Diseño y construcción de Catamaranes PRFV
Transcripción
Diseño y construcción de Catamaranes PRFV
XXII COPINAVAL Buenos Aires-Argentina 2011 Diseño y construcción de Catamaranes PRFV orientado a mayor desempeño y productividad.- Introduciendo nuevos conceptos en la flota turística de Galápagos Roberto Omar Morante Villareal, Ingeniero Naval Diseñador & Constructor de Embarcaciones [email protected] Km. 26 Vía Daule, Guayaquil – Ecuador Telefono: (593) (8) 4942238 RESUMEN Desde la década pasada la demanda de catamaranes de turismo en las islas galápagos creció considerablemente y con ella la construcción naval en Ecuador, lo que origino el desarrollo de un prototipo que cumplió todos los requerimientos de turismo en las islas. Un reciente análisis costo-efectividad de la flota existente en cuestión determinó que el prototipo en aquel entonces pudo mejorarse en cuanto a formas, navegabilidad, velocidad, construcción y costo. Aunque la infraestructura de construcción y el estado del arte de catamaranes turísticos en el Ecuador no fueron las más completas en ese entonces, la misma operación de dicha flota permitió ahora introducir conceptos de diseño orientados a desempeño y a productividad que beneficiaron al armador con menores tiempos y costos de construcción, y menores costos operativos. Una recolección de los datos de operación de la flota, experiencias en la construcción, revisiones de diseños existentes, análisis racionales de todos los sistemas y estados del arte de catamaranes permitió el desarrollo de modelos costo-efectividad (OMOE-OMOC) que condujeron a una solución mejorada y que sirvió como base para la construcción del CATAMARAN OCEAN SPRAY PRFV 34m. El resultado fue el empleo de solo el 84% de las horas-hombre usadas en construcción de proyectos similares anteriores, se obtuvo un ahorro en el costo final arriba del 11% incluyendo materiales y equipos, se mejoro la velocidad en 1.5 nudos incluso cuando las dimensiones principales aumentaron 5% en comparación de otros, y la autonomía se incremento en un 65% permitiendo a este tipo de embarcaciones realizar turismo de 15 días además del común de 7 días alrededor de las islas. Finalmente, se realizan comparaciones de los catamaranes representativos incluyendo el OCEAN SPRAY para luego de usar los modelos de síntesis e implementar sus resultados para sentar las bases para el mejoramiento de las futuras construcciones de catamaranes en las Islas Galápagos. ABSTRACT Since the last decade the continuous use of cruising catamarans around the Galapagos Islands has grown considerably in harmony with the boatbuilding in Ecuador, which led to the development of a prototype catamaran fulfillment at all the requirements of cruise inside the islands. A cost-effective analysis of the existing local catamarans was carried out resulting in that such prototype could be improved regarding the hull forms, seaworthiness, speed, construction and cost. Although the outfitting capabilities and the state of the art of cruising catamarans in Ecuador were not the best, nowadays the catamaran´s operational experience itself allowed introduce a design with performance and productivity-oriented concepts benefiting the owner with shorter construction time, lower construction costs and lower operational costs. A data collection of the fleet itself, past boatbuilding experience, survey of existing designs, [1] XXII COPINAVAL Buenos Aires-Argentina 2011 rational analysis of the boat breakdown structure and a little review of the catamaran´s state of the art led to the development of a cost-effectiveness model (OMOE-OMOC) and solved it giving a improved solution as the basis for the GRP CATAMARAN OCEAN SPRAY design and construction. The results were the employ of just 84% of man-hours used in previous projects equivalent to a final cost saving above 11% including materials and equipments, 1.5knots higher even when the main dimensions were increased by 5% compared to others catamarans and the endurance/autonomy was increased by 65% giving to this boat an added cruising autonomy of 15 days as well the common 7 days around the islands. Finally, this paper include comparisons of representative catamarans including the OCEAN SPRAY as a result of the feasibility models and the conclusions for improved future catamarans construction for the Galapagos Islands. INTRODUCCION A inicios de la década del 2000, el uso de catamaranes para los cruceros navegables en las Islas Galápagos inició con la construcción de un prototipo que tuvo muchas ventajas comparado con su homólogo monocasco debido a que el confort en habitabilidad llamó mucho la atención a los armadores. Dicho prototipo tuvo continuas evoluciones en esa década basado en las experiencias ganadas de la tripulación, de constructores, diseñadores y de armadores que encontraron un nicho de desarrollo en la construcción de la flota, que hasta el momento pasan de 10 en número. Teniendo en cuenta la gran ventaja que