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Encargo

Origen del encargo

Basado en los estudios de perfiles hidrodinámicos realizados durante los dos últimos años por el taller de magíster de la PUCV y en los “Proyectos de investigación de la arquitectura y urbanismo territorial y marítimo del Fiordo Comau en el contexto del proyecto experimental de San Ignacio de Huinay”

se plantea una embarcación de desplazamiento rápido con hidroalas para los colonos de los Fiordos de la Patagonia Occidental, venciendo la ola corta producida en la superficie de estas aguas la cual dificulta la navegación además de acortar la vida útil de las embarcaciones.

El casco modelo para el proyecto pertenece al astillero Sitecna de Puerto Varas, construido en aluminio y con los estándares constructivos de esta empresa.

Actualidad del Encargo

Las embarcaciones con hidroalas se utilizan para el trasporte rápido de pasajeros en las aguas protegidas como China, Holanda y Rusia, también en embarcaciones militares de alta velocidad y de gran estabilidad. En Chile no existen antecedentes vigentes de este tipo de embarcaciones. Sin embargo tenemos la positiva experiencia de la utilización de barcazas capaces de transformarse en el puente de este territorio.
La zona de canales y fiordos Australes se ve enfrentada a diversos fenómenos naturales como la reciente erupción volcánica de Chaiten que deja en evidencia el aislamiento de las comunidades existentes que solo por la vía náutica encuentran su natural modo de unión. Los municipios de las zonas australes necesitan contar con embarcaciones rápidas que conecten sus comunidades prestando oportuna asistencia, transbordadores como Alejandrina y Pincoya la naviera austral realizan viajes en temporada estival uniendo Hornopirén con Caleta Gonzalo y Chaiten, con sus una capacidad de 220 y 80 pasajeros respectivamente y una velocidad de viaje de 9 nudos.

Importancia de Resolver el Encargo

El proyecto beneficia a los habitantes del Fiordo Comau con una embarcación con hidroalas que preste asistencia periódica y socorra emergencias por medio de la velocidad y el desembarco, enfrentando los obstáculos que tradicionalmente aíslan a los habitantes de esta zona.

Objetivos

Objetivo General

Desarrollar una embarcación rápida con hidroalas para las localidades de la Patagonia Occidental, que aumente la frecuencia y disminuya los tiempos de viaje, desembarcando rápidamente a los colonos, sus cargas y enseres por la apertura del casco.

Por medio de las hidroalas vencer efectos de resistencia hidrodinámica del casco y de golpeteo producido por la ola corta, aumentando la estabilidad dinámica en velocidad.

Objetivos Específicos

Una embarcación de 12mts de eslora que logre transportar y asistir a 24 personas y sus cargas, uniendo las localidades a una velocidad media de 25 nudos.
Utilizar perfiles hidrodinámicos retráctiles, que puedan ser extraídos del agua para permitir desembarcar directamente en el borde-mar.

Desarrollo de embarcación de Aluminio, con el estudio hidrodinámico para casco y la modelación de la forma aerodinámicas de superestructura respectivamente, entregando condiciones de hermeticidad y seguridad requeridas por una embarcación rápida. Realizar el proceso constructivo de astillero Sitecna.
Concepción interior de planta libre, que permita en base a la microhabitabilidad, transformar el espacio a los múltiples requerimientos de uso transporte de pasajeros, carga, policlínico ambulante, oficinas de servicio público, carro bomba, ambulancia, etc.

Fundamentos

El recorrido por el Fiordo Comau trae consigo observaciones que nos llevan a la siguiente pregunta: ¿Cuál será el modo justo de habitar las aguas? Considerando la vía náutica como el natural modo de unión de este sector de la Patagonia, caemos en la cuenta de los tiempos en la navegación y del gesto del hombre embarcado. En la medida del tiempo, el hombre permanentemente en espera, vigilante de las nubes y el viento que le indica si es o no el momento de alejarse de la orilla. En cuanto al gesto de navegar tenemos aquel que dibuja el cuerpo embarcado, el vaivén, el aferrarse a las manillas, exponer el rostro al viento encarando la realidad de estar en el medio imposible, el agua, navegar es un logro humano, por tanto es valido pretender embarcar el destino del habitante entre aguas, de estas aguas, encontrando la justeza de la vida y del ir habitando lugares que requieren de la levedad para poder permanecer en ellos.

