseño y teniendo en cuenta que en el cálculo de la resistencia del casco confirman los valores más exigentes, los resultados definitivos de la potencia recomendada se mantienen (Tabla 8), garantizando un cierto sobre-dimensionamiento que permita alcanzar las velocidades de navegación que requiere el proyecto. Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 37 8.1. Selección equipo propulsor Para seleccionar el equipo propulsor ideal para el proyecto, se han utilizado los datos de potencia a instalar obtenidos anteriormente y se ha tratado de dar prioridad al rendimiento de la embarcación a nivel de consumo para la velocidad de crucero de 15 nudos. Se han utilizado los valores de 581.6 Hp correspondiente a la potencia a instalar para obtener los 15 nudos de velocidad de crucero y los 625.7 Hp correspondiente a la potencia a instalar para obtener los 20 nudos de velocidad máxima. Con el objetivo de ofrecer el mejor consumo a velocidades de crucero, se ha optado por definir dos propulsores intraborda diésel de la marca YANMAR, modelo 8LV320 con las siguientes características: Ilustración 29 - Características y dimensiones propulsor YANMAR - 8LV320. Fuente: (YANMAR) 44 Paneles de Cubierta Principal [CP]: Al tratarse de una embarcación tipo catamarán, la superficie de la cubierta principal es de grandes dimensiones, hecho que requiere un análisis detallado mediante la utilización de un número elevado de paneles. Con un total de 80 paneles, 9 refuerzos longitudinales y 7 refuerzos transversales, la división de los paneles de cubierta se representa de la siguiente forma: Ilustración 34 - División de paneles en la zona de cubierta principal [CP]. Fuente propia Las dimensiones de los paneles de cubierta se expresan en los anexos del proyecto, a continuación, se muestra una parte a modo de ejemplo: Plancha X [m] I [mm] b [mm] c [mm] h [m] Área [m2] CP1 0.5 980 700 0 0 0.69 CP2 2.2 2500 700 0 0 1.75 CP3 5.0 2900 700 0 0 2.03 CP4 7.2 1400 700 0 0 0.98 CP5 8.7 1400 700 0 0 0.98 CP6 10.1 1400 700 0 0 0.98 CP7 11.5 1500 700 0 0 1.05 CP8 13.0 1200 700 0 0 0.84 · CP80 13.0 1200 700 0 0 0.84 Tabla 13 - Dimensiones de los paneles de cubierta principal [CP]. Fuente propia Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 45 Cubierta flybridge [CF] y techo flybridge [TF]: Para el análisis de la cubierta flybridge, del techo flybridge y de los costados de la superestructura, se ha utilizado información obtenida de los resultados de la cubierta principal. Se entiende que se trata de zonas que sufren menores presiones, por lo tanto, utilizando los mismos valores de espesores y materiales que los de la cubierta principal, se garantiza el cumplimiento de la norma y se ofrece un coeficiente de seguridad superior. Las divisiones de los paneles se representan de la siguiente forma: Ilustración 35 - División de paneles en la zona de cubierta flybridge [CF]. Fuente propia Ilustración 36 - División de paneles en la zona de techo flybridge [TF]. Fuente propia 46 Las dimensiones de los paneles de cubierta y techo flybridge se expresan en los anexos del proyecto, a continuación, se muestra una parte a modo de ejemplo: Plancha X [m] I [mm] b [mm] c [mm] h [m] Área [m2] Cubierta flybridge CF1 - 1900 900 0 0 1.71 CF2 - 2000 900 0 0 1.80 CF3 - 2000 900 0 0 1.80 CF4 - 2000 900 0 0 1.80 CF5 - 1900 900 0 0 1.71 CF6 - 900 900 0 0 0.81 CF7 - 1900 900 0 0 1.71 CF8 - 2000 900 0 0 1.80 · CF36 - 900 900 0 0 0.81 Tabla 14 - Dimensiones de los paneles de cubierta flybridge [CF]. Fuente propia Plancha X [m] I [mm] b [mm] c [mm] h [m] Área [m2] Techo flybridge TF1 - 2000 700 0 0 1.40 TF2 - 2000 700 0 0 1.40 TF3 - 1800 700 0 0 1.26 TF4 - 2000 700 0 0 1.40 TF5 - 2000 700 0 0 1.40 TF6 - 1800 700 0 0 1.26 TF7 - 2000 700 0 0 1.40 TF8 - 2000 700 0 0 1.40 · TF18 - 1800 700 0 0 1.26 Tabla 15 - Dimensiones de los paneles de techo flybridge [TF]. Fuente propia Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 47 9.1.3. Presiones El espesor del laminado en cada zona de la embarcación se define en función de las presiones de diseño a las que se somete el laminado. A continuación, se muestran los datos de presiones obtenidas en la hoja de cálculo para cada grupo de paneles, teniendo en cuenta las particularidades de la zona en la que se encuentra el laminado: Presiones en paneles de Fondo [F]: X [m] I [mm] b [mm] c [mm] h [m] Área [m2] Presión de diseño [kN/m2] F1 1.2 2400 600 0.0 0.0 1.4 25.63 F2 3.7 2500 630 0.0 0.0 1.6 25.63 F3 6.4 2900 630 0.0 0.0 1.8 25.63 F4 8.3 1500 630 0.0 0.0 0.9 36.64 F5 9.7 1500 630 0.0 0.0 0.9 68.17 F6 11.0 1500 600 0.0 0.0 0.9 69.17 F7 13.0 1500 440 0.0 0.0 0.7 75.92 F8 14.5 1700 240 0.0 0.0 0.4 87.70 · F33 0.0 1100 530 0.0 0.0 0.6 25.63 Tabla 16 - Valores de presiones de diseño en paneles de fondo [F]. Fuente propia Presiones en paneles de Costado [C]: X [m] I [mm] b [mm] c [mm] h [m] Área [m2] Presión de diseño [kN/m2] C1 1.2 2400 800 0 0 1.9 25.63 C2 3.7 2500 800 0 0 2.0 25.63 C3 6.4 2900 800 0 0 2.3 25.63 C4 8.3 1500 800 0 0 1.2 34.10 C5 9.7 1500 800 0 0 1.2 63.45 C6 11.0 1500 800 0 0 1.2 63.45 C7 13.0 1500 800 0 0 1.2 63.45 C8 14.5 1700 800 0 0 1.4 61.11 · C46 14.5 1700 500 0 0 0.9 70.37 Tabla 17 - Valores de presiones de diseño en paneles de costado [C]. Fuente propia 48 Presiones en paneles de Cubierta Principal [CP]: X [m] I [mm] b [mm] c [mm] h [m] Área [m2] Presión de diseño [kN/m2] CP1 0.5 980 700 0 0 0.7 0.47 CP2 2.2 2500 700 0 0 1.8 1.56 CP3 5.0 2900 700 0 0 2.0 3.40 CP4 7.2 1400 700 0 0 1.0 6.09 CP5 8.7 1400 700 0 0 1.0 7.36 CP6 10.1 1400 700 0 0 1.0 12.98 CP7 11.5 1500 700 0 0 1.1 12.71 CP8 13.0 1200 700 0 0 0.8 13.59 · CP80 13.0 1200 700 0 0 0.8 13.59 Tabla 18 - Valores de presiones de diseño en paneles de cubierta principal [CP]. Fuente propia Presiones en cubierta flybridge [CF] y techo flybridge [TF]: Tras analizar los valores de las presiones obtenidas en la cubierta principal y sobre todo teniendo en cuenta que tanto la Cubierta Flybridge como el Techo Flybridge soportan presiones inferiores a la cubierta principal, se decide unificar las características del laminado de las tres zonas. De ese modo se consigue reducir el tiempo de fabricación al no haber de modificar el procedimiento de laminación. 9.1.4. Espesores y laminado Para la obtención de los valores de espesor del laminado, se ha seguido el mismo procedimiento basado en dividir las diferentes zonas de la embarcación para posteriormente asignar un espesor uniforme por cada una de ellas. El espesor de laminado calculado para cada zona soporta las mayores presiones a las que esté sometido el laminado. Para la definición de los espesores se han utilizado dos tipos de capas con las siguientes características:  Capa tipo MAT  300 gr/m2  Capa tipo ROVING  500gr/m2 Nota: en el apartado “Materiales y proceso de construcción” se detalla la secuencia de laminación. A continuación, se muestran los resultados obtenidos a nivel de espesores por categoría de paneles: Zonas Espesor laminado T [mm] Fondo [F] 14.6 Costado [C] 16.6 Cubierta Principal [CP] 10.4 Cubierta Flybridge [CF] 10.4 Techo Flybridge [TF] 10.4 Tabla 19 - Resultados espesor de laminado T [mm] para cada categoría de paneles. Fuente propia Nota: en los anexos se detallan los cálculos realizados para la obtención de los valores de espesor. Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 49 9.1.5. Rigidizadores Una vez definidas las presiones y los espesores en las diferentes zonas de la embarcación, el siguiente paso consiste en la determinación de las características y dimensiones de los refuerzos transversales y longitudinales. Para la obtención de los refuerzos definitivos, se calculan las presiones máximas que deben soportar cada uno de los refuerzos del catamarán y posteriormente se unifican las características de los refuerzos en función de las máximas presiones para garantizar el cumplimiento de la normativa en cualquier zona de la embarcación. A continuación, se muestran los resultados obtenidos en cada zona: Rigidizadores en paneles de Fondo [F]: Aw [cm2] SM [cm3] I [cm4] Aw [cm2] SM [cm3] I [cm4] Refuerzos longitudinales Refuerzos transversales F1 4.84 81.48 841.07 4.84 20.37 52.57 F2 5.30 92.83 998.17 5.30 23.39 63.39 F3 6.15 124.91 1558.05 6.15 27.14 73.53 F4 4.54 47.76 308.16 4.54 20.06 54.36 F5 8.45 88.87 573.37 8.45 37.33 101.14 F6 8.17 85.89 554.12 8.17 34.35 88.66 F7 6.58 69.13 445.98 6.58 20.28 38.37 F8 4.70 55.95 409.08 4.70 7.90 8.15 · F33 1.96 15.12 71.53 1.96 7.28 16.61 Tabla 20 - Características de los refuerzos longitudinales y transversales en paneles de fondo [F]. Fuente propia En la zona de fondo [F] se definen los siguientes refuerzos:  Refuerzos longitudinales  Tipo sombrero de copa cuadrado 150x150x125  Refuerzos transversales  Tipo sombrero de copa cuadrado 125x125x105 Fondo [F] Ilustración 37 - Visualización de los refuerzos longitudinales y transversales de la zona de fondo [F] en el modelo 3D. Fuente propia 50 Rigidizadores en paneles de Costado [C]: Aw [cm2] SM [cm3] I [cm4] Aw [cm2] SM [cm3] I [cm4] Refuerzos longitudinales Refuerzos transversales C1 6.46 108.64 1121.42 6.46 36.21 124.60 C2 6.73 117.88 1267.52 6.73 37.72 129.79 C3 7.80 158.62 1978.47 7.80 43.76 150.56 C4 5.37 56.46 364.25 5.37 30.11 103.61 C5 9.99 105.05 677.73 9.99 56.03 192.78 C6 9.99 105.05 677.73 9.99 56.03 192.78 C7 9.99 105.05 677.73 9.99 56.03 192.78 C8 10.91 129.95 950.22 10.91 61.16 210.43 · C46 7.85 93.52 683.82 7.85 27.51 59.15 Tabla 21 - Características de los refuerzos longitudinales y transversales en paneles de costado [C]. Fuente propia En la zona de costado [C] se definen los siguientes refuerzos:  Refuerzos longitudinales  Tipo