Pontificia universidad catolica de chileFacultad de ingenieraICM2343 TALLER DE DISEO DE PRODUCTOS

Buque Ocenico

Para organizaciones

GrupoGabriela BravoLuis BravoLucas PugaSantiago RecabarrenRal Vivar

19/06/2014

ndice ndice1ndice de ilustraciones3ndice de tablas.4ndice de grficos.51.Introduccin62.Alcance73.Contexto general del proyecto84.Necesidades del cliente105.Descripcin del buque136.Seguridad157.Diseo de ensamblado168.Costos169.Evaluacin de buques similares1910.Otros conceptos analizados2010.1.Identificacin de conceptos globales2010.2.Anlisis de viabilidad de los conceptos y disponibilidad tecnolgica2310.3.Seleccin de conceptos mediante matriz de decisin2411.Conclusin2612.Bibliografa2813.Anexos3113.1.Misin del buque3113.2.Necesidades de los clientes del buque3313.2.1.Entrevista con el profesor Cristbal Garca3313.2.2.Encuesta a Alumnos participantes de E-ship3513.2.3.Espacios de trabajo en el primer E-Ship3813.2.4.Servicios y espacios ofrecidos por cruceros, hoteles y centros de eventos3913.3.Espacios interiores del buque4113.3.1.Distribucin de las cubiertas4113.3.2.Dormitorios4413.3.3.Comedor y cocina4513.3.4.Saln multipropsito4513.3.5.Bar4713.3.6.Lavandera4813.3.7.Sala de reuniones4813.3.8.Enfermera4913.4.Diseo del casco5013.4.1.Estimacin del uso de espacios interiores y carga5013.4.2.Diseo del casco en DELFTship y Autodesk Inventor5213.4.3.Comportamiento del casco frente a olas5413.4.4.Estabilidad del casco5913.5.Propulsin del barco6013.5.1.Especificaciones velas Dyna Rig6013.5.1.Motor disel auxiliar y potencia requerida6113.6.Equipo utilizado para la generacin de electricidad6213.7.Sistema de estabilizacin por aletas mviles.6313.8.Tabla de detalle de costos6413.8.1.Correlaciones6613.9.Descomposicin funcional y generacin de subconceptos6813.9.1.Transmisin de potencia6813.9.2.Tipos de Motores/Generadores7213.9.3.Sistemas de propulsin7513.9.4.Estabilizacin de Navos8313.9.5.Sistema de lubricacin por aire8513.9.6.Paneles solares8513.9.7.Turbina Elica87

ndice de ilustracionesIlustracin 1 Maltese Falcon20Ilustracin 2 Stella Australis (Australis)21Ilustracin 3 Club Med 2 (merchantships.info)21Ilustracin 4 Mangusta22Ilustracin 5 3.3.1.NYK Super Eco Ship 203022Ilustracin 6 E-Ship en charlas.38Ilustracin 7 Mesas disponibles para trabajo en E-Ship38Ilustracin 8 Espacios D.School38Ilustracin 9 Espacios D.School38Ilustracin 10 Saln Don Alberto, separable en 5 secciones segn requerimientos del cliente (EspacioRiesco)39Ilustracin 11 Plano cubierta A41Ilustracin 12 Plano cubierta B42Ilustracin 13 Plano cubierta C42Ilustracin 14 Plano cubierta D (Principal)43Ilustracin 15 Plano cubierta E43Ilustracin 16 Habitacin estndar y econmica.44Ilustracin 17 Habitacin Premium. 6m x 3m44Ilustracin 17 Ejemplo cama abatible convertible a escritorio44Ilustracin 18 Comedor (9m x 21.5m) y cocina (9m x 3.5m)45Ilustracin 19 Saln multipropsito (10m x 25m)46Ilustracin 20 Pizarra mvil (Doorley & Witthoft,2012)46Ilustracin 21 Murallas en T (Doorley & Witthoft, 2012)46Ilustracin 22 Mesas modulares (Doorley & Witthoft)46Ilustracin 23 Cubos de espuma46Ilustracin 24 Ejemplo saln conferencias pequeo47Ilustracin 25 Ejemplo saln de Conferencias grande, o teatro47Ilustracin 26 Ejemplo saln usado en bodas47Ilustracin 27 Bar (8mx10m)47Ilustracin 28 Lavandera (4m x 4m)48Ilustracin 29 Sala de reuniones (5m x 4m)48Ilustracin 30 Enfermera (4m x 6m)49Ilustracin 31 Curvatura de Gauss en DELFship52Ilustracin 32 Plano de Lneas53Ilustracin 33 Modelo en Autodesk Inventor53Ilustracin 34 esquema divisin del buque en 20 secciones54Ilustracin 35 Buque entre olas quebranto54Ilustracin 36 buque entre olas arrufo54Ilustracin 37 Deformaciones del buque con ola de quebranto57Ilustracin 38 Deformaciones del buque con ola de arrufo58Ilustracin 39 Estabilidad del buque (fao.org)59Ilustracin 40 Aletas mviles63Ilustracin 41 Diagrama tpico de propulsin mecnico elctrica69Ilustracin 42 Diagrama sistema CODLAG71Ilustracin 43 Diagrama sistema Azipod75Ilustracin 44 Sistema Azipod76Ilustracin 45 Maniobras de buque con water-jets77Ilustracin 46 "Maltese Falcon"79Ilustracin 47 "Acuarius Eco-Ship80Ilustracin 48 "Belunga Skysail"80Ilustracin 49 "NYK Super Eco-Ship"81Ilustracin 50 Power Film82Ilustracin 51 Efecto Magnus82Ilustracin 52 "Windagain"83Ilustracin 53 Ejemplo buque con sistema de lubricacin por burbujas85Ilustracin 54 Componentes sistemas fotovoltaicos (Escobar, 2012, p. 31)86Ilustracin 55 Turbina vertical tipo Savonis88

ndice de tablas.Tabla 1 Jerarquizacin de las necesidades del cliente.10Tabla 2 Necesidades vs especificaciones meta11Tabla 3 Principales especificaciones del buque14Tabla 4 Especificaciones bote salvavidas15Tabla 5 Resumen de costos16Tabla 6 Matriz de seleccin de conceptos25Tabla 7 Misin31Tabla 8 Resumen tipo de habitaciones44Tabla 9 Estimacin de peso por objeto50Tabla 10 Estimacin de tonelaje y superficie necesaria51Tabla 11 Coeficientes del casco52Tabla 12 Distribucin de cagas y empuje generado por olas criticas55Tabla 13 Especificaciones Velas Dynaring60Tabla 14 Empuje Velas Dynaring60Tabla 15 Calculo de potencia del motor disel61Tabla 16 Especificaciones de los sistemas de estabilizacin63Tabla 17 Costos64Tabla 18 Peso, Capacidad y Costo de embarcaciones para regresin66Tabla 19 Ventajas y desventajas de transmisin directa/reductora68Tabla 20 Ventajas y desventajas propulsin mecnico elctrica70Tabla 21 Ventajas y desventajas sistema CODLAG72Tabla 22 Ventajas y desventajas motores/generadores de combustin interna73Tabla 23 Ventajas y desventajas reactor nuclear como generador74Tabla 24 Ventajas y desventajas sistemas Pod y Azipod76Tabla 25 Ventajas y desventajas Water-Jets78Tabla 26 Ventajas y desventajas propulsin elica83Tabla 27 Ventajas y desventajas distintos sistemas de estabilizacin84Tabla 28 Ventajas y desventajas sistemas de lubricacin por aire85Tabla 29 Comparacin tecnologas de paneles solares87

ndice de grficos.Grfico 1 Preferencias de experiencia anterior E-Ship35Grfico 2 Aspectos negativos experiencia anterior E-Ship36Grfico 3 Caracterstica ms relevante experiencia anterior E-Ship36Grfico 4 Opinin sobre nmero de participantes experiencia anterior E-Ship37Grfico 5 Distribucin de cargas ola de quebranto56Grfico 6 Distribucin de cargas ola de arrufo56Grfico 7 Peso - Costo67Grfico 8 Capacidad - Costo67

IntroduccinEn todo proceso de diseo de productos, se deben tomar en cuenta tres etapas clave: la generacin de la misin, generacin de conceptos y la generacin del producto. Seguir esta secuencia a conciencia, es fundamental. La misin es lo primero que se define. Una vez establecido esto, el resto de las actividades se supedita a ella; es el norte y prcticamente lo nico que no puede sufrir modificacin una vez definido. As, todas las modificaciones y cambios deben apuntar a que la solucin logre cumplir la misin. Adems, todo arreglo exige que se haga una iteracin total del diseo, ya que cualquier ajuste, por muy mnimo que sea, repercute en la totalidad del modelo y muchas veces de forma impensada. En este caso, los cambios buscan que el buque sea una embarcacin innovadora en cuanto al diseo, amigable con el medio ambiente y que ofrezca espacios funcionales y cmodos para la realizacin de diversas actividades. Cualquier cambio que aleje el proyecto de estos objetivos, debe ser descartado. Luego, comienza la generacin de conceptos. Un concepto es una descripcin aproximada de la tecnologa, principios de funcionamiento y forma del producto. De esta manera, promueve una solucin visual coherente que ofrezca un diseo accesible, interesante, informativo y comunicativo. Por eso, no incluye muchos detalles y suele representarse con un bosquejo y una breve descripcin. En esta etapa, la creatividad es fundamental: se ve reflejada en los conceptos novedosos, mtodos nunca antes usados para refinar el producto y en tcnicas originales para resolver problemas durante el proceso. En este proceso de diseo, se debe tener especial cuidado con la generacin de productos y su posterior evaluacin. En esta etapa, el proyecto poco a poco se va concretando en una solucin fsica y real. Para ello, es necesario aplicar todos los conocimientos tcnicos adquiridos en la escuela, desde aspectos tericos de la mecnica hasta el uso de software especializados en la generacin de modelos y sus respectivas evaluaciones.En el presente informe se muestran la solucin a la que lleg el grupo de trabajo, describiendo los resultados de cada etapa y mostrando cmo fue el proceso. Si bien se dejaron de lado aquellas etapas que entran ms al detalle del producto y su produccin, como es el caso de la etapa de diseo de sistemas y diseo de detalle, se logra dar con un panorama global de la solucin a la que lleg el equipo de trabajo en su intento por alcanzar la misin.