¿Cuándo la navegación se hace ligera? Ver una embarcación rápida relaciona dinámicamente en el fiordo, las mareas, el viento, la luz, la lluvia y la capacidad de acoger la continuidad del ir entre orillas, la continuidad en velocidad y arribo, transformando lo discontinuo de la ausencia de suelo del lugar, en una habitabilidad nueva con el ritmo en las aguas. Para comprender el misterio de habitar la Patagonia, debemos recurrir a la observación, que es el modo que pertenece a cada uno para acceder al desconocido del Maritorio.

“Observar”

sería entonces esa actividad del espíritu (y del cuerpo) que nos permite acceder, una y otra vez, a una nueva, inédita, visión de la realidad.”^[1]

La palabra poética la reconocemos desde el origen de esta tesis como el modo de desvelar lo esencial del habitante en este lugar. La palabra vincula de forma inequívoca estas aguas con la inauguración en velocidad de la América patagónica en el mundo, desde Hornopirén hasta Leptepu se considera la extensión de inicio, 60 Km. que muestran el inicio frontal a las aguas del Pacifico, estas aguas desde hoy se abren al mundo desde la convicción de que habitar en levedad el mar presenta una oportunidad de acercar, los colonos se ubican junto al agua pero existen solo algunas localidades como Quiaca que cuentan con muelles flotantes, la forma de abordar es sin construcciones en las orilla saltando de borde en borde desde algunas embarcaciones lo que implica mucha simpleza pero una forma muy inadecuada para enfrentar emergencias, entonces recordamos las barcazas en Amereida, esta orilla se inaugura con la pisada que desaparece en su levedad del abordaje.

Es importante la extensión de las travesías por la Patagonia que hacen presente el oficio en la zona, reconociendo por medio de las obras aquello que se entrega a otros, un Maritorio de otros, el de aquellos navegantes originarios que con levedad pudieron recorrer las aguas, desconcertando a los tradicionales navegantes que veían en estos pueblos solo la miseria y el abandono de Dios; sin embargo los navegantes invisibles de estos canales y fiordos nos revelan una forma de habitar, el abordar la orilla, ellos en vez de constituirse en tierra, en un lugar, lo hicieron constituyéndose por las aguas en todas las orillas, no se reconocen sus asentamiento ya que el laberinto patagónico lo era, eran nómadas en levedad en un territorio que aparece por su extensión incierto para los navegantes, la navegación no deja huellas en el agua, desaparecen.

Para pensar una obra de diseño que identifique a los habitantes debemos echar mano a consideraciones que aproximen estos lugares al mundo y que más actual que la velocidad para reconocerlo.
“El futuro es en velocidad. Esta es el vivo regalo del presente”.^[2].

croquis y dibujos del proyecto

Fundamentos

Para acercarnos a los aspectos técnicos del proyectos debemos mencionar que lo tekhnikós según los griegos es todo aquello relacionado con el arte de un oficio; dentro de esto el proyecto quiere extender los términos de velocidad hacia todo aquello que dice del arte de la transformación en el movimiento, es decir, podemos traer el asombro de una embarcación en vuelo, el vuelo en el agua a través del impulso del movimiento, una embarcación que traiga el desconocido de la navegación de esta agua, traer el vuelo con la belleza de una figura que escapa al destino conocido de la navegación, traer por medio de la técnica un destino nuevo, hace surgir del agua la forma eliminando el peso, tornándola ingrávida; la sustentación es una consecuencia invisible de la velocidad en torno a los perfiles hidrodinámicos sumergidos, que solo se expresa en el vuelo de la figura de arriba.

La embarcación debe alcanzar las orillas construyendo el borde en la apertura del casco, capaz de devolver el carácter continuo que este lugar debe entregar a los habitantes, la embarcación se transforma para transformar junto a los habitantes el destino de estas aguas. La habitabilidad de estas zonas debe ser resuelta con aplicación de sus propias tradiciones náuticas como es la chilota, la cual crea embarcaciones sumamente adaptadas al lugar y al comportamiento practico de las mareas y de gran simplicidad técnico de uso y mantenimiento, debemos considerar estos elementos como fundamentales a la hora de establecer las características técnicas del proyecto, ya que esta tradición sumada a la velocidad permitirán encontrar la levedad para poder habitar las aguas de la Patagonia.

