UNIDAD 1.1 Estructura del Buque PDF

BUQUES Y MAQUINARIA Definición de Buque: Un buque es un barco con cubierta que por su tamaño, solidez y fuerza es apropiado para navegaciones marítimas de importancia. Para aclarar este concepto, se puede decir que cualquier buque es una embarcación o barco, pero que cualquier embarcación o barco no...

BUQUES Y MAQUINARIA Definición de Buque: Un buque es un barco con cubierta que por su tamaño, solidez y fuerza es apropiado para navegaciones marítimas de importancia. Para aclarar este concepto, se puede decir que cualquier buque es una embarcación o barco, pero que cualquier embarcación o barco no es necesariamente un buque. Además, debe reunir las siguientes condiciones: Flotabilidad, Solidez o resistencia, Estanqueidad, Estabilidad, y Navegabilidad (velocidad y evolución). De acuerdo con diversas reglamentaciones técnicas, la diferencia respecto del término "embarcación", es que una embarcación es toda aquella unidad de tamaño inferior a 24 metros de eslora. A pesar de ello, las traducciones oficiales al castellano del Reglamento Internacional para Prevenir Abordajes RIPA definen buque como toda clase de embarcaciones, incluidas las embarcaciones sin desplazamiento y los hidroaviones, utilizadas o que puedan ser utilizadas como medio de transporte sobre el agua. Clasificación de los Buques : Los buques se clasifican de muchas formas en función de sus características: clasificación por el principio de sustentación clasificación general de buques según su explotación por el tipo de viaje que efectúan por el tipo de propulsión por los materiales de construcción por el tipo de estructura 1. Clasificación en función del principio de sustentación y las diferentes velocidades que pueden alcanzar aproximadamente (figura 1). 2. Clasificación general en función de su explotación es: comercio, defensa y ocio. Nosotros nos centramos en comercio el buque mercante, que se dedica al transportes de diversas mercancías, a la explotación de los recursos marinos y a la realización de trabajos especiales de índole civil. Los diversos tipos de mercantes pueden clasificarse en: Buques de carga general: Son buques que transportan cargas muy variadas que no requieren la utilización de buques más especializados. Tienen bodegas de carga lo más  Figura 1 Clasificación por el principio de sustentación amplias posible, junto con los medios adecuados para la carga y descarga de la misma. La gama de velocidad de estos buques varía entre 15-18 nudos (figura 2) Figura 2 Buque de carga general Buques refrigerados : Son buques similares a los de carga general, que requieren la utilización de plantas frigoríficas, para enfriar las bodegas donde se estiban las cargas perecederas. Todos los espacios de bodegas están aislados para reducir la transmisión de calor. La carga se puede transportar fría o congelada dependiendo de su naturaleza. Los buques frigoríficos son más rápidos que los de carga general, alcanzando velocidades de hasta 22 nudos.(figura 3) Buques Roll-on Roll-off : Buque destinado al transporte de cargas rodadas, normalmente camiones. Dispone de rampas a popa y proa, y entre cubiertas para el embarque y desembarque de las cargas. La rampa principal accede al garage que es una cubierta libre de obstáculos, y que condiciona en altura a la sala de máquinas, sólo dejando atravesar las cubiertas por los laterales, las chimeneas. Las velocidades de estos buques oscilan entre 18 y 22 nudos. (figura 4)  Figura 3 Corte transversal buque frigorífico Figura 4 Buque Roll-on roll-off. Buques Tanque: Dedicado al transporte de cargas líquidas a granel Petroleros: Se utilizan para el transporte de crudo, gasoil, queroseno y otros derivados del refino del petróleo. Buque de una sola cubierta, con la zona de carga dividida en tanques individuales, cuyo tamaño y localización está regulado por el convenio MARPOL(figura 5). Actualmente el sistema de estructura está basado en la protección de los tanques de carga por un doble casco. Los tanques son descargados mediante bombas colocadas a bordo y las líneas de descarga están situadas en el centro del buque, a babor y estribor en cubierta. Los espacios de máquinas y habilitación están