Estructuras Del Buque Mercante

EstructuradelBuqueMercante El diseo y clculo de las estructuras navales se desarrolla en un proceso similar al que se aplica en el proyecto del buque, esto es recorriendo una espiral a lo largo de la cual por aproximaciones sucesivas se llega a lo que el proyectista define como la solucin ms eficiente. Esta eficiencia resulta de la conjuncin armnica de una serie de factores y requerimientos que pueden resumirse como sigue: Servicio del Buque. Tipo de Navegacin. Condiciones de seguridad. Peso de la estructura. Facilidades constructivas. Cada uno de estos requerimientos son desarrollados ms adelante ya que constituyen las bases sobre las que se erige el diseo y clculo de la estructura naval, pero se tratar aqu una descripcin conceptual de los mismos. Servicio del Buque: Conviene establecer claramente que esta obra est orientada al tratamiento de las estructuras de los buques mercantes y en consecuencia es importante definir qu se entiende cmo tal. Y en ese sentido podemos decir que el buque mercante es una unidad econmica que est inserta en alguna de las actividades comerciales que integran lo que genricamente podra llamarse actividad naviera. A partir de esta definicin cobra significado el concepto de eficiencia como la clsica relacin costo/beneficio y el rubro costos se integra como la sumatoria del costo inicial ms los costos operativos. No es el objeto aqu el anlisis de esos costos, pero es importante destacar que tanto el costo inicial como varios de los tems que componen el costo operativo estn ntimamente ligados a la calidad del proyecto y dentro de l el diseo de la estructura en relacin con su adaptacin a las condiciones de servicio y su dimensionamiento en cuanto al mejor equilibrio entre durabilidad, resistencia y peso. Tipo de Navegacin: El buque, analizado como estructura, constituye un elemento en el que pueden identificarse, genricamente, como cargas, su propio peso y el de los elementos que contenga en su interior tal como la carga transportada, los lquidos contenidos en sus tanques y cualquier otroCsarO.Legaspi

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EstructuradelBuqueMercante elemento que pueda identificarse. Este conjunto se encuentra equilibrado por un apoyo continuo constituido por el medio lquido en el que flota. Esta condicin obviamente es real en cuanto a que el equilibrio es una condicin necesaria, pero si se considera que el buque es un elemento animado de movimiento y el medio lquido en que se apoya puede presentar una traza de nivel recta o con un trazado curvilneo de acuerdo al grado de agitacin que presente, esas condiciones de equilibrio pueden variar permanentemente y con distinta frecuencia, determinando infinitas posibilidades de equilibrio y solicitaciones. El grado de agitacin del medio est determinado por la zona en que se realiza la navegacin y eso es lo que determina lo que se define como Tipo de Navegacin. Condiciones de Seguridad: El buque debe cumplimentar con una serie de condiciones de seguridad determinadas por reglamentaciones nacionales, convenciones internacionales y las normas establecidas por las sociedades de clasificacin. En lo que se refiere a la estructura estas condiciones de seguridad tienden a garantizar dentro lmites compatibles con los requerimientos econmicos, en primer trmino, la capacidad de la estructura de soportar los esfuerzos y solicitaciones que el medio le impone en condiciones operativas normales y en segundo trmino algunos factores que no determinan un colapso de la estructura pero que pueden menguar paulatinamente la capacidad de la misma como son la corrosin y efectos de fatiga localizados. El cumplimiento de esas condiciones de seguridad est relacionado con el diseo y el adecuado dimensionamiento de los elementos de la estructura y en esto no puede dejar de mencionarse el aporte que significan para el proyectista los Reglamentos de Construccin editados por las Sociedades de Clasificacin ms prestigiosas. Ms all del significado tcnico y econmico que significa la clasificacin de un buque, los reglamentos resumen la experiencia acumulada por esas instituciones en algunos casos a lo largo de ms de un siglo, lo que los convierten enana herramienta insoslayable para obtener un resultado exitoso. Peso de la estructura: El peso de la estructura incide sobre la eficiencia del resultado de un proyecto en dos aspectos, el costo inicial, a travs del peso de aceroCsarO.Legaspi

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EstructuradelBuqueMercante aplicado y la incidencia de este peso sobre la capacidad de carga o sobre la capacidad de combustible que a su vez limita la autonoma. Esto establece un lmite a lo que puede ser la tentacin de asegurar la resistencia incrementando las dimensiones de los elementos estructurales. Facilidades constructivas: Este condicionamiento aparece generalmente en una etapa posterior a la del proyecto bsico que define la estructura en trminos generales, correspondiendo la ejecucin de la ingeniera de detalle al astillero constructor que adapta el proyecto bsico a sus caractersticas y modalidades constructivas.

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EstructuradelBuqueMercante

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TIPOS DE BUQUES Como se ha dicho, consideramos buque mercante a todos aquellos que desarrollan una actividad econmica, la multiplicidad de posibilidades que esto encierra determina un universo amplio y heterogneo. Organizar ese universo puede intentarse a travs de identificar las distintas actividades econmicas relacionadas con la navegacin. En este ordenamiento encontraremos que la principal actividad de navegacin se relaciona con el transporte, pero existen tambin actividades aplicadas a la explotacin de las riquezas del mar y actividades de servicios relacionadas con las anteriores o aplicadas a otras funciones. Transporte Actividades extractivas Servicios

Actividades martimas

Dentro de estos grandes grupos se inscriben a su vez actividades que se diferencian por distintos factores que son fundamentalmente consecuencia de condicionamientos tcnicos y econmicos especficos, a modo de resumen puede ampliarse el cuadro anterior, incorporando algunas modalidades particulares dentro de cada uno de los grandes grupos. General

Carga Seca

Graneles Conteinerizada Hidrocarburos lquidos

Transporte

Carga Lquida Productos Qumicos LPG Cruceros

Pasajeros

Transbordadores y Ferrys

1.1.TRANSPORTE Buques de carga seca. Como se ha dicho, la subdivisin mostrada tiene su justificacin en el logro de la mxima eficiencia en la prestacin a que cada buque estCsarO.Legaspi


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afectado y es conveniente aclarar que aqu el concepto de eficiencia no tiene slo un contenido econmico, sino tambin un contenido relacionado con la seguridad tanto del buque en s mismo como la de la carga, sus tripulantes y la del medio en que desarrolla su actividad. Como consecuencia de esa bsqueda, la tendencia a la especializacin se profundiza cada vez en mayor medida, si el cuadro mostrado ms arriba se hubiese realizado 50 aos atrs, su extensin resultara sustancialmente menor ya que el transporte de cargas secas se realizaba entonces casi exclusivamente por los buques denominados de carga general, mientras que hoy la carga de bultos se canaliza hacia los contenedores y los graneles hacia los buques especficamente diseados para ellos..

Como ejemplo de la evolucin producida en el transporte de cargas secas, en la Figura 1.1. se muestra un buque tpico de carga general construido durante la dcada de 1950, este tipo de buque transportaba distintos tipo de cargas previamente acondicionadas para ello en forma de bultos tales como cajones, bolsas, etc. Es interesante observar la subdivisin de los espacios de carga para lograr la mejor distribucin de las mismas segn sus caractersticas, accesibilidad y la obtencin de las mejores condiciones de estabilidad y asiento del buque. Debe observarse tambin como otra de las caractersticas de este transporte el importante aparejo de carga y descarga con que el buque realiza las maniobras de estiba, consecuencia del equipamiento portuario de la poca.

BUQUE DE CARGA GENERAL AFIGURA 1.1. O 1956 ESLORA TOTAL: 150m ESLORA ENTRE P.P.: 141.80m MANGA : 21.20m PUNTAL: 12,96m CALADO: 10.15m PORTE BRUTO: 9937t

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Para dar un ejemplo de la evolucin descripta anteriormente en las Figuras 1.2. y 1.3. se muestran un buque tipo granelero y un buque portacontenedores, las mayores diferencias se observan en la ubicacin de la sala de mquinas, las caractersticas de los espacios de carga y la ausencia que se observa en los ltimos de elementos de carga y descarga. Las razones que justifican esto ltimo se encuentran en las modificaciones que la bsqueda de la eficiencia econmica ha producido en las modalidades operativas. Un buque de lnea realizaba el trfico entre dos puertos terminales, con servicio a los puertos intermedios, transportando distintos tipos de carga en forma simultnea que se cargaban y descargaban con los elementos del puerto o con los medios propios del buque. En la actualidad ese mismo servicio se realiza con buques especializados que en el caso de los graneles realizan el trfico entre el puerto de carga y el puerto de destino sin escalas intermedias efectuando la carga y descarga en forma mecanizada con los elementos del puerto, el transporte de las cargas conteinerizadas se hace con algunas escalas distribuyndose o recolectndose la carga por va terrestre o con buques de menor porte (Feeders)(Figura 1.4.), en los puertos principales las maniobras se realizan con los equipos portuarios, mientras que en los puertos menores puede hacerse con elementos del buque.

FIGURA 1.2. BUQUE GRANELEROAO 1987 ESLORA TOTAL: 315m ESLORA ENTRE P.P: 305m MANGA: 55m PUNTAL: 25m CALADO: 18.20m PORTE BRUTO: 231.800t

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FIGURA 1.3. BUQUE PORTACONTENEDORESAO: 1993 ESLORA TOTAL: 202m ESLORA ENTRE P.P.: 191m MANGA: 32.20 m PUNTAL: 19.40m CALADO: 11.00m PORTE BRUTO: 28.540t CAPACIDAD: 2394 TEU

FIGURA 1.4. BUQUE PORTACONTENEDORES FEEDERAO: 1986 ESLORA TOTAL: 93.83m ESLORA ENTRE P.P.: 86.40m MANGA: 15.90m PUNTAL: 8.10m CALADO: 5.94m PORTE BRUTO: 3.073t CAPACIDAD: 164TEU

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FIGURA 1.5. BUQUE TIPO RO-ROAO: 1998 ESLORA TOTAL: 195.10m ESLORA ENTRE P.P.: 178.50m MANGA : 25.20m CALADO: 7.40m

Adems de los buques descriptos se han desarrollado otros tipos para determinados trficos ms especializados, tal como los denominados RoRo en los que el movimiento de la carga se realiza horizontalmente en forma rodante o los buques destinados al transporte de vehculos como mercadera objeto de un trfico comercial, tal como los que se ilustran en las Figuras 1.5. y 1.6.