brindan los catamaranes en cuanto a su área útil en cubiertas, su selección para el sector turístico y de transporte siempre fue un acierto en ese momento revelando incluso en la actualidad que considerando un poco más a fondo los requerimientos, definiendo un espacio de diseño y desarrollando modelos de síntesis para su evaluación, ese prototipo aún pudo acercarse a una solución de frontera no dominada dentro del mismo espacio de diseño; es decir una solución factible para la cual no existe otra solución factible, y que además es la mejor en un atributo objetivo y al menos, la mejor, para otros atributos objetivos dentro de ese espacio de diseño, Figura 1Figura 1, y de este trato racional a la selección del catamarán optimo para las Islas Galápagos resulta el OCEAN SPRAY. Para iniciar el análisis se presupone contar con una población de diseños generados aleatoriamente o partir de una población de diseños existentes que es el caso de la flota turística de catamaranes y a seguir la evaluación de dicha población mediante un modelo de síntesis de las embarcaciones, la generación de una medida total de desempeño tomando en cuenta efectividad y costo, la filtración de los diseños acorde a capas de dominancia por las restricciones definidas en el espacio de diseño, el penalizar diseños como no factibles asignando probabilidades geométricamente decrecientes y hasta finalmente el tomar decisiones de diseños óptimos dentro del espacio, Figura 2. En el caso particular del catamarán OCEAN SPRAY, la metodología de cálculo de la medida total de efectividad se basó en la opinión y juicio de armadores, operadores turísticos y de la tripulación para sintetizar diversas entradas del modelo como operación, requerimientos de los cruceros, experiencia de navegación y experiencia del autor en diseño y construcción. Así, el modelo de efectividad desarrollado permitió cuantificar la efectividad del catamarán mediante la definición de los cruceros y servicios a bordo, la efectividad y eficacia de la estrategia de construcción, y la relación [2] XXII COPINAVAL Buenos Aires-Argentina 2011 funcional entre el catamarán y el sistema de medida del desempeño (MDD1). Los requerimientos fueron deliberadamente invocados a provocar innovación respecto de los catamaranes anteriores en cuanto a perfiles y distribución en cubiertas, espacios amplios y confort en zonas sociales, en cabinas de pasajeros y en las de tripulación, autonomía para incrementar el tiempo navegación al doble, navegabilidad en olas reduciendo periodo de cabeceo y “slaming”, mayor velocidad sostenida en olas para tránsito entre islas del archipiélago y menores tiempos y costos de construcción. En este sentido, el autor desarrolló una metodología racional de evaluación para generar una solución específica para tales requerimientos explorando algunas pero no todas las posibles configuraciones de alternativas distintas a las empleadas hasta ese momento para construir y operar los catamaranes de la flota turística de Galápagos tales como procesos de análisis jerárquicos para las valores de desempeño (PAJ2)i,ii, fronteras de Pareto para filtrar soluciones factibles y propuestas tecnológicas de construcción y ensamble en embarcaciones de materiales compuestos. Por ello, el presente trabajo describirá brevemente el abordaje del modelo de efectividad y costo, y los conceptos conducentes a construcciones de mayor productividad y menor costo en estas embarcaciones. ABORDAJE DEL PROYECTO De acuerdo a un estudio de factibilidad y plan de negocios del armadoriii para el proyecto del Catamarán Ocean Sprayiv, y basado en estadísticas de la administración de las islas Galápagos, existe una demanda insatisfecha en cuanto a duración del crucero 1 Traducción del Ingles Measure of Performance MOP 2 Traducción del Ingles Analytical Hierarchical Process AHP (mayormente 8 días) y número de pasajeros en embarcaciones con TRB<500. Dicha demanda obliga a enfocar la atención en las capacidades intrínsecas de la embarcación dada su autonomía y confort para poder estructurar un modelo de selección racional de las características optimas acorde a requerimientos específicos. Por ello, basado en un itinerario propuesto por el agente turísticov (Figura 3) y en las exigencias de confort de los pasajeros desatendidos se definieron las misiones del proyecto basadas en el perfil operacional: 1. Crucero entre islas: Basado en el 27% del tiempo de operación de transito que la embarcación ocupa en las Islas Galápagos con una velocidad de crucero al 80% de la carga de sus motores propulsores 2. Navegación a Dique: Basado en el máximo recorrido continuo realizado por la embarcación rumbo a dique y a un poco mas de 500millas náuticas de navegación a su máxima velocidad para aprovechar los tiempos de mantenimiento y regresar a operación 3. Tour y Acomodaciones: Basado en el servicio y confort a bordo como prioridad y requerimientos de mayor exigencia durante el 73% del tiempo de operación de