Construcción De Buques, Tipos De Embarcaciones, Historia Y Soldadura Usada En Las Embarcaciones

Historia de las Embarcaciones Las primeras evidencias arqueológicas del uso de los barcos se remontan a 50.000 o 60.000 años atrás en Nueva Guinea. En el Antiguo Egipto hay evidencias de que ya se conocían las técnicas para ensamblar maderas planas para formar un casco, ensamblándolas con espigas de madera y brea para calafatear. Los barcos de la dinastía XXV tenían 25 metros de longitud y un sólo mástil. El desarrollo de la navegación en tiempos greco-romanos llevó a la construcción de amplios trirremes y quinquerremes. En la Edad Media, la navegación sufrió un retroceso que no se recuperó hasta el siglo XV cuando nuevos barcos (Urca) y la reactivación de las rutas comerciales marítimas impulsó de nuevo el viaje por mar. En la época de los descubrimientos estos nuevos modelos, creados para surcar el Báltico y el Mediterráneo, fueron sustituidos por galeones y carabelas, ideadas para las travesías oceánicas, pasando la actividad marítima y los astilleros a la costa atlántica (Londres). Las técnicas más antiguas de construcción de barcos probablemente fueran del tipo de vaciado de troncos para formar una canoa, o el ensamblado de troncos, juncos, etc. para formar balsas (tal y como la Kon-tiki de Thor Heyerdahl) o las estructuras de madera o caña recubiertas de pieles de animales. El primer salto tecnológico se dio cuando empezaron a construirse barcos a base de tablas de madera. Se dan dos técnicas: las maderas superpuestas a partir de la quilla, sin cuadernas (al estilo de los drakkar vikingos) o las maderas unidas y calafateadas sobre quilla y cuadernas. El calafateo consiste en introducir entre cada dos tablas estopa y brea, de manera que se evite la entrada de agua por las rendijas que quedan entre dos tablones. Hasta el siglo XVII no empezaron las primeras construcciones en metal, durante la revolución industrial se crearon los primeros diques secos artificiales con ladrillos, mientras que los materiales plásticos y los compuestos de fibra de vidrio o fibra de carbón con resinas epóxicas empezaron en el siglo XX.

También en el siglo XX se han desarrollado técnicas de epoxidización de maderas, lo que las hace más duraderas y resistentes, y han abierto la nueva construcción de barcos en madera. La FAO ha publicado varios textos referentes a la construcción de pesqueros artesanales en ferrocemento, como detalle curioso se puede citar que el casco está terminado en menos de 72 horas desde el inicio del proceso, pero es necesaria la participación de un total de 47 personas para la construcción. Cabe señalar que no solo en los astilleros como se menciona se fabrican embarcaciones, hoy en día se puede realizar mediante una maestranza y su ensamblado se puede realizar en esta dependiendo de las capacidades de espacio o se puede construir por parte y se ensambla en terreno. Tipos de Barcos Balsas: Balsas primitivas: Las balsas primitivas debieron de ser muy parecidas a los actuales, todavía construidos por varios grupos humanos. Una balsa está formada por algunos elementos de flotación (cañas, tallos de plantas acuáticas, juncos, troncos de árbol,...) unidos formando una plataforma que flota sobre el agua. El material de partida depende de las existencias locales. Cañas: cañas comunes, bambúes, totora, papiro,... Troncos de árbol: son preferibles los árboles con madera de baja densidad y que crezcan cerca de la orilla de un río o de un lago, o de la costa del mar. Sistema de unión. Generalmente en base de cuerdas de fibras vegetales, corteza flexible, lianas,... Balsas Modernas: Además de las balsas pequeñas empleadas por algunas tribus o exploradores, hay balsas más grandes usadas en el transporte de madera.

En base de balsas y de mucha madera de los bosques de los Pirineos bajaba por varios ríos hasta parar al río Ebro. Tortosa fue un importante centro de recepción y distribución de madera.

