Estructura del buque - PDF

Elementos estructurales del buque Roda : Es el conjunto de refuerzos que formando una unidad resistente se coloca en la proa del buque y sirve para cerrar el forro por su extremo de proa, siendo continuación de la quilla, a la que va unida. La roda puede ser de fundición, (figura 1) o puede estar co...

Elementos estructurales del buque Roda : Es el conjunto de refuerzos que formando una unidad resistente se coloca en la proa del buque y sirve para cerrar el forro por su extremo de proa, siendo continuación de la quilla, a la que va unida. La roda puede ser de fundición, (figura 1) o puede estar constituida por una robusta plancha curvada, (figura 2). En todos los casos, va reforzada interiormente por unos refuerzos horizontales llamados buzardas, que le dan consistencia y solidez transmitiendo los esfuerzos al forro y resto de la estructura. Figura 1. Roda de fundición Figura 2. Roda de plancha En algunos buques la parte inferior de la roda la constituye un apéndice que sobresale hacia proa, llamado bulbo, que tiene por objeto mejorar la resistencia que presenta el buque al agua, y por tanto aumentar algo su velocidad, (figura 3). Figura 3. Roda con bulbo Quilla : Es un elemento estructural principal del buque, dispuesta en la parte central inferior del casco del mismo y en sentido longitudinal, sobre la cual se asienta la estructura del buque. Contribuye a la resistencia longitudinal del buque, además de soportar los esfuerzos producidos en las varadas, es decir, cuando entra en dique seco. La quilla puede ser de los siguientes tipos: - Quilla horizontal o plana - Quilla maciza o de barra - Quilla vertical o sobrequilla - Quilla de cajón Quilla horizontal o plana: es la traca o plancha central del forro del casco, de mayor escantillón o espesor que las tracas de aparadura, que son las tracas del forro inmediatamente adyacentes a la quilla. Es el tipo de quilla que se utiliza actualmente de forma más habitual, (figura 4). Figura 4. Quilla horizontal o plana Quilla maciza o de barra: está formada por una pieza longitudinal de sección rectangular, con el lado menor horizontal, a la que van unidas las tracas de aparadura, y sobre la que se apoyan los refuerzos transversales del doble fondo llamados varengas, (figura 5). Se utiliza en buques con astilla muerta y en barcos de madera. Figura 5. Quilla maciza o de barra Quilla vertical: es una plancha vertical soldada perpendicularmente a la quilla horizontal o a la quilla de barra, que situada en el plano de crujía le sirve de refuerzo a éstas, (figuras 4 y 5). Tiene la misma altura que el doble fondo y también recibe el nombre de sobrequilla. Quilla de cajón: está formada por una doble quilla vertical, la quilla horizontal, y la traca central del doble fondo, constituyendo el túnel entre el mamparo de proa de la cámara de máquinas y el mamparo de colisión, (figura 6), que sirve para la instalación de tuberías, cableado y válvulas de los servicios de tuberías de los tanques. Figura 6. Quilla de cajón Codaste : Es la estructura situada lo más a popa del buque, unida a la quilla, y que cierra el casco al converger en ella los costados del buque. El codaste está formado normalmente por una o varias piezas de fundición y laminadas, y debe soportar el peso del timón, hélice, eje, y esfuerzos debidos a la fuerza del mar. (figura 7) Forro exterior : El forro es el elemento de la estructura consistente en planchas que van desde la quilla hasta la parte superior del costado apoyadas en refuerzos. Por la parte superior, y entre costados, el buque se cierra por medio de cubiertas formadas análogamente por planchas. A las hileras de planchas en sentido longitudinal se las denomina tracas, y según su situación reciben diversos nombres característicos, (figura 8)  Figura 7. Codaste con talón Tracas. - Tope: es la unión de dos planchas en sentido longitudinal para formar una traca. - Costura: es la unión de dos tracas contiguas. - Tracas de aparadura: son las tracas contiguas a la quilla, a babor y estribor. - Tracas de fondo: son las tracas que se encuentran