AlcanceA continuacin se expondrn las diversas etapas del diseo por las que pas la iniciativa de este grupo. Se debe destacar que en este informe se fue un poco ms all de lo solicitado y se abarcaron actividades preliminares de la etapa de diseo de sistemas.En primer lugar, se describe el contexto general del proyecto, haciendo especial hincapi en la empresa cliente E-Ship, y se define la misin de la embarcacin. Tambin se determina y jerarquiza las necesidades del cliente y se generan los requerimientos y metas de ingeniera. En segundo lugar, se muestra el buque al cual se lleg tras aplicar el proceso de diseo, mostrando los aspectos ms relevantes, tales como seguridad, ensamblado y costos. Adems, se muestran el estudio de referentes y cmo se llegaron a los conceptos seleccionados, detallando la identificacin de conceptos globales, el anlisis de viabilidad y la seleccin mediante la matriz de decisin.Por ltimo, se exponen las principales conclusiones de esta experiencia. Adems, en esta seccin se dan a conocer los aprendizajes, los aspectos positivos de la evaluacin, las dificultades que enfrent el equipo de trabajo y que aspectos faltan an por analizar para dar con una solucin ms robusta.

Contexto general del proyectoEl proyecto surge de la necesidad de los organizadores del proyecto E-ship de disear una embarcacin adecuada para su iniciativa. Eship es la primera experiencia de aprendizaje de innovacin y emprendimiento que rene en un mismo lugar aestudiantes chilenos y extranjeros, empresas nacionales,organizaciones del sector pblicoy delmundo acadmico. La idea original contemplaba visitar diversas localidades del pas, detectar problemticas relevantes para la zona y, que en un corto periodo de tiempo, los invitados busquen una solucin innovadora siguiendo la metodologa Design Thinking. La iniciativa tiene como objetivo adicional que los participantes tomen contactos entre ellos, por lo que promueve los encuentros casuales dentro de la embarcacin. En su primera incursin, E-Ship cont con los servicios de Australis, compaa de cruceros de turismo especializada en la navegacin por los canales de la Patagonia. Si bien esta experiencia fue muy bien catalogada tanto por los organizadores como por los participantes, este ao se busca cambiar de destino y mejorar falencias que se hayan detectado, como los problemas de mareo en la tripulacin el da que navegaron en aguas abiertas, las dificultades tcnicas que presentaban espacios comunes como el casino y el enorme costo ecolgico que significa una actividad de este tipo, lo cual se contradice con los valores que E-ship promueve. En definitiva, la motivacin es crear un buque innovador que permita vivir una experiencia motivadora e inspiradora para emprendedores en un entorno que abstraiga a los participantes de su da a da y los mantenga alejados de la tecnologa, para que su imaginacin y creatividad permitan la gestacin de soluciones novedosas a problemticas reales dentro del territorio nacional.MisinPara este proyecto, la misin es idear una embarcacin innovadora en cuanto a su diseo, amigable con el medio ambiente, tanto en el consumo energtico como en la emisin de elementos contaminantes y que ofrezca espacios funcionales y cmodos para la realizacin de diversas actividades. Se defini que el buque persiguiese dos objetivos: por un lado, que tenga un carcter innovador, capaz de albergar actividades de emprendimiento y que represente los valores que E-Ship promueve, en especial el cuidado del medio ambiente; por otro, ser un recinto para la celebracin de fiestas y otros eventos de este tipo. Ambos objetivos surgen debido a que se apuntan a pblicos distintos con la intencin de tener una demanda lo suficientemente grande que sea capaz de abarcar la totalidad de oferta.Tomando en cuenta lo anterior, se dise una embarcacin con capacidad para ms de 200 tripulantes, que recorriese el norte del pas visitando las costas de Coquimbo, Antofagasta, Iquique y Arica dentro de 10 das. Podr operar durante 330 das del ao, ya que se contempl un mes de mantencin.Con el fin de cuidar el medio ambiente, se utiliz un sistema de propulsin a vela y un apoyo al sistema de electricidad por parte de celdas monocristalinas. Adems, la distribucin de espacios fue hecha tomando en cuenta que los pasajeros tuvieran un viaje placentero y con buena vista. Cabe mencionar, que la manufactura del buque se tiene pensada hacerse en suelo chileno, precisamente en el astillero de Talcahuano; as, se podr aportar con oferta de trabajo a una de las zonas ms afectadas por el terremoto de 2010, lo cual es algo que promueve E-Ship. Por ltimo, se incluyeron espacios modulares que dan versatilidad al diseo y capacidad de adaptacin a ambos objetivos. Los detalles de la misin del buque se encuentran detallados en la seccin de Anexos.

Necesidades del clientePara determinar las necesidades de los clientes, se separaron en 3 tipos de clientes: los participantes del e-Ship, Empresas que buscan espacio alejado de las distracciones de la vida diaria para realizar reuniones, conferencias, workshops, u otros; y particulares que deseen realizar eventos como fiestas, graduaciones o matrimonios.Para recopilar las necesidades de los participantes del E-Ship, se entrevist al profesor Cristbal Garca y se encuest a los participantes de la versin pasada del E-Ship. Para recopilar las necesidades de las empresas como los particulares, nos basamos en los servicios y espacios ofrecidos por cruceros, hoteles y centros de eventos. (Ver anexo 13.1)Estas necesidades fueron evaluadas del 0 al 3 por el equipo del diseo del buque segn en el nfasis de los entrevistados y el que las empresas que ofrecen servicios similares plantean en sus pginas webs. La escala se describe a continuacin0. indeseado1. indiferente2. Deseado 3. Altamente deseadoTabla 1 Jerarquizacin de las necesidades del cliente.Who

NecesidadesE-ShipEmpresasParticulares Suma

Espacios del buqueCuenta con salones que pueden adaptarse en tamao y mobiliario3227

Los salones son amplios2226

El comedor es apto para charlas.2226

Cuenta con espacios para relaciones informales y de relajacin.3137

Cuenta con sala de reuniones2316

Los espacios son iluminados2327

Cuenta con espacios al aire libre1124

Cuenta con salas para conferencias.1315

Otras caractersticas del buqueEl mobiliario y la distribucin del espacio permite que sea cmodo3328

Ofrecen servicio buffet y/o mens personalizados1337

Hay un encargado en organizar y coordinar el desarrollo de los eventos.1337

Capacidad para 150 pasajeros2114

Es eficiente ecolgicamente.2114

Cumple con normas de seguridad1113

Pone a disposicin equipos de audio y video3328

Caractersticas de la travesaDuracin entre 1 a 5 das.2114

Visita a parajes llamativos.2215

Permite aislarse de la vida diaria, sin conexin de telefona celular.1102

Una de las caractersticas ms importantes del buque es la comodidad de este, por lo que se preferir mobiliario y espacios cuyas dimensiones permitan la comodidad del cliente.Es importante poseer salones adaptables a las distintas actividades, tanto en mobiliario como en tamao, que cuenten con equipos de audio y video. Como tambin deben haber espacios para relaciones informales y relajacin. El comedor debe permitir charlas y ofrecer gastronoma de calidad, contando con bufet y men personalizados segn los requerimientos del cliente. Como los espacios se prefieren iluminados, se tendrn todas las habitaciones y salones sobre el calado de diseo del buque, colocando en la parte superior los salones, para asegurar mayor iluminacin.Se contar con la figura de un organizador de eventos para asegurar todos los detalles antes y durante el evento y ofrecer un servicio de calidad al cliente.Tambin son deseables, pero no importante segn los distintos usos salas de reuniones, por lo que estas se adaptaran a reuniones formales o para informales segn la necesidad del cliente.Dado que no fue de mayor importancia las salas de conferencia, se prefiere dejar la sala multipropsito como posible sala de conferencia, segn lo pida el cliente.Por otra parte, si bien, los aspectos de seguridad no son mencionados, estos son puestos ya que se dan por hecho por el cliente.Las necesidades de los clientes pueden ser satisfechas por las siguientes especificaciones metaTabla 2 Necesidades vs especificaciones metaNecesidadesMobiliario y equipo adecuadoServicios del buqueConsumo elctrico Dimensiones y distribucin de espaciosPotencia del buqueVelocidad del buqueItinerario de viaje

num.ListakWm;m2kWnudosLista

Cuenta con salones que pueden adaptarse en tamao y mobiliarioX

Los salones son ampliosX

El comedor es apto para charlas.XX

Cuenta con espacios para relaciones informales y de relajacin.XXX

Cuenta con sala de reunionesXXX

Los espacios son iluminadosXX

Cuenta con espacios al aire libreX

Cuenta con salas para conferencias.XXX

El mobiliario y la distribucin del espacio permite que sea cmodoX

Ofrecen servicio buffet y/o mens personalizadosX

Hay un encargado en organizar y coordinar el desarrollo de los eventos.X

Capacidad para 150 pasajerosX

Es eficiente ecolgicamente.X

Cumple con normas de seguridadXX

Pone a disposicin equipos de audio y videoXX

Duracin entre 1 a 5 das.XXX

Visita a parajes llamativos.xX

Permite aislarse de la vida diaria, sin conexin de telefona celular.X

Se observa que los aspectos claves para satisfacer al cliente vienen dados por el mobiliario y equipos adecuados, junto con los servicios y la distribucin de las distintas habitaciones. Tambin es importante cubrir el gasto elctrico, ya que las distintas actividades que se desarrollaran en el buque dependen fuertemente de ella.Si bien la potencia y velocidad del buque, junto con el itinerario, satisface un menor nmero de necesidades, no dejan de ser importante ya que son un aspecto bsico del funcionamiento del buque.

Descripcin del buque

El buque ecolgico aprovecha la energa del viento mediante velas Dyna Ring (Ver anexos 13.5), y en el techo de la cubierta superior posee paneles fotovoltaicos para apoyar la alimentacin elctrica del buque. Adems, las divisiones interiores estn hechas de material reciclado. Cabe destacar que dadas las dimensiones que tiene el buque y las condiciones donde se navega, se estim que las velas no van a interferir con las actividades realizadas en el buque.Posee capacidad para 150 pasajeros. Cuenta con 5 cubiertas en las cuales los pasajeros pueden estar cmodamente gracias a los amplios espacios y mobiliario disponible. Se ofrecen 3 tipos de habitaciones las habitaciones Premium para 2 personas, con camas plegables convertibles a escritorios para el trabajo personal; las habitaciones Estndar, las que ofrecen las mismas comodidades pero en un espacio levemente menor; y las habitaciones Econmicas para 4 personas, las cuales cuentan con 2 camarotes. (Ver ms detalles de las cubiertas y las habitaciones en anexos 13.3.1 y 13.3.2).El buque tambin posee 1 comedor para 150 personas, en el cual se pueden realizar bufet y mens a pedido; una sala multipropsito, la cual se puede adecuar al uso deseado por el cliente (por ejemplo: sala para innovar, con mobiliario descrito en anexo 13.3.4 ; sala de conferencias; sala para exposiciones); 3 bares; 6 salas de reuniones (reuniones formales o informales, se adecua segn los requerimientos del cliente) y lavandera. (Ver ms detalle de estos espacios en anexo 13.3)En cuanto a servicio, cuenta con una dotacin de 75 tripulantes que se encargarn de asegurar la comodidad de todos los pasajeros (puede cambiarse el nmero de tripulantes en pos de aumentar la capacidad de pasajeros), adems de un encargado de organizar y velar que todos los detalles del evento, por el cual es arrendado el buque, se cumplan.Tambin posee un motor disel de respaldo capaz de dar una autonoma de 10 das (Ver Anexos 13.5.1). Para la generacin de electricidad en el buque es necesario contar con diversos equipos. Estos equipos son capaces de generar 300 KW de potencia, que es un poco ms de la energa necesaria (Ver anexos 13.6). Tambin para que el buque sea ms sustentable se instalaran paneles solares monocristalinos[footnoteRef:1] en la cubierta superior, esta cuenta con aproximadamente 900 m2, y en la popa del buque y en sus costados para no interrumpir el funcionamiento de las velas y donde se ms se aprovecha la energa elica, se instalaran 4 turbinas verticales tipo Savonius[footnoteRef:2]. Estas dos fuentes de generacin de energa van de apoyo la matriz central. [1: Los cuales resultan ms convenientes en relacin kW/precio. Para ms informacin ver Anexos 12.7.6] [2: Informacin sobre esta turbina puede ser encontrada en Anexos 12.7.7]