sombrero de copa cuadrado 150x150x125  Refuerzos transversales  Tipo sombrero de copa cuadrado 150x150x125 Costado [C] Ilustración 38 - Visualización de los refuerzos longitudinales y transversales de la zona de costado [C] en el modelo 3D. Fuente propia Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 51 Rigidizadores en paneles de Cubierta Principal [CP]: Aw [cm2] SM [cm3] I [cm4] Aw [cm2] SM [cm3] I [cm4] Refuerzos longitudinales Refuerzos transversales CP1 0.04 0.29 1.23 0.04 0.21 0.63 CP2 0.36 6.29 67.64 0.36 1.76 5.30 CP3 0.91 18.40 229.49 0.91 4.44 13.37 CP4 0.78 7.68 46.26 0.78 3.84 11.56 CP5 0.95 9.28 55.90 0.95 4.64 13.97 CP6 1.67 16.38 98.62 1.67 8.19 24.66 CP7 1.75 18.42 118.81 1.75 8.59 25.88 CP8 1.50 12.60 65.04 1.50 7.35 22.13 · CP80 1.50 12.60 65.04 1.50 7.35 22.13 Tabla 22 - Características de los refuerzos longitudinales y transversales en paneles de cubierta principal [CP]. Fuente propia En la zona de cubierta principal [CP] se definen los siguientes refuerzos:  Refuerzos longitudinales  Tipo sombrero de copa cuadrado 100x100x85  Refuerzos transversales  Tipo sombrero de copa cuadrado 100x100x85 Según se ha mencionado en el apartado del cálculo de presiones, se decide unificar las características del laminado y también de los refuerzos en las zonas de Cubierta Flybridge [CF] y Techo Flybridge [TF]. De ese modo, utilizando refuerzos de sombrero de copa cuadrado 100x100x85 se consigue reducir el tiempo de fabricación al no haber de modificar el procedimiento de laminación. Ilustración 39 - Visualización de los refuerzos longitudinales y transversales de la zona de cubierta principal [CP] en el modelo 3D. Fuente propia 52 Ilustración 40 - Visualización de los refuerzos longitudinales y transversales de las zonas de cubierta flybridge [CF] y techo flybridge [TF] en el modelo 3D. Fuente propia Ilustración 42 - Visualización plano cortante de los refuerzos longitudinales y transversales de la zona de techo flybridge [TF] en el modelo 3D. Fuente propia Ilustración 41 - Visualización plano cortante de los refuerzos longitudinales y transversales de la zona de cubierta flybridge [CF] en el modelo 3D. Fuente propia Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 53 Características de los refuerzos de sombrero de copa: A continuación, se muestran las características de los refuerzos de sombrero de copa, tanto a nivel de dimensiones de forma como las propiedades geométricas: Ilustración 43 - Esquema de un sombrero de copa. Fuente: Figura G.2 norma UNE-EN ISO 12215-5 Tabla 23 - Propiedades de los refuerzos tipo sombrero de copa. Fuente: Tabla G.2 norma UNE-EN ISO 12215-5 60 Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 61 10. SISTEMAS El dimensionamiento de los sistemas de una embarcación es una parte fundamental dentro del proyecto debido a que requiere tener conocimientos de un gran abanico de diferentes sistemas y tecnologías. Además, posteriormente es necesario seleccionar los productos que ofrezcan las mejores garantías y al mismo tiempo sean viables económicamente. Resaltar en el uso de las normativas ISO vigentes para el dimensionamiento de los sistemas de este proyecto. Las principales normativas consultadas son las siguientes:  UNE-EN ISO 08665 2017 - Motores alternativos de combustión interna para propulsión marina  UNE-EN ISO 16147 2018 - Motores diésel intraborda. Componentes del sistema de combustible  UNE-EN ISO 18854 2015 - Medición de las emisiones de los gases de escape de los motores  UNE-EN ISO 10088 2017 - Sistemas de combustible instalados de forma permanente  UNE-EN ISO 08849 2021 - Bombas de sentinas eléctricas de corriente continua  UNE-EN ISO 09093 2020 - Grifos de fondo y pasa cascos  UNE-EN ISO 10592 1994 - Sistemas hidráulicos de gobierno  UNE-EN ISO 13297 2020 - Sistemas Eléctricos. Instalaciones de corriente alterna y continua  UNE-EN ISO 19009 2015 - Luces de navegación eléctricas. Prestaciones de las luces LED  UNE-EN ISO 05197 2020 - Sistemas eléctricos/electrónicos para el control de la dirección  UNE-EN ISO 15748 2003 - Suministro de agua potable en buques y estructuras marinas  UNE-EN ISO 8099-1 2018 - Embarcaciones de recreo. Circuitos de aguas negras  UNE-EN ISO 8099-2 2021 - Embarcaciones de recreo. Circuitos de aguas negras  UNE-EN ISO 15084 2019 - Pequeñas embarcaciones. Fondeo, amarre y remolque  UNE‐EN‐ISO 8849:2004 - Pequeñas embarcaciones. Bombas de sentinas eléctricas Por otro lado, para realizar el dimensionamiento de los sistemas, se ha creado un archivo Excel donde se ha recopilado toda la información detallada de cada sistema (descripciones técnicas, características, costes, etc.). La hoja Excel se puede consultar en los anexos de este documento. Los sistemas que se va a definir en este apartado del proyecto son los siguientes: Sistema propulsión Sistema de calefacción + aire acondicionado Sistema de refrigeración Sistema de agua dulce Sistema de línea de ejes Sistema de aguas negras y grises Sistema de escape Sistema eléctrico Sistema de combustible Sistema de fondeo Sistema de achique Sistema de maniobra Sistema de dirección Sistema hidráulico Sistema de ventilación SM Accesorios Tabla 30 - Listado de sistema dimensionados en el proyecto. Fuente propia 62 10.1. Sistema de propulsión El dimensionamiento de los propulsores diésel se ha definido en el anterior apartado “Análisis propulsivo” donde se menciona la elección de los dos motores YANMAR modelo 8LV320 intraborda diésel con inversor recto. Para poder completar el sistema de propulsión, es necesario dimensionar los sistemas de entorno motor y garantizar un correcto funcionamiento de los propulsores. Los sistemas de entorno motor a dimensionar son:  Sistema de refrigeración del motor  Sistema de línea de ejes  Sistema de escape  Sistema de combustible En primer lugar, se mencionan nuevamente las características de los propulsores intraborda diésel de la marca YANMAR, modelo 8LV320, ya que, se trata de datos necesarios para poder dimensionar los sistemas del entorno motor. Ilustración 47 - Características y dimensiones del propulsor YANMAR - 8LV320. Fuente: (YANMAR) Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 63 10.1.1. Sistema de refrigeración del motor El sistema de refrigeración del motor se utiliza para absorber agua de mar mediante tomas de fondo y posteriormente introducirla al intercambiador de calor del motor diésel. En el tramo de tubería que hay desde la toma de fondo hasta el motor, se instala una válvula de bola y un filtro de agua para evitar la entrada de grandes partículas al motor. Dicha agua salada “fría” permite reducir la temperatura del motor al entrar en contacto con el líquido refrigerante del motor mediante un haz tubular. Los dos líquidos nunca se mezclan debido a que los separan las paredes del haz tubular. Una vez refrigerado el motor, el agua salada se expulsa por el codo de escape del motor y se aprovecha para reducir la temperatura de los gases de escape y al mismo tiempo reducir emisiones. Los siguientes elementos conforman el sistema de refrigeración: Descripción ítem Peso [kg] Unidades Información técnica Filtro FTR525 2.70 2 Interior tubo 38mm | capacidad 205 l/min. Tubo MWHOSE38 3.52 4 Diámetro interno 38mm | máx. presión 2,5 bar Toma de fondo QJ05MH-NN 1.40 2 Diámetro interno 38mm Válvula de bola BV11/2 2.80 2 Diámetro interno 38mm Conexión tubo QA05MH-38 0.50 2 Diámetro interno 38mm Abrazadera HCHDS043 0.20 8 Ancho de 20mm | presión máx. 35 bar Tabla 31 - Elementos del sistema de refrigeración del motor. Fuente (Vetus) 10.1.2. Sistema de línea de ejes El sistema de línea de ejes reúne todo el conjunto de elementos que transmiten el movimiento giratorio del inversor del motor en empuje de la embarcación. Las partes más destacadas son; conexión flexible, eje, bocina, cojinete auto-alineante, cojinetes interiores, hélice y ánodos. Para poder dimensionar el sistema, se deben realizar dos verificaciones previas. En primer lugar, se debe determinar el diámetro del eje para garantizar que pueda soportar los esfuerzos de torsión transmitidos por el motor diésel. La verificación se realiza mediante la gráfica de a continuación: Ilustración 48 - Gráfica utilizada para determinar el diámetro del eje tipo DUPLEX. Fuente (Vetus) 64 Al tratarse de un motor que trabaja a 3800 RPM con una potencia de 320 CV, los diámetros de eje que pueden instalarse equivalen a 45mm y 50mm. Para este caso, se decide utilizar un eje tipo DUPLEX 1-4462 de 45mm. Una vez determinado el eje, el siguiente paso consiste en verificar la conexión flexible que acopla el eje al plato del inversor. El cálculo es el siguiente: 𝑀á𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑙í𝑛𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑗𝑒𝑠 = 𝑅𝑃𝑀 𝑚á𝑥. 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑖𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑜𝑟 (4) 𝑀á𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑙í𝑛𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑗𝑒𝑠 =3800 𝑅𝑃𝑀 2=1900 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑡𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑐𝑎𝑑𝑎 100 𝑅𝑃𝑀 = 𝐾𝑊 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 𝑚á𝑥.𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑒𝑛 𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑗𝑒 (5) 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑡𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑐𝑎𝑑𝑎 100 𝑅𝑃𝑀=235 19 =𝟏𝟐.