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Buques de Carga Lquida Existen en la actualidad una gran variedad de cargas de este tipo, pero tanto hoy, como histricamente la mayor proporcin la constituyen los hidrocarburos, con los inicios del siglo XX comienza la explotacin intensiva de este recurso y en la medida que se producen descubrimientos de yacimientos en lugares lejanos a los centros de consumo se genera la necesidad de su transporte. Por su valor econmico y estratgico el comercio de hidrocarburos ha estado sometido y ha sido causa de mltiples conflictos. En relacin con el transporte, la capacidad se increment de 1.661 unidades en 1939 a 3.307 en 1959 a las que les corresponden 16.915.000t y 57.629.000 toneladas de peso muerto respectivamente lo que significa un crecimiento del porte promedio para ese perodo de 10.200t a 17.400t, como una referencia ms actual puede mencionarse que en 1999 se colocaron ordenes de construccin por 113 unidades con un total de 13.824.700t de peso muerto que determina un promedio de 122.200t por unidad, que representa un aumento de 12 veces el tamao promedio duranteCsarO.Legaspi


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los ltimos 60 aos. El incremento apuntado se traduce en un significativo ahorro en los costos de transporte, pero tiene su principal motor en una coyuntura internacional que se ubica en el ao 1956 en el que el gobierno Egipcio reclama el dominio del canal de Suez, en manos de Inglaterra y produce su cierre a la navegacin cortando el trfico de petrleo entre los pases productores y el Mediterrneo. El mantenimiento del aprovisionamiento obliga entonces a canalizar el trfico por el sur de Africa a travs del Cabo de Buena Esperanza lo que determina una prolongacin importante del trayecto a recorrer para alcanzar los destinos habituales, en estas condiciones el tamao de los buques empleados hasta entonces hace este transporte antieconmico. Como consecuencia comienza a incrementarse su tamao, que en una escalada espectacular alcanza valores impensados hasta entonces. En la Figura 1.7. se muestran dos ejemplos de este proceso. Desde el punto de vista de la ingeniera naval estos hechos, sumados a la influencia de otros factores determinan un punto de inflexin en su desarrollo, lo que ser analizado con ms detalle ms adelante. Las circunstancias mencionadas arrojaron resultados positivos y tambin inconvenientes en cuanto al comportamiento de los buques, entre esos inconvenientes debe mencionarse el acaecimiento de un nmero importante de colapsos estructurales que entre otras cosas arrojaron como mayor impacto graves daos ecolgicos. Primero, la desaparicin de las circunstancias polticas mencionadas sumado a la necesidad de eliminar los riesgos derivados de accidentes estructurales tuvieron como consecuencia una reduccin momentnea en el tamao de los buques y la revisin de las normas sobre las condiciones de transporte de hidrocarburos. En la Figura 1.8. puede observarse un buque tanque adaptado a los actuales requerimientos que determinan la disposicin de doble casco en la zona de los tanques de cargamento para evitar derrames que afecten el medio en caso de averas.

(A) AO: 1952

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EstructuradelBuqueMercanteESLORA TOTAL: 171.60m ESLORA ENTRE P.P.: 163.20m MANGA: 22.90m PUNTAL: 12.35m CALADO: 9.70m PORTE BRUTO: 19.183t

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FIGURA 1.7. EVOLUCION DE LOS BUQUES TANQUE

(B) AO: 1969 ESLORA TOTAL: 356.30m ESLORA ENTRE P.P.: 330m MANGA: 53.30m PUNTAL: 32.00m CALADO: 24.80m PORTE BRUTO: 331.811t

Adems de los buques afectados al transporte de crudo, deben mencionarse los buques que realizan el transporte de productos derivados los que no alcanzan el nmero y dimensiones de los primeros. Se ha hablado hasta aqu del transporte de hidrocarburos lquidos por tratarse del trfico que representa el mayor tonelaje en el comercio martimo, sin embargo existen otras cargas lquidas que requieren de buques especializados las que estn compuestas en general por productos qumicos, mereciendo una consideracin especial es transporte de hidrocarburos gaseosos en estado lquido. El campo de los productos qumicos objeto de transporte resulta sumamente amplio, pero en general los volmenes de embarque no cubren la capacidad de un buque de capacidad econmica, esto determina que este tipo de buque deba embarcar simultneamente distintos productos de caractersticas diversas y que por su naturaleza involucran distintos tipos de riesgos, tanto para el buque como para el medio circundante, esto le ha conferido una atencin especial por parte de la IMO que ha formulado normas especiales para este tipo de buques las que varan segn el nivel de riesgo, determinando tres tipos de buques, IMO Tipo I, II y III. Entre 1998CsarO.Legaspi


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y 1999 se han construido aproximadamente 150 de estos buques con un porte promedio del orden de 18.000t. En la Figura 1.9. se muestra un buque de este tipo. El otro trfico a que se ha hecho referencia es el transporte de hidrocarburos gaseosos licuados, para situar la tcnica en que se basa este transporte es conveniente recordar que la condensacin de un gas puede lograrse por compresin por debajo de la presin crtica o por enfriamiento por debajo de la temperatura de condensacin. En la primera etapa de este transporte se utiliz el mtodo de compresin pero debido al peso de los tanques y la prdida de volumen derivada de su forma se evolucion hacia el transporte a baja temperatura, aplicado primero a Propano y Butano, denominados genricamente LPG y almacenados a temperaturas del orden de -48C, posteriormente se incorpor el transporte de gas natural licuado que requiere temperaturas de -160C, llegndose en la actualidad a temperaturas del orden de -200C. Las condiciones descriptas y la necesidad de prevenir eventuales incrementos en la presin de la carga por variaciones de temperatura imponen requerimientos muy particulares para este tipo de buques, entre ellos la necesidad de que los tanques de carga permitan variaciones de presin sin generar esfuerzos excesivos sobre la estructura y adems el aislamiento trmico de la carga para impedir que su baja temperatura se trasmita a los elementos estructurales adyacentes. En general la solucin adaptada consiste en la aplicacin de los denominados tanques de membrana, estos tanques se construyen en aluminio corrugado delgado que permite su deformacin, estos tanques se ubican dentro de los tanques estructurales de los cuales se encuentran separados por una capa de material aislante. Estas soluciones son objeto de una tecnologa compleja desarrollada en centros especializados. En la Figura 1.10. se muestra un buque de este tipo y en la Figura 1.11. un detalle de los tanques

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Figura 1.8.

BUQUE TANQUE DE DOBLE CASCO 307.000 t de PORTE BRUTO AO 1992

El otro trfico a que se ha hecho referencia es el transporte de hidrocarburos gaseosos licuados, para situar la tcnica en que se basa este transporte es conveniente recordar que la condensacin de un gas puede lograrse por compresin por debajo de la presin crtica o por enfriamiento por debajo de la temperatura de condensacin. En la primera etapa de este transporte se utiliz el mtodo de compresin pero debido al peso de los tanques y la prdida de volumen derivada de su forma se evolucion hacia el transporte a baja temperatura, aplicado primero a Propano y Butano, denominados genricamente LPG y almacenados a temperaturas del orden de -48C, posteriormente se incorpor el transporte de gas natural licuado que requiere temperaturas de -160C, llegndose en la actualidad a temperaturas del orden de -200C. Las condiciones descriptas y la necesidad de prevenir eventuales incrementos en la presin de la carga por variaciones de temperatura imponen requerimientos muy particulares para este tipo de buques, entre ellos la necesidad de que los tanques de carga permitan variaciones de presin sin generar esfuerzos excesivos sobre la estructura y adems el aislamiento trmico de la carga para impedir que su baja temperatura se trasmita a los elementos estructurales adyacentes. En general la solucin adaptada consiste en la aplicacin de los denominados tanques de membrana, estos tanques se construyen en aluminio corrugado delgado que permite su deformacin, estos tanques se ubican dentro de los tanquesCsarO.Legaspi


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estructurales de los cuales se encuentran separados por una capa de material aislante. Estas soluciones son objeto de una tecnologa compleja desarrollada en centros especializados. En la Figura 1.10. se muestra un buque de este tipo y en la Figura 1.11. un detalle de los tanques.

FIGURA 1.9.BUQUE DE PRODUCTOS QUIMICOSESLORA TOTAL: 176.80m ESLORA ENTRE P.P.: 169.00m MANGA: 32.25m PUNTAL:15.00m CALADO: 10.50m PORTE BRUTO: 38.750t CAPACIDAD: 45.432 m3

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FIGURA 1.10.

BUQUE DE TRANSPORTE DE GAS LICUADO

AO 1993 CAPACIDAD: 130.00 m3

FIGURA 1.11.

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EstructuradelBuqueMercante Transporte de Pasajeros.

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El buque de pasajeros en el concepto tradicional, es decir, el transporte de personas de un lugar a otro a travs del mar, ya por turismo, negocios o como inmigrantes, prcticamente ha desaparecido, ese espacio ha sido ocupado por el transporte areo, no obstante se siguen construyendo grandes buques de pasajeros pero con un objetivo distinto, el servicio de cruceros como atraccin que alterna la vida a bordo, donde el pasajero goza de una oferta de confort, gastronoma y entretenimientos, con la visita a lugares tursticos e histricos. El cumplimiento de este servicio determina una diferenciacin entre estos buques y sus antecedentes, en el diseo de las comodidades se ha abandonado la separacin clsica en tres clases para reemplazarla por una clase nica que slo se diferencia en la ubicacin relativa de los camarotes, aunque se tiende a que la mayora disponga de sol y vista exterior a lo que se suman grandes espacios comunes para actividades sociales y de entretenimiento. En los que se relaciona con la ingeniera naval la principal diferencia se encuentra en la velocidad, que ha descendido de los 30 Nudos alcanzado por los grandes trasatlnticos al orden de los 20 Nudos usuales en la actualidad. Otro aspecto est referido al comportamiento del buque en el mar y el control de vibraciones y ruidos que pueden alterar el alto nivel de los requerimientos de confort que se plantean en este servicio, el que adems est sujeto actualmente a un alto grado de competencia. El tamao de estos buques sigue una tendencia creciente, habindose pasado de un nivel de 1.500 pasajeros a buques del orden de los 5.000 pasajeros. Otra forma de transporte de pasajeros es la que se realiza en trayectos relativamente cortos, en la que se combina en embarque de personas juntamente con vehculos, preponderantemente automotores y en menor medida ferroviarios. Esta modalidad presenta distintas variantes segn la extensin del viaje y el grado de desarrollo econmico del lugar donde se realiza. Debe destacarse una tendencia que se manifiesta actualmente consistente en la utilizacin de unidades de alta velocidad para el cumplimiento de este servicio, esta modalidad implica la condicin de la aplicacin de metales livianos en su construccin. Es un distintivo en este tipo de trfico el cumplimiento de estrictasCsarO.Legaspi


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normas de seguridad tendientes a la preservacin de las vidas humanas involucradas en el mismo, lo que ha dado lugar a la creacin por parte de la IMO del cdigo HSC (High Speed Code) y la formulacin por parte de las Sociedades de Clasificacin de normas especficas para los buques de este tipo. En las Figuras 1.12. y 1.13. se muestran ejemplos de esta variedad de buques.