Tabla 3 Principales especificaciones del buqueEspecificaciones

DimensionesEslora 110 m

Manga16 m

Calado4,2 m

Desplazamiento2212 Toneladas[footnoteRef:3] [3: Calculado con el programa DelfShip utilizando como densidad del agua de mar 1.025 kg/m3]

Potencia4029,7 HP[footnoteRef:4] [4: Detalles del clculo en anexo 12.4.1]

PropulsinVelas con apoyo disel

MaterialesAcero

EstabilizacinAletas mviles

Otros detalles del diseo del casco pueden ser encontrados en anexo (13.4).

Seguridad

La seguridad en las compaas navieras est estandarizada por acuerdos internacionales como la Organizacin martima internacional en la convencin de seguridad de la vida humana en el mar (SOLAS), documento implementado por las navieras ms importantes del mundo.Este convenio lo que hace es normar en detalle todas las especificaciones de seguridad en las naves tripuladas. Esto incluye diseo, mtodos de construccin y materiales, remodelacin, salvavidas, proteccin contra incendios, capacitacin de procedimientos en tripulantes, etc. Algunas de las especificaciones de seguridad que se deben incluir en el diseo son: Equipos contra incendios. Sistemas detectores de humo y fuego. Sistemas de comunicacin. Sistemas de posicionamiento. Sistemas meteorolgicos. Sistemas de alarma. Botes, balsas y chalecos salvavidas.Todas estas, entre otras, deben tener inspecciones regulares independientemente del lugar en donde se encuentre el buque.Adems se debe involucrar los pasajeros en las normas de seguridad por medio de simulacros de emergencia y reuniones informativas antes de salir del puerto. En estos simulacros se incluyen posibles incendios, evacuaciones, naufragios, manejo de balsas y chalecos salvavidas, etc. Y se explica a los pasajeros qu es lo que se debe hacer en caso de cualquier incidente de emergencia.Se encontr, dentro de los muchos aspectos que tiene la norma de seguridad, un modelo para los botes salvavidas de la marca PP Marine (Marine), cuyas caractersticas se muestran en la siguiente tabla:Tabla 4 Especificaciones bote salvavidasModelonm50c

Capacidad26 personas

Dimensiones5mx2,2mx1,1m

Gancho de distancia4,6 m

Peso total4040 kg

stos se incorporaran por los costados del buque.Diseo de ensamblado

Si bien mandar a construir el buque a astilleros internacionales puede suponer un menor costo, se va a optar por ensamblarlo en Chile, especficamente en el astillero de ASMAR en Talcahuano. Se tom esta decisin principalmente para hacer de e-ship un proyecto completamente chileno, que si bien rene emprendedores de todo el mundo est enfocado en mostrar las bellezas de nuestro pas al mismo tiempo de generar ideas para mejorar la calidad de vida en este. Tomando lo anterior en cuenta es que aparte se decidi hacerlo especficamente en el astillero de Talcahuano, el cual fue gravemente afectado en el terremoto y tsunami del 27 de febrero de 2010 y que recientemente lanz y bautiz su primer buque despus de esta tragedia, buscando as no slo construir esta embarcacin sino que iniciar con esta decisin la misin social que tiene el proyecto.

Costos

La estimacin de costos es uno de los aspectos ms complejos a la hora de disear un buque. Hay varias metodologas, pero se decidi por la ms simple: a cada componente de las distintas secciones, asignarle el precio encontrado en el mercado. La siguiente tabla, resume los costos de cada seccin: Tabla 5 Resumen de costos

Los detalles de cada seccin se encuentran en la seccin de Anexos 13.8.En este clculo, se tomaron en cuenta los siguientes supuestos:1. CascoSe dividi en Materia prima y Mano de Obra. 1.1 Materia Prima: El precio del acero por tonelada se multiplic por el peso del casco. 1.2 Mano de Obra: Se estim contar con 185 trabajadores en el astillero, los cuales se dividieron en distintos trabajadores (ingeniero naval, mecnico naval, etc.). Se obtuvo el salario mensual de cada profesin y se estim un total de 24 meses de fabricacin.

2. Acero y Mano de ObraEl acero y la mano de obra se contabilizaron exclusivamente para el casco del crucero, seccin en la que se incurre mayormente en estos gastos.

3. PropulsinEl precio encontrado de las velas DynaRig es el costo de desarrollo de esta tecnologa. A partir de este valor, se hizo una estimacin. Adems, los costos de los sistemas son sumamente elevados ya que incluyen la instalacin y consultora por parte de la empresa que instala los aparatos.

El mtodo empleado presenta dos grandes dificultades:

1. Secciones: Es probable que hayan secciones y componentes hayan sido pasados por alto.2. Precio de mercado: No es fcil encontrar los precios de mercado de los componentes ms tcnicos, como motores, estabilizadores, etc. En general, las empresas suelen hacer encargos y, al parecer, negocian su precio. Es por ello que varios costos se derivaron de anlogos o simplemente no se han considerado an en el clculo. Un caso particular es el de la mano de obra, el que algunos astilleros guardan con recelo.Debido a estas dificultades y a que los supuestos son bastante fuertes, se hizo un ejercicio de correlacin para obtener un rango de precios en los que debiese estar el crucero. Fue as que se analizaron 18 cruceros de condiciones similares a las del diseo propuesto, cuyos datos de peso, capacidad y costo se detallan en Anexos, y se buscaron dos correlaciones: Correlacin Peso CostoEste anlisis entreg la siguiente ecuacin:

Donde P es el peso del buque en toneladas y con R2 = 0,6589. Tomando un peso de 1.900 kg, se obtiene un costo de USD 40.926.000.

Correlacin Capacidad CostoEste anlisis entreg la siguiente ecuacin:

Donde C es la capacidad del buque en nmero de personas y con R2 = 0,1835. Tomando una capacidad de 232 personas, se obtiene un costo de USD 132.407.600.

Este ejercicio, bastante burdo, entrega el orden de magnitud dentro del cual debiese estar el costo del crucero. Luego, la cifra indicada lneas arriba, si bien es bastante gruesa an y debe ser sometida mayor anlisis, se encuentra prxima al rango razonable. De hecho, el valor estimado se aproxima bastante al de la correlacin ms fuerte, la de peso costo.

Evaluacin de buques similares

Stella Australis: Buque utilizado como E-Ship el ao pasado. Construido el 2010, cuenta con una capacidad para 210 pasajeros y una tripulacin de 44 personas, est diseado para navegar en los estrechos australes por lo que su comportamiento en mar abierto no es el buscado para el producto a disear.Silver Shadow: Junto con su Hermana, el Silver Whisper, fueron construidos el ao 2000 en Italia y poseen una capacidad para 382 pasajeros y una tripulacin de 300 personas. Este buque operado por Silversea Cruises, ofrece un servicio Premium de 5 estrellas en viajes ocenicos de larga duracin. Sirve de mucho conocer sus dimensiones y forma para el diseo del nuevo E-Ship ya que se busca tener un buen comportamiento marinero en viajes ocenicos como los hechos por esta embarcacin.Queen Mary 2: Megacrucero ocenico de 345m de eslora por 45m de manga, diseado para ms de 2600 pasajeros y una tripulacin de 1250 personas. Si bien las dimensiones son bastante distantes a las que se buscan en el nuevo E-Ship interesa mucho su forma, que se acerca mucho a los ratios entregados en clases, y el comportamiento marinero que exhibe en viajes ocenicos.Club Med 2: Con 194m de eslora y 20m de manga este es uno de los veleros ms grandes del mundo. Su sistema de propulsin consiste en 7 velas operadas por computadora aparte de motores elctricos alimentados por generadores disel como apoyo para condiciones poco favorables. Debido a su sistema de propulsin en base a velas es de mucha importancia estudiarlo para este proyecto.Maltese Falcon: Yate privado de dimensiones distintas a las del proyecto, sin embargo, interesa debido a las velas tipo Dyna Rig que utiliza, ya que son precisamente estas las que se pretende utilizar en el diseo del E-ship.Si bien el estudio de embarcaciones similares es fundamental para este proyecto, tambin no se puede dejar de lado el servicio que se ofrece dentro, es por eso que tambin se estudiaron productos similares en el sentido del servicio para emprendedores o corporativosMSC Cruceros Corporativos: Empresa lder en cruceros corporativos en Latinoamrica. Entre los servicios que ofrece estn los viajes de incentivo para empresas, lanzamiento de productos, congresos, convenciones, etc. todo ofreciendo un servicio de 5 estrellas para sus pasajeros y todas las comodidades necesarias para este tipo de eventos como salas de conferencias, auditorios, etc. Esta empresa sirve mucho para ver hacia donde se puede enfocar la misin secundaria de nuestra embarcacin, es decir, cuando no se use como E-Ship.

Otros conceptos analizados

En el camino recorrido para encontrar el diseo final del buque hubo un anlisis de distintos conceptos para llegar al que mejor cumpliera con los requerimientos del proyecto. A continuacin se presentan estos conceptos y cmo se eligi finalmente el diseo presentado en este informe. Ms informacin sobre los subconceptos que componen cada diseo se presenta en el Anexo 13.9 Identificacin de conceptos globalesEn la siguiente seccin, las imgenes de los buques han sido tomadas como referencia de la apariencia externa. Las caractersticas de los buques descritos a continuacin pueden variar al de la imagen. Se busca que todos los buques cumplan con el interior (salones, equipos y mobiliario) detectado como necesidades del cliente. Buque ecolgico y eficiente. Ideas en espacios creativos. (Concepto elegido)

Ilustracin 1 Maltese FalconPropulsin: Velas DynaRig con apoyo de motor disel directo para situaciones sin viento.

Estabilizacin: Por aletas mviles

Concepto verde: Usa la propulsin del viento con las velas, aparte posee paneles solares sobre las cabinas de cubierta para generacin de energa elctrica.Las divisiones interiores son hechas de materiales reciclados.

