Study of different types of materials for use in passenger vessels for the Amazon region

Abstract

Passenger vessels in the Amazon have given a great contribution to the movement of people and to the regional economy. However this type of transport is used by low-income persons and vessels are usually made of wood. However, the use of wood as a building material has proved to be increasingly scarce and expensive. A possible wood substitute is for example steel, but its use leads to increase price of hull construction as steel is more expensive and to increase weight of the hull, that in turn requires higher engine power and loss of loading capacity, which moreover directly contribute to increase cost of transport. This work, studies different materials for for shipbuilding in the Amazon region, which seeks to assess different materials to use in building ships for the Amazon with a focus on passenger transport. This work studied different types of materials in order to identify the material that has better physical condition and cost for replacement of wood as a building material for passenger vessels. Five types of materials were studied: wood, steel, aluminium, fibreglass with Kevlar and fibreglass. Different materials were analysed using mathematical models for preliminary design with the objective to understand and compare the fixed and operational costs for the same vessel. Discussion supported by graphs gives indications to identify materials that have higher chances of success in replacing wood as building material for the river passenger ships in the Amazon region. The life cycle approach was used to evaluate the costs (fixed and operating) of a vessel built with different materials throughout its lifetime.

RESUMEN
Los buques de pasajeros en la Amazonía han dado una gran contribución al movimiento de personas y a la economía de la región. Sin embargo este tipo de transporte lo usan personas con bajos recursos y las embarcaciones son hechas generalmente de madera. No obstante, el uso de madera como material de construcción ha demostrado ser cada vez más escaso y costoso. Un posible sustituto para la madera es por ejemplo el acero, pero su uso conlleva al incremento del coste de construcción del casco, ya que el acero es más caro, y al aumento del peso del casco, esto a su vez requiere de mayor potencia del motor y pérdida de la capacidad de carga, que además contribuye directamente al incremento de los costes de transporte. Este trabajo estudia diferentes materiales para la construcción de buques en la región amazónica, busca evaluar diferentes materiales para poder identificar el material que tiene mejores condiciones físicas y coste de reemplazo a la madera como material de construcción de buques de pasajeros. Cinco tipos de materiales han sido estudiados: madera, acero, aluminio, fibra de vidrio con Kevlar y fibra de vidrio. Los diferentes materiales han sido estudiados usando modelos matemáticos para el diseño preliminar con el objetivo de entender y comparar los costes fijos y operacionales de la misma embarcación. Una discusión respaldada por gráficos, da indicaciones para identificar materiales que tienen mayores posibilidades de éxito para reemplazar la madera como material de construcción para buques fluviales de pasajeros en la región amazónica. El método del ciclo de vida fue usado para evaluar los costes (fijos y operacionales) de una embarcación construida con diferentes materiales a lo largo de su vida útil.

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