transito. De acuerdo a la infraestructura de construcción de catamaranes disponible en el Ecuador, algunos métodos de laminación y ensamble de partes de la estructura en embarcaciones de gran volumen en prfv se orientaron a alta producción. Estas consideraciones fueron en base a la significativa participación de casi el 53% del costo total solo en materiales de casco y estructura, mano de obra de estructura y herramientas de fabricación de la estructura, siendo todos estos rubros relevantes al momento de sumarse con el costo de propulsión, el de electricidad y el de [3] XXII COPINAVAL Buenos Aires-Argentina 2011 sistemas auxiliares de todo el proyecto en cuestión. Por ello, el modelo de costo preparado asume los rubros distintos a la estructura como constantes para fines de evaluación en algún escenario que analice costo de adquisición, y en escenarios que analicen el costo del ciclo de vida la propulsión será tomada en cuenta por el consumo de combustible, horas de trabajo de motores y costos fijos que la operación requiera. Por ello, la justificación de evaluar costos es por una lado la de un diseño orientado a construcción y por otro la de un plan de negocios de una inversión rentable considerando opciones tecnológicas que aceleren la disponibilidad de operación en el turismo en menores tiempos y con desempeños superiores en navegación. Efectividad Soluciones de frontera No dominada Region de Factibilidad Soluciones Varias (No optimas de acuerdo a modelos de efectividad/costo) Costo Figura 1.- Frontera no dominada en un espacio de diseño. Factible ? Definir Espacio de Diseno Definir Poblacion a Evaluar Modelo de Sintesis Riesgo Costo Seleccion Soluciones Optimizar ? Niche ? Figura 2.- Proceso de Optimización [4] XXII COPINAVAL Buenos Aires-Argentina 2011 Figura 3.- Itinerario 15 días demandado para turismo en Islas Galapagos MEDIDAS DE EFECTIVIDAD Con el fin de identificar fortalezas y debilidades de la flota de catamaranes actual se recogió información de parte de armadores y tripulación, de diseños existentes y de revisión del estado del arte de embarcaciones multicascos en régimen de desplazamiento. El resultado fue la definición de los grupos de afinidad dentro de las misiones antes descritas para el modelo total de evaluación y la definición de los valores de desempeño y su naturaleza para valoración (discreta en caso de opciones tecnológicas de equipos y sistemas, o continua en caso de medidas numéricas). Estas son mostradas en la Tabla 1 y se describen a continuación: Espacios en cabinas de pasajeros (m3): Esta medida de desempeño hace referencia a la demanda de espacio adicional en cabinas de pasajeros y a la permutación de pasajeros acorde a preferencias de usuarios cuya edad media sobrepasa los 40 años con el objeto de ofrecer mayor confort en habitabilidad. Espacios en cabinas de tripulación (m3): Esta medida de desempeño surge con la intención de asegurar políticas de servicio al cliente mejorando la satisfacción de la tripulación con espacios independientes y agrupados por zonas de trabajo (maquinistas, camarería, marinería y administración) Cantidad de zonas sociales: Esta medida de desempeño establece la asignación de zonas de entretenimientos mínimos acorde al servicio turístico establecido por las regulaciones locales en las Islas Galápagos como son: alistamiento para buceo o paseo fuera del barco, recepción a embarque y espera, balcones de cabinas, salón de reuniones para audio y video, zonas de comida al interior, zonas de comida al exterior, zonas de soleo y jacuzzi, zonas de avistamiento de especies marinas. Autonomía (kg): Esta medida de desempeño establece el volumen de espacio para víveres de pasajeros y tripulación que aseguren una dotación por días de cruceros. Alcance (mn): Esta medida de desempeño establece la capacidad de recorrer millas náuticas acorde a la capacidad de almacenamiento de combustible y consumo de las maquinas propulsoras y grupos de generación eléctrica. Velocidad sostenida (nudos): Esta medida hace referencia a la velocidad que puede alcanzar la embarcación en olas en las distintas situaciones, influyendo directamente en los tiempos de descanso de la tripulación, tiempos de entretenimiento de los pasajeros, tiempos para abastecimiento de víveres y horas de operación de motores y generadores. [5] XXII COPINAVAL Buenos Aires-Argentina 2011 Grupo de afinidad Misión Permanencia Movilidad Estrategia de Construcción Consumo de Recursos en Construcción Medida de desempeño Tipo de Medida de Desempeño Espacios cabinas Continua Espacios servicios Continua Cantidad zonas sociales Discreta Autonomía Continua Alcance Continua Velocidad sostenida Continua Comportamiento en mar Continua Peso de Estructura Continua Uso de Moldes de laminación Discreta Montaje y Erección de partes Discreta Mamparos Discreta Estrategia de Fabricación de Moldes Continua Estrategia de Laminación de Casco Estrategia de Erección de Cuadernaje Continua Continua Unidad de medida Volumen total de acomodación mínimo/máximo de cabinas de pasajeros o tripulantes Volumen total de servicio mínimo/máximo Cantidad de zonas sociales independientes Autonomía en cantidad víveres mínimo/máximo Capacidad de recorrido en millas náuticas mínimo/máximo Velocidad en olas a máxima carga mínimo/máximo Ponderaciones de desempeño por tipos de formas mínimo/máximo Cantidad de fibras y resinas en la construcción mínimo/máximo Moldes hembras de prfv (configuración tradicional varios usos) o Moldes únicos de madera Montaje secuencial o Montaje por bloques prefabricados Reforzamiento vertical y horizontal o Reforzamiento Corrugado HH de fabricación mínimo/máximo HH de fabricación mínimo/máximo HH de fabricación mínimo/máximo Tabla 1.