Canoas Monóxiles: Las canoas monòxilas o caiucos se consideran las embarcaciones más antiguas usadas por los humanos. Y siguen siendo fabricadas actualmente. El concepto es muy sencillo: el casco está formado por un tronco de árbol vaciado a manera de caja o cuna. Materiales: Troncos de árboles próximos a las orillas o a las costas. Propulsión. Remos Pértigas Vela Motor

Vaciando una canoa monòxila con fuego y rascándolo con conchas. Grabado de 1550.

Coracles: 425 aC. Heròdot escribió sobre los coracles de los armenios, con estructura de salze y forrados de pieles. Cargados de paja, los más pequeños llevaban un burro y un tripulante. Y bajaban por el río hasta Babilonia. Según Heròdot, a Babilonia llegaban coracles que podían cargar 5000 talentos (unas 150 toneladas). Botes: Los odres hinchados o parcialmente llenos de paja fueron embarcaciones documentadas desde tiempos remotos. Barcas de caña: Las barcas de cañas, de papiros, de linde, de mimbre o de materiales similares fueran la evolución natural de las balsas primitivas. A menudo el sistema de unión de los elementos flotantes consistía en tiras del mismo material. Hay documentación sobre la existencia de barcas de cañas relativamente grandes en Egipto, Sumer, Asiria y otras civilizaciones antiguas. Este tipo de barcas iba protegida por un capa de betún (o de betún mezclado con arcilla). Muchas barcas disponían de muchas ramas de madera usadas como refuerzo Un ejemplo muy antiguo y todavía usado actualmente son las barcas de totora, en el Perú.

Primeros cascos de piezas de madera unidas Las barcas de un tronco de madera vaciado eran de tamaño limitado por las dimensiones del árbol de partida. La posibilidad de construir cascos mediante piezas de madera unidas permitió bastimentos de dimensiones más grandes. Más largos y, principalmente, más anchos. Los antiguos egipcios, los fenicios, los asirios y otras civilizaciones conocían algunas técnicas de unión (y de diseño general) que hacían posible la construcción de barcos relativamente grandes.

Hoy en día los buques se confeccionan con cientos de planchas de acero, y para llegar a conseguir modelar la forma del casco diseñado es muy importante utilizar un proceso de soldadura adecuado para dichas planchas. El peso de la soldadura en el buque supone entre el 3% y el 5% del peso total de acero del mismo. Para hacernos una idea, en un gasero de 145.000 m 3 de capacidad de carga con unos 270 metros de eslora (más de tres campos de futbol) y un peso en acero de unas 23.500 toneladas, la soldadura supone entre 700 y 1.150 toneladas adicionales, cantidad importante a tener en cuenta en la estabilidad, capacidad de carga del buque y consumo de combustible. Hasta la segunda guerra mundial, el método predominante con el que se realizaba la unión de las planchas del casco era el remachado, consistente en un elemento de fijación de acero dulce y hierro forjado. Con el objeto de reducir notablemente su peso, permitiendo a los buques navegar con mayor velocidad y, con ello, dar mejor alcance a sus enemigos, en 1929 llegaron las primeras construcciones íntegramente realizadas mediante soldadura, aplicadas en buques de combate alemanes denominados “acorazados de bolsillo”. A comienzos de los años cuarenta, ante la necesidad de Estados Unidos de una elevada producción de buques de clase Liberty (cargueros de artillería), se comenzó a utilizar la soldadura en la fabricación de este tipo de buques, como sustituto de la unión por remaches, lo que permitió llegar a construir 2.750 buques en poco más de

