Sistemas de Construcción Naval: Transversal, Longitudinal y Mixto

Sistema Transversal

El sistema transversal fue el método tradicional utilizado en la construcción de barcos de madera. La estanqueidad de las costuras del forro exterior se lograba mediante el calafateo, que requería una unión estrecha entre el esqueleto transversal (cuadernas) y los tablones del forro. Las cuadernas, dispuestas como anillos transversales, estaban muy poco separadas para proporcionar la resistencia necesaria. Este sistema también era adecuado para soportar los esfuerzos de «pandeo» (esfuerzo transversal asimétrico) causados por los mástiles, aparejos y velamen. Aunque se utilizó durante muchos años en barcos de acero, hoy en día se emplea principalmente en partes específicas del buque, no como un sistema completo.

Sistema Longitudinal

Con la llegada de la propulsión mecánica, los esfuerzos de pandeo disminuyeron. El aumento de la eslora en los buques de acero generó mayores esfuerzos longitudinales, lo que llevó al desarrollo del sistema longitudinal. Este sistema está diseñado para resistir los esfuerzos de quebranto y arrufo. La estructura se compone de vagras, la quilla y los longitudinales de fondo, costado y cubierta. Estos elementos se apoyan en anillos transversales, pero a diferencia del sistema transversal, los anillos están más espaciados y reforzados (bulárcamas en lugar de cuadernas). Aunque las bulárcamas son más eficientes, dificultan las operaciones de carga y descarga.

Sistema de Construcción Mixto

Actualmente, las sociedades de clasificación exigen un sistema de construcción mixto para buques con esloras superiores a 120 metros. Este sistema combina elementos del sistema transversal y longitudinal, mejorando la resistencia estructural longitudinal y la eficiencia en la carga y descarga. Generalmente, la parte central del buque se construye con el sistema longitudinal, mientras que los extremos y la parte superior de la cubierta utilizan el sistema transversal. Muchos buques modernos incorporan escotillas para agilizar la estiba, lo que reduce la superficie de la cubierta y aumenta los esfuerzos, requiriendo refuerzos como baos acartelados de acero especial o de mayor espesor.

Componentes Estructurales Clave

Doble Fondo

El doble fondo es una plataforma situada entre 1 y 1,5 metros por encima de la quilla. Sirve de apoyo para la carga de bodega y la maquinaria, y también alberga combustible, agua dulce, lastre, líquidos residuales y tuberías. Su estructura interna incluye una quilla vertical con refuerzos, longitudinales de fondo, concretes, vagras, varengas y la tapa del doble fondo. Debe ser estanca y resistente al empuje del agua. La quilla vertical, que se extiende desde el mamparo de colisión de proa hasta el de popa, suele ser estanca, creando tanques separados. Junto con la traca central de la tapa del doble fondo y la quilla plana, forma una viga en doble T. El acceso al doble fondo se realiza a través de puertas de registro ovaladas.

Quilla

La quilla es un refuerzo longitudinal fundamental que se extiende desde la roda hasta el codaste, en el centro del fondo del buque. Se puede comparar con la columna vertebral humana. Existen varios tipos:

• Quilla plana: Forma parte del forro del buque y se une a la tapa central del doble fondo mediante una quilla vertical.
• Quilla de barra: Quilla tradicional, con una altura aproximadamente tres veces mayor que su anchura.
• Quilla de cajón: Posee dos quillas verticales.
• Quillas de balance: No son quillas estructurales, pero ayudan a reducir los balanceos y actúan como refuerzos longitudinales (aunque con una hidrodinámica menos eficiente). Se utilizan principalmente en buques de pasaje.

Cofferdam

Un cofferdam es un espacio vacío que separa tanques de combustible y agua dulce. Está formado por dos mamparos relativamente cercanos, aislando la bodega, tanques, sección de proa o la sala de máquinas. Su función es evitar la contaminación en caso de rotura de alguno de los tanques.

Cuadernas y Bulárcamas

Las cuadernas y bulárcamas son elementos transversales esenciales. Refuerzan las planchas del costado y soportan verticalmente los baos de la cubierta. También resisten las vibraciones durante los cabeceos. Se enumeran desde la perpendicular de popa (cuaderna A) hacia proa (B, C, D…). La distancia entre cuadernas se denomina «clara» y está regulada por las sociedades de clasificación, especialmente cerca de los mamparos de colisión y de pique de popa. Las bulárcamas son cuadernas reforzadas, utilizadas para mayor consolidación transversal, como en la sala de máquinas para reducir vibraciones. Las cuadernas se extienden desde la consola de pantoque hasta la cubierta superior, uniéndose a los baos mediante cartelas, formando un anillo (varenga-consola de pantoque-cuaderna o bulárcama-cartela-bao-cartela-cuaderna o bulárcama-consola de pantoque).

