Diseño de elementos sometidos a cargas estáticas en la industria naval.
- Arrufos y Quebrantos:
A la hora de diseñar una embarcación
se debe tener presente que una embarcación actúan cargas estáticas a la hora
que se producen los arrufos y los quebrantos.
Estos son combinaciones de
fuerzas que sufren los navíos por diferentes causas y que ponen en peligro su
integridad estructural. Se llama esfuerzo de arrufo al que tiende precisamente
a exagerar el arrufo, esto es, la curvatura o elevación simultánea de la proa y
la popa frente al plano horizontal del barco. Se llama esfuerzo de quebranto al
efecto contrario.
Estos esfuerzos también pueden
darse si la distribución de carga en el buque no es la
adecuada. Es el caso de una nave con la bodega central cargada y las bodegas
extremas vacías, que se ve afectada por el esfuerzo de arrufo (1), mientras que
una bodega central vacía y extremas abarrotadas generaran un esfuerzo de
quebranto (2).
Por esta razón es vital para la
seguridad de una nave conocer estos esfuerzos que combinados pueden sobrepasar
los valores calculados de resistencia ocasionando la pérdida de vidas y bienes.
Muchas embarcaciones tienden a sufrir fracturas en las medianías de la embarcación,
sobre todo los porta-contenedores ya que estos sufren mucho de arrufo y quebranto y la distribución de la carga
en ocasiones no es la adecuada.
Debido a estos problemas se reforzaron aun más ciertas partes del buque, que no solo permite
distribuir mejor el peso de la carga, si no que también permite distribuir los
esfuerzos producidos por la misma embarcación.
- Diseño de Cuadernas, quilla y cubierta:
Las cuadernas son cada una de las
costillas por las que están formados los barcos, recorriéndolo de babor a
estribor y estructurando el casco del navío, estas están sometidas a esfuerzos
de deformación constantes, debido a que en este elemento del buque existen o actúan
fuerzas de diversas partes del buque, ya sean fuera de éste o dentro del mismo.
Debido a estas fuerzas se ha
tenido que reforzar las medianías del buque, para que la estructura del casco
no colapse con el arrufo ni con el quebranto.
La cuaderna maestra es la
principal del barco y donde éste tiene su mayor manga (ancho de la nave), esta
cuaderna esta reforzada de manera tal que permita soportar los esfuerzos estáticos
de las cargas.
La cuaderna maestra es la
principal del barco y donde éste tiene su mayor manga (ancho de la nave), esta
cuaderna esta reforzada de manera tal que permita soportar los esfuerzos estáticos
de las cargas. Quedando reforzada de la siguiente manera:
Quilla:
La quilla es la pieza más importante
del buque ya que contribuye sustancialmente a la resistencia longitudinal, al
mismo tiempo que es un elemento básico de distribución de esfuerzos locales
causados durante la construcción del buque, ya que ha de soportar prácticamente
la totalidad del peso del mismo.
El estudio de la quilla es igual
al de una viga, lo que se busca es que la quilla no se rompa al sufrir los
esfuerzo de deformación y sea capaz de volver a su forma original.
Cubierta:
Las cubiertas son cada una de las
superficies de madera o metálicos de un
buque a diferentes alturas respecto de
la quilla, afirmados sobre los baos, dividen el buque horizontalmente.
La cubierta recibe los esfuerzos estáticos
directamente producidos por las caras y accesorios que se disponen en sima del mismo, para lograr
mayor soporte estructural se diseño una columna vertical denominadas puntales,
que permiten distribuir esos esfuerzos a los diferentes lugares del buque.
Los puntales son estructuras simples
verticales que tienen como misiones:
- Trasmitir los esfuerzos que recibe la cubierta y el peso de la misma a la estructura del fondo.
- Evitar el hundimiento de la cubierta.
- Mantener una resistencia frente a esfuerzos verticales.
El puntal estará sometido
principalmente a esfuerzos de compresión y debido a su esbeltez ha de ser
calculado fundamentalmente contra pandeo. Como esfuerzos de tipo secundario
están los que la carga puede ejercer por desplazamiento horizontal de la misma
con el balanceo del buque.
- Diseño de Mamparos.
Los mamparos son diafragmas
verticales que dividen interiormente el casco, pudiendo ser al mismo tiempo estructuras
resistentes que contribuyen a la resistencia general de la viga-cáseo. Los son
mamparos de subdivisión aquellos que tienen como misión fundamental el crear
compartimientos estancos, de tal modo que cuando por inundación accidental uno
de estos compartimientos se llene totalmente de agua, el buque no se hunda, por
lo tanto las características fundamentales son:
a) Ser estanco al agua.
b) Tener resistencia propia, de modo que soporte
las presiones del agua por un lado.
