Esfuerzos del casco: flexión, deformación transversal, torsión, cargas locales y fatiga
1La lección en palabras sencillas
El casco se flexiona longitudinalmente, se deforma transversalmente y se retuerce con mar de aleta. Aprende dónde actúa cada carga y dónde pueden empezar las grietas.
Flexión longitudinal
El peso y el empuje nunca se distribuyen igual a lo largo del buque, así que la viga buque se flexiona. En el quebranto, el centro sube y los extremos bajan: la cubierta trabaja a tracción y el fondo a compresión. El arrufo es lo contrario. Las olas aumentan estos esfuerzos. Los cálculos, el manual y el instrumento de carga se estudian en Estabilidad: tablas de esfuerzos y pérdida parcial de flotabilidad.
Deformación transversal
Con el balance, la masa de la estructura y la carga empuja lateralmente cada sección transversal e intenta convertir su rectángulo en un paralelogramo. Es la deformación transversal. La resisten los mamparos transversales, las bulárcamas y los cartabones que unen cuadernas y baos. Es mayor con balances fuertes y en buques con pocos mamparos transversales, como los transportes de automóviles.
Torsión
Con mar oblicua, proa y popa reciben las olas de forma distinta y el casco se retuerce: es la torsión. Los buques con escotillas muy anchas, sobre todo portacontenedores, resisten mal la torsión porque casi toda su cubierta son aberturas. Llevan cajones de torsión a lo largo de los bordes de cubierta. Las esquinas de escotilla se redondean y engrosan, porque allí empiezan las grietas.
Cargas locales
Algunas cargas actúan sobre una superficie pequeña: carga pesada sobre el techo del doble fondo, presión del agua en un tanque lleno, cucharas y buldóceres en bodegas de granel, hielo y vibraciones de maquinaria. El manual de carga indica límites, como toneladas por metro cuadrado en el techo del doble fondo y carga máxima por bodega. Respétalos. Mantén los tanques llenos o vacíos cuando lo exija el manual: las sacudidas del líquido en un tanque parcialmente lleno pueden dañarlo.
Fatiga
Cada ola carga un poco el acero. Tras millones de ciclos, crecen pequeñas grietas en las concentraciones de tensiones, puntos con tensión local más alta: esquinas de escotilla, extremos de cartabones, recortes estructurales y soldaduras deficientes. Es la fatiga. Las grietas pueden quedar ocultas o crecer deprisa. Inspecciona los puntos críticos conocidos y comunica enseguida cualquier grieta; la inspección no garantiza detectarlas pronto.
2Puntos clave
- 1
El quebranto estira la cubierta; el arrufo la comprime. Las olas añaden flexión a la de aguas tranquilas.
- 2
La deformación transversal altera la sección con el balance; mamparos y cartabones la resisten.
- 3
Los buques con escotillas anchas resisten mal la torsión; sus esquinas son puntos propensos a grietas.
- 4
Respeta los límites del techo del doble fondo y de bodega; busca grietas de fatiga en concentraciones de tensiones.
3Errores frecuentes
Error: Si el peso total de carga respeta el límite de bodega, no puede sobrecargarse el techo del doble fondo.
Correcto: Una carga concentrada puede superar el límite del techo del doble fondo aunque el peso total sea admisible. Comprueba la carga por metro cuadrado.
Error: Las grietas finas de los cartabones son defectos estéticos.
Correcto: Las grietas de fatiga crecen con cada ciclo de olas. Regístralas, márcalas y comunícalas para que la sociedad de clasificación decida la reparación.
4Caso práctico y claves de examen
Un portacontenedores recibe mar de fondo larga por la aleta y balancea y cabecea a la vez. En la siguiente inspección, el contramaestre comunica una grieta que nace en una esquina de escotilla de la cubierta superior. ¿Por qué aparece allí y qué haces?
Ver la respuesta
La mar de aleta retuerce el casco. La tensión se concentra en las esquinas de escotilla, donde pueden iniciarse grietas de fatiga. Comunícala inmediatamente al capitán, indicando escotilla, banda, número de cuaderna, longitud y fotos. Marca sus extremos. El capitán debe obtener la evaluación de la compañía y la sociedad de clasificación y cumplir cualquier restricción operativa. Haz el seguimiento indicado; vigilarla no demuestra por sí solo que sea seguro seguir en servicio.
Claves de examen
- Quebranto y arrufo: qué parte del casco trabaja a tracción o compresión.
- Deformación transversal y torsión: causas y estructura que las resiste.
- Cargas locales: límites del techo del doble fondo, sacudidas de líquidos en tanques parcialmente llenos y cucharas de descarga.
- Las grietas de fatiga empiezan en concentraciones de tensiones.
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