Mamparos

Los mamparos son superficies metálicas (verticales o inclinadas) que dividen el casco del buque, tanto transversal como longitudinalmente. Su función principal es crear compartimentos estancos para evitar la inundación y la propagación de incendios. También proporcionan consolidación estructural. Pueden ser estancos, resistentes y estancos, o solo subdivisorios. Se requiere un mamparo de colisión entre el 5% y el 8% de la eslora, y uno a cada extremo de la sala de máquinas. En buques de más de 90 metros, se instalan mamparos adicionales según las normas de las sociedades de clasificación.

Tracas

Las tracas son las hileras de planchas de acero que forman el forro exterior del buque. Se enumeran con letras mayúsculas (A, B, C…), comenzando por la traca adyacente a la quilla (traca A). Dentro de cada traca, las planchas se numeran con subíndices desde proa a popa. Algunas tracas importantes son:

• Traca de quilla: Se une a la roda y al codaste en los extremos.
• Traca de aparadura: Adyacente a la traca de quilla.
• Traca de pantoque: Curvada, une el costado y el fondo del forro.
• Traca de cinta: La última traca del costado, que puede curvarse para formar la borda y parte de la cubierta principal.
• Traca de amurada: Sobresale de la cubierta en el costado, pero no forma parte del casco.
• Traca de trancanil: La traca del pasillo de cubierta en la zona de escotilla.

Las tracas de cinta y trancanil suelen ser de aceros navales tipo D y E para resistir los esfuerzos de inercia.

Cubiertas

Las cubiertas son los pisos o niveles del buque. Las principales son: la cubierta de puente, la cubierta de castillo (en el castillo de proa), la cubierta principal, la cubierta de botes y la cubierta Mezzaine.

Ensayos No Destructivos (END)

Los Ensayos No Destructivos (END), o Non-Destructive Testing (NDT) en inglés, son pruebas que no alteran permanentemente las propiedades físicas, mecánicas, químicas o dimensionales del material. Permiten la conservación y posterior utilización del material, aunque no proporcionan datos tan precisos como los ensayos destructivos.

Inspección Visual (IV)

La inspección visual de la soldadura permite identificar discontinuidades superficiales y determinar la calidad de la pieza. Se utilizan herramientas como lupas, linternas, espejos, galgas e instrumentos de medición. Debe realizarse antes, durante y después de la soldadura, y antes de cualquier otro END.

Líquidos Penetrantes (PT)

Este ensayo utiliza líquidos penetrantes que se aplican a la superficie de la soldadura y penetran en las imperfecciones por capilaridad. El proceso incluye: limpieza de la pieza, aplicación del líquido penetrante, eliminación del exceso, aplicación del líquido revelador (que muestra las imperfecciones superficiales) y limpieza final. Existen líquidos penetrantes fluorescentes (con colorante que brilla bajo luz ultravioleta) y no fluorescentes (con colorante de alto contraste bajo luz blanca).

Partículas Magnéticas (MT)

Este ensayo se divide en tres fases: magnetización de la pieza, aplicación de partículas magnéticas y observación de las indicaciones. Se limpia la soldadura, se magnetiza la pieza con un yugo magnético, se aplican las partículas, se vuelve a magnetizar, se retiran las partículas sobrantes y se observan las discontinuidades (tanto superficiales como subsuperficiales). Finalmente, se limpia la pieza.

Radiografías

La radiografía utiliza rayos X o gamma para atravesar materiales opacos a la luz, creando una imagen fotográfica de la energía radiante transmitida. Esto permite detectar discontinuidades subsuperficiales.

Ultrasonidos (UT)

El ultrasonido utiliza la reflexión de ondas acústicas al encontrar discontinuidades. La onda se refleja hacia la fuente, permitiendo detectar discontinuidades superficiales y subsuperficiales.

Corrientes Inducidas – Eddy Current Testing (ET)

Este ensayo se aplica a materiales conductores de electricidad para identificar discontinuidades superficiales y subsuperficiales. Se basa en el electromagnetismo para inspeccionar equipos con daños, corrosión o agrietamientos.

Estructura de un Astillero

El acero llega al astillero y se almacena en el parque de aceros, siguiendo un principio de cadena de suministro. El acero se ordena, se almacena y, si es necesario, se procesa en máquinas aplanadoras, granalladoras e imprimidoras. Luego, el acero pasa al taller de herreros, donde se transforma para darle la forma adecuada. Las planchas y perfiles se ordenan en lotes que forman bloques, que a su vez conformarán la estructura del buque. En el taller de soldadura, se unen los paneles y bloques. Los bloques se trasladan a la zona de prefabricación, que debe ser proporcional a las gradas o diques. Finalmente, los bloques se montan en los diques o gradas para completar el casco. En la zona de armamento, se instalan la maquinaria, carpintería, electricidad, tuberías, etc.

Proceso de Construcción de un Buque

El proceso comienza cuando el armador solicita un buque con características específicas al astillero. El departamento de ingeniería (del astillero o independiente) realiza el diseño. La oficina técnica del astillero planifica y desarrolla el diseño constructivo. Finalmente, en el taller se construye el buque según el diseño planificado, ya sea con subcontratas o con personal y maquinaria del astillero.