FIGURA 1.12. TRANSBORDADOR TIPO WAVE PIERCING TRANSPORTE DE PASAJEROS Y VEHCULOS VELOCIDAD 53 Nudos

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FIGURA 1.13 BUQUE TRANSBORDADORESLORA TOTAL: 116.80m ESLORA ENTRE P.P.: 101.83m MANGA: 20.70m PUNTAL: 7.50m CALADO: 5.30m CAPACIDAD: 378 pasajeros 40 vehculos VELOCIDAD: 16 Nudos

1.2. ACTIVIDADES EXTRACTIVAS. El mar encierra en su seno una cantidad de riquezas que el hombre utiliza en su provecho, algunas de ellas desde tiempos remotos. Estas riquezas pertenecen a los tres reinos de la naturaleza, el animal, el vegetal y el mineral, la bsqueda y explotacin de las mismas implica adentrarse en el mar y la herramienta ms idnea para ello son los buques. Para centrar ms precisamente la cuestin debe decirse que las actividades ms desarrolladas son la pesca, la explotacin petrolera y algunas explotaciones mineras, centrndose la atencin sobre los buques aplicados a ellas. Pesca. La pesca es la actividad ms antigua dentro de las descriptas, habiendo sido histricamente los productos del mar la base de la alimentacin de muchas culturas en distintos lugares del globo. La gran variedad de especies que habitan el mar presenta distintos comportamientos de acuerdo a cada hbitat en particular y la necesidad de su captura implica el conocimiento de esos comportamientos para definir la estrategia ms adecuada para lograrla. La heterogeneidad del cuadro ha determinado la generacin y empleo de distintas artes de pesca y las embarcaciones adecuadas para su aplicacin. Adicionalmente algunas circunstancias imponen nuevos requerimientos, entre ellos el hecho de que en la era actual el crecimiento de la poblacin mundial y sus necesidades alimenticias ha producido el agotamiento de distintos caladeros reduciendo los volmenes de captura yCsarO.Legaspi


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la duracin de los viajes y por otra parte la que el nivel de desarrollo alcanzado por algunas sociedades ha modificado los requerimientos de calidad de los productos de la pesca. Los mtodos de pesca ms difundidos pueden agruparse en el siguiente listado, aunque existen otros de aplicacin ms particular: Pesca de fondo con red de arrastre. Pesca de superficie con red de cerco. Pesca con lnea o palangre. Cada uno de estos mtodos influye en el diseo de los buques, lo mismo que la distancia del caladero al puerto de desembarque, el grado de procesamiento del producto de la pesca y los mtodos de conservacin de la misma. En la Figura 1.14 y 1.15 se muestran dos buques pesqueros caractersticos.

Exploracin y explotacin petrolera. Esta actividad es la que concentra mayor atencin dentro de las mineras extractivas. Si bien la explotacin petrolera en el mar involucra mayores costos que la realizada en yacimientos terrestres, las variaciones en los costos del petrleo que se producen cclicamente hacen que en ciertos perodos resulte poltica y econmicamente conveniente este tipo de explotacin. La actividad petrolera en el mar sigue la misma secuencia aplicada en la terrestre, exploracin, perforacin y explotacin, las dos primeras se sirven generalmente de plataformas semi sumergibles y fijas, mientras que la tendencia en la explotacin se orienta a unidades flotantes que tendran identidad de buques. En la Figura 1.16. se reproduce la imagen de las distintas operaciones que involucra la actividad y los distintos equipos que la integran entre los que se destaca una unidad OS&T (Offshore Storage and Treating Vessel). En la Figura 1.17 se muestra el perfil de uno de estos ltimos.

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FIGURA 1.16

FIGURA 1.17. BUQUE DE EXPLOTACION, ALMACENAJE Y TRANSFERENCIA DE PETROLEO EN EL MAR.

1.3. SERVICIOS Puede encontrarse una innumerable variedad de servicios martimos relacionados con la actividad de la navegacin que dan origen a distintos tipos de buques y embarcaciones afectados a su prestacin. Algunos deCsarO.Legaspi


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ellos tienen amplia aplicacin y contabilizan gran cantidad de unidades, otros ms puntuales muestran soluciones interesantes por su especializacin. Estas razones determinan que no resulte posible en este espacio cubrir esa amplia gama por lo que solamente se hace referencia a aquellos que representan las actividades ms destacables las que se pueden resumir en el siguiente listado. Remolque. Servicios auxiliares a la navegacin. Estudio e investigacin. Diques flotantes. Dragas. Servicios auxiliares a la explotacin petrolera Remolque. Este servicio demanda una gran cantidad y variedad de embarcaciones, encontrndose en lo ms alto de la escala los remolcadores ocenicos y de salvamento de gran potencia instalada, que cuentan adems con guinches especiales de remolque, capaces de remolcar los mayores petroleros, plataformas de perforacin, diques flotantes, etc.; remolcadores de rada utilizados para la aproximacin a puerto de los buques remolcados y remolcadores de interior de puerto aplicados a las maniobras de atraque. Debe comentarse sin embargo, que la bsqueda de optimizacin de los costos de operacin de los buques tiende a mejorar las condiciones de maniobra de los mismos a efectos de reducir la intervencin de remolcadores en la operacin portuaria. En las Figuras 1.17. y 1.18. se muestran dos ejemplos de este tipo de embarcaciones. Servicios auxiliares a la navegacin. Estos servicios son mltiples y de la ms variada naturaleza por lo que agrupa un nmero heterogneo de buques. Entre esos servicios pueden computarse las embarcaciones afectadas al embarque y desembarque de prcticos, embarcaciones dedicadas al servicio de balizamiento, embarcaciones utilizadas por distintos organismos de control, aduanero, sanitario, etc., embarcaciones afectados al aprovisionamiento de buque mayores y muchas otras que resultara demasiado extenso enumerar aqu. En las Figuras 1.19, 1.20. y 1.21. se ilustran algunas de estas embarcaciones.CsarO.Legaspi


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Estudio e investigacin. Al servicio de la insaciable bsqueda de conocimiento que impulsa al hombre y siendo el mar uno de los mayores desafos que encuentra en esa bsqueda, se han generado una serie de buques especializados en la realizacin de diversos estudios, entre ellos se destacan los que realizan estudios oceanogrficos, los que realizan estudios de la fauna marina, y los dedicados a la prospeccin petrolera. Se trata en general de buques que dimensiones menores (Eslora Mxima en el orden de los 100m), pero que deben desarrollar su actividad en condiciones exigentes de mar por lo que deben exhibir ptimas condiciones marineras. En la Figura 1.22. se ilustra un buque oceanogrfico y en la Figura 1.23. un buque de investigacin pesquera.

FIGURA 1.18. REMOLCADOR DE PUERTOESLORA TOTAL: 30.00m MANGA: 10.50m CALADO: 4.68m POTENCIA: 2x1930 bhp PROPULSION VOITH SCHNEIDER

Diques flotantes. Salvo en algunos casos particulares no se trata especficamente de buques, sino lo que se entiende por aparatos flotantes pero que caen en elCsarO.Legaspi

EstructuradelBuqueMercante mbito de la ingeniera naval.

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Este tipo de unidad constituye una de las herramientas de mayor aplicacin en la reparacin y mantenimiento de los buques y sus caractersticas responden a la de la gama de buques a que est destinado su servicio. Por sus dimensiones y cargas a que estn sometidos representan un caso importante en el diseo y clculo estructural. En la Figura 1.22 se puede ver un buque dique y en la Figura 1.23. un dique flotante convencional.

FIGURA 1.19. REMOLCADOR DE MAR ESLORA TOTAL: 45.00m MANGA: 15.00m CALADO: 6.30m POTENCIA INSTALADA: 5280Kw PROPULSION: 2 HELICES AZIMUTALES

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FIGURA 1.21. BUQUE DE INVESTIGACION PESQUERAESLORA TOTAL: 63.00 m MANGA: 11.50m PUNTAL: 6.00m CALADO: 3.85m VELOCIDAD: 12 Nudos

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FIGURA 1.22. BUQUE DIQUE DE ESTRUCTURA MONOCASCO. CAPACIDAD DE ELEVACION 3500 t USO MILITAR PARA REPARACIONES EN ALTA MAR.

FIGURA 1.23. INSATALACION DE REPARACIONES.EQUIPADA CON UN DIQUE FLOTANTE DE 38.000 t DE CAPACIDAD DE ELEVACION. LONGITUD UTIL SOBRE LA PLATEA: 222m MANGA EXTERNA: 52.50m MANGA INTERNA: 42.70m

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EstructuradelBuqueMercante Dragas.

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Este tipo de buque se aplica a la ejecucin de distintos tipos de obras martimas, portuarias y de infraestructura costera. Las aplicaciones ms comunes consisten en la apertura y mantenimiento de canales navegables, extrayendo el material del fondo para conseguir un aumento de calado, segn las caractersticas de esos fondos se utilizan distintas tcnicas. Bsicamente esas tcnicas consisten en la aspiracin del material de fondo por arrastre de la lnea de dragado cuando se trata de fondos blandos y la rotura y succin de ese material cuando se trata de fondos duros. Estas tcnicas determinan la existencia de dos tipos bsicos de dragas, las dragas de arrastre y las dragas con cortador. La Figura 1.24. muestra una draga con cortador y la Figura 1.25. una draga de arrastre con sus correspondientes caractersticas principales. Servicios auxiliares a la explotacin petrolera. La explotacin petrolera demanda de gran cantidad de equipos y materiales que deben encontrarse en el lugar de utilizacin en cantidad y tiempos requeridos, por lo que su aprovisionamiento debe cumplirse en las ms desfavorables condiciones atmosfricas. Esto ha dado lugar al desarrollo de buques especializados, denominados supply vessels. En la Figura 1.26. se puede observar un buque de este tipo.