cuatro años. Al mismo tiempo se conseguía un ahorro notable de peso que podía ser incorporado en otras partes, como los cañones o la coraza. Sin embargo, ante el gran desconocimiento del comportamiento de estructuras navales unidas mediante soldadura, aparecían grandes grietas que llegaban a producir un colapso estructural, lo que provocó la pérdida de cientos de buques clase Liberty durante la Segunda Guerra Mundial. En la actualidad hay muchos motivos que hacen relevante la labor del personal soldador en el proceso de construcción de un buque. Así, por ejemplo, la aplicación de excesivo calor a la hora de realizar una soldadura, debilitaría las propiedades mecánicas del acero que se pretende unir, pudiendo ocasionar a la larga daños estructurales que podrían incluso provocar el colapso de su estructura; o la utilización de un cordón de soldadura mayor al estrictamente necesario, añadiría un sobrepeso de su estructura que aumentaría los consumos de combustible. En este sentido, el sector español de la construcción naval cuenta con personal soldador altamente cualificado, que goza del prestigio y reconocimiento incluso en otros sectores industriales, como es el de la automoción. Resulta asimismo de vital importancia la correcta elección de un proceso de soldadura adecuado, acorde al material y diseño empleado en el proyecto. En la construcción naval, los procesos de soldeo más utilizados son los siguientes: 

Soldadura manual con electrodos revestidos

Inventado en 1907 por el ingeniero naval alemán Oscar Kjellberg, es el proceso más habitual y conocido en el mundo de la soldadura. Los metales son unidos gracias al arco eléctrico -descarga eléctrica que se trasmite por el gas ionizado, que al mismo tiempo protege de la oxidación durante la operación de soldeo- producido entre el electrodo y el metal base que se calienta, originando la fusión de ambos. Al ser un proceso manual, tiene gran importancia la habilidad, conocimientos y experiencia del soldador para obtener un buen resultado. Soldadura por arco eléctrico y protección mediante gas inerte 

Soldadura semiautomática con hilo continuo (MIG/MAG)

En este proceso se aportan por la misma boquilla, de forma simultánea, el gas protector (pudiendo ser gas inerte -soldadura MIG- o gas activo -soldadura MAG-) junto al material de aporte (que en este caso es un hilo continuo consumible que produce a la vez el arco eléctrico). Esta soldadura es muy utilizada para el soldeo del acero dulce del casco del buque (tiene bajo contenido en carbono), así como en acero inoxidable y aluminios de las superestructuras. Soldadura semiautomática de hilo con protección mediante gas inerte o activo 

Soldadura TIG (Tungsten Inert Gas)

En este caso el electrodo es permanente de tungsteno o wolframio (elemento químico con el mayor punto de fusión de todos los metales -aprox. 3.400°C-) que funde el material aportado y el metal base, aunque el proceso puede realizarse sin material de aporte. En la soldadura TIG los gases inertes utilizados son el argón, el helio o una mezcla de ambos. Soldadura TIG con protección mediante gas inerte 

Soldadura por plasma o PAW (Plasma Arc Welding)

Este proceso es el resultado de una evolución de la soldadura TIG, pero alcanzando mayores temperaturas (28.000°C) que permiten soldar piezas de mayor espesor. Utilizan dos tipos de gases, uno central (que alcanza un estado plasmático fundiendo el metal base) y un segundo anular (que proporciona una protección adicional). Soldadura por plasma (PAW) 

Soldadura por arco sumergido.

En este proceso el electrodo se aporta desnudo, quedando protegido por polvo granulado llamado flux. Parte se funde en el proceso y el resto es reutilizado. Es un proceso rápido, facilmente automatizable y rentable en el soldeo de chapas de más de 6 mm de espesor, por ello es muy utilizado en la industria naval. Soldadura por arco sumergido

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Soldadura con oxiacetileno.

Mediante un soplete que utiliza acetileno como combustible, se logra una llama de 3.500°C que permite realizar una soldadura autógena (soldadura por combustión) con o sin aporte de material.

