ARQUITECTURA NAVAL

Conceptos y DefinicionesConstrucción del buqueUnión de elementos

Consideraciones elementales de arquitectura naval

Antes de entrar a estudiar de lleno el aspecto portuario propiamente dicho, su planificación general y sus tendencias de acuerdo a los diferentes tipos de terminales, hemos creído oportuno establecer con claridad algunos conceptos que hacen referencia al conocimiento de las embarcaciones, sus partes constitutivas y el vocabulario técnico que identifica sus diferentes partes, caracterizándolas, ya que el navío es, en última instancia, la razón del estudio relativo a los puertos, que estamos por emprender.

Conceptos y Definiciones relativas al Tráfico Naviero

Navío, buque, barco, embarcación

Con cualquiera de estos nombres definimos a todo cuerpo flotante dotado de propulsión, propia o no, destinado a prestar un servicio determinado de transporte fluvial o marítimo, ya sea de carácter comercial, militar, científico, de auxilio, deportivo o de cualquier otra naturaleza

Casco :Un barco consiste, básicamente, una caja estanca, de forma adecuada a su función, denominada casco y sobre la cual se construye la superestructura del navío.

Carena u obra viva : es la porción del casco que se encuentra sumergida en el agua. La parte que emerge se conoce como obra muerta.

Crujía: Es el plano de simetría longitudinal y único en la mayoría de las naves, salvo aquellas en que proa y popa son iguales como en algunas barcazas. Este plano de crujía es uno de los básicos de referencia en la representación del diseño de la nave.

Plano de construcción: Es el plano horizontal sobre el cual se considera asentada la embarcación en estado de reposo. La intersección del plano de crujía con el plano de construcción se conoce como línea de construcción o línea de base.

Manga: Define la sección transversal del buque y hace referencia a la cuaderna maestra, que constituye el costillar estructural máximo de la embarcación situado en la sección media o muy próxima de la misma.

Vuelta de bao: Es la convexidad de la cubierta a ambos lados del plano de crujía. Su objetivo estructural es la de conseguir mayor rigidez a la vez que permite un fácil escurrimiento de las aguas de cubierta. Su medida está dada por la altura del punto máximo de curvatura relativo a la entrante de la cubierta.

Puntal: Es la distancia entre la línea de construcción y la entrante de la cubierta

Astilla muerta: Es la distancia entre la parte inferior de la quilla y el punto de intersección de la varenga con la vertical tangente al plano lateral de la embarcación.

Calado: En cualquier sección de un navío, define la distancia vertical entre la superficie del agua y el punto inferior de la quilla. La mayoría de los buques se diseñan de modo que el calado de popa y de proa sean iguales. De no ser así, se dice que el buque está fuera de asiento.

Franco bordo: Es la distancia vertical entre la superficie del agua al borde de la cubierta superior en cualquier sección de la eslora del buque.

Proa: es la parte anterior de la embarcación.

Popa: es la parte posterior de la embarcación.

Eslora: Es la longitud del buque, sin embargo, debido a que varia la forma de la proa y la popa en las distintas naves, se deben definir varias esloras

Eslora entre perpendiculares: Es la distancia entre las perpendiculares de proa y popa.

Eslora de flotación: define la distancia existente entre el punto superior de calado a proa y popa

Arrufo: Es la curvatura de la cubierta en el sentido de la eslora o más concretamente, la elevación de la cubierta sobre la horizontal que pasa por su punto más bajo y medida a proa o popa.

Sección media: Es la sección transversal del buque en el punto medio de la eslora entre perpendiculares.

Rolido: Se conoce con este nombre los continuos movimientos de la embarcación de banda a banda

Escora: Es la inclinación transversal de carácter permanente que posee un buque

Balance: Se denomina así a la inclinación temporal o semi permanentes que llevan aparejados los giros o la fuerza del viento al actuar sobre el navío

Arrufo de Popa Arrufo de Proa

Secc

ión

Med

ia

Perp

. de P

roa

Perp

. de P

opa

Flotación Normal

Eslora Máxima

Eslora entre perpendiculares

Eslora de Flotación

Vuelta de Bao

PantoqueLínea de contrucción (LC)

Plano de construcción

Punt

al

Manga

Fran

cobo

rdo

Cal

ado

Astilla Muerta

Cubierta Superior

Cru

jía

ProaPopa Centro

Obra Muerta

Obra Viva

Pala de Timón

Flotación

Espejo

Boda

Quilla

Sección ProaSección Popa Proa

Sección Centro

Popa Crujía

Banda de Babor

Banda de Estribor

Amura de Babor

Amura de Estribor

Aleta de Babor

Aleta de Estribor

Hacia ProaHacia Popa

Obr

a M

uert

aO

bra

Viv

a

Pantoque

Quilla

Plano de Crujía

Cubierta

Línea deFlotación

Costado

Trancanil RegalaAmurada

TapaRegala

Rolido

Coeficientes de forma de la carena : Sí consideramos la carena de un buque, la podemos imaginar inscripta en el paralelepípedo cuyas aristas la conforman la eslora L, la manga B y el calado H.