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EstructuradelBuqueMercanteFIGURA 1.24 DRAGA CON CORTADORESLORA TOTAL: 115,00m MANGA: 22.40m PUNTAL: 8.15m POTENCIA INSTALADA: 19.850 Kw

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FIGURA 1.25. DRAGA DE ARRASTREESLORA TOTAL: 124.00m MANGA: 21.00m PUNTAL: 10.00m CAPACIDAD DE CANTARA: 7000 m3 POTENCIA INSTALADA: 11.000 kW

FIGURA 1.26. EMBARCACION DE BOMBEROS ESLORA TOTAL: 32.60m VELOCIDAD: 15 Nudos POTENCIA: 2.800 bhp

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FIGURA 1.27. SUPPLY VESSEL ESLORA TOTAL: 68.70m MANGA: 17.50m CALADO: 5.75m PORTE BRUTO: 3.100t POTENCIA INSTALADA: 6.610 bhp PROPULSIN: 2 HELICES AZIMUTALES

FIGURA 1.28. EMBARCACION DE RESCATE ESLORA TOTAL: 14m MANGA: 4.64m PUNTAL: 1.97m CALADO: 1.30m VELOCIDAD: 25 Nudos POTENCIA: 1616 bhp

1.4. TIPOS DE NAVEGACION. Se han visto hasta aqu distintas manifestaciones del comercio martimo, particularmente desde los buques utilizados para su concrecin, existen sin embargo otros factores que contribuyen a caracterizar un determinado servicio y el tipo de buque aplicado para ello y esto est relacionado con el medio en que el mismo se desarrolla. En funcin de lo anterior es necesario caracterizar esos medios, los que para sintetizar pueden ser resumidos en un cuadro, que necesariamente, como todo resumen no es completo pero contempla los parmetros bsicosCsarO.Legaspi


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que se tienen en cuenta cuando se trata lo que es el objetivo de este trabajo que es la estructura de los buques. Martima Tipos de Navegacin Interior Ocenica Costera En zona de hielos Rada o Ra. Lacustre Fluvial

Cada uno de estos tipos de navegacin implica condicionamientos particulares que los buques que la realizan deben cumplir, alguno de los cuales se exponen a continuacin. Navegacin Martima Ocenica. Los buques que realizan este servicio deben estar en condiciones de enfrentar las mximas exigencias que el medio martimo les impone, cumpliendo con la seguridad del buque, sus tripulantes y la carga que transportan. La calidad de respuesta del buque a las exigencias mencionadas, se basa en sus caractersticas de comportamiento en el mar y su resistencia estructural. El cumplimiento de los requerimientos establecidos habilita a un buque para efectuar este tipo de navegacin, con la sola excepcin de la navegacin en zona de hielos. Por mucho tiempo ha sido y en alguna medida an lo sigue siendo una preocupacin de los especialistas el poder cuantificar las exigencias mencionadas ms arriba. No obstante existen ya teoras que permiten una aproximacin razonable en esa cuantificacin, lo que se tratar ms adelante. Navegacin en zona de hielos. Las rutas martimas comerciales se introducen en zonas geogrficas donde en forma permanente o estacional se encuentran capas de hielos o hielos flotantes que se desprenden de las formaciones con la llegada del verano. La navegacin en estas zonas implica riesgos particularesCsarO.Legaspi


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adicionales que los buques que incursionan en ellas deben enfrentar en forma adecuada. La importancia de las masas de hielo vara segn las zonas, lo que determina una categorizacin de las mismas para determinar distintos niveles de exigencia. Navegacin Costera. Una importante porcin del comercio martimo se hace entre puntos relativamente cercanos y en proximidad de las costas, este tipo de navegacin implica un nivel potencial de riesgo menor que el que corresponde a la navegacin ocenica y en consecuencia los requerimientos para los buques resultan menores. No obstante, las caractersticas particulares de cada zona sern los que determinen el nivel de seguridad necesario. Navegacin Interior en Ras y Radas. Se trata aqu de una navegacin que se efecta en aguas protegidas, lo que implica bajos niveles de riesgo debidos a la navegacin, sin perjuicio de los que se derivan del servicio propio del buque. Navegacin Interior Lacustre. Como es comn a la navegacin en aguas interiores, exhibe en general un bajo nivel de riesgo, salvo en lagos de gran extensin que posibilitan la formacin de fuerte marejada u otro tipo de fenmeno que afecte a la navegacin. Un caso particular en este sentido se presenta en los lagos del Norte de los EE.UU., donde es comn la formacin de importantes capas de hielo. Navegacin Interior Fluvial. Este tipo de navegacin resulta en general del ms bajo nivel de riesgos, pero representa una porcin importante de la actividad de transporte por agua, por lo que es objeto de particular atencin. Por lo comn impone restricciones de profundidad y en casos tambin de ancho de las vas en que se desarrolla, lo que condiciona las caractersticas de las embarcaciones utilizadas. Otro factor est determinado por compartir el medio con la utilizacin de las aguas para aplicaciones de consumoCsarO.Legaspi


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humano, saneamiento y riego, lo que debe imponer rgidas normas para prevenir su contaminacin. Existen en el mundo extensas redes fluviales con importante trfico comercial como es el caso de los sistemas existentes en los EE.UU. y en Europa en las cuencas de Rhin, Elba, Volga y otros sistemas menores y en nuestro continente el Orinoco, Amazonas, Paran-Paraguay, teniendo cada uno de ellos sistemas de transporte adaptados a sus caractersticas particulares, aunque existe una tendencia general a la utilizacin de convoyes de barcazas propulsadas por empuje.

En el Captulo anterior se han expuesto distintos tipos de servicios que pueden cumplir los buques y las variantes de zonas de navegacin donde pueden desarrollar esos servicios. El tipo de servicio acta sobre el diseo de la estructura para conseguir su adaptacin al mismo y la zona de navegacin acta sobre las fuerzas externas que solicitan la estructura. Si se observa la distribucin interior de los distintos tipos de buques se encuentra que existen espacios que resultan comunes a todos ellos, pudiendo hallarse diferencias en su ubicacin relativa. Estos espacios pueden identificarse como: Espacios de carga. Espacio de mquinas. Espacios determinados por requerimientos de seguridad. Espacios destinados al almacenamiento de elementos necesarios para el servicio del buque. Espacios destinados al alojamiento de la tripulacin y pasajeros. Las funciones especficas y caractersticas de estos espacios pueden definirse de la siguiente manera: Espacios de carga. Siendo la naturaleza de la carga lo que define el tipo de buque, en el caso de aquellos afectados al transporte, puede decirse que estos espacios son mandatarios en el diseo de la estructura. Sin embargo esto tambin es vlido en algunos buques destinados a otros tipos de servicios. Espacio de mquinas. Es el espacio destinado a los equipos aplicados a la propulsin y servicios auxiliares del buque, lo que determina que en general sus caractersticasCsarO.Legaspi

EstructuradelBuqueMercante estructurales resultan independiente del tipo de buque.

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Espacios determinados por requerimientos de seguridad. La ubicacin y caractersticas de estos espacios estn determinados por requerimiento de las distintas normas formuladas por los organismos que entienden sobre esta materia, sus caractersticas estructurales son definidas por su funcin y ubicacin relativa en el buque. Entre estos espacios pueden identificarse los raseles, doble fondos, cofferdams, doble casco. Espacios destinados al almacenamiento de elementos necesarios para el servicio del buque. En este rubro se encuentran los tanques destinados al almacenamiento de lquidos tales como combustible, lubricantes, agua dulce, agua de lastre, etc.. En ciertos casos estos espacios coexisten con los definidos en el punto anterior. Se encuentran tambin espacios para almacenar elementos slidos tales como paoles y gambusas. Espacios destinados al alojamiento de la tripulacin y pasajeros: Estos espacios en general se ubican en sobreestructuras por sobre la cubierta principal y en ese caso estructuralmente responden a ese tipo de construccin. En la Figura 2.1. Se muestra una distribucin tpica de los espacios descriptos y en la Figura 2.2. Distintas disposiciones caractersticas de los espacios de carga.

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18

16

3 4

1 2 5 6 7 6 6 7 2

1 8 9 617 10

12 12 11 11

1 1

1 113

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2

2

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7

7

17

7

7

7

Espacios de Carga

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Entrepuentes de Carga Bodegas de Carga Paol Cuarto mquina de timn Rasel de Popa Tanques de Combustible Tanques de Doble Fondo Tanques de Agua Dulce Sala de Mquinas

10 11 12 13 14 15 16 17 18

Tanques reposo Combustible Entrepuentes Carga Refrigerada Paoles de Vveres y Cmaras Refrigeradas Tanque Profundo Agua Dulce Rasel de Proa Paoles Caja de Cadenas Cofferdams Alojamientos Tripulacion Espacios de Alojamientos Espacios de Servicios Espacios de Mquinas Espacios de Seguridad

Figura 2.1.DISTRIBUCION DE LOS ESPACIOS DEL BUQUE

Cono se ha enunciado, el servicio del buque se define por la configuracin de los espacios de carga y las caractersticas de su estructura en funcin de conseguir la mxima eficiencia operativa. Esa eficiencia es conjuncin de una serie de factores que incluyen las caractersticas fsicas de la carga, la mayor facilidad de las operaciones de carga y descarga, la limpieza y conservacin de las bodegas y el cumplimiento de los requerimientos de seguridad. Para una mejor comprensin de estos conceptos se analizan a continuacin las configuraciones de los espacios de carga de los tipos de buques ms utilizados en el transporte martimo. Buques de Carga General. Si bien este tipo de buque ha perdido relevancia en la composicin de las flotas actuales, orientadas a la especializacin por tipo de carga, su anlisis contribuye a la visualizacin de la adaptacin de la estructura al servicio del buque. La figura 2.2. (a) muestra la seccin de un buque de este tipo, en ella se observa que los espacios de carga, adems de estar subdivididos longitudinalmente, lo estn tambin en sentido vertical, el objeto de esto es poder distribuir la carga segn sus caractersticas y destinos; esto determina una estructura que se adapta a esa finalidad. Buques Graneleros. Este tipo de buques se aplica al transporte de mercancas de bajo costo, las denominadas genricamente commoditys en el estado en que son obtenidas de la naturaleza, o con escasa elaboracin, prescindiendo de todo tipo de envase o continente. Se trata de dos tipos de buques, los que se denominan especficamente graneleros o Bulk Carriers aplicados al transporte de carga cuyo pesoCsarO.Legaspi