- Medidas de efectividad y costo definidas en el proyecto [6] XXII COPINAVAL Buenos Aires-Argentina 2011 Comportamiento en mar: Esta medida de desempeño hace referencia al comportamiento en el mar de catamaranes asumiéndolos como cuerpos rígidos respecto a 9 parámetros presentados en la Tabla 2. Un análisis a 10 tipos de catamaranesvi, Figura 4, publica las ponderaciones basadas en dichos 9 parámetros de comportamiento en el mar y clasifica cada tipo de catamarán para misiones acorde a requerimientos específicos. En este trabajo se toman únicamente las opciones tecnológicas correspondientes a los tipos A, B y C a pesar que los restantes pudieran tener ventajas sobre los 3 primeros en algunos de los 9 parámetros en cuestión. Además, la discriminación de los tipos de catamaranes restantes en este trabajo es debido a que las ventajas de aquellos son notorias en regímenes de semiplaneo y planeo, no siendo este el caso del régimen de desplazamiento que caracteriza a la flota de catamaranes de Galápagos. Las características de los tipos A, B y C son: A. Cascos simétricos, túnel medianamente alto, codillos agudos, ángulo de entrada pequeño, astilla muerta < 12º B. Cascos simétricos, túnel alto, pantoque redondo, ángulo de entrada pequeño, astilla muerta < 8º C. Cascos asimétricos con codillo a los exteriores y pantoque redondo a los interiores de los cascos, astilla muerta < 8º, túnel medianamente alto. Figura 4.- Formas de Catamaranes Las ponderaciones normalizadas en función del mayor desempeño en cada uno de los 9 parámetros también se presentan en la Tabla 2. Por otra parte, resultados de pruebas de resistencia con modelos en aguas calmasvii indican que para FnL>=0.75, los cascos con codillos tienen ventajas sobre los de pantoque redondo para un amplio rango de L/B además de las mejoras en estabilidad dinámica, curso y balance estables. Aun más notorias son las ventajas de cascos con codillos sobre los de panque redondo cuando FnL>=1.75, sin embargo debajo del primer valor y para operaciones que requieren un alto porcentaje del tiempo a bajas velocidades y con velocidad de crucero limitada por estados de mar, los cascos de pantoque redondo son favorables debido a sus características de potencia y alcance. Por ello, como justificación de la ponderación aquí tomada en cuenta surge una nueva recomendación para una selección conceptual y preliminar de las formas de casco en catamaranes en este régimen, esta se presenta en la Figura 5 tomada de vii. [7] XXII COPINAVAL Buenos Aires-Argentina 2011 Parámetro de comportamiento en el mar CATAMARAN TIPO A (62%) CATAMARAN TIPO B (77%) CATAMARAN TIPO C (90%) 0.29 1.00 0.11 0.33 1.00 0.11 0.83 0.86 0.67 1.00 1.00 1.00 0.11 0.50 1.00 0.56 0.83 0.86 0.83 1.00 0.71 1.00 1.00 1.00 0.25 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1. Low vertical accel – sponsons 2. Low vertical accel – tunnel 3. Inward banking in turns 4. Non-broaching in following sea 5. Non-weaving in quartering sea 6. Resistance to barrel-rolling 7. Load carrying ability 8. Transverse stability 9. Pitch stability 10. Dry ride in small chop Tabla 2.- Tabla de desempeño en comportamiento en el mar para catamaranes tipo A, B y C i. Figura 5.- Régimen de operación para cascos con codillos y pantoques redondos (vii) Peso de Estructura (ton): Esta medida de desempeño vincula indirectamente la carga útil del catamarán, resultado de la diferencia entre el desplazamiento máximo y desplazamiento ligero, este ultimo extremadamente influenciado por el escantillón de la estructura que puede tomar valores muy conservadores por los factores de seguridad de normas de clasificación, valores normales por el abordaje racional del cálculo estructural y ensamble aislado sin conexión entre partes (laminado y montaje [8] XXII COPINAVAL Buenos Aires-Argentina 2011 secuencial de panel luego de refuerzos) o abordaje racional de una sola estructura monolítica simulada también en construcción (laminado integrado de panel y refuerzo al mismo tiempo). Esta medida considera el método de conexión de partes en la construcción cuando micro y macromecánicamente la bibliografía (viii, ix & x) muestra que el esfuerzo ultimo de compresión y el mecanismo de falla están íntimamente ligados