Hipótesis

Una embarcación rápida con hidroalas conectará la Patagonia Occidental, consiguiendo que los habitantes y las localidades se unan a través de las aguas, reduciendo los tiempos de traslado y aumentando la frecuencia de los viajes. Por medio de la sustentación de perfiles hidrodinámicos, se alejaran las dificultades naturales de la navegación como son la resistencia y la ola corta. Mediante la transformación de la forma hacer desaparecer los obstáculos del arribo en las orillas por medio del desembarco.
Una habitabilidad sometida a la relación del hombre con la medida de la embarcación y de la embarcación con el medio en el que se desenvuelve. Macrohabitabilidad y Microhabitabilidad, presentando una embarcación de planta libre capaz de acoger cualquier función de sus pasajeros, viajar a los hogares, socorrer emergencias, acoger travesías científicas en la zona, etc.
Diseño del casco según criterios constructivos del astillero Sitecna, con doble quilla que conjuga los elementos técnicos requeridos, motor, ejes, hélices, timón, en relación a sus solicitudes: navegando, en vuelo o en tierra. La relación del casco y la posición de los perfiles hidrodinámicos con respecto a la exigencia de velocidad y desembarco.

Metodología

La espiral de Diseño logra especificar los requerimientos técnicos, legales y de diseño aplicados a la totalidad del proyecto, los que permiten mantener una relación de la embarcación con el lugar y las características necesarias para arribar a los muelles existentes y las orillas no construidas, además de las condiciones requeridas para con los pasajeros.

Aplicar la teoría de modelos construyendo un modelo de pruebas a escala 1:12 que verifique comportamientos y configuraciones de las hidroalas en los distintos canales de prueba, analizando la estabilidad y rendimientos de velocidad de los distintos perfiles junto con el ajuste de ubicación en el modelo, altura del perfil y corrección de su ángulos de ataque.
Cálculos de estabilidad estática de buque, cálculos dinámicos con el número de Reynols y el análisis hidrodinámico de la embarcación con hidroalas.

Confección de un túnel hidráulico en laboratorio de mecánica de fluido de la Escuela de ingeniería de la PUCV para la observación y medición de los efectos de resistencia en perfiles hidrodinámicos, medición de los factores de arrastre y sustentación en perfiles; esto con pruebas de circuito hidráulico.
Maquetas de macrohabitabilidad 1:12 obteniendo una forma de las líneas hidrodinámicas del casco y plantear una hipótesis formal de la aerodinámica de la superestructura.
Maqueta de proyecto 1:10 integrando funcionamiento operativo de los sistemas de apertura del casco para el desembarco, las apertura de babor y de popa, la integración de las redes y sistemas y microhabitabilidad de los objetos generales en una embarcación.
Proyección por medio del dibujo y plantillas de modelación planimétrica, manual y digital para la revisión permanente de los aspectos de modelados.

Viaje a la zona lugar donde se realizará el proyecto, observando el modo de habitar en estas aguas.
Revisión de proyectos de Investigaciones realizados en el Fiordo Comau, las observaciones de las travesías de la escuela de Diseño y Arquitectura de la PUCV al fiordo y los registros de los proyectos realizados por en esta zona.

Resultados

Espiral de Diseño

Datos de la embarcación: Eslora 12 mts. Manga 4.8 mts. Puntal 1.8 mts. Superficie preliminar de planta: (45.2 mt2) Peso según el modelo 15.5 tn. Peso Max. Carga Según modelo 21.5 tn. Volumen de desplazamiento casco 67.12 tn. Calado 0.685 mts.

Programa:

