CONSTRUCCIÓN NAVAL

TEMA 1º 1

DIMENSIONES Y CARACTERÍSTICAS DEL BUQUE

CONSIDERACIONES GENERALES

LINEAS DE REFERENCIA DEL CASCO

DIMENSIONES PRINCIPALES DEL BUQUE

OTRAS CARACTERÍSTICAS DEL RUQUE

FRANCOBORDO

DESPLAZAMIENTO

PESO MUERTO

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TEMA 1º 2

CONSIDERACIONES GENERALES.

El casco del buque deriva de un paralelepípedo cuyas dimensiones longitud, anchura y

altura guardan una cierta proporcionalidad, de tal forma, que la longitud es muy superior a las

otras dimensiones. A este paralelepípedo que estructuralmente se 1e denomina "viga-casco",

se le da la forma característica del buque por razones de resistencia a la marcha (velocidad),

condiciones marineras (aptitud para navegar con mala mar), maniobrabilidad y otras de

carácter restrictivo.

En efecto, el paralelepípedo como flotador elemental, encontraría una gran resistencia al

avance en el agua, por lo cual a la parte delantera del mismo se le da forma de arista que vaya

abriendo el agua, y con ello disminuya la resistencia al avance, y a la parte trasera se le

suavizan las formas para disminuir los efectos de los remolinos y del rebufo, que tiran hacia

atrás produciendo un efecto negativo.

Los extremos de la viga han de tener formas específicas que faciliten el movimiento del buque

en el agua. Se puede considerar, por tanto, al paralelepípedo formado por tres partes:

La parte delantera o proa. La parte central o cilíndrica. La parte posterior o popa. Estas tres partes,

constituyen los tres cuerpos del buque como referencias hidrodinámicas. A la parte de proa se

la llama cuerpo de entrada, a la parte central cuerpo cilíndrico y a la parte de popa cuerpo

de salida.

No todas las embarcaciones poseen los tres cuerpos, ello depende de la longitud y forma. El

buque así formado está caracterizado por sus "Dimensiones Principales", Eslora, Manga y

Puntal, Estas parámetros se complementan con otros que definirán este primer diseño del

buque que no es válido, pues hay que tener en cuenta otras consideraciones, como el hecho de

que tener el fondo forma plano hace ingobernable al buque por la imposibilidad de mantener

el rumbo, lo cual lleva a modificar el fondo en el sentido de darle formas suaves y

continuas. Por otro lado, la parte de popa debe tener formas específicas según el tipo de

propulsor y timón que sean elegidos.

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TEMA 1º 3

Por otra parte, desde el punto de vista estructural el CASCO constituye la estructura principal del buque. Su

proa dispone de un elemento que hace de armazón de unión entre las dos caras laterales del

casco denominado RODA. La estructura de su popa que soporta el elemento de propulsión

(hélice) y el elemento de maniobrabilidad (timón), se denominada CODASTE. Las estructuras

de sus caras laterales son los COSTADOS. La estructura superior de cierre del casco es la

CUBIERTA, y su estructura de cierre inferior es la estructura denominada de FONDO-DOBLE

FONDO. En el fondo se dispone el elemento estructural más importante del buque que es su QUILLA

Las estructuras interiores de subdivisión y refuerzo y que aportan también rigidez al casco son

los MAMPAROS.

En el proyecto del buque, las formas del mismo se perfilan mediante secciones

longitudinales en la dirección proa popa, secciones transversales perpendiculares a la

dirección anterior y secciones horizontales a diferentes alturas.

La sección longitudinal más característica, es la sección por el plano de simetría del buque

denominada PLANO DE CRUJÍA, que determina el PERFIL DEL BUQUE.

Las diferentes secciones transversales a lo largo de la eslora del buque perfilan las formas

de las diferentes CUADERNAS siendo las secciones más características la SECCIÓN

MEDIA y la CUADERNA MAESTRA. La Sección Media es la sección transversal

del buque en el punto medio de la eslora. La Cuaderna Maestra es la sección

transversal del buque que tiene mayor área transversal. Ambas secciones pueden o

no coincidir según sea el cuerpo cilíndrico y su eslora.