al sistema matrizrefuerzo (orientación interna, composición y geometría), observándose que en juntas donde varias partes convergen (los parámetros geométricos y la composición del compuesto son variados independiente del método de laminación), la propagación de la falla se vuelve inestable, es decir, no se puede predecir con niveles de confianza aceptables cuales serán los factores de seguridad de la estructura. Esto puede evitarse simulando laminaciones en erección (built-up) evitando realizar laminaciones secundarias luego de curada la resina. MEDIDAS DE COSTO Uso de moldes de laminación: Esta medida de desempeño hace referencia al arranque de la construcción cuando todos los diseños del proyecto están listos, fabricando o una réplica exacta a escala real de la embarcación o parte de ellaxi (generalmente en madera, dimensionalmente preciso y con acabados superficiales adecuados) para luego copiar las formas exteriores de ese modelo y construir sobre aquel el molde hembra para varios usos; o, se fabrican directamente moldes de un único uso (oneoff) generados con la superficie exterior de la embarcación o parte de ella (madera, preciso y superficie adecuada); para al final laminar en ambos casos las piezas en prfv con acabados finos. Las diferencias significativas entre ellos son los recursos necesarios para fabricarlos y la cantidad de usos que se les dé, siendo el primero efectivo y justificado su elaboración cuando la producción de piezas sea en serie y sus formas poco flexibles, y el segundo efectivo y justificado para producciones limitadas y de formas muy flexibles. Esta medida de costo se valora en horas-hombre (HH) Montaje y erección de partes: Esta medida hace referencia explícitamente a las opciones tecnológicas disponibles como tradicional y por bloques, siendo la primera más usada en nuestro medio y consiste en ensamblar en sitio cada parte del barco alistándolas individualmente en talleres antes del montaje. La estrategia por bloques en prfv se aborda por zonas y en el caso de paneles planos (Figura 6) integrando en talleres el reforzamiento para laminación monolítica entre paneles y refuerzos, para luego montar directamente en sitio; en el caso del casco (Figura 7) consiste en ensamblar los paneles de fondo y costado con sus refuerzos integrados al mismo instante de la laminación en sitio evitando tiempos muertos de alistamiento y de ensamble en sitio previo a laminación total. Esta medida se valora en horas-hombre (HH). Mamparos: Esta medida hace referencia a innovación en partes de la embarcación que provean espacios adicionales en zonas habitables y a la vez facilidad de construcción y montaje. Tradicionalmente los mamparos en prfv reforzados horizontal y verticalmente demandan la fabricación de moldes complejos por las intersecciones ortogonales de los refuerzos a ser plasmados en la pieza final, en este caso el mamparo, que a su vez permiten formar ángulos inversos de desmolde obligando a contar con una pieza hembra y una pieza macho con el fin de evitar mayores dificultades. La opción tecnológica adicional es la de un solo molde corrugado de una sola pieza y sin ángulos inversos de desmolde ahorrando tiempo y costo, y manteniendo la integridad estructural del mamparo mediante [9] XXII COPINAVAL Buenos Aires-Argentina 2011 equivalencias de módulos seccionales (Figura 8). Esta medida se valora en horashombre (HH). Estrategia de fabricación de moldes: Esta medida, relacionada al costo de construcción, valora en horas-hombres la opción tecnológica que cada proyecto haya justificado cuando a largo plazo se expanda o se mantenga construyendo otras embarcaciones similares. En el caso del prototipo de catamarán en la década pasada, la expansión era incierta por la muy conocida operación turística con embarcaciones monocascos, sin embargo, la diversidad de cambios con la evolución de los catamaranes en Galápagos mantuvo a fondo los conceptos de un mismo casco tipo A, que parecía haber llegado a un estándar. Hace muy pocos años surgió una generación distinta con otro tipo de casco (hibrido tipo A-D) que apunto a mejorar acertadamente el Laminacion 100% de paneles en taller comportamiento en mar con una distribución de masa añadida distinta, pero simultáneamente los requerimientos de confort demandaron también una distribución de pesos distinta y al final no se logro probar si con solo lo primero era suficiente. Por ello, mientras las pruebas en escala real no validen la dinámica simulada del catamarán y mientras los requerimientos de confort no dejen de variar, no conviene fabricar moldes hembras poco flexibles y de alto consumo de recursos, por el contrario convienen moldes de un solo uso a la espera de la acomodación de turno exigida para luego encontrar las formas con distribución de masas requerida, el balance será un menor tiempo y un menor costo de construcción. Esta medida se valora en horas-hombre (HH). Laminacion 100% de refuerzos y paneles integrados en taller Laminacion 100% de refuerzos en taller Ensamble de refuerzos en sitio Ensamble de paneles en sitio Montaje final Ensamble de paneles en sitio Montaje final Figura 6.