𝟑 𝒌𝑾/𝟏𝟎𝟎𝑹𝑷𝑴 Con el valor de 12.3 kW/100RPM obtenido, se utilizan las tablas de la empresa Vetus para seleccionar el modelo de conexión flexible que mejor se adapta. La conexión para instalar debe soportar valores de potencia transmitida por cada 100 RPM superiores a los 12.3 kW/100RPM. Los siguientes elementos conforman el sistema de refrigeración: Descripción ítem Peso [kg] Unidades Información técnica Eje tipo DUPLEX 1-4462 SA45/1500 12.00 2 Diámetro 45mm | 1500mm longitud Bocina de bronce BL45/1000 6.00 2 Diámetro 45mm | 1000mm longitud Conexión flexible BULFL1645 18.00 2 Diámetro 45mm Cojinete auto-alineante ZWB45A 2.00 2 Doble labio para eje de 45mm Kit refrigeración WCAPS1/2 1.00 2 Para eje diámetro 45mm Hélice bronce-manganeso P4G20x15 15.00 2 Diámetro 50.8 cm | Paso 38.1 cm Tabla 33 - Elementos del sistema de línea de ejes. Fuente (Vetus) Tabla 32 - Selección del modelo de conexión flexible según características del motor propulsor. Fuente (Vetus) Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 65 10.1.3. Sistema de escape Según se ha mencionado en el apartado “Sistema de refrigeración del motor”, el motor 8LV incorpora un sistema de escape húmedo que permite reducir la temperatura en el interior del sistema de escape, reduce el ruido y las emisiones. Para llevar a cabo el dimensionamiento del sistema, hay que tener en cuenta el diámetro de codo de escape del motor y la disposición de los diferentes elementos que conforman el sistema de escape. Es primordial respectar las alturas y separación de cada elemento del sistema de escape para garantizar un correcto funcionamiento y sobre todo evitar la entrada de agua salada del exterior de la embarcación hacia el motor propulsor. Conociendo el diámetro del codo de escape, se procede a calcular la capacidad del colector en función de la longitud de tubería de escape: 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑐𝑜𝑙𝑒𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑒𝑠𝑐𝑎𝑝𝑒 [𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠]=2·(𝑝𝑖 4·𝐷2·𝐿)·0.25/1000 (6) 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑐𝑜𝑙𝑒𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑒𝑠𝑐𝑎𝑝𝑒 [𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠]=2·(𝑝𝑖 4·1002·2.5)· 0.25 1000 =9,82 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠 Donde: D: diámetro del tubo de escape en mm L: longitud de la manguera de escape en m Tras haber calculado la capacidad mínima del colector, se dimensiona el sistema incorporando el cuello de cisne antes de la salida de escape para evitar la entrada de agua en el motor, instalando también una salida de escape con válvula anti-retorno, sensores de temperatura de escape y soportes flexibles para los colectores. Ilustración 49 - Dimensiones motor Yanmar 8LV. Diámetro codo de escape. Fuente (YANMAR) 66 A continuación, se muestran las referencias que conforman el sistema de escape: Descripción ítem Peso [kg] Unidades Información técnica Tubo escape SLANG100 11.50 5 Diámetro 102mm Colector escape MGP102102 9.00 2 Diámetro 102mm | Capacidad 23 litros Cuello de cisne LT102 4.00 2 Diámetro 102mm Purgador anti-sifón ASDV 1.00 2 Purgador con válvula Sensor de temperatura XHSH 0.50 2 12V para tubo de escape SLANG Instrumento alarma XHI12B 0.50 2 12V negro Soporte colector MGVIB45 8.00 8 Hasta 45 kg Salida escape TRC100SV 2.00 2 Diámetro 102mm | Válvula anti-retorno Abrazadera HCHDS104 2.00 24 Ancho de 25mm | presión máx. 10 bar Tabla 34 - Elementos del sistema de escape. Fuente (Vetus) 10.1.4. Sistema de combustible El sistema de combustible es el último sistema del entorno motor y que completa la parte propulsiva del catamarán. Básicamente, se trata de dimensionar la capacidad de almacenaje del combustible, instalar filtros decantadores para garantizar un combustible libre de suciedad y realizar las conexiones de las tuberías que permiten llevar el combustible a los motores y también cargar los tanques. En primer lugar, se define la capacidad total de los tanques de combustible. Se dimensionan cuatros tanques de 390 litros cada uno, situados dos en el casco de babor y dos en el casco de estribor. La capacidad total de los tanques de combustible es de 1560 litros. Con el volumen de combustible dimensionado, la embarcación ofrece las siguientes autonomías:  Autonomía a velocidad de crucero: 780 millas  Autonomía a velocidad máxima: 570 millas Los elementos que conforman el sistema de combustible son los siguientes: Descripción ítem Peso [kg] Unidades Información técnica Tanque ATANK390 110.00 4 Capacidad 390 litros Filtro 330VTEB 2.00 2 Capacidad máxima 360l/h Rebosadero FSA3816 1.00 2 Para diámetro 38mm Equipo montaje FTL3808B 2.00 2 Para diámetro 38mm Equipo conexión FTLDB 2.00 2 Para diámetro 38mm Filtro anti-olor NSF16D 1.00 2 Para ventilación 16mm Tubo llenado FFHOSE38 22.00 20 Diámetro 38mm Tubo suministro FUHOSE08A 6.00 20 Diámetro 8mm Tubo anti-olor SAHOSE16 6.00 10 Diámetro 16mm Tapón cubierta CAPF38S 1.00 2 Para diámetro 38mm Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 67 Purgador AB16B 0.50 2 Para diámetro 16mm Sensor ultrasónico SENSORB 1.00 4 Interfaz CAN-BUS Tabla 35 - Elementos del sistema de combustible. Fuente (Vetus) Para el dimensionamiento de los sistemas, se ha realizado un diseño 3D de los sistemas del entorno motor para garantizar una correcta disposición dentro de los espacios disponibles. También se han analizado otros factores primordiales como por ejemplo la ubicación de los motores propulsores, tanto a nivel de inclinación permitida por el fabricante como la alineación con la línea de ejes. A continuación, se muestran diferentes capturas del modelado 3D donde se puede observar el dimensionamiento y ubicación de los sistemas del entorno motor: Ilustración 50 - Visualización del modelo 3D con el conjunto de sistemas de entorno motor. Fuente propia 68 Sistema de escape Sistema de línea de ejes Sistema de combustible Ilustración 51 - Visualización 3D detallada de los sistemas de entorno motor. Fuente propia Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 69 10.2. Sistema de achique Para el dimensionamiento del sistema de achique se tienen en cuenta todos los requisitos que aparecen en la normativa UNE-EN ISO 8849 2021 - Pequeñas embarcaciones. Bombas de sentinas eléctricas de corriente continua. Se opta por bombas de 12V con una capacidad de achique de agua equivalente a 110litros/min y una altura máxima de 4 metros. Además, se instalan filtros separadores de aceite en las instalaciones de achique de la sala de máquina para evitar volcar al mar aguas que contengan suciedad en formato de aceite u otros. Para garantizar la seguridad a bordo, se instalan bombas de achique manuales en ambos cascos de la embarcación que permiten achicar agua sin necesidad de la corriente eléctrica. A continuación, se muestran los elementos que conforman el sistema de achique: Descripción ítem Peso [kg] Unidades Información técnica Bomba achique BLP122000 30.00 10 Capacidad 110L/min | 12V Bomba achique manual BLPM020 3.00 2 Capacidad 0.44L/recorrido Tubería DWHOSE28B 10.00 20 Diámetro interior 28mm Filtro separador de aceite BISEP19 2.00 4 Diámetro interior 19mm Tubería DWHOSE19B 2.00 4 Diámetro interior 19mm Reductor tubo HA1338 1.00 4 Diámetros desde 13mm hasta 38mm Purgador AB19B 1.00 4 Para diámetro 19mm Tabla 36 - Elementos del sistema de achique. Fuente (Vetus) La ubicación de las bombas en los cascos de la embarcación y el esquema de instalación se muestran a continuación: Ilustración 53 - Ubicación de las bombas de achique en ambos cascos. Fuente propia 1 2 3 4 5 6 7 8 Ilustración 52 - Esquema de instalación e imagen de las bombas de achique. Fuente (Vetus) 76 10.6. Sistema de agua potable El sistema de agua potable se instala a bordo de la embarcación para con el objetivo de almacenar agua para consumo humano y poderla llevar a los puntos de suministro con la presión adecuada y pudiendo escoger entre agua fría o caliente. Para el dimensionamiento del sistema de agua potable se consulta la normativa UNE-EN ISO 15748 2003 - Suministro de agua potable en buques y estructuras marinas, con el objetivo de determinar la capacidad de los tanques de agua potable en función de la cantidad de tripulación. Cabe destacar que para las embarcaciones de recreo no hay una normativa ISO que mencione como debe definirse un sistema de agua potable, por ese motivo, se utilizan los valores de la norma ISO 15748 como referencia y se adaptan a la embarcación de proyecto. Una vez definidos los tanques y su capacidad, se procede con el dimensionamiento de las bombas de presión y las tuberías que suministran a los diferentes puntos de servicio, tanto agua fría como caliente. Mediante la siguiente tabla, se estudia el consumo de agua a bordo para posteriormente definir la capacidad de los tanques de agua potable: Punto de servicio Consumo [L] Frecuencia de uso / día Consumo agua fría [L/día] Consumo agua caliente [L/día] Cantidad total [L/día] Lavabo 2 5x 10 0 10 Ducha 60 1x 25 35 60 Pica 5 5x 10 15 25 Cocina 10 4x 15 25 40 Cocina flybridge 10 1x 4 6 10 Lavandería 45 0.5x 45 0 45 Ducha plataforma 30 1x 30 0 30 Tabla 41 - Consumos de agua en los diferentes puntos de servicio. Fuente propia Teniendo en cuenta los consumos mencionados en la anterior tabla y conociendo que la embarcación se ha diseñado para acoger a 8 tripulantes, implica tener un consumo diario máximo de agua potable equivalente a 1095 litros. Sin embargo, en la mayoría de las ocasiones, la tripulación a bordo de la embarcación se reducirá a 4 personas, por lo tanto, el consumo de agua potable se verá reducido prácticamente a la mitad. Conociendo los consumos de agua potable, se dimensionan los tanques de almacenaje de agua potable con una capacidad total de 1560 litros. Eso permite disponer suficiente agua potable para:  8 