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especfico se encuentra por debajo de 1,40 t/m3, las que estn compuestas en su mayor proporcin por cereales. Las cargas de mayor peso especfico estn integradas en general por minerales y le otorga a los buques aplicados a su transporte la denominacin genrica de mineraleros u Ore Carriers. Existen tambin buque aptos para el transporte de ambos tipos de cargas. En la Figura 2.2. (b) se muestra esquemticamente la seccin correspondiente a un buque de tipo granelero en la que se observan dos zonas inclinadas, una en la parte alta de la bodega y otra en la parte baja. La existencia del plano inclinado en la parte alta se basa en que las cargas de granos se comportan como lquidos en relacin con la estabilidad y su superficie libre afecta a la altura metacntrica. Como se observa en el esquema, la carga sufre un asentamiento incrementndose su superficie libre y la presencia del plano inclinado atena ese incremento. El plano inclinado de la parte baja tiene por objeto producir el escurrimiento de la carga hacia el centro de la bodega para facilitar la descarga. Los espacios determinados por estos planos inclinados y la cubierta determinan los denominados tanques laterales altos y tanques laterales bajos, los que son utilizados para lastre. Otra particularidad de la estructura en este tipo de buques es que todos los elementos estructurales que rodean los espacios de carga se disponen sobre la cara opuesta del enchapado y cuando no resulta posible, como es el caso de los costados se orientan verticalmente. La razn es facilitar la limpieza de las bodegas, operacin de rutina previa a cada cargamento y que determina un costo operativo importante. La Figura 2.2. (c) ilustra la seccin de un buque de tipo mineralero, el detalle que ms se destaca es el tamao relativo del espacio de carga, esto es consecuencia del alto peso especfico de la carga que determina un menor volumen para alcanzar el porte requerido. Se nota tambin que la altura del piso de bodega se encuentra a mayor altura con respecto al fondo que en otro tipo de buques, esto tiene por objeto elevar el centro de gravedad para conseguir un perodo de rolido que no provoque excesivas aceleraciones transversales. En trminos generales la estructura de este tipo de buque resulta ms reforzada con respecto a otros, esto es consecuencia del mayor peso especfico de la carga y los esfuerzos locales que se producen durante las operaciones de carga y descarga, debido a la modalidad de las mismas. Buques Tanque: En los ltimos aos este tipo de buque ha sufrido importante modificaciones en lo que hace a su estructura, estas modificaciones obedecen a requerimientos relacionados con la proteccin del medioCsarO.Legaspi


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ambiente, primero fue la disposicin de doble fondo y luego se extendi a la aplicacin de doble casco. En la Figura 2.2. (d) se ilustra la seccin de un buque tanque adaptado a los requerimientos actuales. Buques Portacontenedores: Este tipo de buques resulta de la evolucin de los buques de carga general, orientada a optimizar el transporte de estas cargas, particularmente en cuanto a la operatividad de las maniobras de su embarque y desembarque.

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Figura 2.2.

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EstructuradelBuqueMercante CAPITULO 3 ESFUERZOS SOBRE EL BUQUE.

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Establecido en lneas generales el diseo de la estructura en funcin de los requerimientos del servicio el siguiente paso es el dimensionamiento de los distintos elementos que la componen y para ello resulta fundamental el conocimiento de las cargas actuantes y los esfuerzos que estas generan. El conocimiento de estos esfuerzos constituye una de las incgnitas ms fuertes en las estructuras navales, como se ver a lo largo de este captulo y su determinacin induce a la aplicacin de un esquema estratgico que se ha ido desarrollando y perfeccionando a lo largo del tiempo. Para determinar esas cargas la estrategia puede ser, en primer trmino diferenciar entre cargas internas y cargas externas a la estructura. En la Figura N 3.1. se representa la seccin de un buque de carga general en la que se han introducido las diversas cargas actuantes, como cargas internas podemos identificar la propia carga transportada en bodegas y entrepuentes y la carga lquida contenida en los tanques de doble fondo. La carga en cubierta puede ser una carga real transportada o una carga virtual que representa el eventual embarque de agua que se puede producir durante la navegacin. Las cargas externas estaran representadas por la presin hidrosttica del medio en que est flotando el buque. El esquema mostrado se puede asimilar a un prtico donde los elementos estructurales constituyen las barras, las que se encuentran vinculadas de forma tal que tericamente no existe giro relativo entre las mismas, lo que permite asimilar ese vnculo a un empotramiento, aunque luego se vea que no es estrictamente as. Como consecuencia de esas cargas se generan esfuerzos de corte y momentos flectores del tipo que se ilustra en la Figura N 3.2.. Aunque la figura slo indica los tipos y distribucin de esos esfuerzos, sin que se indiquen sus valores que deben ser determinados en cada caso. Las cargas consideradas actan sobre una seccin de la estructura y en funcin de ello tambin pueden ser calificadas como cargas locales, que generan esfuerzos locales. Desde otro punto de vista pueden identificarse otro tipo de esfuerzos a los que est sometida la estructura del buque y para su anlisis puede proponerse un modelo simple, este sera un sistema que representa un flotador en estado de reposo y condicin de equilibrio sobre el que actan las fuerzas de la gravedad que determinan el peso del cuerpo y la densidadCsarO.Legaspi


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del fluido donde flota. Por una parte la superficie sumergida del cuerpo estar sometida a la presin de ese fluido, lo cual resulta evidente, pero por la accin de las fuerzas mencionadas adems se generan otros efectos cuya identificacin no es tan inmediata. Si se supone un cuerpo de formas simples, como puede ser un paraleleppedo y se analizan las fuerzas actuantes puede en primera instancia identificarse el peso del mismo que en la Figura 3.3. estara representado por el producto del volumen del paraleleppedo, constituido por una sustancia homognea, por su peso especfico, el que se encuentra equilibrado por el empuje que el lquido ejerce sobre el mismo, producto del volumen sumergido por la densidad. Si en este sistema se grafica el peso mediante un diagrama que en abscisas representa el peso unitario del cuerpo, es decir, el peso total dividido por la longitud, el rea de este diagrama equivaldr al peso total del cuerpo. De la misma manera podra representarse el empuje, en este caso las abscisas graficarn el empuje unitario, es decir el empuje por unidad de longitud, tratndose de un paraleleppedo el valor de las abscisas ser el producto del rea transversal sumergida por la densidad del lquido. Si se realiza la suma de estos dos diagramas a lo largo de la longitud del cuerpo, el resultado punto a punto ser obviamente nulo por la condicin de equilibrio enunciada.

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Si el cuerpo propuesto es modificado en su forma, como se muestra en la Figura 3.4.., su peso total no se modificar, pero s su distribucin, repitiendo ahora el procedimiento anterior surgir un diagrama resultante como el que muestra la Figura, si se integra este nuevo diagrama a lo largo del cuerpo se obtiene el diagrama siguiente y una nueva integracinCsarO.Legaspi

EstructuradelBuqueMercante realizada de la misma manera da el tercer diagrama.

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Comparando el procedimiento desarrollado con el procedimiento que utiliza el anlisis estructural, el camino recorrido es similar al que se aplica a la determinacin de los esfuerzos en las vigas, la integracin del diagrama de distribucin de cargas (pesos y empujes) da un diagrama que representa los esfuerzos de corte a que est sometido el cuerpo y la integracin de ste representa los momentos flectores. De todo esto se concluye que un cuerpo flotante, en situacin de equilibrio se encuentra sometido a un estado de flexin como exclusiva consecuencia de presentar una diferente distribucin de pesos y empujes. En el ejemplo, la diferencia de distribucin se ha logrado modificando la distribucin de pesos del cuerpo, pero podra lograrse tambin modificando la distribucin de empujes.

Figura N 3.3.

De hecho, en el caso de un buque la distribucin de empujes est relacionada con sus formas, en la Figura 3.4. se muestra esa distribucin de empujes, de acuerdo a lo visto anteriormente las abscisas del diagrama representan el rea sumergida en cada seccin o cada punto de la eslora, por otra parte, el buque no es tampoco un cuerpo homogneo, su peso es la sumatoria de un conjunto de componentes con una distribucin particular como se muestra en la misma Figura. Consecuentemente, la integracin de ambos diagramas dar como resultado los diagramas de esfuerzos de corte y momentos flectores a que ese buque se encuentra sometido por laCsarO.Legaspi


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diferente distribucin entre pesos y empujes y que resulta de la integracin del diagrama residuo mostrado en la Figura. Los valores de las solicitaciones de corte y flexin determinados de esta manera, estando el buque flotando en aguas tranquilas se denominan precisamente esfuerzos en aguas tranquilas. Este esfuerzo puede adquirir valores positivos o negativos segn sea la distribucin de pesos y empujes, como se ve en la Figura 3.5., estas condiciones se denominan respectivamente de quebranto y arrufo. En este caso se observa como dicha variacin es consecuencia de la variacin de la distribucin de pesos. Similar efecto causara la modificacin de la distribucin de los empujes, lo que sera consecuencia de variar las formas de la porcin sumergida del cuerpo y de hecho, esto ocurre cuando el buque se encuentra en su medio natural, esto es el mar. Si se observa la superficie de ste se ver que difcilmente presenta una superficie plana, sino que la misma es generalmente ondulada, con lo que el diagrama de empujes ser el que corresponde a la integracin de las reas de las secciones en su interseccin con la traza de la flotacin ondulada. En la figura puede verse que existen infinitas posibilidades en cuanto a las formas que puede adquirir la onda que representa el perfil del mar. Si se desarrolla el procedimiento descripto anteriormente para el buque flotando sobre la onda se obtendra el momento flector en esa condicin, pero la incertidumbre se plantea en cul debera ser la forma de onda elegida y la posicin del buque sobre la misma para obtener un resultado significativo. Por mucho tiempo se ha convenido en utilizar una onda de longitud igual a la eslora del buque y una altura igual a la veintava parte de la longitud, ubicando el buque sobre la misma en dos posiciones, una haciendo coincidir la cresta de la onda con la seccin media del buque y la otra ubicando las crestas en las perpendiculares extremas del buque, denominndose estas posiciones en cresta y seno de onda.

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Figura 3.4.

Figura 3.5.