- Estrategia constructiva tradicional de cubiertas prfv en catamaranes L > 15m (Izquierda). Estrategia constructiva por bloques prfv en catamaranes L > 15m (Derecha) [10] XXII COPINAVAL Buenos Aires-Argentina 2011 Laminacion 20% de refuerzos en taller Laminacion 100% de refuerzos en taller Laminacion 100% de casco en sitio Laminacion 80% refuerzos, 100% casco en sitio Montaje final en sitio Montaje final en sitio Figura 7.- Estrategia constructiva tradicional de cascos en embarcaciones prfv (Izquierda). Estrategia constructiva de cascos por bloques en embarcaciones prfv (Derecha) PIEZA 1 B PIEZA 2 A´ B B´ A B´ CORTE B-B´ SM1 CORTE B-B´ SM2 Figura 8.- Estrategia constructiva tradicional de mamparos en embarcaciones prfv (Izquierda). Estrategia constructiva de mamparos corrugados en embarcaciones prfv (Derecha) Estrategia de laminación de casco: Haciendo referencia a la medida de desempeño “peso de estructura”, esta medida cuantifica la efectividad de la laminación integrada de paneles y refuerzos en casco, e incorpora una opción tecnológica inducida que es el alistamiento de los paños de tela (mat o roving) y reducción del desperdicio, ambas cosas por la ausencia de paños adicionales para conexiones de partes, juntas y traslapes reduciendo las HH necesarias. Esta medida se valora en horashombre (HH). [11] XXII COPINAVAL Buenos Aires-Argentina 2011 Estrategia de erección de cuadernaje: Esta medida de desempeño cuantifica la relevancia de la prefabricación al no más del 20% en capas de laminación de todo el cuadernaje en taller para luego ensamblar en sitio el 80% restante de capas en el momento exacto de la laminación final, permitiendo una planificación de construcción con menores tiempos y menores costos. Esta medida se valora en horas-hombre (HH). PONDERACION DE LAS MEDIDAS DE DESEMPEÑO Y DE COSTO Para cada una de las misiones se elaboraron matrices de comparación par-par de las medidas de desempeño usando la metodología PAJ con expertos en la Valoración numérica 9 8 7 6 5 4 3 2 1 operación turística (armadores), agentes turísticos y constructores. La valoración de cada medida en el juicio par-par se realizo con la escala de la Tabla 3, por ejemplo la valoración de la matriz para la misión Tour y acomodaciones se muestra en la Tabla 4. Una vez obtenida las matrices de ponderaciones para el proyecto de construcción del Catamarán Ocean Sprayxii se asignó a cada medida de desempeño su valor correspondiente a la opción tecnológica aplicable o su valor numérico respectivo. Las jerarquías para las 3 misiones definidas y para el costo de adquisición se presentan en la Figura 9, la Figura 10, la Figura 11 y Figura 12 respectivamente. Valoración de juicios verbales Absolutamente más importante Entre absoluto y demostrado Demostradamente más importante Entre demostrado y fuertemente Fuertemente más importante Entre fuertemente y ligeramente Ligeramente más importante Entre igualmente y ligeramente Igualmente importante Tabla 3.- Escala de valoración de acuerdo a PAJ MOE TOUR Y HOTELERIA Espacios cabinas Espacios servicios Cantidad zonas sociales Autonomía Alcance Comportamiento en mar 1 1/5 Espacios servicio s 5 1 Cantidad zonas sociales 1/3 1/9 3 9 1/3 1/6 ½ Espacios cabinas VECTOR SUMA Autonomía Alcance Comportamiento en mar 3 ½ 6 1/3 2 1/6 24% 3% 1 5 4 2 38% 2 3 1/5 ¼ 1 1 1 1 ¼ ¼ 7% 7% 6 ½ 4 4 1 21% Tabla 4.- Comparación par-par para relaciones cuantitativas en la misión TOUR &ACOMODACIONES [12] XXII COPINAVAL Buenos Aires-Argentina 2011 Medida total de efectividad (OMOE) EFECTIVIDAD TOTAL MEDIDAS DE EFECTIVIDAD MOE (Crucero entre Islas) GRUPOS DE AFINIDAD VALORES DE DESEMPEÑO Misión MOE (Tour y Acomodaciones) MOE (Navegación a Dique) Movilidad Permanencia Espacio en Cabinas Cantidad Zonas Sociales Velocidad sostenida Comportamiento en el mar (18%) (3%) (19%) (33%) Autonomía Alcance (18%) (8%) Figura 9.- Jerarquía 1, Crucero entre islas Medida total de efectividad (OMOE) EFECTIVIDAD TOTAL MEDIDAS DE EFECTIVIDAD MOE (Crucero entre Islas) GRUPOS DE AFINIDAD VALORES DE DESEMPEÑO MOE (Tour y Acomodaciones) Misión MOE (Navegación a Dique) Movilidad Permanencia Espacio en Cabinas Espacio de servicios Cantidad Zonas Sociales Comportamiento en el mar (24%) (3%) (38%) (21%) Autonomía (7%) Alcance (7%) Figura 10.- Jerarquía 2, Tour y Acomodaciones Medida total de efectividad (OMOE) EFECTIVIDAD TOTAL MEDIDAS DE EFECTIVIDAD GRUPOS DE AFINIDAD VALORES DE DESEMPEÑO MOE (Tour y Acomodacione s) MOE (Crucero entre Islas) Misión MOE (Navegación a Dique) Movilidad Permanencia Espacio de servicios Cantidad Zonas Sociales Velocidad sostenida Comportamien to en el mar Peso de Estructura (5%) (2%) (19%) (39%) (9%) Autonomía (11%) Alcance (16%) Figura 11.