tripulantes y mínimo 1.5 días de navegación  4 tripulantes y mínimo 3 días de navegación Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 77 Los elementos que conforman el sistema de agua potable son los siguientes: Descripción ítem Peso [kg] Unidades Información técnica Tanque ATANK390 110.00 4 Capacidad 390 litros Calentador WHT075 20.00 2 Capacidad 75 litros | 1500W Bomba presión WP1220B 3.00 2 Caudal 20l/min | presión 4.2 bar Tanque expansión EXPAT075 3.00 2 Capacidad 0.75l | presión máx. 8.5 bar Equipo conexión ILTCOND 1.00 2 Para tubo de 38mm Tapa registro ILT120F 1.00 2 Para tubo de 38mm Mezclador WHMIXER 1.00 2 Termostato, 30-70ºC Tubo agua caliente HWHOSE16 12.00 30 Diámetro interior 16mm Tubo agua DWHOSE16B 8.00 30 Diámetro interior 16mm Purgador AB16B 0.50 2 Para diámetro 16mm Sensor ultrasónico SENSORB 1.00 4 Interfaz CAN-BUS Tapón cubierta CAPW38S 1.00 2 A.inox. para tubo de 38mm Tubo agua DWHOSE38B 8.00 10 Diámetro 38mm Tubo agua DWHOSE12B 2.00 4 Diámetro 13mm Conexión en T TPC16 1.00 14 Diámetro 16mm Válvula de bola BV1/2 5.00 6 A.inox. G1/2 Reductor tubo HA1338 1.00 2 Diámetros desde 13mm hasta 38mm Tabla 42 - Elementos del sistema de agua potable. Fuente (Vetus) A continuación, se muestra un esquema teórico de las conexiones básicas de un sistema de agua potable: 1. Tanque almacenaje 2. Bomba presión 3. Calentador 4. Sensor nivel 5. Toma de puerto 6. Ventilación 7. Mezclador 8. Puntos de servicio 1 2 3 4 5 6 7 8 Ilustración 61 - Esquema teórico de las conexiones básicas en un sistema de agua potable. Fuente (Vetus) 78 10.7. Sistema de aguas negras y grises El sistema de aguas grises y negras es el encargado de retener los líquidos contaminantes en los tanques de almacenamiento para posteriormente descargarlos de forma controlada en el puerto y evitar así verter estos fluidos al mar. Cuando se menciona aguas grises, se trata de aquellos líquidos que provienen de los diferentes puntos de servicio de la embarcación (duchas, picas, cocina, etc.). En cambio, las aguas negras son aquellos líquidos provenientes de los retretes y urinarios. Siguiendo la normativa que indica el Anexo IV del Marpol, la embarcación de proyecto estará equipada con un sistema de retención de aguas grises y negras con la capacidad que exige la norma en función de la tripulación a bordo. Dicha capacidad será suficiente para retener las aguas sucias generadas por el máximo número de personas autorizadas para la embarcación, durante al menos dos días a razón de 4 litros por persona y día. Por lo tanto, la capacidad mínima del tanque sanitario deberá ser de 64 litros. Para el proyecto en cuestión, se ha dimensionado un tanque con una capacidad total de 215 litros. A bordo del catamarán se dispone de varios puntos de servicio conectados al sistema de aguas grises y negras. A continuación, se muestra una tabla con información de los puntos de servicio a nivel de diámetros de drenaje: Punto de servicio Cantidad Diámetro Aguas grises Aguas negras Inodoro babor 1 19 mm No Si Ducha babor 1 38 mm Si No Pica babor 2 38 mm Si No Inodoro estribor 1 19 mm No Si Ducha estribor 1 38 mm Si No Pica estribor 1 38 mm Si No Lavandería 1 19 mm Si No Pica cocina 1 38 mm Si No Lavavajillas cocina 1 19 mm Si No Pica cocina flybridge 1 38 mm Si No Tabla 43 - Características de drenaje de los puntos de servicio. Fuente propia Teniendo en cuenta la información de los diferentes puntos de servicio, se dimensiona el sistema de aguas grises y negras con la particularidad de que ofrece dos posibilidades de descarga del tanque. La primera opción y la más recomendada, mediante descarga en puerto por vacío. La segunda opción, utilizando la bomba sanitaria para descarga lateral. Hay que contemplar las limitaciones de las descargas de costado que impone la normativa UNE-EN ISO 8099-1 2018 Embarcaciones de recreo. Circuitos de aguas negras. Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 79 Los elementos que conforman el sistema de agua potable son los siguientes: Descripción ítem Peso [kg] Unidades Información técnica Tanque ATANK215 16.00 1 Capacidad 215 litros Inodoro HATO212B 60.00 2 Con panel electrónico | 12V Sani-procesor GWDS12 10.00 1 Dimensiones 300x165x145 mm Bomba descarga EMP14012B 2.00 1 Capacidad 27l/min Equipo conexión ILTCONW 1.00 1 Para tubo de 38mm Tapa registro ILT120F 1.00 1 Para tubo de 38mm Filtro NSF19 1.00 1 Diámetro 19mm Tubo anti-olor SAHOSE19 11.00 20 Diámetro 19mm Tubo anti-olor SAHOSE38 4.00 3 Diámetro 38mm Purgador AB19SL 0.50 1 Diámetro 19mm Sensor ultrasónico SENSORB 1.00 1 Interfaz CAN-BUS Conexión en Y Y3C 1.00 7 Diámetro 19mm Racor conexión Y YPA19P2 0.50 2 Diámetro 19mm Racor conexión Y YPA38P2 2.00 5 Diámetro 38mm Tabla 44 - Elementos del sistema de aguas grises y negras. Fuente (Vetus) A continuación, se muestra un esquema teórico de las conexiones básicas de un sistema sanitario: Ilustración 62 - Esquema teórico de las conexiones básicas en un sistema sanitario. Fuente (Vetus) 1 2 3 4 5 6 7 8 1. Tanque sanitario 2. Bomba de descarga 3. Filtro anti-olor 4. Descarga por vacío 5. Inodoro 6. Sensor de nivel 7. Descarga de costado 8. Purgador 80 10.8. Sistema de fondeo El sistema de fondeo realiza una función fundamental y que se puede analizar desde dos puntos de vista diferentes. A nivel de seguridad, ofrece la posibilidad de accionar el molinete eléctrico para realizar una “frenada de emergencia”, librando el ancla en caída libre. Por otro lado, siendo su uso habitual, ofrece la posibilidad de fondear la embarcación en los lugares donde la profundidad los permita teniendo en cuenta el largo de cadena y el tipo de fondo marino. Para este proyecto se dimensiona un molinete del tipo eléctrico, realizando el siguiente cálculo para definir las prestaciones mínimas que debe caracterizar el sistema: 𝑇𝑖𝑟ó𝑛 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑜 =(𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑎𝑛𝑐𝑙𝑎+ 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑐𝑎𝑑𝑒𝑛𝑎+𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑐𝑎𝑏𝑜)·3 (10) 𝑻𝒊𝒓ó𝒏 𝒎á𝒙𝒊𝒎𝒐=(40𝑘𝑔+450𝑘𝑔+0𝑘𝑔)·3=𝟏𝟒𝟕𝟎 𝒌𝒈 Utilizando el valor obtenido de tirón máximo necesario para el equipo, se selecciona el molinete modelo VWC3500 de la marca Maxwell con las siguientes características: Ilustración 63 - Características y dimensiones del molinete VWC3500 de Maxwell. Fuente (Vetus) Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 81 Los elementos que conforman y completan el sistema de fondeo son los siguientes: Descripción ítem Peso [kg] Unidades Información técnica Molinete VWC3500 30.00 1 Potencia 1200W | 24V Interruptor de pie P100735 1.00 2 Acero inoxidable Panel de control P102983 1.00 1 Eléctrico tipo botonera KIT control remoto CANVWRC 4.00 1 Compatible con CC y CAN-BUS Ancla MAXSET P105066 40.00 1 Peso 40kg Cojinete ancla P105082 5.00 1 Para ancla MAXSET Cadena 10mm DIN766 SP4465 450.00 1 DIN766 10 mm | Galvanizada | 100 m Empalme giratorio P104371 2.00 1 Para cadena 10mm Disyuntor P100790 1.00 1 80 Amp | 24V Tabla 45 - Elementos del sistema de fondeo. Fuente (Vetus) Finalmente, se muestra la ubicación del sistema de fondeo en el modelo 3D: Ilustración 64 - Ubicación del sistema de fondeo en modelo 3D. Fuente propia 82 10.9. Sistema de maniobra La principal función del sistema es ofrecer asistencia a las maniobras de atraque mediante la instalación de propulsores perpendiculares a la eslora de la embarcación. A la hora de dimensionar el sistema es necesario conocer la zona donde va a navegar la embarcación y su puerto base. Se utiliza la información de la fuerza de los vientos predominantes junto con las características técnicas de la embarcación para definir el empuje lateral que deben vencer los propulsores perpendiculares. A continuación, se muestra el cálculo realizado para definir la potencia de los propulsores: 𝑃𝑎𝑟 =𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑣𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜· 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑙𝑎𝑡𝑒𝑟𝑎𝑙· 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 · 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑔𝑖𝑟𝑜 𝑎 𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 (11) Presión de viento: el valor de la presión del viento se obtiene a partir de la fuerza del viento Beaufort considerada en la zona donde navega la embarcación. Para este proyecto, se ha utilizado una fuerza 6 “brisa fuerte” a la hora de determinar la presión media de 99N/m2. Superficie lateral: se calcula el área lateral de la obra muerta de la embarcación obteniendo un valor equivalente a 52m2 de superficie. Aplicando la fórmula: 𝑃𝑎𝑟=99 𝑁 𝑚2·52 𝑚2·0.75·(15.3 𝑚 · 0.5)=29536 𝑁𝑚 Habiendo calculado el Par, se procede con el cálculo de la fuerza de empuje: 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑒𝑚𝑝𝑢𝑗𝑒 = 𝑃𝑎𝑟 𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑔𝑖𝑟𝑜 𝑎 𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 ℎé𝑙𝑖𝑐𝑒 (12) 𝑭𝒖𝒆𝒓𝒛𝒂 𝒆𝒎𝒑𝒖𝒋𝒆=29536 𝑁𝑚 14.5 𝑚 =𝟐𝟎𝟑𝟕 𝑵 → 𝟐𝟎𝟑.