(III)

En los distintos ejemplos abordados hasta aqu se est suponiendo

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que el movimiento del buque tiene direccin perpendicular al tren de ondas, sin embargo la trayectoria puede ser oblicua y en ese caso en una seccin habr diferencia de calados entre una banda y la otra y por lo tanto a lo largo de la eslora el centro de los empujes podr estar desplazado con respecto al centro de los pesos que puede suponerse ubicado en el plano de cruja, generndose entonces un momento de torsin, lo mismo ocurre en el movimiento de rolido cuando debido a la escora el centro de empuje se desplaza del plano de cruja generando una cupla con respecto al centro de los pesos.. La eleccin de una onda determinada y posiciones fijas del buque sobre la misma tiene una sola justificacin que reside en el hecho de que los resultados para distintos buques resulten comparables. Este criterio fue utilizado durante largo tiempo, pero ciertos hechos determinaron su cuestionamiento, estos hechos tienen que ver fundamentalmente con el crecimiento acelerado del tamao de los buques, producido a finales de la dcada de los 50', que como es obvio no poda determinar necesariamente un crecimiento de las ondas del mar. Pensar que el pasaje de esloras habituales del orden de los 150 a 180 metros a esloras que superaban los 300 metros implica pensar en olas de 15 metros de altura, lo cual representa un valor inusitado de consecuencias casi catastrficas. Esta circunstancia llev a modificar los criterios de anlisis de los esfuerzos debido a la ola. De todas maneras para buques de esloras que no superen los valores apuntados el clculo de los momentos flectores debidos a la ola, utilizando el mtodo descripto resulta aceptable._ + _ +

_ +

_

_ +

_ +

_

_ _ _ +

_

+

Quebranto

Arrufo

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Figura 3.6.

El anlisis hecho hasta aqu implica considerar el buque ubicado en la onda en una situacin esttica. En la realidad para pasar de la situacin del buque en cresta de onda a la situacin en seno de onda se mover pasando por infinitas posiciones intermedias. La incorporacin del concepto de movimiento implica el cumplimiento de la premisa fundamental que determina la igualdad entre pesos y empujes. Lo que significa que el buque encuentre una posicin sobre la onda donde la misma se verifique y adems que la vertical del centro de carena se ubique en la misma Introducir el concepto de movimiento y las aceleraciones asociadas al mismo vertical que el centro de gravedad, esto determina que parecera invalidar el criterio aplicado el buque, en la bsqueda de esa condicin, realice anteriormente en la determinacin de los esfuerzos locales y esto sera as en esta movimientos verticales y giros alrededor de un eje determinacin se tomaran las cargas en su horizontal que pasa por el baricentro del plano de valor real, pero los resultados se ajustaran a la realidad si esas cargas se flotacin. En esa circunstancia el buque realizara una afectan de un coeficiente que tenga en trayectoria como la que se ilustra en la Figura 3.7. Se cuenta los efectos dinmicos. producen as movimientos verticales de arfada A ttulo conceptual puede hacerse referencia a los movimientos del buque y (heaving) y oscilaciones longitudinales de cabeceo las ecuaciones con que pueden ser (pitching). modelizados, en estos movimientos. Estos movimientos tienen velocidades ypueden reconocerse seis grados de libertad, en la Figura se ilustran esos movimientos respecto a un sistema de ejes ubicado en el buque y ellos son: Movimiento longitudinal segn el eje x de avance o retroceso, desplazamiento (surge). Movimiento transversal segn el eje y ronza (sway). Movimiento vertical segn el eje z alfada (heave). Movimiento de rotacin alrededor del eje x rolido (roll). Movimiento de rotacin alrededor del j b ( it h)

sentidos variables o sea que el buque est sometido a aceleraciones variables. Estas aceleraciones estarn relacionadas con la velocidad de encuentro del buque con el tren de ondas, o sea la velocidad relativa entre el buque y el tren de ondas, las formas del buque, el ngulo de incidencia entre la trayectoria del buque y el tren de ondas y la forma de la onda o ms precisamente del tren de ondas.

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Laincertidumbreseplantearaentoncessobreelvalora asignaraesoscoeficientesyesaqudondelarespuesta debebuscarseenlaaplicacindeconceptosingenieriles encuantoaquedelaaccindelingenieroseesperan resultadosconcretos,razonablementeacertadosydentro deplazosacotadosyparaellodebehacerusodelas herramientasmsadecuadasaplicablesencadacasoy aquesaherramientaestenlosReglamentosde ConstruccinelaboradosporlaSociedadesde ClasificacinyestosejustificaenelApndiceagregadoa esteCaptulo.

ELEMENTOS ESTRUCTURALESCsarO.Legaspi


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La estructura del buque se materializa a partir de un elemento fundamental que es su enchapado que le da las formas y determina su estanqueidad, esas formas estn mantenidas por la estructura interna que le da sustento. En esta estructura interna se pueden identificar dos niveles de elementos estructurales, los elementos secundarios, que son los que sirven de sustento al enchapado y elementos primarios que son los que a su vez, sirven de apoyo a los primeros. La orientacin de los elementos secundarios define lo que se denomina sistema constructivo, cuando estos elementos se ubican sobre un plano transversal dan lugar a lo que se conoce como sistema constructivo transversal, cuando estos elementos se disponen longitudinalmente da lugar a lo que se denomina sistema constructivo longitudinal. Las Figuras N 4.1. y 4.2. muestran un ejemplo de la aplicacin de estos sistemas constructivos. Pero como se ha visto, el buque est subdividido en una serie de espacios que cumplen determinadas funciones y la separacin de esos espacios se materializa mediante conjuntos estructurales, existiendo adems algunos conjuntos que cumplen funciones especficas. Para abordar el conocimiento de esas estructuras se ordenarn en grandes grupos segn sus funciones y caractersticas particulares segn la siguiente clasificacin: Casco. Doble fondos, Costados y Cubiertas. Mamparos. Estructura de los extremos. Estructuras locales. A continuacin se describirn las caractersticas constructivas ms destacadas que se aplican actualmente a cada una de estas estructuras.

Figura 4.1 CsarO.Legaspi

EstructuradelBuqueMercante.

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Figura 4.2.

CASCO Cono se ha dicho, el casco define las caractersticas corpreas del buque y le confiere su identidad. Es la estructura del casco la que le confiere al buque su primera condicin bsica que es la flotabilidad y sus formas estn determinadas para obtener caractersticas hidrostticas e hidrodinmicas adecuadas al servicio a que est destinado. Materialmente, esta estructura est constituida por una superficie que define esas formas, en el caso de los buques mercantes, que son aqu el objetivo, esa superficie es generalmente metlica formada por planchas de acero o en menor nmero de aleaciones livianas. Esa superficie est sustentada por elementos internos a cuyo conjunto se llamar estructura interna o genricamente refuerzos. Enchapado. En un casco pueden identificarse algunas zonas en particular, en el sentido longitudinal se puede diferenciar la zona central, donde las formas tienen una ligera variacin, de los extremos donde las formas sufren cambios importantes. En el sentido transversal puede definirse la zona del fondo y los costados. Convencionalmente la representacin del casco se hace a travs de lo que se denomina Plano de Expansin del Casco que se muestra en la Figura 4.3.. Como se ha dicho, el enchapado del casco est compuesto por un conjunto de planchas de acero, unidas entre s y de distintosCsarO.Legaspi


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espesores determinados por los requerimientos de la estructura, estas planchas son elaboradas por la industria en distintas dimensiones de ancho y longitud, las que han ido creciendo en funcin de reducir el nmero de uniones. Como se ve en la Figura, las planchas estn en general dispuestas en forma alineada en sentido longitudinal formando lo que se denomina cursos, las uniones transversales se disponen en funcin del sistema y secuencia de construccin adoptados.

I H G F E D C B A Q A B C D E F G H I

ESTRIBOR

BABOR

Costado Extremos Fondo Extremos Quilla extremos

Costado Centro Fondo Centro Quilla Centro I

Figura 4.3.

Observando la Figura puede verse que en los extremos el ancho de las planchas en algunas zonas es menor que en otras, esta diferencia est motivada por las formas del casco, esas formas que resultan del diseo hidrodinmico de la carena deben materializarse en las planchas del enchapado con un mnimo de labor. En la Figura 4.4. se muestra una porcin del enchapado donde puede observarse una superficie de doble curvatura donde sobre una seccin transversal existe una zona cncava y una zona convexa, existiendo adems una curvatura convexa en sentido longitudinal.

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Figura 4.4.

La elaboracin de una plancha con esta forma resulta altamente laboriosa y una forma de simplificarla consiste en fraccionar esa superficie en porciones ms simples que contengan un solo sentido de curvatura, por lo menos sobre el plano transversal, separando la zona cncava de la zona convexa. Como consecuencia de esto puede verse que los cursos van reduciendo su ancho desde la zona central hacia los extremos y debe notarse que en determinado momento dos cursos consecutivos se continan en un curso nico, esto se produce cuando la suma del ancho de dos cursos alcanza el valor correspondiente a una plancha. En la zona central, donde las superficies son planas en su mayor proporcin se trata de utilizar planchas con el mximo de dimensiones. Es importante destacar una circunstancia que est relacionada con el proceso de elaboracin de las planchas del casco que contienen formas. Una caracterstica es que se trata de formas curvas, en general del tipo que se denominan no desarrollables. Se llama as a aquellas superficies que no pueden ser representadas en verdadera magnitud sobre una superficie plana como ocurre con las superficies cilndricas o cnicas, la posibilidad de esta representacin es una necesidad por cuanto las planchas curvas del casco deben ser construidas a partir de una plancha plana. Para llevar a cabo la representacin existen una serie de mtodos geomtricos ms o menos complejos y con distintos grados de aproximacin, aunque en la actualidad existen sofwares especficos para llevar a cabo estos procedimientos. Respecto a la variacin de espesores que se ha mencionado se encontrar que el mayor espesor en sentido longitudinal se encuentra en la zona central en una longitud de entre el 40 y el 50% de la eslora desde donde vara gradualmente hasta un valor mnimo en los extremos, es frecuente tambin encontrar una zona reforzada en el fondo a proa cuya extensin puede variar entre un 12 y un 20% de la eslora desde laCsarO.Legaspi


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perpendicular de proa. En sentido transversal se identifican cuatro zonas diferenciadas en el espesor, el curso de quilla en el fondo, el enchapado del fondo que se extiende hasta el lmite superior de la curva del pantoque, el enchapado del costado y el curso de cinta en la parte superior del costado en su interseccin con la cubierta.

Figura 4.5.