a continuación de las de aparadura por el fondo del buque. - Traca de pantoque: son las tracas que cubren la zona curva entre el fondo y el costado del buque. - Tracas de costado: son las tracas que cubren el costado del buque desde el pantoque hasta la cubierta superior. - Tracas de cinta: son las tracas de costado que unen éste con la cubierta superior, es decir las tracas de costado más altas. - Tracas de trancanil: son las tracas de cubierta que unen ésta con el costado, es decir las tracas de cubierta más alejadas de crujía. - Tracas de cubierta: son las tracas que forman las cubiertas de los buques. Amurada : Son las tracas que forman la prolongación del forro por encima del trancanil, (figura 9) y acaban en la parte superior en una pieza que se denomina tapa de regala. Las tracas que forman la amurada están reforzadas por los barraganetes, que son refuerzos verticales que se van desde la tapa de regala a cubierta. Tipos de mamparos : Son los elementos de la estructura transversales y longitudinales que van colocados verticalmente dividiendo al buque en compartimentos. Los mamparos pueden ser estructurales y no estructurales. Por su forma de construcción los mamparos estructurales pueden  Figura 8. Nomenclatura tracas de forro Figura 9. Amurada ser planos y corrugados. Mamparos planos son aquellos que están compuestos por una superficie plana formada por una serie de tracas dispuestas horizontal o verticalmente, unidas entre sí. El mamparo plano está reforzado por unos perfiles dispuestos verticalmente entre el doble fondo y cubierta superior, (figura 10). Figura 10. Mamparo plano. Mamparo corrugado es aquel formado por tracas verticales que tienen sección ondulada o en forma de línea quebrada, con lo que se consigue eliminar los refuerzos verticales, (figura 11). Figura 11. Mamparo corrugado Los mamparos no estructurales no son estancos y se llaman mamparos menores. Sirven para subdividir los espacios destinados a alojamientos de la tripulación, aseos y ciertos pañoles. Sistemas y elementos estructurales. Los sistemas estructurales son tres, transversal, longitudinal y mixto, dependiendo de la utilización preferente de elementos estructurales en sentido transversal o longitudinal. Todos ellos están formados por un conjunto de elementos unidos entre sí, formando un conjunto estructural llamado casco. Los elementos transversales son aquellos que están situados en el sentido de la manga del buque y se apoyan o enlazan con elementos longitudinales para dar la consistencia necesaria al conjunto del buque. Los elementos longitudinales son aquellos que están situados en el sentido de la eslora del buque, y se apoyan o enlazan con elementos transversales para dar la consistencia necesaria al conjunto del buque. La estructura del casco del buque se puede dividir en doble fondo y fondo, costados y cubiertas. Estructura del doble fondo y fondo. El doble fondo es el espacio del buque entre el fondo y el techo del doble fondo, que en el caso de las bodegas es el plan de bodegas. Su estructura está formada por un conjunto de elementos estructurales, planchas y perfiles, habiéndose visto la zona central de la quilla (figuras 4,5 y 6). La estructura del doble fondo en el sistema transversal está compuesta por los siguientes elementos, (figura 12). Figura 12. Doble fondo con estructura transversal Varengas: son refuerzos transversales del doble fondo perpendiculares a la quilla, que sirven de apoyo a las tracas de doble fondo y fondo, y transmiten los esfuerzos que recibe a las estructuras a las que está unida. Pueden ser estancas, aligeradas o llenas, y abiertas o armadas. Las varengas estancas son las que dividen en eslora los tanques del doble fondo, y por tanto no permiten el paso de fluidos entre los mismos en sentido proa popa, o viceversa. Las varengas aligeradas o llenas están formadas por planchas que poseen aligeramientos, (figura 13) , que son aberturas de forma circular o elíptica, destinadas a permitir el paso de una persona a través de ellas o reducir el peso de la misma. También permiten el paso de fluido, aunque