Instalaciones: Posee muebles plegables modulares, lo que permite que los espacios puedan ser utilizados de variadas formas y la reutilizacin de un mismo espacio para distintas actividades lo que permite ahorrar volumen.Las habitaciones con cama y escritorio plegable cumplen el rol de espacios de trabajo individuales. Existe un saln (con bar) tipo pasillo con sillones plegables, los cuales pueden ser usados de da para encuentros informales y de noche una pista de baile.Posee 1 sala de reuniones y 1 saln multipropsito.

Buque funcional, espacios de trabajo sin pagar de ms.

Ilustracin 2 Stella Australis (Australis)

Propulsin: Motor disel directo a la hlice acompaado de velas Sky Sails

Estabilizacin: tanques anti balanceo, aletas fijas y timn

Concepto verde: Posee paneles sobre las habitaciones de cubierta.

Instalaciones: Posee 1 saln de conferencias, 1 saln de trabajo el cual posee distintas reas para el trabajo informal, individual y zona multipropsito, 1 sala de reuniones.Como espacios para el esparcimiento posee 1 bar con una pequea pista de baile, y variados living para aproximadamente 5 personas ubicados en distintos sectores del buque.

Buque a toda vela, mezclar negocios y placer.Ilustracin 3 Club Med 2 (merchantships.info)

Propulsin: Velas con apoyo de motor disel directo para situaciones sin viento.

Estabilizacin: tanques anti balanceo, aletas fijas y timn

Concepto verde: Usa la propulsin del viento de las velas.

Instalaciones: Posee 1 saln de conferencias grande el cual puede ser usado como saln de espectculos, y 2 salones de conferencias de menor capacidad y 1 sala de reuniones. Posee espacios de trabajo individual y de colaboracin informal en distintos sectores del buque y con distintas vistas.Posee un spa, gimnasio, bar con pista de baile, y una estacin nutica que permite a los pasajeros durante las paradas practicar inmersin, ski acutico y otros deportes nuticos.

Buque rpido y dinmico. Para un viaje con muchos destinos.

Ilustracin 4 Mangusta

Propulsin: Water Jets para altas velocidades y Azipods para bajas, alimentados elctricamente mediante generadores disel.

Estabilizacin: Por aletas mviles

Concepto verde: Paneles solares y turbinas elicas tipo Savonis sobre las cabinas de cubierta para generacin elctrica.

Instalaciones: Las habitaciones pueden ser cambiadas en puerto mediante el retiro y la colocacin de contenedores, adecundose a las necesidades especficas del cliente.De esta manera se puede incluir: salas de reuniones, salas de trabajo informal, individual o grupal, distintas reas de esparcimiento (spa, gimnasio, livings).Tambin pueden incorporarse contenedores vacos para ser utilizados como espacios de distintos ambientes para galeras, pistas de baile, sala de usos mltiples, o cualquier otra actividad con el mobiliario adecuado. Las otras habitaciones como comedor, dormitorios, son fijas.

Buque del futuro: ecolgico, autnomo y eficiente. Trabajos en ambientes modernos.

Ilustracin 5 3.3.1.NYK Super Eco Ship 2030Propulsin: Azipods, alimentados elctricamente mediante un generador nuclear. Wind surf plegables de tela solar.

Estabilizacin: Por aletas mviles ms tanques anti balanceos.

Concepto verde: Paneles solares sobre las cabinas de cubierta y paredes laterales, con sistema de seguimiento del sol para generacin elctrica. Adems del uso de velas tipo Wind Surf para condiciones de viento favorables.

Otros: Lubricacin por burbujas de aire.

Instalaciones: Las habitaciones pueden ser cambiadas en puerto mediante el retiro y la colocacin de contenedores, adecundose a las necesidades especficas del cliente. (dem al buque rpido y dinmico)

Anlisis de viabilidad de los conceptos y disponibilidad tecnolgicaDe la identificacin de conceptos globales, se lleg a una gama de opciones de 5 buques diferentes. En esta seccin se analizar si estos distintos tipos de diseos son viables para este proyecto, es decir, si es factible tecnolgicamente, si se puede traer a chile y si esto no entrar en conflicto con la misin propia del proyecto. En primer lugar, se tiene el buque funcional, que posee una propulsin principal mediante motores disel de eje directo y una secundaria mediante el uso de las velas Sky Sails, que no son ms que un cometa que empuja el buque por la accin del viento. Adems se tiene que el buque incluir paneles solares en los techos para poder alimentar equipos elctricos. Todos los conceptos incluidos en este buque funcional existen en el mercado y son perfectamente factibles de hacer. El concepto de las velas Sky Sails son lo ms innovador del diseo, pero a su vez, adecuadas, ya que se sabe que en la costa chilena hay mucho viento. A su vez, se nota que el buque no entra en conflicto con la misin principal del proyecto, por lo que esta propuesta si es viable y la tecnologa si est al alcance. El siguiente diseo, el de buque a toda vela, es similar al anterior en el sentido de la propulsin, ya que posee el mismo motor disel de eje directo, pero en vez de tener velas Sky Sails, tiene velas estndar de viento. La diferencia con el anterior es que en ste el motor disel funciona solo en forma de apoyo cuando no hay viento, por lo que el buque es mucho ms eficiente energticamente. Otra vez, los conceptos incluidos en este diseo, son viables ya que cumplen con la disponibilidad tecnolgica y con la misin del proyecto. A continuacin se encuentra el buque ecolgico y eficiente, que a diferencia del anterior, posee un tipo de velas DynaRig, tiene paneles solares y materiales de construccin sustentables. Las velas DynaRig han sido usadas solo en yates de pocos pasajeros como el Maltese Falcon, pero sera interesante acoplarlas a un crucero de dimensiones mayores como el del diseo anterior. Los paneles fotovoltaicos de cubierta son cada vez ms comunes en todo hbito, por lo que no supondran un problema mayor. Hacer un crucero de estas especificaciones es factible, pero no existen muchos ejemplos en el mercado, por lo que el diseo sera ms exigente en el sentido del desarrollo, sin embargo, sera muy llamativo desde el punto de vista de la misin del buque. El buque rpido y dinmico posee la tecnologa de propulsin por water jet y azipods elctricos alimentados por generadores disel. Las turbinas elicas, si bien pueden causar problemas de espacio en donde estn instaladas, ya han sido utilizadas en buques como el Hornblower y tienen un funcionamiento adecuado, en especial si se puede utilizar el poder del aire en un buque de la velocidad de este. El problema de este diseo es que, a pesar de que posee paneles solares, es muy poco amigable con el medio ambiente ya que la propulsin es muy costosa energticamente. A su vez, no se necesita de un buque rpido que tenga mucha potencia para la misin que se est planteando del proyecto. Si bien la tecnologa de este diseo existe y es usada en otros tipos de buques, no es viable desde el punto de vista de la misin. Por ltimo se tiene la propuesta del buque del futuro, que es muy llamativa tecnolgicamente. Posee propulsin de tipo azipods alimentados por generadores nucleares, velas tipo windsurf de tela solar y paneles solares rotatorios en cubierta. El hecho de que tenga un generador nuclear, ya hace ver el diseo poco viable para la misin del proyecto, ya que se trata de un crucero corporativo y los pasajeros no estaran muy cmodos con la idea de tener a bordo un generador nuclear. Adems, no es factible traer un generador de este tipo ya que en chile no est abierto el campo de la energa nuclear. Tambin las velas con tela solar son difciles de conseguir y los precios de los paneles seran demasiado elevados, por lo que si bien la tecnologa existe, este diseo no es viable para este proyecto. Seleccin de conceptos mediante matriz de decisinHabiendo generado ya los conceptos de buques para el proyecto, se proceder a evaluar estos mediante una matriz de decisin que agrupa distintos aspectos, junto con una ponderacin para cada uno de ellos segn su pertinencia en el diseo buscado. A continuacin se presenta la matriz con las notas, entre 1 y 7, de cada aspecto para cada buque. 7.0 Sobresaliente6.0 Muy Bueno 5.0 Bueno 4.0 Suficiente 3.0 Menos que Suficiente 2.0 Deficiente 1.0 Malo

Tabla 6 Matriz de seleccin de conceptosAspecto Ponderacin Funcional A toda vela Ecolgico Rpido Futurista

Velocidad crucero0.134475

Confiabilidad0.756664

Eficiencia0.645627

Maniobrabilidad0.344476

Costo0.176531

Ecolgico0.656737

Viabilidad0.876541

Estabilidad0.655667

Dinamismo de espacios0.745777

TOTAL 22.524.326.62223.5

Se puede apreciar que finalmente el diseo que se demostr ms acorde a los requerimientos para el proyecto fue el Buque ecolgico y eficiente por lo que fue este la base del diseo presentado.

Conclusin

A modo de resumen y tomando en cuenta el nivel de profundidad de la investigacin, se puede concluir que el producto expuesto en este informe es viable y factible. Se estableci una misin concreta de idear una embarcacin innovadora en cuanto a su diseo, amigable con el medio ambiente, tanto en el consumo energtico como en la emisin de elementos contaminantes, y que ofrezca espacios funcionales y cmodos para la realizacin de diversas actividades. Una de las principales conclusiones a las que lleg el grupo es en torno a la aplicacin del proceso de diseo. Si bien el nivel de conocimiento sobre la produccin de un buque por parte del equipo era bastante bajo, se logr generar un diseo atractivo, que se acerca bastante a la misin del proyecto y que da una idea innovadora de cmo se podra abordar una iniciativa de este tipo. De esta manera, el grupo se pudo percatar del potencial de esta forma de enfrentar los proyectos: es eficiente porque optimiza recursos como el tiempo y la secuencia de etapas es aplicable a proyectos de distintos mbitos.Adems, en clases se estudiaron herramientas potentes para avanzar en el proceso, como son la matriz de necesidades del cliente y la matriz de seleccin de conceptos. A esto se sumaron metodologas ya sabidas, como entrevistas, encuestas y regresiones, que permitieron llegar a una solucin ms robusta. Entre los aspectos positivos de esta experiencia, se debe resaltar la ayuda recibida por entendidos en la construccin de embarcaciones de este tipo, como el profesor del curso y su ayudante. Al tratarse de un producto tan complejo, fue necesario recibir ayuda para centrar la investigacin en los componentes y funciones ms relevantes. Adems, se debe mencionar el enorme apoyo recibido por parte de los softwares computacionales para generacin de modelos y la evaluacin del producto; gracias a estas tecnologas, se pudo obtener un modelo dimensionado y con una distribucin realista de sus componentes, conclusiones importantes en cuanto a los esfuerzos a los que est sometida la embarcacin, puntos de deformacin, etc. y un prototipo 3D. Por ltimo, cabe destacar que el trabajo en grupo fue grato, ordenado y sin asperezas, lo que permiti que las ideas se debatieran libremente y en conjunto, en especial en las etapas preliminares de definicin de misin y generacin de conceptos. Este ltimo aspecto, el trabajo en equipo, hace pensar que uno ha aprendido a realizar tareas complejas en equipo. Tomando en cuenta que este proyecto es de los ltimos de la carrera, no es difcil notar los avances en compromiso, organizacin y eficiencia que uno ha alcanzado en este mbito. Las principales dificultades se presentaron en las primeras etapas del proceso. Al ser un proyecto tan complejo y no tener una idea clara de lo que se busca, no fue fcil definir la misin del buque. Fue necesario hacer varias iteraciones hasta poder llegar a una que convenciese a todo el grupo. Otro aspecto que en el que el equipo detect problemas, fue en los componentes de tecnologa ms avanzada. Al ser aspectos tan novedosos, la informacin que se tiene de ellos es bastante limitada y de difcil acceso. Por ello, no es fcil incorporarlos al modelo y a una correcta evaluacin, por lo que se deben hacer supuestos fuertes, como sucedi en la evaluacin de costos.Cabe mencionar que dado el poco tiempo de trabajo y la poca experiencia y conocimientos por parte del equipo, no se lograron hacer muchas iteraciones y avances en el espiral de diseo. Quedaron, entonces, fuera de anlisis funciones claves, como: integracin de todos los componentes y su distribucin, diseo de las redes de calefaccin y ductos de ventilacin, definicin de materiales y evaluacin de su corrosin, diseo de exteriores, estimacin ms exhaustiva de la potencia necesaria (considerando prdidas, por ejemplo) y dimensionamiento de las velas, entre otros. Si bien algunos de estos aspectos pueden ser fundamentales para el diseo de un producto como un buque, quedan fuera del alcance de la investigacin y deben ser considerados como prximos pasos a seguir en caso de querer continuar con el desarrollo de este proyecto.