- Jerarquía 3, Navegación a Dique COSTO TOTAL Medida total de Costo (OMOC) MEDIDAS DE COSTO MOC (Operación) MOC (Construcción) Consumo de recursos de construcción Estrategia de construcción GRUPOS DE AFINIDAD VALORES DE DESEMPEÑO MOC (Equipamiento) Uso de moldes de laminación (10%) Mamparos (20%) Montaje y erección de partes (23%) Estrategia de fabricación de moldes Estrategia de laminación de cascos Estrategia de erección de cuadernaje (11%) (18%) (18%) Figura 12.- Jerarquía 4, Costo del proyecto [13] XXII COPINAVAL Buenos Aires-Argentina 2011 MEDIDA DE DESEMPEÑO Archipel i archipel ii galápagos journey athala milenium nemo 11 queen beatriz nina seaman treasure cormorant ocean spray anai 3 400m3 424m3 456m3 456m3 456m3 456m3 512m3 456m3 456m3 456m3 472m3 581m3 448m3 Espacios servicios 250m3 250m3 265m3 265m3 265m3 265m3 275m3 265m3 265m3 265m3 267m3 336m3 267m3 5 6 6 6 6 6 7 6 6 6 5 7 5 Autonomía 1150kg 1150kg 1250kg 1250kg 1250kg 1250kg 1280kg 1250kg 1250kg 1250kg 1300kg 1500kg 1100kg Alcance 350mn 350mn 450mn 450mn 450mn 450mn 350mn 450mn 450mn 450mn 440mn 500mn 440mn Velocidad sostenida 8nudos 8nudos 9nudos 9nudos 9nudos 9nudos 10nudos 9nudos 9nudos 9nudos 9nudos 13nudos 11nudos Comportamiento en mar4 62% 62% 62% 62% 62% 62% 62% 62% 62% 62% 62% 77% 62% 102ton 104ton 107ton 107ton 107ton 107ton 119ton 107ton 107ton 107ton 111ton 91ton 107ton 16199H-H 7789H-H 7697H-H 7880H-H 8247H-H 8639H-H 37699H-H 7527H-H 8063H-H 8351H-H 7363H-H 4062H-H 7363H-H 6480H-H 7789H-H 7697H-H 7880H-H 8247H-H 8639H-H 9425H-H 7527H-H 8063H-H 8351H-H 7363H-H 7616H-H 7363H-H 3888H-H 5563H-H 5498H-H 5629H-H 5891H-H 6171H-H 8378H-H 5376H-H 5760H-H 5965H-H 5259H-H 5077H-H 5259H-H 3240H-H 2782H-H 2749H-H 2814H-H 2945H-H 3086H-H 5236H-H 2688H-H 2880H-H 2983H-H 2630H-H 4062H-H 2630H-H 25918H-H 23366H-H 23091H-H 23641H-H 24740H-H 25918H-H 34558H-H 22580H-H 24190H-H 25054H-H 22089H-H 22847H-H 22089H-H 9071H-H 8345H-H 8247H-H 8443H-H 8836H-H 9257H-H 9425H-H 8064H-H 8639H-H 8948H-H 7889H-H 7108H-H 7889H-H Espacios cabinas Cantidad zonas sociales Peso de Estructura Uso de Moldes de laminación Montaje y Erección de partes Mamparos Estrategia de Fabricación de Moldes Estrategia de Laminación de Casco Estrategia de Erección de Cuadernaje Tabla 5.- Caracterización de la flota de catamaranes prfv de turismo en las Islas Galápagos. 3 4 Deducido del tonelaje de registro neto (TRN). Fuente: DIRNEA www.dirnea.org Ponderación basada en la referencia vi [14] XXII COPINAVAL Buenos Aires-Argentina 2011 CARACTERIZACION DE LA FLOTA Teniendo en cuenta el modelo de efectividad y de costo generado, los datos de desempeño de acuerdo a las jerarquías definidas de algunos de los catamaranes de turismo de las Islas Galápagos se muestran en la Tabla 5. RESULTADOS La implementación del modelo de efectividad y el modelo de costo basado en la caracterización de la flota resulta en el análisis de dos escenarios que están definidos en primer lugar por la medida total de efectividad (OMOE) y la medida total de costo de adquisición o fabricación (MOC (construcción); y en segundo lugar por la medida total de efectividad y la medida total de costo de operación. Ambos escenarios son comparados en un espacio de negociación costo-efectividad simulando que la flota existente son virtualmente diseños propuestos, sin necesidad de generación aleatoria o genética para analizarlos. Así: Escenario 1: Costo de adquisición: Basado en las horas hombres empleadas en el proyecto de construcción, manteniendo los costos de acomodaciones y equipamiento constantes, y asumiendo un costo/kg de prfv procesado, el costo de adquisición como porcentaje de un costo referencial (US$2`000,000) versus la efectividad del diseño y la construcción se muestran en la Figura 13. Los resultados muestran que el catamarán OCEAN SPRAY tiene una efectividad del 90.30% (14.36% más que el promedio de la flota) respecto a operación, crucero y estrategia de construcción para el espacio analizado en las Islas Galápagos y un costo de adquisición del 68.56% (6.45% menos que el promedio de costo de la flota) respecto al costo referencial. Aunque otros catamaranes resultaron en menores costos (68.32%), la mayor razón beneficio/costo de adquisición (1.317, Tabla 6) se la obtiene con el OCEAN SPRAY debido a la disminución de horas-hombre en la construcción y a las mejoras obtenidas por la estrategia constructiva empleada. Escenario 2: Costo del ciclo de vida: Basado en el perfil operacional de los cruceros de 8 y 15 días alrededor de las islas Galápagos, la capacidad de combustible de los catamaranes, el consumo de sus motores y generadores, los tiempos de transito y fondeo, costos indirectos generadosiv y un costo referencial del combustible (US$3.5/gal), el costo en una vida útil estimada de 10años versus la efectividad del diseño, de la construcción y de la operación se muestran en la Figura 14. Los resultados muestran que el OCEAN SPRAY tiene un costo del ciclo de vida de 75% del máximo (máximo: US$10`756.000), y aunque otros catamaranes solo llegan al 69.65% la mayor razón beneficio/costo de ciclo