𝟕 𝒌𝒈𝒇 Tabla 46 - Fuerza viento Beaufort y presión del viento. Fuente (Vetus) Ilustración 65 - Visualización de la superficie lateral del catamarán. Fuente propia Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 83 Conociendo el valor de la fuerza de empuje se continua con la selección de los propulsores de maniobra situados en la proa de la embarcación. Al tratarse de un catamarán, se dimensionan dos propulsores, ubicados uno en cada casco, para ofrecer un empuje equilibrado durante las operaciones de maniobra en puerto. A continuación, se muestran las características y dimensiones de los propulsores de maniobra seleccionados: Los elementos que conforman y completan el sistema de maniobra son los siguientes: Descripción ítem Peso [kg] Unidades Información técnica Propulsor BOWB110 65.00 2 Potencia 110kgf | túnel 185mm Túnel BP185G10 4.00 2 Material GRP | Diámetro 185mm Joystick BPPJA 1.00 1 Joystick proporcional KIT Instalación BPROBSET 1.00 2 KIT instalación Cable CAB BPCAB15HF 4.00 3 Cable CAN-BUS halógeno free | 15m Cable CAB BPCAB1HF 0.50 1 Cable CAN-BUS halógeno free | 1m Desconectador BATSW600 1.00 2 Desconectador de batería Batería VEAGM170 160.00 4 Baterías AGM 140 Ah Cable batería BATC50 5.00 10 Cable batería 50mm2 | Negro Cable batería BATC50R 5.00 10 Cable batería 50mm2 | Rojo Terminales BATT5095 1.00 4 Terminales para cables de 50-95 mm2 Porta fusible ZEHC100 0.50 2 Porta fusible C100 Fusible ZE355 0.50 2 Fusible C20-355A Tabla 48 - Elementos del sistema de maniobra. Fuente (Vetus) Tabla 47 - Características técnicas y dimensiones de los propulsores BOW PRO 110. Fuente (Vetus) 84 Cabe destacar, que tanto el sistema de maniobra como el sistema de fondeo comparten el banco de baterías de 24V. La decisión de compartir el banco de batería es debida a una de las características de los propulsores BOW PRO, ya que, permiten conectar una línea de alimentación de 12V directamente al propulsor (proveniente de un cargador 12V o un alternador 12V) y convertir la corriente continua de 12V a 24V para posteriormente cargar el banco de baterías cuando no se utilizan las hélices. Es una ventaja muy significante porque permite simplificar los sistemas, mantener siempre las baterías cargadas y reducir costes. Finalmente, se muestra la ubicación del sistema de maniobra en el modelo 3D: Ilustración 66 - Ubicación del sistema de maniobra en modelo 3D. Fuente propia Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 85 10.10. Sistema hidráulico Para la embarcación de proyecto, se utiliza la tecnología hidráulica combinada con motores eléctricos capaces de accionar las bombas hidráulicas, obteniendo las conocidas bombas electro-hidráulicas a 12V o 24V. Ninguno de los sistemas de a bordo requiere el uso de un sistema hidráulico convencional (tanque hidráulico, bomba hidráulica conectada a la unidad de potencia de motor, etc.), siendo todos los sistemas electro-hidráulicos. Los sistemas que utilizan tecnología hidráulica a bordo de la embarcación son los siguientes:  Sistema de dirección  Sistema de elevación de plataforma de baño Para el sistema de dirección se ha dimensionado una bomba electrohidráulica con una capacidad de 950 cm3/min capaz de mover los timones de babor a estribor en 16 segundos. Un sistema sencillo que hace uso de un motor eléctrico de 114W a 12V para bombear el líquido hidráulico. El sistema de elevación de la plataforma de baño utiliza un sistema muy similar basado en dos cilindros hidráulicos movidos por una bomba electro-hidráulica. Los elementos que conforman el sistema de elevación son los siguientes: Descripción ítem Peso [kg] Unidades Información técnica KIT Elevación HL12500B 15.00 1 Fuerza elevación 320 kg | 12V Cilindro adicional HL500 12.00 1 Fuerza elevación 320 kg Tabla 49Elementos del sistema de elevación de plataforma de baño. Fuente (Vetus) A continuación, se muestra la ubicación del sistema de elevación y las dos posiciones de la plataforma en el modelo 3D: Plataforma arriba Plataforma abajo Ilustración 67 - Ubicación del sistema de elevación en modelo 3D. Fuente propia 50 cm 92 CUBIERTA FLYBRIDGE 935.8 57.8 7150 0 5230 6691 4894 TECHO FLYBRIDGE 398.1 24.4 6430 0 6880 2560 2739 SUPERSTRUCTURA 464.9 28.7 6980 0 3858 3245 1794 MAMPARO COLISIÓN #1 62.0 8.6 13810 0 1650 857 102 MAMPARO #2 40.5 11.0 10440 0 1630 423 66 MAMPARO #3 40.5 11.0 7450 0 1590 302 64 MAMPARO S.M. #4 65.9 9.1 4520 0 1310 298 86 MAMPARO S.M. #5 51.3 7.1 2370 0 1380 122 71 TOTAL 8908.5 67589 18330 Tabla 53 - Balance de pesos zona casco y superestructura. Fuente propia 11.1.2. Sistemas El balance de pesos correspondiente a los sistemas de la embarcación se ha realizado teniendo en cuenta la información obtenida en el apartado sistemas, donde se han considerado todos los elementos identificados, excepto los que presentan un peso despreciable para el cálculo. A continuación, se muestra de forma simplificada una tabla con los datos relevantes acerca del análisis de pesos de los sistemas: Sistemas Peso [kg] X (mm) Y (mm) Z (mm) Mx (kg·m) My (kg·m) Sistema propulsión 870.0 1850 0 800 1610 696 Sistema de refrigeración 11.1 2520 0 950 28 11 Sistema de línea de ejes 54.0 2500 0 250 135 14 Sistema de escape 38.5 2200 0 850 85 33 Sistema de combustible 154.5 8910 0 454 1377 70 Sistema de achique 49.0 7600 0 350 372 17 Sistema de dirección 63.0 1190 0 370 75 23 Sistema de ventilación SM 8.0 3230 0 1850 26 15 Sistema de agua potable 178.5 6000 0 590 1071 105 Sistema de aguas negras y grises 111.0 10040 0 540 1114 60 Sistema de cal. + aire acond. 146.0 7430 0 2370 1085 346 Sistema de fondeo 534.0 14300 0 2500 7636 1335 Sistema de maniobra 248.5 13500 0 800 3355 199 Plataforma hidráulica 27.0 1400 0 1460 38 39 Sistema eléctrico Instrumentación 5.0 8950 0 5130 45 26 Iluminación 13.0 8320 0 2980 108 39 Electrodomésticos 185.0 5930 0 3700 1097 685 TV 25.0 9140 0 3700 229 93 Sistema de sonido 10.0 9000 0 3500 90 35 Luces de navegación 5.0 7500 0 3600 38 18 Luces subacuáticas 25.0 7500 0 800 188 20 Baterías Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 93 Fondeo y maniobra 184.0 11790 0 2030 2169 374 Servicio 216.0 8060 0 2030 1741 438 Arranque motores 80.0 2000 0 600 160 48 Generador 135.0 800 0 850 108 115 Cargador 3.0 2100 0 900 6 3 TOTAL 5230.2 23984 4855 Tabla 54 - Balance de pesos de los sistemas. Fuente propia 11.1.3. Mobiliario A continuación, se muestra de forma simplificada una tabla con los datos relevantes acerca del análisis de pesos del mobiliario: Mobiliario Peso [kg] X (mm) Y (mm) Z (mm) Mx (kg·m) My (kg·m) Camarote #1 350.0 8650 0 1500 3028 525 Camarote #2 250.0 6180 0 1500 1545 375 Camarote #3 300.0 12380 0 1700 3714 510 Baño #1 250.0 11970 0 1830 2993 458 Baño #2 150.0 9460 0 1700 1419 255 Lavandería 100.0 9500 0 1500 950 150 Cocina 300.0 5950 0 3210 1785 963 Sala de estar 250.0 8960 0 2800 2240 700 Zona popa exterior 150.0 2600 0 2800 390 420 Flybridge 500.0 5400 0 5050 2700 2525 TOTAL 2600.0 20763 6881 Tabla 55 - Balance de pesos del mobiliario a bordo. Fuente propia Hay que mencionar que, dentro de cada zona de la embarcación, se ha tenido en cuenta todo el mobiliario necesario para disponer de un equipamiento completo. Por ejemplo, en el Camarote #1 se ha contemplado una cama doble, dos armarios, una cómoda, un tocador y varios elementos de acabado en madera. Se recomienda consultar los anexos para más detalles acerca del balance de pesos. 11.1.4. Accesorios El último grupo analizado en el balance de pesos contempla todos los elementos con un peso considerable que no se han sido mencionados en anteriores grupos. Bajo el título de accesorios, a continuación, se muestra de forma simplificada una tabla con los datos relevantes acerca del análisis de pesos: Accesorios Peso [kg] X (mm) Y (mm) Z (mm) Mx (kg·m) My (kg·m) Aislamiento térmico 1140.0 7600 0 1020 8664 1163 94 Aislamiento acústico S.M. 80.0 1850 0 800 148 64 Ventanas 100.0 8150 0 3060 815 306 Barandillas 120.0 7800 0 4000 936 480 Embarcación neumática 40.0 2340 0 1310 94 52 Balsa salvavidas 35.0 2370 0 4840 83 169 Antenas 50.0 5770 0 6890 289 345 TOTAL 1565.0 41904 13514 Tabla 56 - Balance de pesos de los accesorios a bordo. Fuente propia 11.1.5. Resultados Una vez analizadas todas las zonas de la embarcación, se calcula el valor teórico del peso en rosca de la embarcación, los momentos y los centros de gravedad. Los resultados obtenidos son los siguientes: Peso en rosca [Kg] CDG (Longitudinal) CDG (Vertical) Mx (kg·m) My (kg·m) 18303.7 8.43 2.38 154239 43578 Tabla 57 - Resultados del balance de pesos. Fuente propia Los valores obtenidos son utilizados para realizar el análisis hidrostático de la embarcación, para ello, se hace uso del programa informático Maxsurf Stability. 11.2. Evaluación hidrostática Conocer el comportamiento de la embarcación en posición estática es fundamental, ya que, determina la estabilidad de la embarcación en diferentes posiciones de carga y permite comprobar el cumplimiento de las siguientes normativas ISO:  UNE-EN ISO 12217-1 2017 - Evaluación y clasificación de la estabilidad la flotabilidad  UNE-EN ISO 12217-2 2017 - Evaluación y clasificación de la estabilidad la flotabilidad  UNE-EN ISO 12217-3 2017 - Evaluación y clasificación de la estabilidad la flotabilidad Para llevar a cabo el estudio, se importa el modelo de la embarcación en el programa Maxsurf Stability y se calculan los datos hidrostáticos teniendo en cuenta las siguientes situaciones de carga:  Caso A: desplazamiento en rosca  Caso B: desplazamiento en máxima carga Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 95 11.2.1. Caso A: desplazamiento en rosca En el primer caso de carga, se estudia la estabilidad de la embarcación a partir del peso de la estructura, los sistemas, interiores y accesorios. Los tanques de combustible, agua potable y aguas sanitarias se mantienen vacíos y no se añade el peso de la tripulación. Se procede con la introducción de los datos del proyecto al programa Maxsurf Stability y se posicionan los volúmenes de los tanques de la embarcación asignando el porcentaje de capacidad en cada caso de estudio y el tipo de fluido a almacenar en cada uno de ellos: Tabla 58 - Características de los tanques introducidos al programa Maxsurf Stability. Fuente: Maxsurf Stability Ilustración 70 - Visualización de la posición de los