Las secciones horizontales a diferentes alturas, determinan las formas de las distintas

FLOTACIONES y el corte de las estas flotaciones con los costados del buque se denominan

LINEAS DE AGUA. Las distintas alturas de corte de las secciones horizontales son los

CALADOS.

A la parte sumergida del buque se le llama CARENA u OBRA VIVA, y a la parte que

sobresale de la superficie del agua OBRA MUERTA.

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TEMA 1º 4

LINEAS DE REFERENCIA DEL CASCO.

Perpendicular de popa (Ppp). Es la perpendicular a la flotación de proyecto que pasa por

el centro del eje del timón o mecha del timón.

Perpendicular de proa (Ppr). Es la perpendicular a la flotación de proyecto que pasa por la

cara exterior o interior de la roda, según sea su estructura de acero fundido o armada

respectivamente.

La primera línea de referencia que se fija es la perpendicular de popa, la de proa depende de la

flotación quedando determinada su posición por la eslora del buque.

La flotación de proyecto que se considera es la flotación de plena carga y se define como la

flotación al calado correspondiente al francobordo de verano asignado al buque.

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TEMA 1º 5

Línea de base. Es la paralela a la flotación de proyecto trazada por la cara interna de la plancha

de quilla.

Líneas trazado de los costados. Son las líneas perpendiculares a la flotación de proyecto

que pasan por la cara interna de la plancha de los costados o cara exterior de las cuadernas

o refuerzos.

Línea de trazado de la cubierta. Es la línea determinada en el plano de crujía por los

puntos de corte de las líneas de los costados de cada sección transversal con la línea que

pasa por la cara interna de la plancha de cubierta y con la misma curvatura que ella. Los

puntos de corte de estas dos líneas son los puntos de trancanil, por lo que la líneas de

cubierta puede también definirse como la línea que pasa por los puntos de trancanil de

todas las secciones transversales del buque.

Sin embargo, en el Convenio Internacional de Líneas de Carga, la línea de cubierta, se

define como una línea horizontal de 300 mm de longitud y 25 mm de ancho, marcada en

el centro del buque, a cada costado, y cuyo borde superior pasa normalmente, por el punto

en el que la prolongación hacia el exterior de la cara superior de la cubierta de

francobordo corte a la superficie exterior del forro de los costados

DIMENSIONES PRINCIPALES DEL BUQUE.

ESLORA

Hay que considerar el siguiente aspecto antes de definir la dimensión de la eslora, y es el que

para una obra viva fija, pueden disponerse encima diferentes y múltiples obras muertas, por lo

que, la eslora no puede referirse a la obra muerta pues no representaría ningún dato

concreto.

Eslora total. Es la longitud medida horizontalmente y paralela a la flotación de ,proyecto, entre las

perpendiculares a la misma que pasan por los puntos más sobresalientes de proa y de popa.

Eslora entre perpendiculares. Es la longitud medida horizontalmente y paralela a la flotación

entre las perpendiculares de proa y de popa, definidas anteriormente.

Eslora en la flotación: Es la longitud medida horizontalmente y paralela a una flotación,

entre las perpendiculares a la misma que pasan por las intersecciones del casco con la

flotación en proa y en popa. Depende pues de la flotación, y la diferencia que hay con

respecto a la de entre perpendiculares, está sólo en el punto de referencia en la popa.

Eslora de reglamento: Puede ser cualquiera de las anteriores dependiendo del Reglamento o

bien tiene una definición especial. Por ejemplo, el Reglamento de Francobordo, indica

que será la mayor longitud de entre, la eslora entre perpendiculares en la flotación al 85%

del puntal mínimo de trazado o el 96% de la eslora total en esa misma flotación.

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TEMA 1º 6

Desde el punto de vista hidrodinámico, se debe elegir una relación eslora-velocidad

adecuada para evitar una cresta en la curva de resistencia al avance. Debe así mismo,

conseguirse un equilibrio adecuado entre la eslora y el incremento de resistencia que se

produce por fricción debido al aumento de la superficie mojada, y el incremento de resistencia

por presión debido a una eslora muy pequeña con una curvatura longitudinal muy brusca.

MANGA

Es la dimensión transversal del buque medida horizontalmente entre las perpendiculares

a la flotación de proyecto.. A la vista de la caja de cuadernas de cualquier buque se

observa que su manga es distinta para zonas desigualmente alejadas de proa o de popa.