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AnexosMisin del buqueTabla 7 Misin1. Misiones

1.1 Misin Primaria

Objetivo GeneralDisear una embarcacin de carcter innovador capaz de albergar actividades de emprendimiento y que represente los valores que E-Ship promueve.

Objetivo Especficos Determinar la manera de incluir espacios comunes que sean funcionales y con alto soporte tcnico, habitaciones cmodas, atencin y servicio de calidad y elementos modulares. Agregar en el modelo el cuidado del medio ambiente, al incluir el uso de energas renovables y artefactos que generen la menor cantidad posible de desechos contaminantes.

TareasTraslado de pasajeros en forma cmoda y segura a travs de las aguas del norte del pas.

Mercado PrimarioPblico: Empresas y organizaciones interesadas en organizar conferencias y actividades internas.Tamao de mercado: cerca de 50 recintos en Chile.

1.2 Misin Secundaria

Objetivo GeneralDisear una embarcacin que sea un recinto para la celebracin de fiestas y otros eventos de este tipo.

Objetivo Especficos Definir la forma de incluir espacios modulares que hagan posible su uso para variadas actividades. Establecer una ruta que sea llamativa y que visite atracciones tursticas del pas.

TareaPrestar servicios de banqueteara y organizacin de eventos, como matrimonios y fiestas privadas.

Mercado SecundarioPblico: Organizaciones o particulares interesados en celebrar un evento. Tamao de mercado: cerca de 120 locales hoy en da.

2. Logstica del Negocio

RecorridoMar del sector norte del pas: Coquimbo Antofagasta Iquique Arica. En todo caso, se adaptara a lo solicitado por el cliente.

Capacidad Autonoma3 das

Duracin de la Misin10 das. En todo caso, se adaptara a lo solicitado por el cliente.

Grupos de inters E-Ship y otras empresas/organizaciones clientes Agencias clasificadoras de barcos Armada (fiscalizador)

Diseo y ManufacturaAstillero Talcahuano

3. Condiciones Ambientales en las zonas de operacin

Estado del MarAltura OlaLargo Ola

Pleamar = 1,8 mBajamar = 0,2 m

RadiacinNieblaTemperatura del Aire

6-7 AltoNubosidad baja

Condicin de HieloSalinidadTemperatura del Mar

Nula35/000Arica Antofagast: Max = 22C, Min = 15 CIquique = 23 C, Min = 18 C

ProfundidadCorrientesVelocidad del Viento

Corriente fra de HumboldtAntofagasta: N, Max = 20 nudos, Prom = 10 nudosIquique Arica: N-O, Max = 16 nudos, Prom = 8 nudos

4. Requerimientos Operacionales

3.1 Punto de diseo

Estado del MarAltura OlaLargo Ola

Pleamar = 1,8 mBajamar = 0,2 m

3.2 Velocidades Requeridas y Perfil de Velocidades

Mxima ContinuaMxima CruceroMnima Crucero

15 nudos

3.3 Dimensiones Principales

EsloraMangaPuntalCaladoDif. Max MinProfundidad

110 m16 m4,2 m

5. Equipos de Ingeniera que Influencian en Diseo

Sistema PropulsorPropulsin a Vela DynaRig

Sistema de Transmisor de PotenciaHlice y Timn

Propulsin AuxiliarMotor Diesel

Planta ElctricaEquipos Siemmens, con suministro energtico a partir de motor diesel apoyado con celdas monocristalinas

6. Arreglo General

Central control buquePlanta Baja

Central control propulsinPlanta Baja

EnfermeraCubierta C

LavanderaCubierta A C

reas AdministrativasCubierta E

HabitacionesCubierta A B C

Comedor - Cocina - SalonesCubierta D E

7. Dotacin Deseable

CapitnJefe reasOficialesMarinerosPersonal de servicioPasajeros

13102565115

Necesidades de los clientes del buque

Entrevista con el profesor Cristbal GarcaA continuacin se resumen las preguntas y respuestas entregadas por el profesor Cristian Garca en la entrevista realizada el 2 de Abril, en el contexto de conocer que busca en el buque donde se realizar el E-Ship. 1. Qu es el E-ship?Es el buque del emprendimiento.La idea original era un buque que recorriera distintos puertos de la costa chilena, para trabajar con las industrias y problemas sociales de cada parada. Lo cual no fue factible pues no haba buques comerciales que hicieran esto.

2. Por qu un buque?Es muy importante para actividades de innovacin estar inmersos en un contexto sin conectividad, centrados en el desafo.

3. Qu buque usaron en la versin pasada?El Australis, estos buques son de turismo aventura por los fiordos.Nos hubiera gustado poder adaptar el buque con espacios flexibles para desarrollar actividades como Design Thinking, y otras actividades de innovacin. Como reas de trabajo tenamos un bar, en l se realizaron talleres colaborativos. En el tercer piso en cubierta, en un saln con sillones articulados que era usado para las charlas de expertos.Tena todas las comodidades, era equivalente a un crucero de 5 estrellas. Yo creo que para este tipo de eventos, se necesita al menos de 3 estrellas.(Nos recomend un documental sobre el E-ship disponible en Vimeo)

4. Cul es el ambiente ideal para innovar?Tomen como ejemplo d.School de Stanford. Se podran sumar laboratorios porttiles para fabricar y prototipar cosas, infraestructura movible. Yo me imagino espacios altamente reprogramables, para distintos tamaos de grupos, sillas que se muevan, que se puedan encapsular. Incluso podra haber habitaciones reprogramables donde los equipos puedan dormir juntos.Recomiendo que busque informacin sobre steelcase, Design Factory de Alto University.Tambin podra ser un buque verde, innovar en un contexto innovador.

5. Qu servicios tena el Australis?Comida men y Buffent, y todos los servicios relacionados a 5 estrellas (habitaciones cmodas, aire acondicionado, etc)

6. Qu dificultades presentaron?Fue difcil trabajar en mar abierto, incluso un profesor se mare dando una clase.Como el espacio de trabajo era el bar, no podan establecerse espacios de trabajo cerrados para los distintos grupos.Nos hubiera gustado hacer charlas durante las comidas, pero haba columnas en el comedor que impedan la visin de todas partes.Eran pocos los espacios informales como livings para que puedan establecer relaciones entre los distintos participantes.

7. Qu deseara para la futura versin del E-ship?Un buque con capacidad entre 150 a 300 personas con espacios altamente reprogramables.

De la entrevista con el profesor Cristbal Garca se desprende que para el uno de los aspectos es la inmersin que se logra por parte de los alumnos por el hecho de no tener conexin de ningn tipo en el buque, adems del inters de que los espacios sean adaptables para las distintas actividades relacionadas a la innovacin y el trabajo de grupos de tamaos variables.Tambin menciona la importancia de otros espacios adecuados como el comedor apto para charlas, un mayor nmero de espacios informales donde los participantes se pudieran relacionar. Tambin el buque debe ser cmodo, anlogo a un hotel de al menos 3 estrellas, y poseer una capacidad entre 150 y 300 pasajeros.

Encuesta a Alumnos participantes de E-ship

A continuacin se presentan los resultados obtenidos de las encuestas realizadas a 59 alumnos participantes en la versin pasada del E-Ship.

Grfico 1 Preferencias de experiencia anterior E-ShipDentro de las actividades acadmicas favoritas destacaron prototipado, metodologa six hats y la visita a terreno a los lugares de las problemticas planteadas.Los alumnos destacaron la posibilidad de que podan conocer personas de otras partes (recordar que haban alumnos de distintas universidades chilenas y Stanford)

Grfico 2 Aspectos negativos experiencia anterior E-Ship

Grfico 3 Caracterstica ms relevante experiencia anterior E-Ship

Grfico 4 Opinin sobre nmero de participantes experiencia anterior E-ShipTambin se les pregunto abiertamente que cosas faltaron. Entre ellos mencionaron: Ms tiempo para el trabajo personal y menos en presentaciones. Desarrollar por proyectos de manera ms seria Ms excursiones / Excursiones con trabajo en equipo. Ms tiempo para investigar las necesidades del cliente. Ms tiempo de esparcimiento Lograr ms interaccin entre los alumnos y los acadmicos

De la entrevista a los alumnos participantes en la versin pasada del E-ship se desprende que para ellos juega un rol vital establecer relaciones con otros alumnos y docentes, participar en actividades grupales, en excursiones y contar con buenos espacios para poder trabajar. Hay alumnos que buscan trabajar en grupo, otros de manera personal y otros buscan tiempo para el esparcimiento, por lo que se desea que existan distintos espacios para el desarrollo de estas actividades de manera paralela. (En la versin anterior del E-ship, los espacios, que estaban pensados para esparcimiento como bares y living deban ser usados para actividades acadmicas por falta de otro espacio). En cuanto a la cantidad de participantes, establecieron que 150, la cantidad de la versin pasada, es un nmero adecuado para este tipo de actividades.