los pequeños orificios practicados a cualquier refuerzo y destinados al paso de fluido entre los mismos se llaman groeras. Los aligeramientos que permiten el paso de una persona se llaman “pasos de hombre”. Figura 13. Varenga aligerada o llena Las varengas abiertas o armadas están formadas por dos perfiles, uno conectado al fondo y otro a la plancha del doble fondo, unidos entre sí por medio de faldillas, contretes y cartelas, (figura 14). Las faldillas son tiras de plancha, colocadas a escuadra a lo largo del canto de una plancha, que sirven para darle rigidez. Contrete es una tira de plancha que se usa para reforzar la posición relativa de dos piezas. Figura 14. Varenga abierta o armada Las consolas o cartelas son las planchas de forma triangular o cuadrangular, que sirven de unión entre dos elementos estructurales. La traca de margen es la plancha dispuesta longitudinalmente y a ambos lados del doble fondo, que separa los tanques de las sentinas. Las varengas en el sistema transversal van colocadas cada clara entre cuadernas, uniendo las dos cuadernas de los costados del casco. Clara entre cuadernas es la distancia que hay entre dos cuadernas consecutivas. Cuaderna es el elemento estructural transversal del costado del buque. Vagras: son refuerzos longitudinales del doble fondo, fondo, y varengas (figura 12), que se disponen paralelos a crujía. Las vagras pueden ser estancas o aligeradas, siendo las estancas las que limitan los tanques de doble fondo en sentido transversal, y las aligeradas son las que disponen de aligeramientos y pasos de hombre con el mismo objeto que las varengas. La estructura del doble fondo en el sistema longitudinal está compuesta por los siguientes elementos, (figura 15). Longitudinales de fondo: son refuerzos longitudinales, es decir dispuestos de proa a popa,formados por perfiles laminados o perfiles armados que contribuyen a la resistencia longitudinal del casco y sirven de apoyo a las tracas del fondo. Perfiles armados son los que se fabrican con planchas cuando sus dimensiones son grandes y no existen comercialmente.  Figura 15. Doble fondo con estructura longitudinal Los longitudinales también llevan groeras que permiten el paso del líquido hasta la zona de la quilla, evitando que quede estancado entre cada dos de ellos. Longitudinales de doble fondo: son refuerzos dispuestos longitudinalmente que contribuyen a la resistencia longitudinal del casco y sirven de apoyo a la tracas del doble fondo. Los longitudinales de doble fondo llevan groeras para el paso de aire entre ellos, lo que permite un mejor llenado del tanque al no formarse bolsas de aire. Tanto los longitudinales de fondo como los de doble fondo se apoyan en varengas que pueden ser o no estancas. El espaciado entre varengas es mucho mayor que en el sistema transversal y en el caso de no ser estancas, los longitudinales se cruzan con las varengas (figura 16). Se realiza una escotadura en la varenga, es decir, se recorta una abertura con forma adecuada para que pueda pasar el longitudinal, uniéndose a la varenga y reforzándose con contretes. Figura 16. Cruce de longitudinales con varenga no estanca En el caso de que la varenga sea estanca, la escotadura que permite el paso del perfil debe ser cerrada por ambos lados de la varenga para asegurar la estanqueidad, empleando una pieza de plancha llamada corbata, (figura 17). Corbata es un contorno de plancha con el que se circunda el paso de un elemento estructural a través de otro para establecer la estanqueidad. Figura 17. Longitudinal acorbatado en varenga o mamparo estanco. El doble fondo de estructura longitudinal también dispone de alguna vagra. El cruce de vagra con varenga, en ambos sistemas estructurales, se produce cortando la vagra para dar prioridad de continuidad a la varenga. La vagra cortada se une a la varenga por ambos lados, y se dice que es intercostal. Un refuerzo es intercostal cuando debe cortase para dar paso a otro que es continuo, realizando aquel su continuidad mediante la unión al refuerzo continuo por ambos lados. Independientemente del sistema