Tiene su valor mínimo en la proa y va aumentando a medida que nos separamos de la

misma, hasta adquirir su valor máximo en la Sección Maestra, volviendo a disminuir a

medida que nos acercamos a popa.

La manga del buque está referida a la SECCIÓN o CUADERNA MAESTRA, que es la sección

transversal de mayor área.

Manga máxima. Es la longitud medida horizontalmente entre planos paralelos al plaño de crujía,

perpendiculares a la flotación de proyecto, y tangentes a los costados del buque.

Manga de trazado o fuera de miembro. Es la longitud medida horizontalmente entre las

perpendiculares a la flotación de proyecto que pasan por las caras internas del forro del costado o

los cantos exteriores de las cuadernas.

Manga fuera de forros. Es la longitud medida horizontalmente entre las caras exteriores del forro

del costado, es por tanto, la manga máxima.

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TEMA 1º 7

Manga en la flotación. Es la manga de trazado en el plano de una flotación, depende pues de

la flotación que se considere.

Manga de reglamento. Es en general la de trazado dependiendo, no obstante, del

reglamento que esté considerando.

La manga es la dimensión que tiene la mayor influencia en la magnitud del radio

metacéntrico transversal y por tanto en la estabilidad inicial.

No hay que confundir la Cuaderna Maestra con la Sección Media, pueden o no coincidir; la

Cuaderna Maestra puede quedar situada a proa o a popa de la Sección Media, según la

configuración del buque. Un buque sin cuerpo central puede tener una sola Cuaderna

Maestra, y un buque con cuerpo central puede tener bastantes Cuadernas Maestras, todas las

que constituyen su cuerpo cilíndrico, en las cuales la la manga permanece constante.

PUNTAL

Es la altura del buque medida en la sección transversal correspondiente a la Cuaderna Maestra.

Puntal de trazado. Es la altura del casco desde la cara alta de la quilla o canto bajo de la varenga

(elemento estructural de fondo) en el centro, hasta el canto inferior de la cubierta al costado.

Esta cubierta tiene características estructurales especiales por ser la que cierra la "viga-

casco" y que se denomina principal o resistente.

Puntal de sección. Es el puntal de trazado de cada sección del buque.

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TEMA 1º 8

Puntal de reglamento: Generalmente es el puntal de trazado, en la Cuaderna Maestra o en la

Sección Media y hasta la cubierta principal. Sin embargo, en cada reglamento puede disponer

de definición propia.

El punto de corte del canto interno de la plancha de la cubierta con la línea del costado en la

mayoría de los buques es un punto real, pero en algunos buques dicho punto es ficticio, pues

la unión de la cubierta con el costado es una línea curva. En este caso este punto, se

determina prolongando la línea de cubierta y la línea de costado. El punto de intersección de

ambas prolongaciones es el que se considera como punto de trancanil.

CALADO

Es la altura o profundidad de la carena, medida desde el punto más bajo del buque, hasta los

planos de las flotaciones, por lo que cada flotación tiene su calado.

El calado varía a lo largo de la eslora del buque, motivo por el cual se mide y se marca en

lugares perfectamente determinados a popa, a proa y centro del buque.

Si en el proyecto hay que tener en cuenta la profundidad de determinados canales, puertos, aguas

costeras, el calado se fija como dimensión principal.

Un aumento de calado, sin la modificación de las otras dimensiones, apenas incrementa el

coste de construcción por aumento de peso de acero, sin embargo, incrementa los costes de

explotación: gastos de puer to , práctico y estiba de la carga.

El aumento de calado hace posible que el buque pueda mantener una mayor fracción de la

velocidad en aguas tranquilas, así como en condiciones desfavorables de mar; mejorando la

estabilidad de ruta y Permiténdo una mayor libertad en la elección del diámetro de la hélice,

alejando el riesgo de cavitación en ésta.

OTRAS CARACTERÍSTICAS DEL BUQUE

Las dimensiones antes definidas pueden dar una idea falsa sobre la forma del buque, por eso es

necesario especificar otras características de ella, para dejar la "viga-casco" prácticamente

definida. Estas características, son:

Astilla muerta. Es la altura, en el costado del buque, que hay desde un plano paralelo a la

flotación y que pasa por la quilla (plano base o línea base), y el plano tangente al fondo. La

astilla muerta principal se mide en la Cuaderna Maestra.