Espacios de trabajo en el primer E-ShipDe ambas encuestas descritas en los puntos anteriores, se destaca la importancia de la necesidad de buenos espacios de trabajo. A continuacin se compara el espacio de trabajo del primer E-Ship (ZETADOC, 2013) con el ideal del espacio de trabajo, basado en el D.School (d.school, 2010)

Ilustracin 6 E-Ship en charlas.Ilustracin 7 Mesas disponibles para trabajo en E-Ship

Ilustracin 8 Espacios D.SchoolIlustracin 9 Espacios D.School

Se observa que en el primer E-Ship, los alumnos deban adaptarse al espacio y las mesas eran de bar, no aptas para el trabajo; mientras que el d.School cuenta con pizarras y mesas mviles que permiten disponer del espacio segn el uso.

Servicios y espacios ofrecidos por cruceros, hoteles y centros de eventos

Meetings on ships, Inspirational Journeys LLC (http://www.meetingsonships.com/)Empresa especializada en viajes de placer o negocios. Incluyen cruceros y resorts de vacaciones en distintas partes del mundo.Plantea como ventaja que realizar eventos en el mar puede resultar ms barato, ya que en un solo lugar se concentran todos los servicios y actividades que el cliente pueda requerir, sin cargos adicionales.Posee Salas de reuniones y conferencias, Teatros, Comedores, Clubes y bares, Salones de estar, Cibercafs, Facilidades deportivas (gimnasio, canchas, muros de escalada). Adems de que pone a disposicin del cliente un encargado de organizar y supervisar que el evento se realce de manera satisfactoria.Centro de eventos y convenciones del Espacio Riesco (www.espacioriesco.cl) Mayor centro de eventos, convecciones y exhibiciones en chile. Su misin es entregar experiencias inolvidables a sus clientes mediante servicios de gastronoma propia y sus clidos y modernos espacios.Cuenta con salones de distintos ambientes, auditorios, patios y terrazas que pueden ser usados con distintos propsitos, segn el evento. (Workshops, ferias, congresos, convenciones, matrimonios, graduaciones, fiestas, espectculos). Ofrece equipamiento audiovisual (pantallas, proyectores, micrfonos y amplificadores) y el apoyo en la organizacin y desarrollo de los eventos, ofreciendo un servicio personalizado al cliente.Algunos de los salones pueden ser separados en distintos espacios.

Ilustracin 10 Saln Don Alberto, separable en 5 secciones segn requerimientos del cliente (EspacioRiesco)Rafael hoteles (www.rafaelhoteles.com) Cadena hotelera europea cuyos valores son servicios, innovacin y calidad. Gran experiencia en la organizacin y adaptacin detallada de espacios diferentes celebraciones (bodas, bautizos, etc). Acomodando los espacios segn gustos y necesidades. Dispone de salones y espacios al aire libre. Espacios adaptables y con luz natural.

Espacios interiores del buqueDistribucin de las cubiertasA continuacin se presenta la distribucin de las distintas cubiertas del buque. A corresponde a la inferior al interior del casco (por sobre la lnea de flotacin), B y C le siguen, D se ubica en la cubierta principal, y E corresponde a una cubierta sobre la cubierta principal. Bajo la lnea de flotacin se encuentra la Cubierta 0.En las cubiertas quedan espacios no asignados, estos pueden ser usados para el trnsito o la realizacin de actividades libres. Cubierta 0Es la ubicada en el fondo del buque. En ella se encuentra el motor, reduccin y ejes para mover las hlices. Tambin se encuentran los tanques de combustible.Cubierta A 32 habitaciones estndar.

Ilustracin 11 Plano cubierta ACubierta B 24 habitaciones Premium. 4 habitaciones estndar. 4 habitaciones econmicas. Lavandera.

Ilustracin 12 Plano cubierta BCubierta C 20 habitaciones Premium. 3 habitaciones estndar. 9 habitaciones econmicas.

Ilustracin 13 Plano cubierta C

Cubierta D Comedor. Cocina. Saln multipropsito. 2 Bar. 4 Sala de reuniones.

Ilustracin 14 Plano cubierta D (Principal)Cubierta E 1 Bar. 2 Sala de reuniones. Cabina de control y administracin.El espacio libre se puede disponer para distintas actividades segn su uso, por ejemplo en fiestas o eventos, el evento principal puede realizarse all.

Ilustracin 15 Plano cubierta E

DormitoriosTodos los dormitorios cuentan con bao con ducha. Existen 3 categoras de habitaciones[footnoteRef:5] [5: Las dimensiones de las habitaciones son referenciales, y pueden variar levemente segn la seccin del buque en que se ubiquen.]

Tabla 8 Resumen tipo de habitacionesCapacidadSuperficie m2Cantidad en el buque

Econmica41513

Estndar21539

Premium21844

Estas habitaciones Premium y estndar cuentan con dos camas plegables convertibles a escritorio, 2 sillas de trabajo, un velador y una TV. La habitacin econmica, es igual a la estndar en dimensiones, pero en vez de dos camas plegables, posee dos camarotes.

Ilustracin 16 Habitacin estndar y econmica. 5m x 3m

Ilustracin 17 Habitacin Premium. 6m x 3m

Ilustracin 18 Ejemplo cama abatible convertible a escritorioComedor y cocinaEl buque cuenta con un comedor para 150 personas (mesas para 6 personas), de amplios espacios, siendo posible disponer las mesas de tal manera de dejar una zona central para charlas o eventos.Dado que el comedor es usado en once, desayuno y almuerzo, no se espera que tenga otro uso.La cocina se encuentra al lado del comedor. Posee mesones de trabajo, 1 cmara de refrigeracin para los alimentos, 6 cocinas de 4 quemadores, 6 lavaplatos.

Ilustracin 19 Comedor (9m x 21.5m) y cocina (9m x 3.5m)Saln multipropsitoSaln pensado para satisfacer distintas necesidades del cliente, este se puede adecuar usando el mobiliario adecuado. Cuenta con una superficie de 10x25m, y separadores de ambiente tipo corredera que permite dividir la habitacin en 5 secciones de 10x5.Uso como saln para desarrollo de ideas innovadorasPodran trabajar de manera cmoda al menos 100 personas simultneamente. Se puede adecuar la habitacin con mobiliario especial como pizarras mviles, murallas en T (separadores de ambiente rayables), mesas modulares y sillones. Se estiman de tal manera de formar 25 grupos de trabajo de 4 personas. (Dado que son mviles, estos se pueden reagrupar para formar grupos de otros tamaos. Los muebles poseen trabadores en las ruedas para evitar desplazamiento indeseado).

Ilustracin 20 Saln multipropsito (10m x 25m)

Ilustracin 21 Pizarra mvil (Doorley & Witthoft,2012)Ilustracin 22 Murallas en T (Doorley & Witthoft, 2012)

Ilustracin 23 Mesas modulares (Doorley & Witthoft)Ilustracin 24 Cubos de espuma

Uso como saln de conferencias o teatroEl saln puede ser rellenado con sillas, y montar un escenario si es necesario. De esta forma puede ser usado para conferencias, obras de teatro o conciertos, graduaciones, etc. Sin costo extra, se pondr a disposicin el equipo audiovisual que se requiera.Como ha habitacin se puede subdividir, puede ser usado por ejemplo para realizar conferencias simultneas. Ilustracin 25 Ejemplo saln conferencias pequeo

Ilustracin 26 Ejemplo saln de Conferencias grande, o teatro

Ilustracin 27 Ejemplo saln usado en bodas

BarEjemplo de la distribucin de bar. Diseado como espacio de esparcimiento. Tambin puede aprovecharse para establecer relaciones informales.Se generan 3 de estos espacios en distintas partes del buque.

Ilustracin 28 Bar (8mx10m)LavanderaCuenta con 3 lavadoras y 1 un silln para esperar.

Ilustracin 29 Lavandera (4m x 4m)Sala de reunionesSalas de reuniones para 6 personas. Cuentan con una mesa, 6 sillas y una TV para video conferencias y proyecciones.

Ilustracin 30 Sala de reuniones (5m x 4m)En caso de no ocuparse como sala de reuniones, el cliente puede optar por la opcin de convertir estas salas en un lugar de reunin informal (solo sillones y mesas de centro) u otro que estime conveniente. (Cambio de mobiliario antes de zarpar)

EnfermeraCuenta con 3 camas, 1 silln para visitas y los suministros necesarios para curar heridas de manera ambulatorio y medicamentos de botiqun.

Ilustracin 31 Enfermera (4m x 6m)

Diseo del cascoEl primer paso para disear el casco, fue determinar la carga y la superficie necesaria para satisfacer el uso de este (proceso iterativo).Luego es dibujado en DelftShip la forma del casco (y en consecuencia se obtienen todas las propiedades de este), para finalmente poder dibujarlo en Autodesk inventor y poder obtener las dimensiones de las distintas cubiertas y peso del casco.Teniendo lo anterior, se procede a hacer otros clculos de inters, como lo son las resistencias a las olas de quebranto y arrufo, estabilidad y potencia del buque.Estimacin del uso de espacios interiores y cargaA continuacin se calcula la superficie y carga mnima que debe poseer el buque.La estimacin del peso de los objetos se resume en la siguiente tabla, no se busc ser ms preciso ya que este valor no influye mucho en la estimacin del tonelaje.Tabla 9 Estimacin de peso por objetoObjetosPeso (kg)

Cama-escritorio/ Camarote10

Cmara de refrigeracin[footnoteRef:6] [6: Equivalente a 6 refrigeradores llenos.]

600

Cocina de 4 quemadores10

Ducha30

Lavadora20

Lavamano/ lavaplato10

Mesa para 6 personas10

Mesita/ Velador5

Piano200

Silla2

Silln20

TV3

wc30

Otros pesos, como el del casco y las velas, se obtuvieron del volumen de inventor y la densidad de los materiales, el peso del motor se obtuvo de la hoja de especificaciones.Para estimar las superficies de los distintos espacios se utiliz un programa de diseo de interiores (SpaceDesigner), donde se dibujaron las habitaciones con el mobiliario que se estim conveniente segn la habitacin. Ver espacios en anexo 13.3.Se observa que el mayor aporte en cuanto a peso corresponde al casco, cubiertas, velas y motor[footnoteRef:7], siendo despreciable el equipamiento de muebles frente a estos. Los muebles ms que nada determinan los espacios necesarios. [7: Se utiliza como referencia el motor disel de la compaa MTU Friedrichshafen de 5230 hp de potencia (Friedrichshafen)]

Se necesita al menos una superficie de 2469 m2 y una capacidad de carga de 2051,081 ton.Tabla 10 Estimacin de tonelaje y superficie necesariaHabitacinCantidad de habitacionesPersonas por habitacinSuperficie por habitacin (m2)Peso por habitacin (kg)

Dormitorio econmico con bao y camarotes20415100

Dormitorio estndar con bao/ estudio personal10215100

Dormitorio Premium con bao/ estudio personal66218100

Comedor1150189300

Cocina1-36780

Saln multipropsito1100200665

Bar 33080537

Lavandera31014220

Sala de reuniones562021

Enfermera132470

OTROS

Motor con reduccin114785

Casco y cubiertas[footnoteRef:8] [8: Calculado con la densidad del acero (7,850 g/cm3) y el volumen del modelo hecho en Autodesk Inventor.]

