Ingeniería Naval http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/50535 2026-04-09T00:50:17Z 2026-04-09T00:50:17Z Yangaré Caicedo, Darwin Andrés Townsend Valencia, Patrick Roger, Director http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/68070 2026-03-27T20:15:58Z 2025-01-01T00:00:00Z

Title: Análisis del comportamiento estructural en refuerzos híbridos de polímero reforzado con fibra y aluminio Authors: Yangaré Caicedo, Darwin Andrés; Townsend Valencia, Patrick Roger, Director Abstract: This experimental study analyzes the mechanical behavior of Omega frames in a hybrid configuration of PRFV and marine aluminum, evaluating their structural viability for naval applications. The specimens were designed according to ISO 12215 and ABS standards and manufactured by hand-laminating fiberglass with epoxy resin. In the hybrid specimens, 1.1 mm and 2 mm thick sheets of marine aluminum were incorporated in the crown area, where the greatest stresses are concentrated, with the PRFV layers proportionally reduced. The mechanical behavior was evaluated using three-point bending tests according to ASTM D790, recording force-displacement curves to analyze maximum load, deformation, and failure modes. The comparative analysis revealed significant differences in stiffness, crack initiation, and structural collapse between conventional and hybrid specimens, demonstrating the influence of metal thickness on damage progression. The specimens were 11% similar in structural strength to conventional specimens, despite having a 23% lower PRFV. The results demonstrate the potential of hybrid frames to reduce weight and optimize structural efficiency, providing valuable criteria for the design and manufacture of composite naval structures. Keywords: Viability, load, structural collapse, strength. Description: Este estudio experimental analiza el comportamiento mecánico de cuadernas tipo Omega en una configuración híbrida de PRFV y aluminio naval, evaluando su viabilidad estructural para aplicaciones navales. Las probetas fueron diseñadas siguiendo normas ISO 12215 y ABS, y fabricadas mediante laminado manual de fibra de vidrio con resina epóxica. En los especímenes híbridos se incorporaron láminas de aluminio naval de 1.1 mm y 2 mm en la zona de la corona, donde se concentran los mayores esfuerzos y reduciendo proporcionalmente las capas de PRFV. El comportamiento mecánico se evaluó mediante ensayos de flexión en tres puntos según la norma ASTM D790, registrando curvas fuerza–desplazamiento para analizar carga máxima, deformación y modos de falla. El análisis comparativo reveló diferencias significativas en rigidez, inicio de agrietamientos y colapso estructural entre probetas convencionales e híbridas, mostrando la influencia del espesor metálico en la evolución del daño, presentando un 11% de semejanza en resistencia estructural respecto a las probetas convencionales, a pesar de tener un 23 % menos de PRFV. Los resultados evidencian el potencial de las cuadernas híbridas para reducir peso y optimizar la eficiencia estructural, proporcionando criterios valiosos para el diseño y la fabricación de estructuras navales compuestas.

2025-01-01T00:00:00Z Guerrero Amendaño, Jean Carlos Townsed Valencia, Patrick Roger, Director http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/68069 2026-03-27T20:06:54Z 2025-01-01T00:00:00Z

Title: Estudio experimental de la influencia de burbujas en las propiedades mecánicas de laminados en casco en yate Authors: Guerrero Amendaño, Jean Carlos; Townsed Valencia, Patrick Roger, Director Abstract: This study analyzes how entrapped gas bubbles affect GFRP laminate repairs on the yacht El Mangle, located in the Galápagos Islands. Representative specimens—both with and without defects—were designed and fabricated, and tensile tests were performed according to ISO 527-4. Force–displacement curves were converted into stress–strain curves, from which mechanical parameters were calculated: maximum stress (σ_max), Young’s modulus (E), and strain at break (ε_break), along with energy-based metrics, including total toughness, pre-peak fracture energy, and post-peak residual energy. The results show that the presence of bubbles reduces ultimate strength, elastic modulus, and strain at break, and markedly decreases absorbed energy, indicating lower damage tolerance and a loss of load-carrying capacity. Statistical analysis confirms the magnitude and significance of these changes, supporting proposed evaluation criteria based on allowable property losses and defect morphology. Process recommendations are presented—such as improved impregnation, deaeration, compaction, and curing—together with inspection techniques like magnetic particle testing (NDT), to enhance the reliability of GFRP repairs in service. Keywords: GFRP, bubbles, properties, influence. Description: Este estudio analiza cómo las burbujas de gas afectan las reparaciones de laminados GFRP en el yate El Mangle, ubicado en las Islas Galápagos. Se crearon y construyeron muestras representativas, tanto con Y sin defectos, y se realizaron pruebas de tracción según el estándar ISO 527-4. A partir de las curvas de fuerza frente a desplazamiento, se obtuvieron curvas de esfuerzo frente a deformación, y se calcularon parámetros mecánicos como la tensión máxima (𝜎max), módulo elástico (E), deformación al rotura (εrot) y parámetros energéticos, incluyendo la tenacidad total, la energía de fractura antes del pico y la energía residual después del pico. Los resultados muestran que la presencia de burbujas reduce la resistencia final, el módulo elástico y la deformación a la rotura, además de disminuir considerablemente la energía absorbida, lo que indica una menor resistencia al daño y una pérdida de capacidad de soporte. El análisis estadístico confirma la magnitud y relevancia de estos cambios, apoyando la propuesta de criterios de evaluación basados en las pérdidas permitidas de propiedades y en la forma del defecto. Se presentan recomendaciones de procesos, como impregnación, desairado, compactación y curado, así como técnicas de inspección como el ensayo por partículas magnéticas (END), que podrían mejorar la fiabilidad de los arreglos en materiales GFRP durante su uso.