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TEMA 1º 9

Asiento. Es la inclinación que tiene la quilla, respecto a la flotación, midiéndose por la

diferencia de valores verticales.

El asiento siempre se le da al buque en el proyecto, como solución de formas. Cuando la

quilla del buque es horizontal y el asiento se le da al buque para una mejor navegación se

denomina trimado.

Trimado. Es la diferencia de calados entre popa y proa, que se le da al buque, para que

navegue en las mejores condiciones.

Pantoque . Es la superf ic ie curva que une los costados y el fondo del buque. Su

sección, generalmente , es un arco de circunferencia.

Arrufo y brusca. Las cubiertas tiene forma específica con doble curvatura,

denominándose arrufo a la que tiene en sentido longi tudina l y brusca a la transversal.

El arrufo se mide en el costado del buque y es la distancia desde la cubierta hasta

una línea de referencia trazada paralelamente a la flotación, por el punto más ba jo de

la cubierta, en el centro del buque.

La brusca se mide desde el punto medio del canto superior del bao, sobre una línea

recta paralela a la flotación y que pasa por los extremos de dicho bao.

COEFICIENTES

Los coeficientes son relaciones de dos magnitudes de la misma clase, una de las cuales

se toma como módulo o unidad. Para estudiar los coeficientes de la carena se considera

el paralelepípedo circunscrito a la misma. Cuanto más se aproxime el volumen de la

carena al del paralelepípedo, se dice que el buque es más lleno y cuanto más se aleje, que

es más fino.

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TEMA 1º 10

Coeficiente del Bloque. Es la relación que existe entre el volumen verdaderamente

ocupado por su carena y el volumen del paralelepípedo circunscrito a la misma.

CB = ... TBL

Cuanto más fino sea el buque su coe f i c i en t e de b loque será menor. Si lo que interesa es la

carga t ranspor tada y menos la ve loc idad el coeficiente de b loque será grande. Cb está

comprendido entre 0.6 y 0.8

Coe f ic i en te de la Maestra. Es la re lac ión ent re el área de la obra viva en la sección maestra y la

del rec tángulo c i rcunsc r i to .

C M = = TBA.

Un valor elevado de CM con pequeños radios de pantoque en el cuerpo c i l índr ico, da lugar a

una buena amor t i guac ión de las oscilaciones de balance, lo que, en principio, permite prescindir de

las quillas de balance.

Coeficiente Prismático. Es la relación entre el volumen de carena del buque y el volumen del

prisma recto que tenga por base la sección sumergida de la cuaderna maestra, y p o r

a l t u r a la eslora.

CP = =

AL:

Se obtiene también de la relación entre el coeficiente de bloque y el coef ic iente de la maestra.

CP = = TB

ATBL

.

..

=

AL.

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TEMA 1º 11

Dadas las dimensiones principales L, B, T del buque, un gran coeficiente prismático implica que

el desplazamiento está más repartido hacia los extremos del mismo, por el contrario un pequeño

coeficiente prismático implica que el desplazamiento esté concentrado en el centro del

buque. Con la elección del coefic iente prismático se influye en la posición del sistema de olas

del buque, es decir, sobre su reforzamiento o amortiguamiento.

Coeficiente de 1a Flotación. Es la relación entre el valor del área de la flotación, para un

determinado calado, y la correspondiente al rectángulo circunscrito a la misma.

CF = = BLAF

.

El coeficiente correspondiente a la línea de flotación de proyecto, depende esencialmente, de las

formas de las cuadernas en U o en V elegidas y del coeficiente de bloque

Coeficiente Prismático Vertical. Es la relación entre el volumen de la carena y el volumen de un

paralelepípedo, cuya base tiene por área, el área do la flotación, y cuya altura es igual al

calado.

v = =

BLFA

TBL

.

..

= FAT .

El coeficiente prismático vertical da una idea de la distribución del desplazamiento a lo largo

del calado.

FRANCOBORDO

Es la distancia medida en el costado del buque, entre la flotación y la cubierta más

a l t a con medios permanentes de cierre - cubierta de francobordo -. De su valor

depende la seguridad del buque.