estructural, el doble fondo de los buques se compartimenta en tanques disponiendo vagras y varengas estancas. La quilla vertical suele ser estanca, por lo que el doble fondo queda dividido en dos zonas, a babor y a estribor. En cámaras de máquinas el doble fondo es de mayor altura que en la zona de bodegas, con escantillones más grandes y con varengas llenas. En el caso de que el barco no lleve doble fondo, lo que ocurre en barcos pequeños, el fondo del barco tiene normalmente estructura transversal, con varengas cada clara de cuadernas y vagras intercostales, (figura 18). Figura 18. Estructura de un buque sin doble fondo - Estructura del costado. El costado de un barco con estructura transversal está formado por unos refuerzos llamados cuadernas, separados una distancia llamada clara entre cuadernas. Las cuadernas son elementos estructurales transversales colocados equiespaciadamente, que van desde la varenga hasta la cubierta superior. Cada cierto número de cuadernas se coloca una cuaderna reforzada que se llama bularcama, (figura 19). Las cuadernas se unen a las varengas mediante consolas. Las cuadernas sirven de refuerzo al forro del casco y se apoyan en uno o más refuerzos longitudinales llamados palmejares. Los palmejares son refuerzos que van en sentido longitudinal por el interior del costado entre el pantoque y el trancanil, y sirven de apoyo a las cuadernas. A su vez, los palmejares se apoyan en las bularcamas, formando un conjunto estructural que permiten una transmisión adecuada de los esfuerzos. Figura 19. Estructura transversal del costado En el caso de estructura longitudinal, el costado no lleva cuadernas, sino que dispone de longitudinales de costado equiespaciados, que sirven de refuerzo al forro del casco y van por el interior del mismo desde proa a popa, en la zona entre el pantoque y el trancanil. Los longitudinales de costado se apoyan en bulárcamas equiespaciadas, (figura 8) anterior, que corresponde a un buque con estructura longitudinal. - Estructura de cubierta. La estructura de cubierta en el sistema transversal está formada por refuerzos transversales llamados baos, que sirven de refuerzo y apoyo a las cubiertas del buque. Los baos coinciden con las cuadernas del buque, y se unen a éstas mediante consolas, análogamente a la unión cuaderna-varenga, (figura 20). Figura 20. Estructura transversal de cubierta Bao, cuaderna y varenga forman un anillo estructural de gran rigidez. Cuando la cuaderna es reforzada se coloca también un bao reforzado. Los baos se apoyan a todo lo largo del buque en unos refuerzos longitudinales llamados esloras. Las esloras son atravesadas por los baos a través de unas escotaduras, y se unen mediante consolas o contretes, (figura 21). Figura 21. Apoyo de baos en eslora en estructura transversal. La estructura de cubierta en el sistema longitudinal consta de refuerzos en la dirección proa popa, llamados longitudinales de cubierta, que van en toda la manga del buque. Estos longitudinales se apoyan en baos reforzados que coinciden con las bulárcamas, (figura 22). En esta figura se aprecia como los refuerzos del mamparo plano coinciden con los longitudinales, dando como siempre una continuidad estructural.  Figura 22. Estructura longitudinal de cubierta y transversal de costado Las cubiertas disponen en las aberturas de escotillas de unas planchas verticales a lo largo del contorno que se llaman brazolas, que sirven para evitar que entre el agua en las bodegas y como soporte o apoyo de los medios de cierre (figura 8). Las brazolas están reforzadas por barraganetes, y por debajo de la cubierta disponen de continuidad en el sentido longitudinal mediante esloras, y en el sentido transversal mediante baos reforzados, (figura 23). Figura 23. Esquina de escotilla y brazola Las cubiertas en la zona de cámara de máquinas se apoyan en puntales a través de las esloras o los baos reforzados, según el sistema de estructura. Son como pilares de sección circular o con forma de perfil, (figuras 24 y 25). - Estructura mixta. Es el sistema de estructura en el que se combinan los sistemas