En el enchapado del casco pueden encontrarse otras zonas reforzadas, tal es el caso de las aberturas destinadas a portas, cajas de mar, descargas, etc., las cuales se refuerzan como se indica en los ejemplos mostrados en la Fig.4.5. el objeto de este refuerzo es compensar el rea de enchapado perdida por la abertura. En estos ejemplos se observa el acuerdo realizado entre distintos espesores, este tipo de acuerdo se utiliza en todas las uniones del enchapado donde la diferencia de espesores supera los 3mm. EstructuraInterna. Como ya se ha dicho, se adopta esta denominacin para identificar los elementos estructurales que refuerzan el enchapado y constituyen el conjunto de la estructura resistente del buque. De acuerdo a lo que puede observarse en las Figuras, y como se ha mencionado anteriormente, existen casos donde preponderan los elementos orientados transversalmente mientras que en otros la preponderancia es de elementos longitudinales. As mismo, se observa que existen elementos cuyas dimensiones son de un orden superior con respecto a otros y cuyo nmero es menor, esta circunstancia define las denominaciones de elementos primarios y elementos secundarios. Se llama elementosCsarO.Legaspi


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secundarios a aquellos que constituyen los refuerzos del enchapado, determinando el ancho mnimo no soportado del mismo, la distancia entre estos refuerzos se denomina clara y se simboliza generalmente por la letra s. Los elementos primarios sirven de apoyo a los elementos secundarios, adems de cumplir otras funciones segn su ubicacin y caractersticas. La orientacin, en sentido transversal o longitudinal, de los elementos secundarios determina el sistema constructivo. Estos elementos estn constituidos en la generalidad de los casos por perfiles laminados unidos al enchapado, la seccin de estos perfiles puede ser de tipo plano, en ele o ms actualmente del tipo bulbo. En la Tabla 2.1. se ilustran las caractersticas geomtricas de algunos de estos perfiles. Los elementos primarios estn constituidos por planchas o los que se denominan perfiles armados, construidos por planchas planas o plegadas unidas entre s. Estructura Interna del Fondo. En la Fig.4.6. se muestra una estructura de fondo tpica construida por el sistema transversal, como elementos primarios se ven la carlinga central y las carlingas laterales, las normas determinan que la carlinga central debe ser continua de proa a popa en toda la extensin del buque, mientras que las carlingas laterales pueden ser intercostales, el concepto de intercostal implica que el elemento estructural puede interrumpirse en su interseccin con otros elementos como se ilustra en la misma Figura. En esta estructura de fondo los elementos primarios estn constituidos por las varengas que estn separadas de la clara s, como se ve, aparecen dos tipos de varengas, unas constituidas por una plancha plana cortada con la forma de la seccin que llevan el nombre de varengas llenas y otras formadas por perfiles laminados y escuadras a las que se denomina varengas armadas o marco. Estas varengas marco se colocan en forma alternada cada tres varengas llenas y su uso no es admitido en los espacios de mquinas o en lugares donde se prevea la existencia de cargas concentradas. En la Fig. 4.7. puede verse una estructura de fondo construido por el sistema longitudinal, aqu se observa la persistencia de las carlingas en forma similar a la de una estructura transversal, la diferencia se plantea en los elementos secundarios que en este caso son los longitudinales del fondo, apareciendo un nuevo elemento primario constituido por los transversales del fondo en los cuales se apoyan los longitudinales y que estn separados de una distancia S, que oscila en un valor de 3 a 4 veces s. Existen tambin ejemplos donde se alternan ambos sistemas en una misma seccin como se ve en la misma Figura en la zona del pantoque.

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Figura 4.6.

Figura 4.7.

As mismo puede observarse que las estructuras primarias cuya altura es en este caso la altura del doble fondo, se refuerzan en ese sentido mediante escuadras y rigidizadores como se ve en las carlingas y transversales de fondo, particularmente puede destacarse el refuerzo de la carlinga central donde se registran esfuerzos particulares, como son los que se producen en oportunidad de la puesta en seco del buque, ya que esa es laCsarO.Legaspi

EstructuradelBuqueMercante zona de apoyo en la que se concentra todo su peso en esa circunstancia.

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Figura 4.8.

En relacin con esa zona de la estructura existe una solucin alternativa denominada de quilla cajn donde la carlinga central es reemplazada por dos carlingas paralelas que generan un espacio que es utilizado para el tendido de las tuberas el casco y que en consecuencia se denomina tnel de tuberas, en la Figura 4.8. se ilustra esa solucin. Los ejemplos mostrados corresponden en general a la zona central del buque, en los extremos estas disposiciones se alteran por el cambio de las formas y requerimientos estructurales, lo que ser mostrado ms adelante. Estructura interna de los costados. La estructura de los costados, es decir, la porcin del casco que se extiende desde el borde superior de la curva del pantoque hasta la cubierta ms alta puede responder a alguno de los dos sistemas constructivos vistos, es decir que los elementos secundarios de refuerzo del enchapado pueden estar orientados transversalmente o longitudinalmente, combinados con elementos primarios longitudinales y transversales. Los elementos transversales primarios coinciden con elementos primarios del fondo formando secciones reforzadas, mientras que los elementos primarioslongitudinales se distribuyen convenientemente sobre la extensin del costado. CsarO.Legaspi


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En muchos buques se pueden encontrar estructuras mixtas que combinan elementos secundarios transversales y longitudinales sobre una misma seccin, la eleccin de este tipo de estructuras se basa en general en la satisfaccin de necesidades operativas. En la Figura 4.1. se ilustra una estructura transversal tpica correspondiente a un buque de carga general con entrepuente donde los elementos secundarios estn constituidos por cuadernas, en la bodega estas cuadernas estn reforzadas por un elemento primario longitudinal denominado palmejar, el que a su vez se apoya en elementos transversales reforzados denominados bulrcamas y en los mamparos transversales. La funcin de los palmejares se justifica en el hecho de que por un factor econmico se trata de que los elementos secundarios de la estructura estn constituidos por perfiles laminados, el grado de resistencia requerido por estos perfiles est dado en la mayora de los casos por su mdulo resistente cuyo valor debe satisfacer las solicitaciones a que estn sometidos, las que son funcin preponderantemente de las cargas y la luz entre apoyos. En ciertos casos el valor de la luz entre apoyos determina esfuerzos que requieren un valor de mdulo que excede los valores que ofrecen los perfiles laminados En la Figura 4.2. se muestra una estructura de costado de construccin longitudinal tpica, donde los elementos secundarios son longitudinales reforzados por elementos primarios transversales que se identifican como transversales del costado y donde pueden existir tambin palmejares como los que se muestran en esa figura. En la Figura 4.9. se ve una estructura mixta donde en la misma seccin conviven ambos sistemas, este ejemplo corresponde a un buque de tipo granelero y la razn que justifica la estructura transversal en la zona de bodega es la de facilitar su limpieza, ya que permite que los residuos de carga fluyan hacia el fondo, sin necesidad de acceder a las zonas altas de la bodega, en los tanques altos y bajos destinados a lastre se aplica estructura longitudinal.

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Figura 4.9.

Estructura de Doble Fondo. La disposicin de un doble fondo en los buques responde a requerimientos de seguridad que procuran establecer una proteccin a los recintos estancos interiores, frente a una eventual avera en el fondo. Esto determina que se establezca como condicin que el doble fondo en los buques ocenicos de ms de 100 metros de eslora se extienda a todo el largo de la misma, con algunas excepciones determinadas por condiciones particulares de formas del buque o las dimensiones del compartimento que se ubica por encima, en la medida que su inundacin no comprometa la seguridad del buque. Un criterio diferente se aplica a los buques tanque en cuanto a la finalidad del doble fondo que en este caso est orientado a proteger el medio acutico de un potencial derrame de hidrocarburo. Estructuralmente el lmite del doble fondo lo constituye una superficie metlica de planchas que separa el espacio del doble fondo de los compartimentos superiores, espacios de carga, sala de mquinas u otros. Esta estructura se completa con refuerzos secundarios que en general responden al mismo sistema constructivo aplicado al fondo y refuerzos primarios comunes con la estructura del fondo. As, en una estructura transversal los refuerzos secundarios estn constituidos por las varengas, ya sean del tipo lleno o armadas, en una estructura longitudinal se disponenCsarO.Legaspi


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longitudinales de refuerzo del cielo de doble fondo como elementos secundarios, mientras que los elementos primarios los constituyen los transversales del fondo y las carlingas. Una variante se presenta en la unin del cielo del doble fondo con el costado, esta unin puede hacerse en forma oblicua descendente, en forma horizontal o en forma oblicua ascendente, aunquedebe aclararse que la primera opcin ha cado prcticamente en desuso, en la Figura 4.10. se ilustran estas opciones.

DOBLE FONDO Los espacios interiores del doble fondo, adems de su funcin relacionada con la seguridad, son utilizados como tanques para almacenar lquidos destinados al servicio del buque, tal como combustible, lubricantes, agua dulce o agua de lastre y ocasionalmente cargas lquidas y por otra parte estos espacios deben ser accesibles para su inspeccin. Todo esto determina condiciones que deben cumplir las estructuras internas y la necesidad de disponer elementos accesorios. En funcin del primer requerimiento los espacios deben estar subdivididos respondiendo a condiciones de seguridad y la necesidad de segregar los lquidos de distinta naturaleza y aplicacin, as el espacio de doble fondo cuenta con un nmero de divisiones mnimas en sentido longitudinal que coinciden con la subdivisin determinada por las reglamentaciones, en sentido transversal el nmero de divisiones est determinado por el cumplimiento de los criterios de estabilidad, las divisiones transversales estn materializadas por las varengas estancas, mientras que las longitudinales estn constituidas por carlingas o vagras estancas. Para el llenado y achique de los espacios de doble fondo se requiere un sistema de tuberas que se complementa con tuberas de rebalse o venteo que permitan el egreso e ingreso de aire y tubos de sonda para controlar el nivel del lquido en cada tanque. La necesidad de acceso se satisface con tapas dispuestas en el cielo del doble fondo y la circulacin interna mediante aberturas en los elementos estructurales, ambos denominados genricamente pasos de hombre. Adems, en el cielo del doble fondo se disponen recesos donde se ubican los chupones de achique de las bodegas denominados pozos de achique, en los mismos se encuentran tambin los tubos de sonda que permiten controlar la existencia y nivel de lquidos que puedan eventualmente ingresar a las bodegas. En la Figura 4.10. se muestran ejemplos de lo descripto anteriormente.

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Figura 4.10.