a popa del buque y alcanzan velocidades entre 12 y 16 nudos. Gases Licuados: Buques para el transporte de gases en estado líquido. El propano y el butano se denominan gases del petróleo, el resto se componen fundamentalmente de metano y se conocen como gas natural. Las propiedades y comportamientos son diferentes por lo que sus formas de almacenaje también difieren. Los buques que transportan gas natural se denominan LNG (Liquefied Natural Gas), o metaneros. (figura 6) Figura 5. Tamaños buques petroleros Los buques LNG se diseñan para transportar el gas en estado líquido a presión atmosférica y a temperatura de -164 ºC. El casco debe protegerse de las bajas temperaturas y deben evitarse las fugas de gas de los tanques para evitar explosiones. Estos tanques pueden ser rígidos y de tipo membrana, fabricados en acero inoxidable y aislados del casco. En el centro del tanque hay una columna que sirve para soportar las tuberías desde las bombas de carga sumergidas, hasta el exterior del tanque en cubierta, desde donde se llevan hasta las válvulas de descarga situadas en el centro del buque a babor y estribor. Los espacios de habilitación y máquinas se sitúan a popa y están separados de la zona de tanques por cofferdams, que son espacios vacíos. La velocidad de estos buques oscila entre 15 y 20 nudos. Figura 6. Buque de transporte de Gas Natural Licuado (LNG)  Los buques que transportan propano y butano se denominan LPG (Liquefied Petroleum Gas ó gases de petróleo licuado). Estos gases tienen una temperatura crítica por encima de la normal, y se pueden licuar a bajas temperaturas a presión atmosférica, o a temperaturas normales bajo una presión considerable, o una condición intermedia. El casco debe protegerse y aislarse cuando se utilicen bajas temperaturas, evitando la existencia de pérdidas de gas. Se requiere aislamiento alrededor de los tanques refrigerados, y una planta de relicuefacción para el gas que se vaporiza. La disposición de las bombas de carga, maquinaria y habilitación es idéntica a la de los buques LNG. Las velocidades de estos buques oscilan entre 15 y 20 nudos. Los buques que transportan productos químicos tienen el interior de los tanques de carga de acero inoxidable, debiendo ser protegidos por un doble casco. Buque Granelero o Bulkcarrier: Son buques de una sola cubierta que transporta cargas a granel, como grano y mineral. La zona de carga está dividida en bodegas y tanques cuya disposición interna depende del tipo de carga transportada. (figura 7) Figura 7. Buque Bulkcarrier o granelero. En estos graneleros se utiliza normalmente para carga la zona central de la bodega. Los tanques que rodean esta zona se utilizan para lastre, concretamente los tanques altos, en caso necesario, sirven para elevar el centro de gravedad cuando se transportan cargas de baja densidad. Algunos de los tanques de doble fondo se utilizan para combustible y agua dulce, como en otros barcos. Los tanques altos de costado también sirven para dar forma a la parte superior de la bodega y favorecer la estiba de la carga, evitando espacios vacíos sin carga en los extremos. Las escotillas son grandes para favorecer las operaciones de carga y descarga. La cámara de máquinas y la habilitación van situadas a popa del buque, y la gama de velocidades de todos estos buques oscila entre 14 y 16 nudos. Portacontenedores: Son buques diseñados para el transporte de contenedores. Los contenedores son cajas metálicas de 8 x 8 pies de sección cuadrada y de 20 ó 40 pies de longitud. La zona del buque destinada a carga está dividida en varias bodegas que tienen  aberturas de escotilla de eslora y manga lo más amplia posible (figura 8). Los contenedores se estiban uno sobre otro encajándolos en unas guías hasta cubrir la altura o puntal de la bodega. El manejo de la carga consiste tan solo en un movimiento vertical del contenedor dentro de la bodega. Los contenedores se estiban también sobre las escotillas amarrados mediante dispositivos especiales, pero cargados con carga de baja densidad para evitar elevar el centro de gravedad y perder estabilidad, es decir, serán los menos pesados. Figura 8. Buque Portacontenedores Los espacios de maquinaria y habilitación