Lunes, marzo de 07 2011 18: 43

Construcción y Reparación de Embarcaciones y Embarcaciones

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construcción naval

La construcción de un barco es un proceso altamente técnico y complicado. Implica la combinación de muchos oficios calificados y empleados contratados que trabajan bajo el control de un contratista principal. La construcción naval se realiza tanto con fines militares como comerciales. Es un negocio internacional, con los principales astilleros de todo el mundo compitiendo por una cantidad de trabajo bastante limitada.

La construcción naval ha cambiado radicalmente desde la década de 1980. Anteriormente, la mayor parte de la construcción se llevó a cabo en un edificio o muelle de grava, con el barco construido casi pieza por pieza desde cero. Sin embargo, los avances en tecnología y una planificación más detallada han hecho posible construir la embarcación en subunidades o módulos que tienen servicios y sistemas integrados. Por lo tanto, los módulos pueden conectarse con relativa facilidad. Este proceso es más rápido, menos costoso y proporciona un mejor control de calidad. Además, este tipo de construcción se presta a la automatización y la robótica, no solo ahorrando dinero, sino también reduciendo la exposición a peligros químicos y físicos.

Descripción general del proceso de construcción de barcos

La figura 1 ofrece una descripción general de la construcción naval. El paso inicial es el diseño. Las consideraciones de diseño para varios tipos de barcos varían ampliamente. Los barcos pueden transportar materiales o personas, pueden ser barcos de superficie o subterráneos, pueden ser militares o comerciales y pueden ser de propulsión nuclear o no nuclear. En la fase de diseño, no solo se deben considerar los parámetros normales de construcción, sino también los riesgos para la seguridad y la salud asociados con el proceso de construcción o reparación. Además, se deben abordar las cuestiones ambientales.

Figura 1. Diagrama de flujo de la construcción naval.  

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El componente básico de la construcción naval es la placa de acero. Las placas se cortan, moldean, doblan o fabrican de otro modo según la configuración deseada especificada por el diseño (consulte la figura 2 y la figura 3). Por lo general, las placas se cortan mediante un proceso automático de corte por llama en varias formas. Estas formas pueden luego soldarse para formar vigas I y T y otros miembros estructurales (ver figura 4).

Figura 2. Corte automático por llama de placa de acero en taller de fabricación. 

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eileen mirsch

Figura 3. Doblado de chapa de acero.

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Figura 4. Placa de acero soldada que forma parte del casco de un barco.

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Luego, las placas se envían a los talleres de fabricación, donde se unen en varias unidades y subensamblajes (consulte la figura 5). En este punto, las tuberías, los sistemas eléctricos y otros servicios públicos se ensamblan e integran en las unidades. Las unidades se ensamblan mediante soldadura automática o manual o una combinación de ambas. Se emplean varios tipos de procesos de soldadura. La más común es la soldadura con electrodo revestido, en la que se utiliza un electrodo consumible para unir el acero. Otros procesos de soldadura utilizan arcos protegidos con gas inerte e incluso electrodos no consumibles.

Figura 5. Trabajo en un subensamblaje de barco

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Las unidades o subensamblajes generalmente se transfieren a una platina al aire libre o a un área de colocación donde se produce el montaje o la unión de los ensamblajes para formar unidades o bloques aún más grandes (consulte la figura 6). Aquí, se realizan soldaduras y ajustes adicionales. Además, las unidades y las soldaduras deben someterse a inspecciones y pruebas de control de calidad, como radiografías, ultrasonidos y otras pruebas destructivas o no destructivas. Aquellas soldaduras que se encuentren defectuosas deben ser removidas por esmerilado, agrupamiento de arco-aire o cincelado y luego reemplazadas. En esta etapa, las unidades se limpian con chorro abrasivo para garantizar un perfilado adecuado y se pintan (consulte la figura 7. La pintura se puede aplicar con brocha, rodillo o pistola rociadora. El rociado es el más utilizado. Las pinturas pueden ser inflamables o tóxicas o representar una amenaza ambiental. En este momento se debe realizar el control de las operaciones de limpieza con chorro abrasivo y pintura.

Figura 6. Combinación de subensamblajes de barcos en bloques más grandes

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Figura 7. Chorro abrasivo de las unidades del barco antes de pintar.