1876558

Mstil de Velas[footnoteRef:9] [9: Calculado con la densidad del aluminio (2,710 g/cm3)y el volumen del modelo hecho en Autodesk Inventor.]

3293717

Personas[footnoteRef:10] [10: 150 pasajeros, 75 tripulantes.]

22570

Combustible[footnoteRef:11] [11: Cantidad estimada en secciones anteriores. Se utiliza la densidad del disel.]

250m3832 kg/m3

Balsas salvavidas cerrado[footnoteRef:12] [12: Capacidad y peso basado en http://spanish.alibaba.com/p-detail/botes-salvavidas-totalmente-cerrados-bote-de-rescate-de-venta-300002284265.html]

9264404

TOTAL24692051081

Diseo del casco en DELFTship y Autodesk InventorEl casco se ha modelado a partir del diseo de las curvas de superficie con el programa Delft Ship, es decir, el programa presenta una malla de puntos los cuales puede modificarse su posicin para ir dando la forma al casco.Se verifica que la curvatura de Gauss sea negativa (tangente corta 2 puntos), ya que de esta forma se asegura que las formas del buque son lisas, sin abolladuras, ya que estas afectan el comportamiento hidrodinmico del buque, aumentando la resistencia al avance.

Ilustracin 32 Curvatura de Gauss en DELFship

El programa tambin entrega propiedades del casco, entre ellas el desplazamiento, curvas de Bonjean y algunos coeficientes. Tabla 11 Coeficientes del cascoCoeficientes de inters

Eslora/manga6,875

Eslora/Calado26.2

Manga/Calado3.8

Coeficiente de bloque0,3594

Coeficiente prismtico0,5120

Coeficiente prismtico vertical0,6203

Coeficiente del plano de flotacin0,702

De lo visto en clases los ratios estn dentro de los valores especificados para un buque de pasajeros con excepcin del de eslora/manga, que se asemeja al de un buque de carga. Esto se debe a que el casco es ancho. Los coeficientes tambin se encuentran dentro de los valores especificados para un buque de pasajeros.El programa tambin genera planos de lneas, este fue luego usado para el diseo del modelo en Autodesk Inventor para dibujar las cuadernas, quilla y larguerillos (tambin usados como baos) para dar paso al casco y la cubierta.

Ilustracin 33 Plano de Lneas

Ilustracin 34 Modelo en Autodesk Inventor

Comportamiento del casco frente a olasPara calcular como afectan las olas al casco, primero se desratizar el peso entre las secciones de las cuadernas. Es decir, el buque se divide en 20 secciones enumeradas de 1 a 20 de popa a proa.

Ilustracin 35 esquema divisin del buque en 20 seccionesSe asume que el peso del mobiliario, el casco, el combustible, balsas salvavidas y las personas se distribuye homogneamente. Las fuerzas de mayores magnitud, que son las del motor y las velas actan en secciones especficas: las velas en los compartimientos 3,9,15 y el motor en el compartimiento 5.Para calcular la fuerza producida por el desplazamiento de agua, se tienen dos casos crticos: la ola de quebranto y la ola de arrufo. Cuya forma se estimar con la formula escrita bajo, en que se forma una onda sinusoidal con centro en calado0 y H la altura de la ola (distancia entre la cresta y el valle), ser estimada como 1/20 de la eslora. (Olivella, 1998). X es la distancia de la popa e y en la altura de la ola.

Ilustracin 36 Buque entre olas quebranto

Ilustracin 37 buque entre olas arrufo

Con la altura de la ola en una determinada seccin y las curvas de Bonjean (rea desplazada por una seccin transversal del casco a un cierto calado, determinadas con ayuda de DELFTship) se determina el rea desplazada, y multiplicada por la distancia entre las cuadernas (5.5m) se obtiene el volumen desplazado por la ola.Para establecer calado0 se considera el calado de diseo 4.2m (cuyo tonelaje es similar al calculado con el que lleva el buque de carga). Por otro lado como la eslora es 110, H=5.5.Tabla 12 Distribucin de cagas y empuje generado por olas criticasEMPUJECARGAS

QuebrantoArrufo

Seccinx [footnoteRef:13] [13: A la mitad de la seccin]

yrea m2Empuje (tonf)yrea m2Empuje (tonf)Distribuido (tonf)Velas (tonf)Motor (tonf)

12,751,480,000,006,926,9939,4157,8

28,251,750,000,006,6519,15107,9657,8

313,752,260,000,006,1425,90146,0157,8293,717

419,252,952,8916,305,4527,30153,9057,8

524,753,7716,3692,254,6325,73145,0457,814,785

630,254,6332,27181,943,7722,49126,7957,8

735,755,4547,56268,122,9518,38103,6357,8

841,256,1460,30339,942,2614,4781,5957,8

946,756,6569,05389,271,7511,6365,5857,8293,717

1052,256,9272,44408,381,489,9556,0757,8

1157,756,9270,05394,911,489,9556,0757,8

1263,256,6562,89354,541,7511,2263,2557,8

1368,756,1452,70297,102,2613,9678,7257,8

1474,255,4541,00231,142,9517,6599,5357,8

1579,754,6320,62116,243,7721,26119,8557,8293,717

1685,253,7714,0979,444,637,4241,8257,8

1790,752,952,0011,285,4510,6059,7657,8

1896,252,260,000,006,140,744,1457,8

19101,751,750,000,006,650,000,0057,8

20107,251,480,000,006,920,000,0057,8

Total (ton)3180,831549,122051,081

Grfico 5 Distribucin de cargas ola de quebranto

Grfico 6 Distribucin de cargas ola de arrufoSe utilizan estas fuerzas para calcular la mxima deflexin y esfuerzos que se provocan en la viga. Como se observa, las fuerzas no se encuentran en equilibrio (un clculo ms preciso requerira iterar para encontrar el calado base sobre el cual la ola sigue su forma sinusoidal y desplaza el tonelaje equivalente a la carga, pero lo que interesa ver es el orden de magnitud de las deformaciones), por lo que para evitar traslaciones en el modelo se considerar como punto de apoyo donde se ubique la mxima fuerza de boyantes. Se utiliza acero estructural (E=200GPa)Para simplificar el anlisis, se representar el buque como una viga de 110m de largo, 17m de alto y 16m de ancho.Las cargas se pasan de kgf N, multiplicndolas por un factor de 10.

Ilustracin 38 Deformaciones del buque con ola de quebranto

Se observa que la magnitud de la deformacin mxima es despreciable y se da hacia la popa del buque. Esto se debe a que en esta zona no hay empuje por parte de la ola y el peso del mstil de la vela que va ubicada en dicho sector afecta negativamente.

Ilustracin 39 Deformaciones del buque con ola de arrufoAl igual que antes, las deformaciones son despreciables. Se observa que en este caso la ola sostiene aproximadamente de forma distribuida la viga, generndose un punto dbil en el centro, donde calza la menor sustentacin de la ola con la posicin del mstil central. Las mayores deflexiones (que siguen siendo despreciables) ocurren en la proa, ya que no est siendo sujetada por la ola.Se observa que de ambos casos, la ola de quebranto resulta ser la ms crtica.

Estabilidad del casco

Para todo buque es fundamental realizar un anlisis de estabilidad para asegurar que para ngulos pequeos de escora este pueda volver solo a estar adrizado, o en su posicin de equilibrio. Para esto es necesario calcular su centro de gravedad y ver la distancia que hay entre este y el metacentro, la proyeccin vertical del centro de carena desplazado en el eje central del buque. A esta distancia se la llama altura metacntrica como se presenta en el siguiente diagrama en que B es el centro de boyantes o centro de Carena, G es el centro de gravedad y M el metacentro.

Ilustracin 40 Estabilidad del buque (fao.org)Si la altura metacntrica es positiva, quiere decir que el metacentro est sobre el centro de gravedad y se dice que el buque tiene un equilibrio estable, a diferencia de si la altura es negativa en que se dice que tiene un equilibrio neutro o inestable y es muy probable que el buque zozobre.Utilizando el software Delft Ship se calcul para el diseo del buque una altura metacntrica transversal de 6,156m y una longitudinal de 186,71m lo que supone un diseo bastante estable que no debiera tener problemas para navegar en mar. Cabe sealar que el software consider dentro de sus clculos el peso del equipamiento y del combustible (mismo calculado en seccin 13.4.1).

Propulsin del barco

Especificaciones velas Dyna RigPara analizar la tecnologa de propulsin a vela DynaRig se consider el yate The Maltese Falcon ya que ha demostrado tener un gran desempeo lo largo sus 8 aos navegando por el mundo. En la siguiente tabla se ilustrara las principales caractersticas de dicha tecnologa:

Tabla 13 Especificaciones Velas DynaringVelas DynaRig

MarcaDamon Roberts of Insensys, Ltd

AstilleroTuzla, Turqua

Caractersticas estructuralesPiezaMaterial

MstilAluminio

VargasAluminio

Sensor de vientoFibra de carbono

Velocidad19,5Nudos

Costo de desarrollo$ 80.000.000USD

Costo estimado $ 20.000.000USD

Tambin se estudi que las velas van a aportar 14.500 N a la propulsin del buque, esto esta especificado en la siguiente tabla:

Tabla 14 Empuje Velas DynaringFuerza empuje velas

Coeficiente de fuerza0,09

Densidad del aire1,20kg/m3

Velocidad viento promedio5,00m/s

rea de la vela10.725,00m2

Desempeo velamen14.527,01N

0. Motor disel auxiliar y potencia requerida

La potencia de diseo para el motor elegido se calcul tomando como ejemplo el buque Stella Australis, que con sus 89m de eslora y 14.6m de manga, tiene una forma similar al diseo propuesto. Mediante un coeficiente de almirantazgo descrito en la siguiente ecuacin, se logr tener una aproximacin de la potencia requerida para nuestro diseo.

Donde es el coeficiente de almirantazgo, es el desplazamiento en toneladas, es la velocidad en nudos y es la potencia en hp.Con los datos del Stella Australis se puede calcular el coeficiente y luego con el desplazamiento estimado y la velocidad que se quiere lograr para este diseo, se puede calcular la potencia igualando los dos coeficientes de almirantazgo. Los resultados se muestran a continuacin:

Tabla 15 Calculo de potencia del motor diselUnidadesStella AustralisDiseo

Velocidad crucerokn1212

DesplazamientoTon12812212

C-72,872,8

Potenciahp28004029,7

Debido a que la seguridad y confiabilidad es un tema muy importante dentro de este proyecto es que se decidi, por sugerencia de expertos, equiparlo con 250m de combustible. Estimando, mediante estudio de motores de potencia similares a la requerida, un consumo de 900 lts/hr, se puede calcular una autonoma de poco ms de 11 das de navegacin con disel, lo cual sera suficiente para cumplir con el objetivo del E-Ship.