Francobordo mínimo. En todo buque existe una línea de máxima carga, es decir , una

flotación más allá de la cual no está p e r m i t i do cargar. La distancia entre dicha línea

y la cubierta de francobordo, es el francobordo mínimo asignado. Para la obtención

de dicho francobordo se aplica el Convenio Internacional sobre líneas de carga,

1.966.

Marca de francobordo. La marca de francobordo está formada por un anillo de 300

mm (12 pulgadas) de diámetro exter ior y 25 mm. (l pulgada) de ancho, cortado por

una línea horizontal de 450 mm. (18 pulgadas) de longitud y 25 mm. (l pulgada) de

anchura, cuyo borde superior pasa por el centro del anillo. El centro del anillo

deberá colocarse en el centro del buque y a una distancia igual al francobordo

mínimo de verano asignado, medida ver t icalmente por debajo del borde superior de la

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TEMA 1º 12

línea de cubierta.

Si se asignan francobordo para el transporte de madera en cubierta, de acuerdo con las

reglas del Convenio Internacional, además de las líneas de carga ordinarias, se

marcarán las líneas de carga para madera sobre cubierta.

Funciones del francobordo.

1. El francobordo fija las condiciones marineras del buque, para evitar que entre

agua a bordo por escotillas o aber turas del costado.

2. Da al buque la f lotabi l idad apropiada y. fija su reserva de flotabilidad.

3. En las líneas de máxima carga fijadas por sus francobordos, la es tabi l idad es la

exigida por la Administración.

4. Los esfuerzos longitudinales del casco, en su línea de máxima carga y estando

ésta bien repart ida, no deforman al mismo y los esfuerzos unitarios son

menores que el valor máximo admitido.

5. El objetivo que cumple al francobordo, es limitar el desplazamiento del buque,

ya que este, al llegar a su línea de má x i ma carga, contiene a bordo la máxima

carga para la cual está autorizado.

DESPLAZAMIENTO

El desplazamiento del buque es igual al peso del agua desplazada por la obra viva del

mismo. Puesto que el buque es un objeto flotante apto para la navegación, y que se

encuentra, por tanto, flotando en equilibrio, se puede conocer su peso total por el peso del

agua desalojada,"desplazada por su carena, de aquí el nombre de desplazamiento.

Desplazamiento en rosca. Es el peso del buque vacío y está constituido por las siguientes

partidas:

1. Peso del acero del casco.

2. Peso de la maquinaria instalada.

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TEMA 1º 13

3. Peso del equipo y habilitación,

4. Peso de los fluidos, en circuitos de máquinas y calderas,

Desplazamiento en lastre. Es el desplazamiento en rosca, aumentado en el peso del agua de

lastre preciso para navegar en buenas condiciones. Los efectos de consumo necesarios

tales como combustibles, aceites, agua para maquinaria, tripulantes, provisiones, es decir,

todo lo necesario para que el buque se encuentre listo para navegar. Es por tanto, el peso del

buque sin ninguna carga a bordo por la que cobra flete.

Desplazamiento en carga. Es el peso de buque en un estado de carga cualquiera. El estado de

carga más característico es el de plena carga.

Desplazamiento a plena carga. Es el peso del buque cargado de tal forma, que su calado sea el

correspondiente al francobordo mínimo de verano.

PESO MUERTO (T.P.M).

Es la diferencia entre el desplazamiento del buque en agua salada correspondiente al

calado con francobordo d e v e r a n o y el peso del buque vacío o en rosca. El peso muerto está

constituido por las siguientes partidas de peso:

1. Peso de la carga que puede transportar el buque

2. Combustible

3. Agua de reserva n ara alimentación y aceite da reserva

4. Peso de la dotación

5. Peso del pasaje con sus equipajes.

REFERENCIAS BIBLIOGÁFICAS

1º.- A Guide to Sound Ship Structures. D’Arcangelo, Amelio M.

2º.- La estructura del buque. Construcción Naval I. Ramírez Sánchez, Francisco Javier

3º.- Construcción Naval II. Fernández González, Francisco

4º.- Estructura del buque. Tecnología y cálculo. López García, GM., Benita Fernández, V.