se colocan normalmente a popa para poder disponer como zona de carga aquella que tenga la máxima sección durante la mayor parte de la eslora. La evolución de este tipo de buques en 50 años ha sido extraordinaria, pasando de 2.500 a 18.000 TEU (Twenty-foot Equivalent Unit) de carga (figura 9). La velocidad de estos buques oscila entre 20 y 30 nudos. Buques de pasaje : Los buques de pasaje son un medio de transporte de personas, y se dividen en dos categorías, los cruceros y los ferries (RO-PAX). Los primeros se dedican al transporte de recreo, mientras que los segundos constituyen un sistema de transporte entre dos puntos del mismo o distinto país, y pueden transportar vehículos. En los cruceros, la calidad de la habilitación es máxima, con divertimentos tales como discotecas, salones, piscinas, grandes camarotes, etc.. El espacio destinado a habilitación es muy grande. Utilizan aletas estabilizadores para amortiguar el balance debido a la escora, y hélices laterales de proa para mejorar la maniobrabilidad. La evolución en camarotes en los últimos 40 años va de 377 a 2712 (figura 10). Los cruceros su velocidad alcanza los 22 nudos. Los ferries o RO-PAX, son una combinación de roll-on roll-off y buques de pasaje (figura 11). El buque se diseña en tres niveles; el espacio de maquinaria en la zona más baja, las cubiertas de coches y la habilitación de pasajeros. Llevan una gran puerta en popa y en  Figura 9. Evolución Buque Portacontenedor algunos casos una proa giratoria para el acceso de los vehículos a las cubiertas de carga, las cuales están comunicadas mediante rampas. La calidad de la habilitación varía con la distancia del trayecto. Utilizan aletas estabilizadoras y hélices laterales de proa para mejorar la maniobrabilidad. La velocidad de los ferries clásicos oscila entre 20 y 22 nudos. Existen modernos ferries de alta velocidad, monocascos que alcanzan velocidades alrededor de 40 nudos, o bien catamaranes que alcanzan velocidades entre 50 y 60 nudos. Pesqueros : Son buques destinados a la captura del pescado. Estos buques se clasifican en función del tipo de pesca y el lugar donde se efectúan. Así, existen arrastreros, palangreros, cerqueros, buques factoría. Antes de la década de 1950 había muy poca estandarización de los barcos pesqueros. Los diseños podían variar en función del puerto y astillero. Tradicionalmente los botes se hacían de madera, pero la madera ya no se usa por su coste y la dificultad para obtener madera de construcción. Cada vez se usa más la fibra de vidrio en los barcos pesqueros pequeños de hasta 25 metros (100 toneladas), mientras que el acero se emplea generalmente en embarcaciones superiores a los 25 metros. Remolcadores : Su finalidad es remolcar a otros buques que carecen de propulsión o gobierno propios en algún momento determinado, y auxiliar buques en operaciones de maniobra. Tienen una maquinaria muy potente y disponen de mangueras contraincendios para apagar posibles fuegos en buques. Existen remolcadores de rada o de puerto, y  Figura 10. Evolución Buques Cruceros Figura 11. Buque ferry o RO-PAX remolcadores de altura, siendo estos últimos los que tienen misiones de rescate y de remolque en alta mar. Son buques de eslora inferior a 50 metros, de manga amplia, poco calado, cubierta en popa baja y despejada, estando ocupada por los sistemas de remolque (figura 12). Buques especiales: Dragas, Rompehielos, Cableros, Oceanográficos Las dragas son las encargadas de limpiar y profundizar los fondos de puertos y costas, permitiendo mantener un calado constante para el fondeo y atraque de los buques. de extracción se clasifican en gradas de rosario y de succión. (figuras 13 y 14).  