Estructuras de Cubierta. En principio, puede decirse que la cubierta constituye el lmite estanco superior del buque, ese lmite se materializa por planchas de acero unidas entre s y al resto de la estructura de manera de impedir el ingreso de agua al recinto interior. Ese lmite estanco lo determina es la que se define como cubierta de franco bordo y sus caractersticas geomtricas influyen en la determinacin del valor del mismo, estas caractersticas geomtricas son las que se denomina como arrufo y boleo, como se muestra en la Figura 2.1. en la que puede verse la tendencia al reemplazo del trazado curvo por una quebrada equivalente con el objeto de simplificar la construccin. Aunque actualmente en la mayora de los buques mercantes se da la tendencia a la existencia de una sola cubierta, pueden existir otras, tanto por encima como por debajo de la cubierta de franco bordo. Para el enfoque que aqu se da resulta importante definir la que se llama cubierta resistente, considerando sta como la cubierta continua ms alta que poseeCsarO.Legaspi


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el buque y que obviamente en los buques de una sola cubierta coincidir con la de franco bordo.Arrufo curvo

Arrufo recto

Buque de Cubierta CorridaToldilla Cubierta Principal PuenteH

Castillo

Entrepuente Realce

Buque de varias CubiertasH

Cubierta Realzada a ProaRealceH

Cubierta Realzada a Popa

Figura 4.11.

La importancia de la cubierta resistente desde el punto de vista estructural resulta evidente cuando se piensa el buque como una viga, de la cual la misma constituira la platabanda superior. Las construcciones sobre la cubierta de franco bordo se denominan superestructuras cuando su altura supera los 1,83 metros, sus costados son una prolongacin de los costados del buque o se encuentran a una distancia no mayor de 0,30 metros de los mismos y su longitud supera el 15% de la eslora del buque, si alguna de estas condiciones no se cumplen se categorizan como casetas. Cuando la altura de una construccin es inferior a los 1,83 metros, esta construccin se define como realce. Estas definiciones son tiles para individualizar la cubierta resistente en un buque. Los elementos estructurales que materializan las cubiertas estn compuestos en primer trmino por el enchapado que es sustentado por la estructura interna de soporte, la que puede responder a alguno de los sistemas constructivos vistos o a una combinacin de los mismos. La carga actuante sobre las cubiertas vara segn la ubicacin de laCsarO.Legaspi


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misma en el buque y el destino de los espacios de los que forma parte, en el caso de las cubiertas de intemperie la carga puede ser real o virtual que considera el embarque de agua que eventualmente puede recibir. Los extremos de las cubiertas se apoyan en los costados y cuentan adems con apoyos intermedios, que pueden estar constituidos por esloras soportadas por puntales, mamparos longitudinales o estructuras tipo cantilver cmo la que presentan los buques graneleros. En la Figura 4.12. se muestra una estructura transversal de cubierta correspondiente a un buque de carga general.

Figura 4.12.

En la Figura 4.13. se ilustra otro ejemplo de una estructura de cubierta de construccin transversal, en la misma se puede observar que las esloras, que sirven de apoyo a los baos se apoyan a su vez en puntales y en el mamparo transversal.CsarO.Legaspi


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Figura 4.13.

En la Figura 4.14. se muestra una estructura de cubierta construida por el sistema longitudinal en la cual el apoyo intermedio lo constituye la estructura del tanque lateral alto que se comporta como una viga cantilver que se vincula a la estructura del costado.

Figura 4.14.

En la Figura 4.15. puede observarse una estructura de cubierta longitudinal asociada a una estructura de costado construida por el sistema transversalCsarO.Legaspi


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Figura 4.15.

Segn se ha definido, la cubierta constituye el lmite superior del recinto estanco del buque y esa estanqueidad debe mantenerse a travs de las aberturas de acceso a los espacios bajo cubierta, las condiciones que deben cumplir estos cierres estn definidos por el Convenio Internacional sobre Lneas de Carga, particularmente en lo que se refiere a la altura de las brazolas de proteccin. Desde el punto de vista estructural las aberturas de cubierta determinan una discontinuidad con las consecuencias consiguientes. Otra situacin de discontinuidad se plantea en los extremos de superestructuras y realces y en la transicin entre la estructura longitudinal y transversal. Como es sabido, estas discontinuidades se traducen en una concentracin de tensiones que debe ser absorbida por la estructura. En la Figura 4.16. se ilustra una estructura tpica de cubierta de construccin longitudinal en la zona central y transversal en los extremos. En la misma puede verse la variacin de espesores del enchapado, esta variacin responde a los requerimientos que plantea la resistencia frente a los esfuerzos generales que determina un mayor espesor en la zona central y la resistencia local que presenta solicitaciones diferenciadas para las zonas expuestas a la intemperie, las zonas protegidas por una superestructura y las zonas donde la cubierta constituye el cielo de un tanque; se ilustran tambin los refuerzos locales en los extremos de escotillas.CsarO.Legaspi


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Por otra parte, pueden verse los refuerzos aplicados sobre el costado en la transicin entre la cubierta continua central y las cubiertas de superestructura de proa y popa. En relacin con la transicin entre la estructura longitudinal y transversal debe observarse la prolongacin de los elementos secundarios longitudinales a lo largo de 3 4 claras en la zona transversal, en cuanto a los elementos primarios constituidos por las esloras de cubierta se produce un entrecruzamiento tambin a lo largo de 3 4 claras, una solucin alternativa es, cuando la distancia lo permite, introducir un tramo de acuerdo siempre y cuando el ngulo del tramo de acuerdo no supere los 30. PUNTALES

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Figura 4.16.

MAMPAROSCsarO.Legaspi


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En los buques de carga seca la funcin principal de los mamparos es limitar su inundacin en caso de avera para evitar o retardar el hundimiento del buque segn la extensin de la misma. Una visin panormica sobre los distintos mamparos que pueden encontrarse en los buques muestra una variedad de mamparos que se identifican con precisin a travs de la siguiente nomenclatura: Mamparos transversales principales. Mamparos transversales de compartimentado. Mamparos de tanques. Mamparos frenantes. Mamparos de apuntalado. Mamparos longitudinales. Las funciones de cada uno de ellos se definen a continuacin: Mamparos principales. Estos mamparos estn impuestos por las normas y convenciones que entienden sobre la seguridad de los buques y por tal razn su presencia es comn a todos ellos. Estos mamparos son los denominados: Mamparo de colisin. Mamparo de prensa estopas. Mamparo proel de sala de mquinas. Mamparo popel de sala de mquinas. En las Figuras 4.17. y 4.18. se muestras distintas distribuciones de mamparos.

Figura 4.17.

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Figura 4.18.

Mamparos de compartimentado. Su disposicin obedece tambin a requerimientos de seguridad aunque su nmero y ubicacin no est definida taxativamente por las normas, sino que surge del clculo de longitudes inundables. Sin embargo los Reglamentos de Construccin dan un nmero tentativo. Mamparos de tanques. La funcin de estos mamparos es limitar los espacios destinados a contener lquidos como servicio normal, a diferencia de los anteriores su disposicin puede ser transversal o longitudinal. Un caso particular lo constituyen los buques tanque donde los espacios de carga estn determinados por mamparos transversales y longitudinales. Mamparos frenantes. Estos mamparos se disponen en el interior de tanques y no proporcionan estanqueidad, ya que se encuentran perforados, siendo su funcin retardar el movimiento del lquido debido a las aceleraciones a que est sometido el buque, reduciendo su velocidad y amortiguando el efecto sobre los mamparos que limitan el tanque. Se disponen generalmente en sentido transversal en relacin al sentido en que se producen las mayores aceleraciones. Mamparos de apuntalado. Se trata de mamparos parciales dispuestos bajo elementos primarios de refuerzo de las cubiertas, esloras o baos reforzados a los que le sirven de apoyo reemplazando a los puntales. Mamparos longitudinales. Su instalacin constituye una tendencia que se inici en los buques portacontenedores y se est extendiendo ahora a los buques graneleros, determinando lo que se suele denominar como construccin de doble casco. Se aplica tambin como mamparo parcial para separar tanques de gran manga.CsarO.Legaspi


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Figura 4.19.

Estructura de los mamparos. El modelo estructural de un mamparo se puede representar como una superficie plana sometida al efecto de una presin hidrosttica ejercida sobre una de sus caras, esa superficie est constituida por el enchapado, el que se encuentra reforzado por un conjunto de elementos, estos elementos siguiendo el criterio aplicado hasta aqu se pueden clasificar como secundarios y primarios. Los secundarios se denominan en este caso montantes y los primarios vigas horizontales y vigas verticales. Para el diseo de la estructura de los mamparos se utiliza un criterio similar al aplicado en la estructura de los costados, si el mdulo requerido por el conjunto de los montantes con la porcin de chapa asociada supera la de los perfiles laminados se procura reducir el valor requerido reduciendo la luz de flexin, lo que se consigue insertando vigas horizontales, cuya luz de flexin se limita a su vez con la colocacin de vigas verticales. El enchapado de los mamparos en general est constituido por franjas horizontales de chapas, teniendo cada franja un espesor comn determinado por la altura h desde el borde inferior de la franja hasta el punto de referencia de carga segn el tipo de mamparo. Una alternativa aplicada en la construccin de mamparos consiste en el reemplazo del enchapado plano reforzado por montantes por unCsarO.Legaspi


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enchapado corrugado, la condicin que debe cumplirse es que el mdulo resistente del corrugado sea equivalente al del montante con la porcin de chapa asociada. Esta solucin se aplica en mamparos donde el permetro del mismo est constituido por lneas rectas, dada la dificultad que representa el ajuste de las corrugas sobre formas curvas. Otra particularidad asociada a esta forma constructiva es que en general las corrugas se ejecutan en el sentido longitudinal de las chapas reduciendo las uniones horizontales, por lo cual no existe diferencia de espesores en el sentido vertical del enchapado. En la Figura 4.20. se ilustra esquemticamente la estructura de un mamparo mostrando los parmetros aplicados a su dimensionamiento. Es importante destacar que adems de su funcin especfica los mamparos contribuyen a la resistencia general de la estructura aportando a su rigidez por la vinculacin que establece entre la cubierta y el fondo y entre los costados restringiendo sus deformaciones debidas a las solicitaciones de flexin de la viga buque, como se ve en la Figura 4.21..

M MMamparo

Figura 4.21.

En las Figuras 4.22. y 4.23

Estructuras Del Buque Mercante

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