de vida (1.202, Tabla 6) se la obtiene con el OCEAN SPRAY debido a su autonomía y velocidad en el 27% del tiempo de crucero en navegación entre islas. OCEAN SPRAY, LA CONSTRUCCION El desarrollo del modelo de evaluación de efectividad y costo, la caracterización de la flota y la implementación de estrategias de construcción de alta producción dieron lugar a la selección de un diseño optimo en la región de factibilidad de las Islas Galápagos. El Catamarán Ocean Spray cuyas características se muestran en Tabla 7 y cuyo perfil y cubiertas se muestra en Figura 25, se construyo empleando solo el 84% de las horas-hombre promedio de construcciones similares anteriores lo que represento un ahorro en el costo de adquisición. Las figuras 15-23 muestran parte del proceso de construcción del Ocean Spray. El Ocean Spray ciertamente fue concebido dentro de restricciones especificas, y una solución distinta puede resultar si otros requerimientos modifican el espacio de [15] XXII COPINAVAL Buenos Aires-Argentina 2011 factibilidad, es decir, incluso si la combinación de un presupuesto limitado y un plan de negocios menos atractivo para las ventas fueran el caso, la Figura 13 y la Figura 14 serian una herramienta ideal para CATAMARAN archipel archipel ii athala galápagos journey milenium nemo 11 nina queen beatriz seaman treasure cormorant ocean spray anai la toma de decisiones en proyectos similares debido a la aparición de un subespacio de factibilidad con una nueva mayor razón beneficio/costo para elegir. RAZON BENEFICIO/COSTO DE ADQUISICION DE CICLO DE VIDA 0.851 0.601 0.993 0.960 1.087 1.017 1.060 1.048 1.009 1.014 0.959 1.045 0.802 1.032 1.114 1.017 1.033 1.015 0.995 1.013 1.036 0.880 1.317 1.202 1.008 0.989 Tabla 6.- Razón Beneficio/Costo de Catamaranes de Turismo en Galápagos ESPACIO DE FACTIBILIDAD COSTO-BENEFICIO CATAMARANES DE TURISMO ISLAS GALAPAGOS 95.00% 90.00% 85.00% EFECTIVIDAD 80.00% 75.00% 70.00% 65.00% 60.00% 55.00% archipel archipel ii athala galapagos journey milenium nemo 11 nina queen beatriz seaman treasure cormorant ocean spray anai 50.00% 65.00% 70.00% 75.00% 80.00% 85.00% 90.00% COSTO DE ADQUISICION 95.00% 100.00% 105.00% Figura 13.- Escenario 1: Costo de adquisición [16] XXII COPINAVAL Buenos Aires-Argentina 2011 ESPACIO DE FACTIBILIDAD COSTO-BENEFICIO CATAMARANES DE TURISMO ISLAS GALAPAGOS 95.00% 90.00% 85.00% EFECTIVIDAD 80.00% 75.00% 70.00% archipel athala milenium nina seaman cormorant anai 65.00% 60.00% 55.00% archipel ii galapagos journey nemo 11 queen beatriz treasure ocean spray 50.00% 60% 65% 70% 75% 80% 85% COSTO DE CICLO DE VIDA 90% 95% 100% Figura 14.- Escenario 2: Costo de ciclo de vida Figure 15.- Construcción de molde de casco (one-off) Figure 16.- Laminación integrada panel-refuerzo en sitio (costado de casco) [17] XXII COPINAVAL Buenos Aires-Argentina 2011 Figure 17.- Desmolde de casco babor (one-off) Figure 20.- Laminación de paneles reforzados 100% en taller Figure 18.- Laminación de mamparos corrugados Figure 21.- Laminación integrada panel-refuerzo en sitio (cubierta mojada) Figure 19.- Laminación integrada cuadernas-refuerzospaneles en casco estribor (built-up) Figure 22.- Estructura de soporte montada en sitio [18] XXII COPINAVAL Buenos Aires-Argentina 2011 Figure 23.- Catamarán Ocean Spray al 90% de la estructura Figure 24.- Catamarán Ocean Spray al 100 Tabla 7.- Características principales del CAT Ocean Spray [19] XXII COPINAVAL Buenos Aires-Argentina 2011 Figura 25.- Perfil y Cubiertas del CAT Ocean Spray [20] XXII COPINAVAL Buenos Aires-Argentina 2011 REFERENCIAS i Kamal M. Al-Subhi, Application of the AHP in project management, International Journal of Project Management, 1998. ii Trigo, L & Costanzo, S., DEA-AHP, Cómo combinar dos metodologías de toma de decisiones, Estudio IESA, 2006 iii Chauca Ballesteros, Camilo O., Armador del Catamarán Ocean Spray, 2010 iv Chauca Ballesteros, Camilo O., Plan de Negocios Proyecto Catamarán Ocean Spray 2010 v Haugan, K., Haugan Cruises, www.haugancruises.com vi Van Renen Van Niekerk, Jacob. Comparisons of Power Catamarans Hull Types. Article of Power Multihulls 2002 vii Blount, Donald L., Factors influencing the selection of a hard chine or round bilge hulls for high Froude numbers. Fast `95, 1995. viii Waas, Anthony M., Compressive Failure of Fiber Reinforced Composites. The University of Michigan & U.S. Army, RDP 2003 ix Banerjee, Biswajit & Adams, Daniel. Micromechanics based prediction of thermoelastic properties of high energy materials. 15TH ASCE Engineering Mechanics Conference, Columbia University, 2002 x Sun, T., Cho, J. & Deo, A. Composites reinforced with short wavy fibers. Purdue University & Air Force Office Scientist Research, RDP 2006. xi Nudelman, Noman. Principles of Fiberglass Boat Design & Construction, WESTLAWN, Institute of Marine Technology 2007. xii Morante V., Roberto O., Desarrollo de Matrices Jerárquicas costo-efectividad de las misiones y afinidades del Catamarán Ocean Spray, 2010 [21]