Figura 12. Remolcador de puerto Figura 13. Draga de rosario. Figura 14. Draga de succión Los buques cableros se encargan de situar cables submarinos. Disponen en popa de un soporte abatible, que aprovechando el avance del barco permite la salida del cable que va estibado en las bodegas, quedando extendido sobre el fondo del mar(figura 15). Los buques oceanográficos son aquellos destinados al estudio del medio marino, tanto en el aspecto biológico como en el geológico. Llevan laboratorios sofisticados y han de disponer de medios para embarcar y manejar dispositivos de investigación especiales, como batiscafos. Son buques muy maniobrables para poder entrar en zonas poco accesibles (figura 16). Figura 15. Buque Cablero Figura 16. Buque Oceanográfico 3. Clasificación en función del tipo de viaje que efectúan: - Buques de alta mar: son los que realizan viajes transoceánicos. - Buques de cabotaje: son los realizan viajes junto a la costa, no suelen alejarse más de 60 millas, y sus recorridos son cortos. - Buques fluviales: son los que realizan los viajes por ríos y lagos. - Buques de línea regular: Son los que tienen establecidas rutas y puertos de carga y descarga fijos. - Buques tramp: son aquellos que efectúan cualquier viaje sin ruta regular y con cualquier tipo de carga. 4. Clasificación en función del tipo de propulsión : La fuente de energía para propulsar un buque puede proceder de una fuente exterior como el viento actuando sobre velas, o también de una fuente interior convirtiendo la energía calorífica de un combustible en energía motriz. Los buques se clasifican según su maquinaria propulsora en: - Buques con motor diesel. - Buques con calderas y turbinas de vapor. - Buques con turbinas de gas. - Buques de propulsión eléctrica. - Buques de propulsión nuclear. 5. Clasificación en función del material de construcción : En construcción naval tienen aplicación gran variedad de materiales. Para la estructura del casco predomina el acero de calidad naval, que es económico y reúne las características de resistencia necesarias, pues tiene una carga de rotura entre 41 y 50 Kg/mm2. Cuando se precisa una economía de peso, o bien por consideraciones de estabilidad del buque, se emplean materiales ligeros como el aluminio. Los aceros de alta resistencia se emplean cada vez con más profusión. Los plásticos tienen aplicación para embarcaciones ligeras de recreo, de pesca, botes salvavidas y cazaminas. En estos últimos tiene utilidad por ser un material no magnético que evita la atracción de las minas magnéticas. La madera se sigue utilizando en pesqueros y embarcaciones menores. Podemos hacer una clasificación de los buques según los materiales empleados, teniendo en cuenta el predominio de los materiales en la construcción de las partes principales del casco: - Buques de acero. - Buques de aluminio. - Buques de plástico reforzado. - Buques de madera. - Buques de hormigón. Los tipos de materiales empleados en la construcción de un buque deben ser aprobados por las sociedades de clasificación. 6. Clasificación en función del tipo de estructura - Buques construidos por el sistema transversal. - Buques construidos por el sistema longitudinal. - Buques construidos por un sistema mixto. El entramado que forma la estructura resistente en los buques, y sobre el cual se afirman o apoyan el forro y cubierta, es una combinación de refuerzos que forman dos sistemas denominados transversal y longitudinal, y uno mixto combinación de los dos anteriores. El sistema empleado generalmente en los buques de carga seca es el transversal, y en barcos de mayor eslora el sistema mixto o el longitudinal, mientras que en los buques tanque se emplea el sistema longitudinal. El sistema transversal comprende todos los refuerzos dispuestos en planos perpendiculares al plano de simetría longitudinal del buque, y a los cuales se encomienda la misión de resistir los esfuerzos transversales que se producen sobre el mismo. El sistema longitudinal agrupa a todos los refuerzos dispuestos en el sentido de proa a popa, los cuales tienen la misión de soportar los esfuerzos longitudinales que se originan en el buque, al considerarlo asimilado a una viga. En los buques con estructura mixta, la cubierta y el fondo son longitudinales, y los costados son transversales. Las planchas del forro exterior, las de cubierta superior, las del doble fondo, las de otras cubiertas y tanques laterales, contribuyen a incrementar la resistencia estructural longitudinal del entramado que forman con los demás refuerzos. Asimismo, estas planchas sirven para soportar los esfuerzos transversales que se producen entre los elementos sobre los que se apoyan, como son los esfuerzos de la presión del agua del mar.