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 judi baldwin

Las unidades más grandes terminadas se trasladan luego al muelle de gravado, la vía de embarque o el área de ensamblaje final. Aquí, las unidades más grandes se unen para formar el recipiente (consulte la figura 8). Nuevamente, se realizan muchas soldaduras y ajustes. Una vez que el casco está estructuralmente completo y es hermético, se bota la embarcación. Esto puede implicar deslizarlo al agua desde la vía de navegación en la que se construyó, inundar el muelle en el que se construyó o sumergir el buque en el agua. Los lanzamientos casi siempre van acompañados de grandes celebraciones y fanfarrias.

Figura 8. Agregando la proa del barco al resto del barco.

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Después de botar el barco, entra en la fase de equipamiento. Se requiere una gran cantidad de tiempo y equipo. Los trabajos incluyen la instalación de cableado y tuberías, el equipamiento de cocinas y alojamientos, trabajos de aislamiento, instalación de equipos electrónicos y ayudas a la navegación e instalación de maquinaria de propulsión y auxiliar. Este trabajo es realizado por una amplia variedad de oficios especializados.

Después de completar la fase de equipamiento, el barco se somete a pruebas tanto en el muelle como en el mar, durante las cuales se demuestra que todos los sistemas del barco son completamente funcionales y operativos. Finalmente, después de realizar todas las pruebas y el trabajo de reparación asociado, el barco se entrega al cliente.

Fabricación de acero

A continuación se presenta una discusión detallada del proceso de fabricación de acero. Se discute en el contexto de corte, soldadura y pintura.

Corte

La “línea de montaje” del astillero comienza en el área de almacenamiento de acero. Aquí, se almacenan y preparan para la fabricación grandes placas de acero de varias resistencias, tamaños y espesores. Luego, el acero se chorrea con abrasivo y se imprima con una imprimación de construcción que conserva el acero durante las diversas fases de la construcción. Luego, la placa de acero se transporta a una planta de fabricación. Aquí, la placa de acero se corta con quemadores automáticos al tamaño deseado (ver figura 2). Las tiras resultantes luego se sueldan entre sí para formar los componentes estructurales del recipiente (figura 4).

Soldadura

El marco estructural de la mayoría de los barcos está construido con varios grados de acero dulce y de alta resistencia. El acero proporciona la conformabilidad, la maquinabilidad y la soldabilidad requeridas, combinadas con la resistencia necesaria para los buques de alta mar. Predominan varios grados de acero en la construcción de la mayoría de los barcos, aunque se utilizan aluminio y otros materiales no ferrosos para algunas superestructuras (por ejemplo, casetas de cubierta) y otras áreas específicas dentro del barco. Otros materiales que se encuentran en los barcos, como el acero inoxidable, el acero galvanizado y la aleación de cobre y níquel, se utilizan para una variedad de propósitos de resistencia a la corrosión y para mejorar la integridad estructural. Sin embargo, los materiales no ferrosos se utilizan en mucha menor cantidad que el acero. Los sistemas de a bordo (p. ej., ventilación, combate, navegación y tuberías) suelen ser donde se utilizan los materiales más "exóticos". Estos materiales son necesarios para realizar una amplia variedad de funciones, incluidos los sistemas de propulsión de barcos, energía de respaldo, cocinas, estaciones de bombeo para transferencia de combustible y sistemas de combate.

El acero utilizado para la construcción se puede subdividir en tres tipos: acero dulce, de alta resistencia y de alta aleación. Los aceros dulces tienen propiedades valiosas y son fáciles de producir, comprar, moldear y soldar. Por otro lado, los aceros de alta resistencia están ligeramente aleados para proporcionar propiedades mecánicas superiores a las de los aceros suaves. Los aceros de resistencia extremadamente alta se han desarrollado específicamente para su uso en la construcción naval. En general, los aceros de alta resistencia y alto rendimiento se denominan HY-80, HY-100 y HY-130. Tienen propiedades de resistencia superiores a las de los aceros de alta resistencia de grado comercial. Los procesos de soldadura más complicados son necesarios para los aceros de alta resistencia con el fin de evitar el deterioro de sus propiedades. Se necesitan varillas de soldadura específicas para acero de alta resistencia y, por lo general, se requiere calentamiento de la junta de soldadura (precalentamiento). Una tercera clase general de aceros, los aceros de alta aleación, se fabrican incluyendo cantidades relativamente grandes de elementos de aleación como el níquel, el cromo y el manganeso. Estos aceros, que incluyen aceros inoxidables, tienen valiosas propiedades de resistencia a la corrosión y también requieren procesos de soldadura especiales.