tanques de combustible y agua dulce en el modelo Maxsurf. Fuente: Maxsurf Stability 96 Tras introducir los datos del proyecto al programa Maxsurf Stability, se obtienen los siguientes resultados hidrostáticos: Resultados hidrostáticos: Draft Amidships m 0.655 Displacement kg 18311 Heel deg 0.0 Draft at FP m 0.655 Draft at AP m 0.655 Draft at LCF m 0.655 Trim (+ve by stern) m 0.004 WL Length m 15.367 Beam max extents on WL m 6.949 Wetted Area m^2 60.420 Waterpl. Area m^2 36.197 Prismatic coeff. (Cp) 0.683 Block coeff. (Cb) 0.222 Max Sect. area coeff. (Cm) 0.325 Waterpl. area coeff. (Cwp) 0.339 LCB from zero pt. (+ve fwd) m 7.309 LCF from zero pt. (+ve fwd) m 6.928 KB m 0.373 KG m 0.750 BMt m 15.608 BML m 30.491 GMt m 15.232 GML m 30.114 KMt m 15.982 KML m 30.864 Immersion (TPc) tonne/cm 0.371 MTc tonne.m 0.359 RM at 1deg = GMt.Disp.sin(1) kg.m 4867.581 Tabla 60 - Resultados hidrostáticos (Caso A). Fuente: Maxsurf Stability Tabla 59 - Datos introducidos al programa Maxsurf para el análisis hidrostático (Caso A). Fuente: Maxsurf Stability Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 97 11.2.2. Caso B: máxima carga En el segundo caso de carga, se estudia la estabilidad de la embarcación a partir del peso de la estructura, los sistemas, interiores y accesorios. Los tanques de combustible, agua potable y aguas sanitarias se calculan al 100% de su capacidad y se añade el peso correspondiente a una tripulación de 8 personas de 75kg cada una. Resultados hidrostáticos: Draft Amidships m 0.758 Displacement kg 22209 Heel deg 0.0 Draft at FP m 0.758 Draft at AP m 0.758 Draft at LCF m 0.758 Trim (+ve by stern) m 0.009 WL Length m 15.359 Beam max extents on WL m 6.996 Wetted Area m^2 66.617 Waterpl. Area m^2 37.674 Prismatic coeff. (Cp) 0.703 Block coeff. (Cb) 0.235 Max Sect. area coeff. (Cm) 0.335 Waterpl. area coeff. (Cwp) 0.351 LCB from zero pt. (+ve fwd) m 7.246 LCF from zero pt. (+ve fwd) m 6.961 KB m 0.432 KG m 0.750 BMt m 13.412 BML m 26.403 GMt m 13.094 GML m 26.085 KMt m 13.844 KML m 26.835 Immersion (TPc) tonne/cm 0.386 MTc tonne.m 0.377 RM at 1deg = GMt.Disp.sin(1) kg.m 5075.350 Tabla 62 - Resultados hidrostáticos (Caso B). Fuente: Maxsurf Stability Tabla 61 - Datos introducidos al programa Maxsurf para el análisis hidrostático (Caso B). Fuente: Maxsurf Stability 98 Tras realizar los análisis hidrostáticos con los diferentes casos de carga, se puede observar que el desplazamiento teórico que obtenido con Maxsurf Stability es muy similar al desplazamiento preliminar derivado de las regresiones lineales de embarcaciones con características semejantes. Resumen de resultados: Valores preliminares Valores Maxsurf Caso A Valores Maxsurf Caso B Desplazamiento [Kg] 21628 18303 22209 Calado [m] 1.09 0.65 0.76 Tanques [%] 100% 0% 100% Tripulación x8 x0 x8 Tabla 63 - Resumen de los resultados hidrostáticos con los diferentes casos de carga y la comparativa con los valores preliminares. Fuente propia Aunque los resultados obtenidos a través del análisis hidrostático con Maxsurf Stability sean levemente distintos a los valores preliminares, son resultados óptimos y válidos para las características del proyecto. El desplazamiento del caso B presenta una diferencia de un 2.8% de los valores preliminares, se trata de un porcentaje diferencial muy bajo. Por otro lado, para ambos casos de carga estudiados, la embarcación de proyecto presenta condiciones de trimado óptimas con una tendencia de asiento positivo (apopante). Finalmente, para completar el estudio del balance de pesos y estabilidad de la embarcación, en el siguiente capítulo del proyecto se utilizan los datos obtenidos en este apartado para llevar a cabo un análisis de estabilidad y flotabilidad a través de distintos ensayos especificados en la normativa ISO 12217. Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 99 12. ANÁLISIS DE ESTABILIDAD Y FLOTABILIDAD Utilizando la información de los pesos más significantes, se ubican en el modelo 3D mediante el programa Maxsurf, permitiendo comprobar los criterios de estabilidad cumpliendo con las siguientes normativas:  UNE-EN ISO 12217-1 2017 Evaluación y clasificación de la estabilidad la flotabilidad  UNE-EN ISO 12217-2 2017 Evaluación y clasificación de la estabilidad la flotabilidad  UNE-EN ISO 12217-3 2017 Evaluación y clasificación de la estabilidad la flotabilidad El primer paso del análisis de estabilidad y flotabilidad consiste en la identificación de los tipos de ensayos a realizar según la normativa ISO 12217 y en función de la categoría de la embarcación. Para ello, se consulta la “Tabla 2 – Ensayos a realizar” de la normativa ISO 12217-1 2017 Evaluación y clasificación de la estabilidad la flotabilidad: Tabla 64 - Tabla selección de ensayos de estabilidad y flotabilidad en función de la categoría de la embarcación. Fuente: norma ISO 12217 100 Teniendo en cuenta que la embarcación de proyecto debe cumplir con los requisitos de la categoría A, para el análisis de estabilidad y flotabilidad se realizarán los siguientes ensayos:  Aberturas de inundación - 6.1.1  Ensayo de la altura de inundación – 6.1.2  Ángulo de inundación – 6.1.3  Ensayo de compensación de cargas – 6.2  Resistencia a las olas + viento – 6.3  Tamaño de los nichos – 6.5  Multicascos habitables – 6.6 Los ensayos se pueden realizar de forma manual aplicando los pasos indicados en la normativa ISO 12217 o de forma automática utilizando el programa Maxsurf Stability. Para el proyecto en cuestión se ha usado Maxsurf Stability que ofrece la posibilidad de seleccionar los distintos ensayos de la normativa ISO 12217 y realizar la comprobación para cada uno de ellos con los datos de la embarcación. A continuación, se muestra la selección de los ensayos realizada con Maxsurf: Ilustración 71 - Selección de los ensayos de estabilidad y flotabilidad de la norma ISO 12217. Fuente: Maxsurf Stability Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 101 Una vez seleccionados los ensayos, se activa el análisis en Maxsurf obteniendo los siguientes resultados que confirman el cumplimiento de la normativa: Code Criteria Value Units Status ISO 12217-1 6.1.2 Downflooding height at equilibrium Pass the min. freeboard of the Downfloodi ngPoints shall not be less than (>=) 1.42 m Pass ISO 12217-1 6.2 Offset load test - heel at equilibrium Pass the angle of Heel shall not be greater than (<=) 10 deg Pass ISO 12217-1 6.2 Offset load test - required freeboard at equilibrium Pass the min. freeboard of the Downfloodi ngPoints shall be greater than (>) 0.045 m Pass ISO 12217-2 6.5 Knockdown-recovery test (angle of vanishing stability in flooded condition) Pass shall be greater than (>) 90 deg Pass ISO 12217-2 6.6.6 Wind stiffness test (angle of equilbrium with heel arm less than specified value) Pass Heeling arm = A cos^n(phi) A = 1.2 m n = 1.3 shall be less than (<) 45 deg Pass ISO 12217-1 6.3.2 Rolling in beam waves and wind Pass 6.3.2 Wind heeling arm Area1 integrated from the greater of spec. heel angle 25 deg to the lesser of spec. heel angle 50 deg first downflooding angle deg angle of vanishing stability (with heel arm) deg 108 Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 109 14. ANÁLISIS DE COSTES El análisis de costes es un procedimiento que carece de relevancia técnica, sin embargo, tiene mucho protagonismo dentro de un proyecto de una embarcación debido a que puede llegar a ser el motivo que desequilibre la balanza de la viabilidad de este. Sabiendo su importancia, es imprescindible utilizar información real y contrastada a la hora de calcular los costes tanto del material a utilizar como de la mano de obra. Para llevar a cabo en análisis de costes, se ha consultado con proveedores de distintas marcas y también se ha contrastado la información con astilleros actualmente en activo. Detallando los distintos materiales y las cantidades necesarias, así como también, realizando estimaciones reales de las horas requeridas para cada etapa de construcción es la forma en la que se ha preparado el estudio de costes del proyecto. A nivel organizativo, se han creados dos principales grupos, analizando los materiales y equipamiento por un lado y de forma paralela estimando la mano de obra. A continuación, se muestran los grupos y subgrupos utilizados, así como también, los resultados obtenidos que permiten valorar de forma precisa el coste total del proyecto (en los anexos del archivo se han añadido los detalles del análisis de costes): LAMINACIÓN Ítem Descripción ítem Precio TOTAL (sin IVA) Precio TOTAL (con IVA 21%) MAT 300 Fibras de vidrio Tipo MAT 5 778 € 6 991 € ROV 500 Fibras de vidrio Tipo ROVING 5 778 € 6 991 € Velo de superficie Velo 150 € 182 € Gelcoat Gelcoat 1 365 € 1 652 € Resina Resina de poléster 24 316 € 29 422 € Pintura Pintura exterior 2 800 € 3 388 € Antifouling Pintura antifouling obra viva 897 € 1 085 € Molde one-off Molde madera one-off 10 000 € 12 100 € Materiales varios Masillas, selladores, etc.) 2 000 € 2 420 € MANO DE OBRA 4 operarios 30 000 € 36 300 € TOTAL LAMINACIÓN (sin mano de obra) 53 084 € 64 232 € TOTAL LAMINACIÓN (con mano de obra) 83 084 € 100 532 € Tabla 67 - Análisis de costes de laminación. Fuente propia 110 SISTEMAS Sistema Descripción ítem Precio TOTAL (sin IVA) Precio TOTAL (con IVA) Sistema propulsión Propulsor Yanmar 8LV320 77 000 € 93 170 € Sistema de refrigeración 763 € 923 € Sistema de línea de ejes 4 190 € 5 070 € Sistema de escape 2 164 € 2 618 € Sistema de combustible 2 626 € 3 177 € Sistema de achique 788 € 953 € Sistema de dirección 3 111 € 3 764 € Sistema de ventilación SM 210 € 254 € Sistema de agua potable 3 700 € 4 477 € Sistema de aguas negras y grises 