2025-01-01T00:00:00Z Cueva Sarmas, Samuel Andrés Manrique Sevillano, Arnold Sadoc Townsend Valencia, Patrick Roger, Director http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/68068 2026-03-27T19:55:36Z 2025-01-01T00:00:00Z

Title: Respuesta compresiva del comportamiento de placas auxéticas de segunda generación para cascos de barcos planeadores Authors: Cueva Sarmas, Samuel Andrés; Manrique Sevillano, Arnold Sadoc; Townsend Valencia, Patrick Roger, Director Abstract: This project evaluates the compressive response of second-generation auxetic materials in fast craft hulls, focusing on energy absorption and structural integrity under dynamic loads and slamming events. The aim is to determine to what extent these structures enhance resilience, redistribute stresses, and preserve operational safety. Auxetic material, characterized by a negative Poisson’s ratio, enable lateral expansion during deformation and promote stress dispersion. This property Allows their use as layers or cores that smooth load peaks, reduce stress concentrations, and improve fatigue tolerance under high-speed operating conditions. For validation, epoxy resin cubes with 3D-printed auxetic inserts were manufactured. Ten compression tests were conducted in accordance with ASTM/ISO standards, measuring dissipated energy and thermal responses to characterize the interaction between materials and geometry, ensuring reproducibility and comparability across configurations. Results reveal increased energy dissipation and more homogeneous stress distribution in auxetic configurations, along with thermal variations compatible with heat management with compromising structural integrity. These findings support the feasibility of integrating auxetic layers to enhance robustness against dynamic loads, with potential benefits for safety and hull service life. In conclusion, second-generation auxetics demonstrate promising applicability for fast craft structure, establishing a foundation for full-scale validation and the development of specific hybrid-structure testing standards. Keywords: Second generation auxetics, dynamic loads, slamming, test specimens, naval application. Description: Este proyecto evalúa la respuesta compresiva de materiales auxéticos de segunda generación en cascos de embarcaciones rápidas, con énfasis en la absorción de energía y la integridad estructural ante cargas dinámicas y eventos de slamming. El objetivo es establecer hasta qué punto estas estructuras pueden incrementar la residencia de los cascos y redistribuir tensiones sin comprometer la seguridad operativa. Los auxéticos, al presentar coeficiente de Poisson negativo, facilitan expansión lateral y dispersión de esfuerzos, habilitando su uso como capas o nucleos que suavizan picos de carga, reducen concentraciones de tensión y aumentan la tolerancia a fatiga en condiciones mejorar la tolerancia a fatiga en condiciones exigentes. Para la validación se fabricaron cubos de resinas epóxica con insertos auxéticos impresos en 3D. Se realizaron diez ensayos de compresión bajo normas ASTM/ISO, registrando energía disipada y respuestas térmicas para caracterizar la interacción entre materiales y geometría. Los resultados muestran una mayor disipación de energía y distribución más homogénea de tensiones en configuraciones con insertos auxéticos. Estos hallazgos respaldan su viabilidad para incrementar la robustez estructural ante cargas dinámicas, sugiriendo compatibilidad con resinas epoxídicas y potencial aplicación en prototipos a escala real.

2025-01-01T00:00:00Z Shett Pinos, Génesis Susana Chanabá Ruiz, Alejandro Joffre, Director http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/66015 2025-05-22T14:28:01Z 2025-05-19T00:00:00Z

Title: Diseño preliminar de una embarcación de turismo sostenible para el sector de Las Huacas Authors: Shett Pinos, Génesis Susana; Chanabá Ruiz, Alejandro Joffre, Director Abstract: Currently, the Las Huacas commune, located in the Jambelí archipelago in the province of El Oro, has an ecological reserve of mangroves with a great diversity of species, however, its tourism has not been developed due to inadequate maritime infrastructure. Its only means of transport is maritime, so this project focuses on the design of a vessel that provides tourist services that benefit the commune and the ecosystem. As a solution, a displacement vessel made of 11-meter long GRP was designed, considering the requirements of the shipowner. Based on the design spiral, following the ISO 12215 standards for structural validation and 12217 for the evaluation of its stability. Its electric propulsion system will operate with solar energy using photovoltaic technology, with a 50 kW motor providing a speed of 9 knots. A financial study was carried out applying the net present value and the internal rate of return to determine the profitability of the project.As a result, it is currently profitable with the appropriate sources of financing, seeking to generate a direct social and tourist benefit to the community by increasing tourist income and sales in its businesses. Keywords: Las Huacas, design spiral, solar energy, photovoltaic technology, electric propulsion system. Description: En la actualidad, la comuna Las Huacas, ubicada en el archipiélago de Jambelí en la provincia de EL Oro, posee una reserva ecológica de Manglar con una gran diversidad de especies, sin embargo, su turismo no ha sido desarrollado debido a una no adecuada infraestructura marítima. Su única vía de transporte es marítima, por lo que, este proyecto se enfoca en el diseño de una embarcación que brinde servicio turístico que beneficie a la comuna y al ecosistema. Como solución, se diseñó una embarcación de desplazamiento fabricada en PRFV de 11 metros de eslora, considerando los requerimientos del armador. Basándonos en la espiral de diseño, siguiendo las normas ISO 12215 para la validación estructural y la 12217 para la evaluación de su estabilidad. Su sistema de propulsión eléctrico operará con energía solar empleando tecnología fotovoltaica, con un motor de 50 kW proporcionando una velocidad de 9 nudos. Se realizó un estudio financiero aplicando el valor actual neto y la tasa interno de retorno para conocer la rentabilidad del proyecto. Como resultados, actualmente es rentable con las fuentes adecuadas de financiamiento, buscando generar un beneficio social y turístico directo a la comuna aumentando ingreso de turistas y ventas en sus negocios.

2025-05-19T00:00:00Z