Su volumen real será algo menor que el obtenido en el dibujo geométrico simplista, debido al afinamiento de la carena, que pasamos a definir:

Coeficiente total o bloc:

Volumen de la carena=

V

Volumen del paralelepípedo L.B.Hb =

Coeficiente de flotación : La línea de agua de la flotación comprende una superficie que puede considerarse inscripta en el rectángulo L x B, y si dicha área es Af, obtenemos el coeficiente de la relación:

f = Área de flotación

=Af

Área del rectángulo L.B

Coeficiente prismático o longitudinal :El volumen de carena puede considerarse inscripto en un cilindro cuya base sea igual a la sección maestra de la carena y su altura la eslora. Si el área de la sección maestra es Am, se obtiene el coeficiente de la relación:

p = Volumen de la carena

=V

Volumen del cilindro Am.L

Coeficiente de sección maestra:

m =Área de la sección maestra

=Am

Área del rectángulo B.H

Curvas de atributos de las carenas derechas:

Estas se obtienen trazando varias flotaciones comprendidas entre la mínima y la máxima posibles, y calculando para cada flotación el valor de esos atributos graficándolos en función del calado de las sucesivas flotaciones.

Pasemos a referirnos al significado de los atributos.

Curva (1)

Volumen de carena (V) : Variando el calado varia el volumen de la carena derecha correspondiente, cumpliendo esta curva el cometido de ofrecer un determinado volumen en metros cúbicos en concordancia con cada uno de las distintas profundidades de calado.

Desplazamiento en agua dulce (Dd) :

El desplazamiento para un cierto calado se expresa como el producto del volumen de carena por el peso especifico del agua. Tomando este valor para el agua dulce e = 1 t/m3, la curva nos da el desplazamiento en agua dulce expresado en toneladas.

Curva (2)

Desplazamiento en agua salada ( Ds) : Es

el mismo concepto anterior variando el peso especifico del agua que se puede adoptar de e = 1,025 t/m3.

Curva (3)

Área de flotación (Af) : Para un determinado calado se tendrá un área de flotación característica, obtenida de esta curva, expresada en metros cuadrados.

Curva (6)

Área de la sección maestra sumergida (Am) :

Para cada calado, la parte sumergida de la sección maestra tendrá un área que viene dada por esta curva, en metros cuadrados.

Curvas (7) y (8)

Posición del centro de carena (Xb e Yb):

Para cada calado, la carena derecha correspondiente tendrá un determinado centro de carena. Como este punto está, por razones de simetría sobre el plano de crujía, bastarán dos coordenadas para individualizarlo perfectamente:

(1) su distancia a una sección transversal determinada, que por comodidad se adopta la sección media, y (2) su altura sobre el plano de construcción.

Estas coordenadas se llaman posición longitudinal y posición vertical del centro de carena. Las curvas (7) y (8) expresan, respectivamente, estos valores en metros.

Los valores de Xb pueden ser positivos o negativos, según el centro de carena esté a popa o a proa de la sección media del navío con relación al calado.

Curva (9)

Posición del centro de flotación (Xf): Cada flotación, considerada como superficie, tiene su baricentro o centro de gravedad perfectamente determinado.

Los valores de Xf pueden ser positivos o negativos, según el centro de flotación se encuentre a popa o a proa de la sección media, de acuerdo al calado.

Curvas (3) y (4)

Toneladas por centímetro de aumento de inmersión:

Es el peso que hay que agregar o quitar al buque para que su calado aumente o disminuya 1 centímetro, manteniéndose la nueva flotación paralela a la primitiva.

En agua de mar la variación de desplazamiento será:

T = Af(m2) x 0,01m x 1,025 (t/m3)

Curvas (11, (12), (13) y (14)

Coeficientes de fineza de la carena: Estos coeficientes varían con el calado, de modo que pueden graficarse en función a él, obteniéndose las curvas que nos dan respectivamente los coeficientes de bloc, prismático, de flotación y de sección maestra sumergida.

Curva (15)

El momento de asiento: Corresponde a la corrección de desplazamiento por asiento y posición del metacentro transversal.

Escala de Porte:

Muchos de los cálculos que se efectúan en la práctica se refieren a desplazamientos en agua salada o dulce y a las variaciones de calado provenientes de pequeños embarques o desembarques de peso. Resulta útil entonces, en vez de recurrir a las curvas de atributos, usar una escala que dé directamente esos atributos en función al calado.