2 365 € 2 862 € Sistema de calefacción + A/C 15 400 € 18 634 € Sistema de fondeo 4 580 € 5 542 € Sistema de maniobra 5 303 € 6 417 € Plataforma hidráulica 1 100 € 1 331 € Sistema eléctrico 13 640 € 16 504 € MANO DE OBRA 7 500 € 9 075 € TOTAL SISTEMAS (sin mano de obra) 136 940 € 165 697 € TOTAL SISTEMAS (con mano de obra) 144 440 € 174 772 € Tabla 68 - Análisis de costes de sistemas y equipos. Fuente propia CARPINTERÍA Zona Descripción ítem Precio TOTAL (sin IVA) Precio TOTAL (con IVA) Camarote #1 Cama, armario (x2), cómoda 2 500 € 3 025 € Camarote #2 Cama, armario, varios 800 € 968 € Camarote #3 Cama, armario, escritorio 1 500 € 1 815 € Baño #1 Armarios baño, varios 1 000 € 1 210 € Baño #2 Armarios baño, varios 750 € 908 € Lavandería Armarios, varios 400 € 484 € Cocina Cocina 10 000 € 12 100 € Sala de estar Mesa, sofá, varios 2 000 € 2 420 € Zona popa exterior Sofá exterior, mesa, sillas 1 000 € 1 210 € Flybridge Sofá exterior, mesa, sillas, cocina 4 000 € 4 840 € MANO DE OBRA 2 operarios 6 750 € 8 168 € TOTAL CARPINTERÍA (sin mano de obra) 23 950 € 28 980 € TOTAL CARPINTERÍA (con mano de obra) 30 700 € 37 147 € Tabla 69 - Análisis de costes de carpintería. Fuente propia Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 111 ACCESORIOS Ítem Descripción ítem Precio TOTAL (sin IVA) Precio TOTAL (con IVA) Aislamiento térmico Espumas de poliuretano 2 360 € 2 856 € Aislamiento acústico S.M. Prometech doble 25mm 3 500 € 4 235 € Ventanas Vidrio fritado, metacrilato y escotillas 14 500 € 17 545 € Barandillas Acero inoxidable 7 200 € 8 712 € Embarcación neumática VB230 600 € 726 € Balsa salvavidas Plastimo 1 750 € 2 118 € Antenas Garmin 2 000 € 2 420 € MANO DE OBRA 2 operarios 4 500 € 5 445 € TOTAL ACCESORIOS (sin mano de obra) 31 910 € 38 611 € TOTAL ACCESORIOS (con mano de obra) 36 410 € 44 056 € Tabla 70 - Análisis de costes de los accesorios. Fuente propia El resultado del análisis de costes teniendo en cuenta los materiales y la mano de obra es el siguiente: Precio TOTAL (sin IVA) Precio TOTAL (con IVA) TOTAL (sin mano de obra) 245 884 € 297 519 € TOTAL (con mano de obra) 294 634 € 356 507 € Tabla 71 - Resultado del análisis de costes. Fuente propia A continuación, se muestra un gráfico del análisis de costes donde se representa en valores y porcentajes los 4 grupos diferenciado en el estudio con el objetivo de poder comparar el impacto económico de cada uno de los grupos con referencia al coste total del proyecto: 100 532 € 174 772 € 37 147 € 44 056 € 28% 49% 10% 12% TOTAL LAMINACIÓN (con mano de obra) TOTAL SISTEMAS (con mano de obra) TOTAL CARPINTERÍA (con mano de obra) TOTAL ACCESORIOS (con mano de obra) Ilustración 81 - Gráfico comparativo del análisis de costes por grupos. Fuente propia 112 Por otro lado, se realiza un gráfico similar al anterior, con la diferencia de aislar únicamente los datos que representan los costes de la mano de obra: NOTA: el porcentaje mostrado representa el coste de la mano de obra respecto al coste total de cada grupo La representación gráfica de los resultados juntamente con los porcentajes mostrados es una información ventajosa a la hora de presentar las particularidades del proyecto al armador. Permite valorar el impacto económico de cada grupo y tomar decisiones económicas con mayor facilidad. Cabe destacar que los costes mostrados en este apartado han sido obtenidos a partir de fuentes fiables y la información ha sido contrastada. Sin embargo, los números presentados pueden presentar leves diferencias en función de las condiciones en las que se quiera llevar a cabo el proyecto (ubicación del astillero, data de construcción, empresas involucradas, etc.). 36 300 € 9 075 € 8 168 € 5 445 € 36% 5% 22% 12% Mano de obra LAMINACIÓN Mano de obra SISTEMAS Mano de obra CARPINTERIA Mano de obra ACCESORIOS Ilustración 82 - Gráfico comparativo del análisis de costes de la mano de obra. Fuente propia Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 113 15. DOCUMENTACIÓN Para garantizar la viabilidad técnica y a nivel de normativa del proyecto, se hace uso de las normas UNEEN ISO para desarrollar las diferentes etapas de la memoria técnica y se utilizan las pautas facilitadas por la empresa certificadora EUROCONTROL. A modo de recopilación, se mencionan todas las normas consultadas a lo largo del desarrollo del proyecto:  Real Decreto 2127/2004 de 29 de octubre (B.O.E. de 30 de octubre de 2004) Capítulo 2. Descripción y características principales  UNE‐EN ISO 11192 - Símbolos y abreviaturas  UNE‐EN ISO 8666 2019 - Pequeñas embarcaciones. Datos principales  UNE‐EN ISO 12215‐1 - Embarcaciones de recreo. Construcción de cascos y escantillones  UNE‐EN ISO 12215‐2 - Pequeñas embarcaciones. Construcción de cascos y de escantillones  UNE-EN ISO 14946 2002 - Embarcaciones de recreo. Capacidad de carga máxima Capítulo 7. Determinación de la velocidad máxima y de la resistencia Hullspeed  UNE‐EN ISO 11591 2000 - Pequeñas embarcaciones. Visibilidad desde el puesto de gobierno. Capítulo 17. Aberturas en casco y superestructura  UNE‐EN ISO 12216 2003 - Embarcaciones de recreo. Ventanas, ojos de buey, escotillas, lumbreras de cubierta y puertas  UNE‐EN ISO 11812 2002 - Embarcaciones pequeñas. Bañeras estancas y bañeras de vaciado rápido  UNE‐EN ISO 10133 2001 - Embarcaciones de recreo. Sistemas eléctricos. Instalaciones de corriente continua a muy baja tensión  UNE‐EN ISO 60092‐507 2000 - Instalaciones eléctricas de los barcos. Parte 507: embarcaciones de recreo.  UNE-EN ISO 08665 2017 - Motores alternativos de combustión interna para propulsión marina  UNE-EN ISO 16147 2018 - Motores diésel intraborda. Componentes del sistema de combustible  UNE-EN ISO 18854 2015 - Medición de las emisiones de los gases de escape de los motores  UNE-EN ISO 10088 2017 - Sistemas de combustible instalados de forma permanente  UNE-EN ISO 08849 2021 - Bombas de sentinas eléctricas de corriente continua  UNE-EN ISO 09093 2020 - Grifos de fondo y pasa cascos  UNE-EN ISO 10592 1994 - Sistemas hidráulicos de gobierno  UNE-EN ISO 13297 2020 - Sistemas Eléctricos. Instalaciones de corriente alterna y continua  UNE-EN ISO 19009 2015 - Luces de navegación eléctricas. Prestaciones de las luces LED  UNE-EN ISO 05197 2020 - Sistemas eléctricos/electrónicos para el control de la dirección  UNE-EN ISO 15748 2003 - Suministro de agua potable en buques y estructuras marinas  UNE-EN ISO 8099-1 2018 - Embarcaciones de recreo. Circuitos de aguas negras  UNE-EN ISO 8099-2 2021 - Embarcaciones de recreo. Circuitos de aguas negras  UNE-EN ISO 15084 2019 - Pequeñas embarcaciones. Fondeo, amarre y remolque  UNE‐EN‐ISO 8849:2004 - Pequeñas embarcaciones. Bombas de sentinas eléctricas  UNE-EN ISO 12217-1 2017 - Evaluación y clasificación de la estabilidad la flotabilidad  UNE-EN ISO 12217-2 2017 - Evaluación y clasificación de la estabilidad la flotabilidad  UNE-EN ISO 12217-3 2017 - Evaluación y clasificación de la estabilidad la flotabilidad 114 Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 115 16. DISEÑO DE INTERIORES El diseño de interiores es un apartado dentro del diseño arquitectónico naval que ofrecer infinidad de soluciones para espacios habitables y permite crear diferentes tipos de ambientes en función de las sensaciones que se deseen transmitir. Para el proyecto en cuestión, la finalidad de la embarcación tipo catamarán ha influido a la hora de diseñar los interiores, apostando por espacios diáfanos, minimalista y con características de los diseños de interiores nórdicos. En este apartado del proyecto se muestran imágenes renderizadas de los espacios interiores del catamarán y se destacan varias de las soluciones originales aportadas al diseño de la embarcación. 16.1. Cascos de babor y estribor Ilustración 83 - Imágenes renderizadas de los espacios interiores de los cascos de babor y estribor. Fuente propia 116 Ilustración 84 - Imágenes renderizadas con detalles de diseño de interiores de la suite (casco babor). Fuente propia Ilustración 85 - Imagen renderizada de los interiores del casco de babor. Fuente propia Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 117 Ilustración 86 - Imágenes renderizadas con detalles de diseño de interiores del cuarto de baño de la suite. Fuente propia 124 Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 125 17. COMPARATIVA VIDA A BORDO VS EN TIERRA Según se menciona en la introducción del documento, además de la memoria técnica de la construcción de un catamarán, se lleva a cabo un análisis comparativo entre el coste de vida a bordo y en tierra, para poder justificar la viabilidad del proyecto y reafirmar una forma de vida cada vez más buscada. En los últimos años, los precios de venta y alquileres de inmuebles han ido creciendo de forma muy agresiva, situación que ha provocado que la población busque alternativas viables económicamente, siendo una de las más interesantes el vivir en un barco. En este apartado se realiza un análisis detallado de los costes y características de los 14 puertos más importantes de la provincia de Barcelona para posteriormente llevar a cabo una comparativa con el coste de vida en tierra. 17.1. Atraques, características, tarifas Para realizar el estudio se ha obtenido información de los puertos de la provincia de Barcelona que cumplen con las características necesarias para poder ofrecer espacio de atraque con las dimensiones del catamarán.  