1. Casco de aluminio de 4.281 kg. Según sistemas constructivos de la empresa Sitecna. 25 personas con un peso app. De 4.042 kg. 2 motores de 75 hp.250 kg. Autonomía: 300 kms. Cantidad de combustible 1000 lts, para un consumo de 25 lt/h a 10 nudos, entre 50 y 60 lt/h a 25 nudos, Peso Combustible y estanques: 1500 Kg. Sistema de perfiles hidrofoil móviles; perfil de proa 550 Kg. de desplazamiento, perfil de popa 800 Kgs. de desplazamiento, Sistema de levante (Pistón hidráulico) rotulas hidráulicas Tipo de generador para energía eléctrica 380 v. 220 v. y 12 v
2. En cuanto a la aplicación del método de correlación las velocidades en el modelo de pruebas fueron incrementándose desde 1,6 m/s en modelos, hasta configuraciones capaces de bordear los 4,0 m/s, es decir, en prototipo las velocidades serían desde 11 nudos a 30 nudos aproximadamente. El modelo alcanzar los niveles óptimos de resistencia hidrodinámica y estabilidad dinámica con un perfil diedro de proa de 20º y un perfil diedro de popa de 40º ambos con una profundidad similar de 200 mm. y un ángulo de ataque en proa de 7,5º y en popa de 2º .estos perfiles entregan gran sustentación.
3. Se obtienen las curvas de estabilidad para el casco original de la empresa Sitecna. Con la obtención del número de Reynols de este casco Sitecna con quillas laterales obteniendo una potencia de 115hp, lo que con un margen adecuado de potencia se puede utilizar en el proyecto dos motores de 75 hp.
4. Se construye el Túnel hidráulico en el laboratorio de mecánica de fluido de la Escuela de ingeniería de la PUCV con una capacidad máxima de flujo de 70 lt x seg, desde donde se trae el circuito hidráulico el que se extiende desde la bomba principal pasando por un cubículo de trabajo, en el que se monta el sistema de medición, se ajusta el perfil y se observan pasar los flujos laminares que modifican la posición del perfil, comprobando así cualitativamente los principios hidrodinámicos de resistencia que inciden en los perfiles, observando la resistencia y valores netos de arrastre y sustentación.
5. De la aplicación de la teoría de modelos la maqueta 1:10 del proyecto determina un casco capaz de presentar los requerimientos de alta velocidad, dos motores integrados en dos quillas guarda playa que aportan resistencia estructural longitudinal del casco, el funcionamiento de perfiles rotacionales diedros integrados al casco con los ángulos de ataque de mejor rendimiento; la Macrohabitabilidad y el como se relaciona la embarcación con el medio. Se obtiene la justeza en la forma por reducción progresiva de las alturas bélicas de la superestructura, las que asemejan la doble curvatura del casco, generando superficies de contacto aerodinámicas mínimas para el vuelo rápido, se obtiene una planta interior libre donde se visualiza longitudinalmente la totalidad del espacio.
   Requerimientos de diseño: una embarcación cuente con una forma que permita el vuelo sustentado en los perfiles hidrodinámico, que su casco sirva para este propósito y para surgir del agua aproximándose a la orilla poniendo en contacto dos quillas como guarda playas del casco, al modo chilote pero sin escora, abriendo la proa de la embarcación con una apertura de 2.10 mt, de ancho lo que potencialmente dejaría entrar un vehículo en su interior, una planta libre que permite diferentes programas de microhabitabilidad en su interior. Apertura de babor como un puente de acceso para muelles flotantes y otras infraestructuras así como para con otras embarcaciones. Un Horizonte visual libre para el piloto dado que se cuentan con maniobras de carga y estiba que requieren de amplitud visual. Por medio de las peculiaridades del diseño, traer a presencia la microhabitabilidad interior.
6. Los resultados de la travesía realizada a la zona donde se recoge los tiempos de la navegación como la espera para zarpar que por mal tiempo puede ser de varios días, Por lo que permanecer ha de ser considerados 5 días. Navegar en el interior y el exterior de una embarcación, ver las orillas del fiordo a las cuales deberíamos poder acceder.

Conclusiones

En orden de velocidad, se mantendría un promedio de 25 nudos en el proyecto garantiza un viaje de alrededor de 1:30 h. a lo largo del Fiordo Comau lo que representa presentando la unión de forma rápida las localidades de la Patagonia Occidental. Las velocidades se pueden incrementar, estudiando el comportamiento de perfiles hidrodinámicos adecuados para tales propósitos.

Se obtiene datos preliminares acabados de la hidrodinámica del proyecto los cuales deben ser validados en el canal de Valdivia con los últimos modelos que se han realizado; con respecto a la aerodinámica del proyecto debe ser cualificada y cuantificada definitivamente en los canales de prueba y en el Túnel de Viento de los que dispone el Magíster; todo esto se incluye en metodologías de correlación de modelos mas eficientes y mejor aplicadas para comportamiento hidrodinámico cualitativo y cuantitativo.

El estudio de modelos es la metodología capaz definir con gran exactitud los aspectos de diseño y de habitabilidad del proyecto, que en este caso consideraban una embarcación que cuente con un interior polifuncional que se abra a la orilla desde adentro dejando conectado la orilla y la embarcación. Esto hace indispensable la utilización de la modelación para la medición de cualquier parámetro de diseño que se desee investigar.

maqueta prototipo

Notas

1. Fabio Cruz. Una Clase de la Observación. [↩]
2. Iommi Gododfredo, Hay que ser Absolutamente Moderno [↩]