Optimización estructural basada en las normas ISO 12215 de una embarcación menor de alta velocidad construida con PRFV

Abstract

El transporte interislas de pasajeros en Galápagos se realiza en lanchas rápidas fabricadas usando Plástico Reforzado con Fibra de Vidrio (PRFV). El diseño de estas embarcaciones no sigue comúnmente la aplicación de estándares de construcción y por ello existe la posibilidad de que se esté sobredimensionado su estructura; además estas embarcaciones navegan a altas velocidades y por ello es recomendable investigar formas para reducir su peso. En este trabajo se optimizó la estructura de la sección central de una embarcación de 12 metros de eslora que navega a 25 nudos. Para el proceso de optimización se empleó Programación No Lineal con Variables Mixtas (MINLP) puesto que en el diseño estructural existen variables enteras y reales. Estos problemas mixtos se suelen resolver aplicando el algoritmo Ramificación y Acotamiento. Debido a la combinación de variables, se utilizó la librería de optimización Gekko capaz de resolver problemas MINLP a través del lenguaje de programación Python. El proceso se dividió en dos fases, la primera optimiza el número de refuerzos y el laminado de los paneles; la segunda optimiza las dimensiones y laminado de los refuerzos. Las restricciones aplicadas corresponden a los requerimientos de la norma ISO 12215: resistencia flexural de paneles y refuerzos, resistencia inter-laminar al corte de los paneles, rigidez de los refuerzos, y, resistencia al pandeo del alma y ala de los refuerzos. Como resultado de la optimización estructural se redujo el peso estructural en 24%.