Ilustración 94Mapa 2D de la provincia de Barcelona donde se muestran las ubicaciones de los puertos analizados. Fuente: Google Maps 126 A continuación, se muestra una tabla que recoge la información relacionada con las tarifas y los servicios que ofrecen los 14 puertos analizados. Los datos se han obtenido a través de consultas a las oficinas de gestión de los puertos y mediante las visitas a las páginas web de estos. Al tratarse de una embarcación tipo catamarán, la dimensión que define las características del atraque es la manga equivalente a 7 metros. Puerto Coste atraque [15x7] Coste servicios Mensual Anual Electricidad Agua dulce Varada Aguas negras Internet Parking ARENYS 1.251,88 € 15.022,50 € ◎ ● ◎ ◎ ● ◎ MATARO 733,33 € 8.799,96 € ● ● ◎ ◎ ● ◎ PREMIA 863,94 € 10.367,28 € ◎ ◎ ◎ ◎ ● ◎ MASNOU 829,00 € 9.948,00 € ● ● ◎ ◎ ● ◎ BADALONA 959,91 € 11.519,00 € ◎ ◎ ◎ ◎ ● ◎ BCN FORUM 961,95 € 10.150,69 € ◎ ◎ ◎ ◎ ● ◎ BCN REAL CLUB MARITIM 1.250,00 € 15.000,00 € ◎ ● ◎ ◎ ● ◎ BCN MARINA VELA 1.125,90 € 13.510,80 € ◎ ◎ ◎ ◎ ● ◎ BCN PORT VELL 2.611,18 € 31.334,16 € ◎ ◎ ◎ ◎ ● ◎ BCN PORT OLIMPIC 1.207,65 € 14.491,80 € ● ● ◎ ◎ ● ◎ CASTELLDEFELSGINESTA 1.078,11 € 11.772,97 € ● ● ◎ ◎ ◎ ◎ GARRAF 858,53 € 9.854,19 € ● ● ● ◎ ● ● SITGES 589,00 € 7.066,88 € ● ● ◎ ◎ ◎ ◎ VILANOVA I LA GELTRU 895,40 € 10.744,80 € ● ● ◎ ● ● ● Tabla 72 - Tarifas y condiciones de los puertos de la provincia de Barcelona. Fuentes: páginas web e información proporcionada por los empleados de los puertos Donde, ◎ No incluido en el precio ● Incluido en el precio Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 127 A continuación, se calcula el precio medio por m2 del alquiler del atraque de los puertos analizados: Cálculo del precio medio del alquiler del atraque para las dimensiones del catamarán y en función de los metros cuadrados de superficie que ofrece la embarcación: 𝑃𝑟𝑒𝑐𝑖𝑜 𝑎𝑙𝑞𝑢𝑖𝑙𝑒𝑟 𝑚𝑒𝑛𝑠𝑢𝑎𝑙 𝑎𝑡𝑟𝑎𝑞𝑢𝑒=8,11 € 𝑚2·134 𝑚2=1.086,74 € La mayoría de los puertos, ofrecen varios servicios incluidos en el precio del alquiler, sin embargo, para que el análisis comparativo sea los más cercano a la realidad, se decide añadir en concepto de servicios un sobredimensionamiento de los costes equivalente al 25%, siendo el coste total estimado el siguiente: 𝑷𝒓𝒆𝒄𝒊𝒐 𝒂𝒍𝒒𝒖𝒊𝒍𝒆𝒓 𝒎𝒆𝒏𝒔𝒖𝒂𝒍 𝒂𝒕𝒓𝒂𝒒𝒖𝒆 (𝒊𝒏𝒄𝒍𝒖𝒊𝒅𝒐𝒔 𝒔𝒆𝒓𝒗𝒊𝒄𝒊𝒐𝒔)=1.086,74 € · 1,25=𝟏.𝟑𝟓𝟖,𝟒𝟑 € 0.00 € 5.00 € 10.00 € 15.00 € 20.00 € 25.00 € Ilustración 95 - Gráfico representativo del coste del alquiler del atraque por metro cuadrado de cada puerto, junto con la media calculada. Fuente propia 128 17.2. Análisis de costes de viviendas, alquiler y/o compra Siguiendo con el análisis de costes, se realiza una investigación de los costes tanto de compra como de alquiler de viviendas en Barcelona. Para ello, se tiene en cuenta la superficie [en m2] que ofrece el catamarán para estimar el coste de una vivienda similar en tierra. 17.2.1. Costes de compra de vivienda El portal Idealista es una de las plataformas más populares en España a la hora de buscar información relacionada con la compra y alquiler de viviendas. La misma plataforma ofrece datos estadísticos de los costes por metro cuadrado de las viviendas, información utilizada para el análisis comparativo: En 2021, el coste por metro cuadrados de las viviendas en Barcelona asciende a 3.918 €/m2, por lo tanto, calculando el valor estimado de una vivienda que ofrezca la misma superficie del catamarán se obtiene el siguiente resultado: 𝑃𝑟𝑒𝑐𝑖𝑜 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑎 𝑣𝑖𝑣𝑖𝑒𝑛𝑑𝑎 𝐵𝑎𝑟𝑐𝑒𝑙𝑜𝑛𝑎=3.918,00 € 𝑚2·134 𝑚2=525.012,00 € Además del precio de compra de una vivienda se deben añadir una serie de costes fijos adicionales en concepto de servicios (luz, agua, impuestos, etc.), por lo tanto, para obtener un coste mensual estimado se decide añadir un sobredimensionamiento de los costes equivalente al 25%. El cálculo del coste estimado de una vivienda en Barcelona, incluidos los servicios, se calcula evaluando un periodo de tiempo de 30 años, ofreciendo el resultado en base a una cantidad mensual: 𝑷𝒓𝒆𝒄𝒊𝒐 𝒄𝒐𝒎𝒑𝒓𝒂 𝒎𝒆𝒏𝒔𝒖𝒂𝒍 𝒗𝒊𝒗𝒊𝒆𝒏𝒅𝒂 (𝒊𝒏𝒄𝒍.𝒔𝒆𝒓𝒗𝒊𝒄𝒊𝒐𝒔)=525.012,00 € 30· 12 ·1,25=𝟏.𝟖𝟐𝟐,𝟗𝟔 € Ilustración 96 - Gráfico representativo del coste de compra por metro cuadrado de una vivienda en Barcelona. Fuente: (Idealista) Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 129 17.2.2. Costes de alquiler de vivienda Siguiendo con la dinámica del anterior apartado, se analizan los costes de alquiler y servicios de una vivienda según las estadísticas que ofrece el portal Idealista: En 2021, el coste de alquiler por metro cuadrados de las viviendas en Barcelona asciende a 14,00 €/m2, por lo tanto, calculando el valor estimado de alquilar una vivienda que ofrezca la misma superficie del catamarán se obtiene el siguiente resultado: 𝑃𝑟𝑒𝑐𝑖𝑜 𝑎𝑙𝑞𝑢𝑖𝑙𝑒𝑟 𝑚𝑒𝑛𝑠𝑢𝑎𝑙 𝑣𝑖𝑣𝑖𝑒𝑛𝑑𝑎=14,00 € 𝑚2·134 𝑚2=1.876 € Además del precio de alquiler de una vivienda se deben añadir una serie de costes fijos adicionales en concepto de servicios, por lo tanto, para obtener un coste mensual estimado se decide añadir un sobredimensionamiento de los costes equivalente al 20%. El cálculo del coste de alquiler estimado de una vivienda en Barcelona, incluidos los servicios, son los siguientes: 𝑷𝒓𝒆𝒄𝒊𝒐 𝒂𝒍𝒒𝒖𝒊𝒍𝒆𝒓 𝒎𝒆𝒏𝒔𝒖𝒂𝒍 𝒗𝒊𝒗𝒊𝒆𝒏𝒅𝒂 (𝒊𝒏𝒄𝒍.𝒔𝒆𝒓𝒗𝒊𝒄𝒊𝒐𝒔)=1.876·1,20=𝟐.𝟐𝟓𝟏,𝟐𝟎 € Ilustración 97 - Gráfico representativo del coste de alquiler por metro cuadrado de una vivienda en Barcelona. Fuente: (Idealista) 130 17.3. Comparativa Una vez obtenidos los costes estimados de vivir a bordo de una embarcación y de una vivienda (compra y alquiler), se procede a realizar una comparativa que permita valorar las ventajas y desventajas entre ambas posibilidades:  Opción A: a bordo del catamarán 𝑪𝒐𝒔𝒕𝒆 𝒄𝒂𝒕𝒂𝒎𝒂𝒓á𝒏 𝒎𝒆𝒏𝒔𝒖𝒂𝒍 (𝒊𝒏𝒄𝒍.𝒔𝒆𝒓𝒗𝒊𝒄𝒊𝒐𝒔)= 𝟐.𝟑𝟒𝟖,𝟔𝟔 €  Opción B: vivienda alquilada 𝑷𝒓𝒆𝒄𝒊𝒐 𝒂𝒍𝒒𝒖𝒊𝒍𝒆𝒓 𝒎𝒆𝒏𝒔𝒖𝒂𝒍 𝒗𝒊𝒗𝒊𝒆𝒏𝒅𝒂 (𝒊𝒏𝒄𝒍.𝒔𝒆𝒓𝒗𝒊𝒄𝒊𝒐𝒔)=𝟐.𝟐𝟓𝟏,𝟐𝟎 €  Opción C: vivienda comprada 𝑷𝒓𝒆𝒄𝒊𝒐 𝒄𝒐𝒎𝒑𝒓𝒂 𝒎𝒆𝒏𝒔𝒖𝒂𝒍 𝒗𝒊𝒗𝒊𝒆𝒏𝒅𝒂 (𝒊𝒏𝒄𝒍.𝒔𝒆𝒓𝒗𝒊𝒄𝒊𝒐𝒔)=𝟏.𝟖𝟐𝟐,𝟗𝟔 € Tomando como referencia el coste mensual de una vivienda comprada en Barcelona: NOTA: Alquiler atraque 1.358,43€ + Coste embarcación 990,23€ (mensual a 30 años) ALQUILER COMPRA 2 348.66 € 2 251.20 € 1 822.96 € 129% 123% 100% 0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% 140% 0.00 € 500.00 € 1 000.00 € 1 500.00 € 2 000.00 € 2 500.00 € Catamarán Vivienda alquilada Vivienda comprada € % Ilustración 98 - Gráfico comparativo de los costes de vivir a bordo vs en tierra tomando como referencia el coste estimado de una vivienda comprada. Fuente propia Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 131 A continuación, se mencionan las ventajas y desventajas de vivir a bordo de un catamarán en comparación con la vida en tierra: 17.3.1. Ventajas  Libertad de atracar la embarcación en la mayoría de los puertos del mundo  Disponer de una vivienda flotante y al mismo tiempo de una embarcación para navegar  Ofrece un espacio con vistas 360º, siempre a primera línea de mar  Mayor seguridad, la mayoría de los puertos tienen vigilancia las 24 horas  Posibilidad de ofrecer servicios de chárter, siendo muy bien remunerado 17.3.2. Desventajas  Supone un mayor coste mensual en comparación con la vida en tierra  Implica vivir en un puerto y adaptarse a las condiciones de mar  La vida útil de una embarcación es inferior a la de una vivienda  Expuesto a posibles colisiones de otras embarcaciones y condiciones de mala mar  El mantenimiento y las averías tienen mayor coste que en una vivienda NOTA: Se debe tener en cuenta que el coste mensual de vivir a bordo del catamarán se ha calculado en base al coste de construcción de astillero de una unidad one-off. El coste se vería incrementado considerablemente en caso de valorar la compra de un catamarán de cualquier marca existente en el mercado. 132 Diseño y construcción de un catamarán de 16 metros de eslora a motor; ¡Barco, casa o ambas! 133 CONCLUSIONES El principal objetivo del proyecto consiste en llevar a cabo el proceso de diseño de una embarcación tipo catamarán caracterizado por ser un producto innovador, moderno, con altos estándares de calidad y lo más notorio, apto para realizar la función de vivienda habitual. Tras el trascurso de varios meses de trabajo, se ha obtenido un resultado que cumple con todos los requerimientos del proyecto tanto a nivel de prestaciones como de diseño exterior e interior. Se trata de una embarcación multicasco a motor, con una eslora de 15,3 metros, 7 metros de manga y un diseño minimalista y dándole el máximo protagonismo a los espacios habitables. Por otro lado, realizar el proceso de diseño completo de la embarcación utilizando datos que permitan acercarse a la realidad lo máximo posible, ha permitido llevar a cabo un análisis comparativo entre la vida a bordo de una embarcación en la provincia de Barcelona y una vivienda, tanto mediante un contrato de alquiler como de compra. Los resultados obtenidos son sorprendentes debido a la leve diferencia económica entre los casos analizados. Si bien los valores indican que la vida a bordo es la más costosa, hay toda una serie de ventajas respecto a una vivienda convencional que permiten que cada vez más sea una opción viable para muchas familias. Finalmente, a nivel personal, desde el momento que empecé mis estudios de ingeniería naval, mi principal objetivo ha sido conocer y poder llevar a cabo un procedimiento completo de diseño de una embarcación que cumpla con los requerimientos del armador y con las normativas que correspondan. Al finalizar este proyecto, considero que he avanzado mucho en la carrera hacia lograr ese objetivo inicial. Sin embargo, aunque mis conocimientos acerca del proceso han mejorado, considero que el objetivo al igual que la espiral de Evans, es un procedimiento que siempre se puede mejorar en función de las vueltas de espiral o en mi caso, mejor será el dominio del diseño en función de los casos y los conocimientos que vaya experimentando y adquiriendo a lo largo de mi carrera profesional.