UNION DE ELEMENTOS

UNION DE LOS ELEMENTOS

Las chapas que constituyen el forro y las cubiertas son normalmente de unos 6 o 7 m de largo por 2 m de ancho. Estas chapas se unen entre sí y a los elementos transversales y longitudinales por medio de soldadura eléctrica o remachadura.

Igualmente, la unión de una cuaderna bao, serreta, etc. (es decir, de los elementos llamados genéricamente perfiles), con las chapas, puede ser por soldadura o remachadura (fig. 19-III). Si es por soldadura, se dispone el alma del perfil normalmente a 1a chapa, (a); si es por remachadura, se dispone el ala del perfil sobre la chapa, (b) .

Cuando las chapas van soldadas entre sí forman una superficie lisa y su unión a los perfiles no ofrece dificultad alguna, aunque esta unión sea remachada. Así, por ejemplo, si las chapas del forro van soldadas entre sí y remachadas a las cuadernas, se obtendrá la disposición de la fig IV (a). En cambio si las chapas van remachadas entre sí, habrá que adoptar alguna disposición tal como la mostrada en (b), que consiste en doblar el borde de una de las chapas, o en (c), que consiste en doblar la cuaderna y dejar planas las chapas. En este ultimo caso se acostumbra a hablar de tracas internas y externas.

De lo expuesto se deduce que una de las ventajas de la soldadura sobre la remachadora, lo que es especialmente importante en el forro exterior y cubiertas, es el de dar una superficie lisa. A esta ventaja debe unirse la de que la soldadura es más resistente y homogénea que la remachadura, es absolutamente estanca y finalmente conduce a un ahorro de peso debido a la supresión de los solapes y remaches.

CONSTRUCCIÓN DEL BUQUE

Las distintas estructuras del buque se preparan y montan en el astillero constructor según un orden preestablecido, que responde tanto a necesidades técnicas como de trabajo y organización.

La construcción de un buque puede dividirse en cuatro etapas bien definidas:Preparación del material Erección en gradasBotadura Alistamiento.

Preparación del materialEl primer paso consiste en realizar el trazado del buque. Consiste en reproducir, en escala natural, el plano de líneas, en el piso de una gran sala, por ello llamada sala de trazado o de gálibos. Una vez terminado el trazado, después del necesario ajuste de las diferentes líneas que representan la superficie de diseño, se procede a representar, siempre en escala natural, los diferentes elementos estructurales (chapas y perfiles) en su verdadera posición. Ello permite obtener a continuación plantillas o gálibos de madera, que son enviadas al taller que prepara aquellos elementos cortándolos a la medida y doblándolos convenientemente de acuerdo con dichas plantillas y a las indicaciones de los planos estructurales

Las chapas y perfiles son enviados a las gradas, sea en forma individual, sea en unidades prefabricadas, según el casó. Así, por ejemplo, las cuadernas y las chapas del forro se montan en gradas individualmente, en tanto que el doblefondo, cubiertas, mamparas, casetas, etc., normalmente se prefabrican en trozos en el taller a fin de ahorrar tiempo y mejorar la calidad de la mano de obra.

Erección en gradas

Las chapas y perfiles y las unidades prefabricadas se montan en gradas, comenzando por la quilla y el doblefondo y siguiendo con las cuadernas, forro cubiertas, mamparos, superestructura, etc. La quilla apoya sobre los picaderos centrales y, a medida que progresa la construcción hacia arriba, el buque se afirma con puntales diversos en el fondo y costados (fig 19 VIII (a))

BotaduraCuando se ha completado la erección en gradas de toda la estructura del buque se procede a la botadura. Para elle se disponen debajo del fondo del buque dos rieles de madera, llamados imadas, uno a cada banda, y sobre ellos otros similares, llamados anguilas. Entre ambos se coloca grasa (fig 19 VIII b). Se introducen luego las cuñas indicadas entre el fondo del buque y la anguila, y golpeando en ellas con mazas se levanta muy ligeramente el buque, aflojando la presión sobre los picaderos centrales y transfiriendo así el peso del buque de estos últimos a las anguilas e imadas.

Hecho esto se procede a retirar los picaderos centrales (dotados, asimismo, de cuñas para tal fin), como así todos los puntales que sostenían el buque, quedando éste tal como muestra (c). Quitados los frenos que retienen las anguilas, éstas se deslizan sobre las imadas a favor de una pequeña inclinación de las mismas, arrastrando al buque al agua.

AlistamientoCuando el buque flota es remolcado al muelle de alistamiento a fin de embarcar todos los elementos faltantes: máquinas, equipos, tuberías, muebles, etc., los que se van instalando hasta completar el buque.

Finalmente, el buque es llevado a dique seco o flotante para proceder al carenado final, esto es, limpieza y pintado de la obra viva, y a la instalación de algunos elementos de la misma que puedan faltar (descargas, etc.). El buque puede, entonces, considerarse terminado y se procede a realizar las pruebas finales de aceptación.