Equipo utilizado para la generacin de electricidad

Para la generacin de electricidad se cotizo los equipos en la empresa Siemens por su confiabilidad y trayectoria en el mercado. Las maquinas necesarias seran las siguientes:1. Generador y alternador: encargado de aprovechar la energa entregada por el motor para transformarla en energa elctrica. Equipo: SISHIPcis POWER MV2. Main swich board: encargado de recibir la electricidad del generador y transferirla a las distintas maquinarias. Equipo: Switchgear NXAIR3. Bus bars: transferencia de la electricidad. 4. Circuit breakers: son interruptores que cortan la electricidad en caso de emergencia. Equipo: SIPROTEC5. Sistema de control y fusibles: sin encargados de controlar proteger las maquinas por una sobre carga. Equipo: IMAC556. Transformadores y rectificadores: bajan el voltaje de la corriente para el uso de los aparatos elctricos y cambian la corriente continua a corriente alterna. Equipo: GEAFOL MV-DTEn caso de emergencia debe existir otro generador que sea capaz de generar suficiente energa para las funciones fundamentales de emergencia. Para esto se cotiz un motor ms pequeo marca MTU modelo S60.

Sistema de estabilizacin por aletas mviles.Para este diseo se eligi un sistema de aletas mviles, ya que al tratarse de un buque relativamente pequeo, donde la idea es que nunca deje de estar en movimiento, un sistema activo y de rpida respuesta a las oscilaciones es lo que se necesita. Dentro de este tipo de sistemas, se encontr que la marca Rolls Royce fabrica una clase de stas aletas llamadas Aquarius folding-fin stabilisers que estn especialmente diseadas para buques de tipo crucero de baja capacidad de pasajeros. Una de las caractersticas de este dispositivo es que tiene un alto rendimiento en movimientos de balanceo del buque, ocupa un espacio pequeo, tiene un bajo costo de instalacin y sus aplicaciones van desde yates largos, pequeos cruceros, ferries para pasajeros, y pequeos buques navales, por lo que se adecua perfectamente a nuestro diseo.

Ilustracin 41 Aletas mvilesA continuacin se presenta una tabla con especificaciones relevantes de las aletas de estabilizacin:Tabla 16 Especificaciones de los sistemas de estabilizacinUnidadesSistema estabilizacin

rea aletam1,82 5,78*

PesoTon19,3 40,2*

*Dependiendo de tamao del buque.

Tabla 17 CostosTabla de detalle de costos

Observaciones:

1. Azul: De color azul se encuentran los componentes cuyo precio fue estimado. Cabe destacar que la mayora de estos incluye en su valor el costo por instalacin y consultara por parte de le empresa especializada, ya que esta es la forma cmo se cotizan estos elementos.2. Propulsin: El nico precio del que se tiene referencia, es el del estudio y desarrollo de las velas DynaRig. El resto de los componentes tienen que ser cotizados a la empresa misma.3. Casco:

Cantidad de trabajadores astillero: Este nmero se estim de la base que el Costa Fascinosa, crucero italiano con capacidad para 3.800 pasajeros, cont con 3.000 trabajadores en los astilleros [footnoteRef:14]. As, se obtuvo una proporcin entre la capacidad del crucero y los trabajadores requeridos para su construccin. Luego, tomando la capacidad de 232, se lleg a 185 trabajadores. [14: http://blog.costacruceros.es/post/EL-COSTA-FASCINOSA-EL-MAYOR-BUQUE-DE-CRUCEROS-CON-BANDERA-ITALIANA-ENTRA-EN-SERVICIO-EN-VENECIA.aspx]

Trabajadores: La dotacin descrita lneas arriba se distribuy burdamente entre las principales profesiones navales a las que se les encontr su salario mensual. Tiempo de construccin: Se tom como referencia el tiempo de construccin de un crucero similar en el astillero Icex de Espaa, de 24 meses. (http://www.icex.es/icex/es/index.html ) Astillero: En el informe se detalla que el buque ser construido en el astillero ASMAR de Talcahuano. Se consult a dicha institucin los costos de fabricacin, a lo que ellos afirmaron que dependa de muchos factores y que adems era confidencial. Por eso, se busc en internet sobre estos valores.Correlaciones

La siguiente tabla muestra el peso, capacidad y costo de construccin de los 18 cruceros cuyas caractersticas ms se asemejan a las del buque ocenico diseado para E-Ship.Tabla 18 Peso, Capacidad y Costo de embarcaciones para regresin

Los datos de esta tabla fueron graficados para obtener las siguientes correlaciones:

Grfico 7 Peso - Costo

Grfico 8 Capacidad - CostoDentro de cada grfico, se indica la correlacin lineal que se obtuvo para cada caso. Luego, tomando los valores del buque diseado para E-Ship, 232 personas de capacidad y 1.900 ton de peso, se obtuvieron costos de USD 132.407.600 y USD 40.926.000, respectivamente. Claramente, se puede apreciar que la primera correlacin es ms fuerte, ya que el R es mayor.

Descomposicin funcional y generacin de subconceptos

Transmisin de potencia

Transmisin directa/reductora Tipo de transmisin de potencia ms utilizada en buques hoy en da. Consiste en conectar de manera rgida el motor a la hlice del buque por medio de un eje, para motores de bajas RPM, o conectar el motor a un sistema de engranajes reductores que permitan reducir la velocidad de la hlice evitando as la cavitacin, para motores de medianas y altas velocidades. Al estar la hlice fija, para este tipo de buques se requiere tener un timn para que la embarcacin gire. Figura 1 Diagrama de transmisin con reductor y hlice fija Tabla 19 Ventajas y desventajas de transmisin directa/reductoraVentajas Desventajas

A. COSTO Al ser ampliamente usado hoy en da los costos son bajos comparativamente con otros tipos de transmisin A. FUNCIONAMIENTO Los motores trmicos por lo general tienen rangos de funcionamiento ptimo muy estrechos por lo que se pasa ese mismo problema a la hlice

B. DISPONIBILIDAD Alta disponibilidad de las piezas o sistemas que se requieran, nuevamente debido al amplio uso que tiene B. BAJA CAPACIDAD DE MEJORAMIENTO Si en algn minuto se requiere aumentar la potencia se necesitara un mecanismo diferencial complicado para agregar un nuevo motor

C. EFICIENCIA Al pasar directamente la potencia del motor a la hlice hay pocas prdidas de energa

Propulsin mecnico elctrica Modo de propulsin mixta que consiste generalmente de un motor disel, o en algunos casos turbina a gas o motor a gasolina, conectado a un generador elctrico que luego alimenta motores de traccin elctrica. Este sistema permite deshacerse de los sistemas de engranajes y embragues necesarios para que el motor de combustin interna pueda propulsar la embarcacin y tambin reemplaza la curva de funcionamiento de un motor disel, con un rango de funcionamiento ptimo muy estrecho y forma que no se condice con la curva de carga, por la curva de funcionamiento de un motor elctrico de una eficiencia mayor y mucho ms coincidente con la curva de carga de un buque, lo que permite una potencia mucho ms lineal y menores emisiones del motor disel, ya que est funcionando siempre en su punto ptimo. Este sistema permite tambin aumentar la potencia, si as se requiere, de una forma muchsimo ms simple al tan slo acoplar otro motor elctrico al eje, sin necesidad de mecanismos diferenciales que se requeriran en el caso de acoplar otro motor de combustin de forma directa. A pesar del funcionamiento ptimo del motor trmico y de no contar con prdidas en sistemas de engranajes, este tipo de propulsin suele ser menos eficiente que la propulsin directa, sin embargo, otras ventajas como su posible maniobrabilidad si se utiliza con motores azimutales, o mayor facilidad en construccin y funcionamiento la posicionan cada vez ms como una buena alternativa en los buques de hoy en da.

Ilustracin 42 Diagrama tpico de propulsin mecnico elctrica

Tabla 20 Ventajas y desventajas propulsin mecnico elctricaVentajas Desventajas

A. FUNCIONAMIENTO Potencia es entregada de forma ms lineal y permite en algunos casos mejor maniobrabilidad A. EFICIENCIA Posible menor eficiencia que sistemas de transmisin mecnica

B. CONSTRUCCIN No requiere sistemas de engranajes y generalmente utiliza menor cantidad de piezas y espacio

C. EMISIONES Reduccin de emisiones de parte de motores trmicos al funcionar siempre en su punto ptimo

Instalaciones Mixtas Una instalacin se considera mixta, en el sentido ms amplio de la palabra cuando utiliza varias mquinas sean o no del mismo tipo y sean o no de las mismas caractersticas para dar las distintas velocidades. En un sentido ms restringido y donde el concepto de instalacin mixta tiene autntico significado es en los buques de guerra. En un buque mercante se opera normalmente durante toda la navegacin a velocidad uniforme, que se mantiene hasta rendir viaje. En cambio en los buques de guerra es tal la diferencia de situaciones en que puede encontrarse, que es en ellos donde este tipo de instalaciones tiene aplicacin especfica y racionaliza la utilizacin de la maquinaria. La designacin empieza siempre por CO, iniciales de la palabra inglesa COMBINED, seguidamente se coloca la inicial de la mquina que se usa para dar velocidad de crucero: S de steam = vapor, D de diesel y G de gas = turbina de gas. A continuacin figura la letra O o la letra A iniciales de or o and significando la O que la mquina de toda fuerza acta sola en esa situacin y la A que la potencia de la mquina de toda fuerza se suma a la de crucero para dar la plena potencia. Por ltimo la letra final, S, D o G indica asimismo el tipo de mquina utilizada para dar, sola o con la de crucero, la mxima potencia.

Sistema CODLAG CODLAG (COmbined Diesel-eLectric And Gas - Combinado disel-elctrico y gas) es un sistema de propulsin naval, modificacin del sistema CODAG. Este sistema se considera como un sistema de propulsin disel elctrico convencional ya que cuenta con los motores elctricos dentro de borda. Un sistema CODLAG emplea motores elctricos conectados a los rboles de las hlices (habitualmente dos). Los motores son alimentados por generadores disel. Para obtener velocidades mayores, una turbina de gas impulsa los rboles mediante una caja de transmisin de conexin cruzada; para velocidades de crucero el sistema de transmisin de la turbina se desconecta mediante embragues. Los sistemas que emplean las turbinas de gas como turbogeneradores, sin transmisin mecnica a las hlices, no se clasifican como CODLAG. Algunas naves de pasajeros, como el RMS Queen Mary 2, usan esta configuracin con un conjunto de generadores disel para la carga base y turbogeneradores para obtener potenci