transversal y longitudinal, según la zona del buque. Se emplea cuando es necesario o conveniente utilizar el sistema de estructura longitudinal en cubierta principal, y doble fondo, y el sistema transversal en el resto, (figura 26). Figura 24. Detalle de apoyo de cubierta en puntal Figura 25. Detalle de apoyo de puntal en doble fondo Figura 26. Buque con estructura mixta Apéndices del buque : Los apéndices del buque son elementos del casco que sobresalen del mismo. Como apéndices del buque se pueden citar, las quillas de balance, arbotantes, henchimientos, aletas estabilizadoras, hélices, timones, alojamiento o domo del sonar y orzas. Quillas de balance: Las quillas de balance son elementos estabilizadores del buque que se disponen longitudinalmente en el pantoque y perpendicular al mismo, en ambos costados y a lo largo de uno o dos tercios de la eslora en la zona central. Están formadas por una plancha soldada al casco que lleva en su canto exterior un refuerzo que no sobresale del costado del buque, que permite reducir la amplitud de las oscilaciones transversales en el movimiento de balance (figura 27). Figura 27. Quillas de balance Arbotantes : Estructuras que sirven de soporte a los ejes situados entre la salida del eje por la bocina y la hélice. Se utilizan en algún buque de una hélice y en buques de dos o más hélices cuando los ejes quedan en voladizo fuera del casco en su zona de popa, soportando el peso del eje de cola y el peso de la hélice (figuras 28 y 30). Henchimientos : Son las formas hacia el exterior del buque que presentan las cuadernas del mismo en la zona de salida de los ejes propulsores, (figuras 29 y 30). Alojan la bocina y permiten la salida del eje al exterior. Aletas estabilizadoras : Son unas aletas móviles de perfil hidrodinámico accionadas por un sistema hidráulico, y están situadas a cada costado del buque en la medianía del pantoque, sobresaliendo del casco. Sirven para disminuir las amplitudes de las oscilaciones transversales del buque en el movimiento de balance, y las llevan principalmente los buques de pasaje y los buques de guerra. Pueden ser retráctiles, alojándose en tal caso, en un nicho realizado al efecto en el costado del buque. En la figura 31 se ve una representación esquemática de aletas estabilizadoras. Figura 28. Arbotante Figura 29. Henchimientos Figura 30. Situación de arbotantes y henchimientos en buque de dos hélices  Figura 31. Aletas estabilizadoras Hélices : La hélice es el elemento propulsor del buque consistente en una pieza llamada núcleo, a la que van unidas varias palas de forma helicoidal. Va acoplada al eje del buque, y al girar crea un empuje que permite desplazarse al mismo. Las hélices pueden ser de 3, 4, 5 y 6 palas fijas o variables. Las palas son variables cuando pueden girar respecto al núcleo alrededor de sus correspondientes ejes de giro. Ese giro se produce a la misma vez y con los mismos grados en todas las palas, permitiendo variar el empuje total que proporciona la hélice según la posición de las mismas. Timones : El timón es un apéndice con forma de pala, constituido por una plancha o una estructura forrada de planchas y con forma hidrodinámica, que sirve para gobernar el buque. El timón se sitúa a popa de la hélice y gira alrededor de un eje vertical que lo conecta a su mecanismo de accionamiento situado en el interior del buque. Alojamiento del sonar : El alojamiento o domo del sonar en los buques militares constituye un apéndice de gran importancia, no sólo por el aparato que aloja sino por su situación. El domo del sonar se sitúa en el fondo y a proa del casco, cerca de la roda, estando poco protegido frente a posibles varadas u otros accidentes. Orzas : Las orzas son piezas de madera, metal o forma parte de la estructura del casco de las embarcaciones de vela, dispuestas en sentido longitudinal y situadas por debajo de la quilla, que tienen por objeto reducir el abatimiento y en ciertos casos aumentar la estabilidad. El abatimiento es el movimiento lateral que presentan las embarcaciones de vela debido al empuje del viento sobre las velas.