Construcción de buques de acero Durante muchos años el proceso de construcción de buques era similar en todo el mundo. Una chapa plana que formaba la quilla se situaba sobre unos picaderos (maderos sobre los que descansa la quilla) y una viga armada longitudinal se adhería a su eje central o de crujía. Esta viga armada proporcionaba un espacio entre la parte externa del fondo y el suelo de la bodega, formando el doble fondo, que incrementa la resistencia del buque y sirve de tanque para almacenar combustible o agua de lastre para equilibrar el buque. Las chapas y vigas que forman las cuadernas individuales, se cortaban y curvaban siguiendo las formas de las plantillas trazadas con antelación. Las cuadernas se extendían desde ambos lados de la quilla por una viga armada vertical hasta la parte superior del forro o regalas (tablones) del buque. Las vigas de cubierta, que van de una regala a otra y enlazan la parte superior de las cuadernas (baos), se montaban, y se sujetaban en posición las chapas del forro y la cubierta. En los últimos años se han operado grandes cambios en el proceso de construcción de los barcos gracias a la soldadura en lugar de remaches para sujetar las piezas y a la utilización de grúas que pueden levantar, transferir y situar cargas muy pesadas, de hasta 725 t. Las partes del barco siguen siendo las mismas, pero se montan en grandes subconjuntos o bloques dentro de los talleres. El tamaño de los bloques se determina conforme a la mejor utilización de las instalaciones del astillero. Se construyen generalmente boca abajo para facilitar la soldadura de todas sus partes. Es también frecuente que los equipos y tuberías de cada subconjunto se instalen durante el montaje en talleres. En la fase siguiente, los subconjuntos se trasladan a las gradas (planos inclinados de un astillero) o al dique seco y se unen entre sí. De esta forma, una gran parte del trabajo puede hacerse al mismo tiempo en varios lugares.

El buque puede ser montado en las gradas o en el dique seco. En este último caso, cuando concluye la fabricación del casco, el dique se inunda y se flota el barco. Los diques secos se utilizan para el montaje de barcos de gran calado. La mayoría del resto de los buques se montan sobre gradas. Las gradas se sitúan en un terreno elevado con respecto del agua y con una inclinación hacia la misma. Cuando las gradas están situadas perpendicularmente al borde del agua, el buque se bota de frente. Cuando el canal de agua es estrecho, las gradas pueden ser paralelas a éste y en ese caso el buque se bota de perfil. Las gradas contienen dos series de plataformas pesadas que conducen al buque, a las que se denomina imadas; las fijas, que se extienden a ambos lados del buque desde el área de construcción hasta una cierta profundidad por debajo de la línea de marea alta, y las móviles, que se deslizan sobre las imadas fijas y soportan el peso del buque por medio de una elaborada cuna de madera. Las imadas fijas y las móviles (anguilas) están fuertemente sujetas entre sí para que el buque no se mueva hasta llegado el momento de la botadura. Cuando el barco está dispuesto para la botadura, la cuna se coloca en posición, se remueven los picaderos utilizados durante la construcción y las superficies de deslizamiento de las imadas fijas y móviles se engrasan de forma apropiada. En ese momento, las llaves u otros mecanismos de retención se retiran y el buque desciende deslizándose hacia el agua por su propio peso. La construcción de imadas y la botadura de buques, sobre todo los de mayor tamaño, son operaciones precisas y delicadas. Después de botar el barco, su construcción se completa a flote, con el buque amarrado en un muelle. El proceso final tras la botadura depende del grado de terminación y acabado que tenga el barco en el momento de la botadura. Lo más frecuente, sin embargo, es que después de la botadura se instalen los últimos equipos, se prueben, y sea entonces cuando el buque se entregue al armador. Estadísticas de Construcción Naval En 1990 el arqueo total contratado o en construcción en todo el mundo ascendía a 41,6 millones de TRB (toneladas de registro bruto) aproximadamente. Más del 36% de las TRB mundiales se construían en Japón. Después de Japón, en porcentajes

decrecientes, se encontraban Corea del Sur, Alemania, Dinamarca, Yugoslavia, Italia, España, Brasil y Polonia.

Conclusión Como conclusión, cabe destacar el amplio desarrollo que ha experimentado la soldadura durante el último siglo. Tal es así, que actualmente se pueden realizar trabajos de reparación de casco o de sistemas propulsivos incluso bajo el agua, robotizar la soldadura en talleres de perfiles acero dulce del casco –reduciendo con ello el error humano y maximizando los beneficios–, o incluso realizar soldaduras de diversos tipos de metales y aleaciones –como es el caso de la soldadura del aluminio de las superestructuras–.