El acero es un material excelente para la construcción naval, y la elección del electrodo de soldadura es fundamental en todas las aplicaciones de soldadura durante la construcción. El objetivo estándar es obtener una soldadura con características de resistencia equivalentes a las del metal base. Dado que es probable que ocurran fallas menores en la soldadura de producción, las soldaduras a menudo se diseñan y los electrodos de soldadura se eligen para producir soldaduras con propiedades superiores a las del metal base.

El aluminio ha encontrado una mayor aplicación como metal para la construcción naval debido a su alta relación resistencia-peso en comparación con el acero. Aunque el uso de aluminio para cascos ha sido limitado, las superestructuras de aluminio son cada vez más comunes para la construcción de buques mercantes y militares. Las embarcaciones fabricadas únicamente con aluminio son principalmente embarcaciones de menor tamaño, como embarcaciones de pesca, embarcaciones de recreo, pequeñas embarcaciones de pasajeros, cañoneras e hidroalas. El aluminio utilizado para la construcción y reparación de barcos generalmente está aleado con manganeso, magnesio, silicio y/o zinc. Estas aleaciones ofrecen buena resistencia, resistencia a la corrosión y soldabilidad.

Los procesos de soldadura de astilleros, o más específicamente la soldadura por fusión, se realizan en casi todos los lugares del entorno de astilleros. El proceso consiste en unir metales llevando las superficies adyacentes a temperaturas extremadamente altas para fusionarse con un material de relleno fundido. Se utiliza una fuente de calor para calentar los bordes de la unión, lo que les permite fusionarse con el metal de relleno de soldadura fundido (electrodo, alambre o varilla). El calor requerido generalmente se genera mediante un arco eléctrico o una llama de gas. Los astilleros eligen el tipo de proceso de soldadura según las especificaciones del cliente, las tasas de producción y una variedad de restricciones operativas, incluidas las regulaciones gubernamentales. Las normas para los buques militares suelen ser más estrictas que las de los buques comerciales.

Un factor importante con respecto a los procesos de soldadura por fusión es el blindaje del arco para proteger el baño de soldadura. La temperatura del baño de soldadura es sustancialmente más alta que el punto de fusión del metal adyacente. A temperaturas extremadamente altas, la reacción con el oxígeno y el nitrógeno de la atmósfera es rápida y tiene efectos negativos en la resistencia de la soldadura. Si el oxígeno y el nitrógeno de la atmósfera quedan atrapados dentro del metal de soldadura y la varilla fundida, se producirá la fragilización del área de soldadura. Para proteger contra esta impureza de soldadura y garantizar la calidad de la soldadura, se requiere protección contra la atmósfera. En la mayoría de los procesos de soldadura, el blindaje se logra mediante la adición de un fundente, un gas o una combinación de ambos. Cuando se usa un material de fundente, los gases generados por la vaporización y la reacción química en la punta del electrodo dan como resultado una combinación de fundente y protección de gas que protege la soldadura del nitrógeno y el oxígeno atrapados. El blindaje se analiza en las siguientes secciones, donde se describen procesos de soldadura específicos.

En la soldadura por arco eléctrico, se crea un circuito entre la pieza de trabajo y un electrodo o alambre. Cuando el electrodo o el alambre se mantienen a corta distancia de la pieza de trabajo, se crea un arco de alta temperatura. Este arco genera suficiente calor para derretir los bordes de la pieza de trabajo y la punta del electrodo o alambre para producir un sistema de soldadura por fusión. Hay una serie de procesos de soldadura por arco eléctrico adecuados para su uso en la construcción naval. Todos los procesos requieren proteger el área de soldadura de la atmósfera. Pueden subdividirse en procesos protegidos por flujo y protegidos por gas.

Los fabricantes de equipos de soldadura y productos consumibles y no consumibles asociados informan que la soldadura por arco con electrodos consumibles es el proceso de soldadura más universal.

Soldadura por arco de metal blindado (SMAW). Los procesos de soldadura por arco eléctrico con protección de fundente se distinguen principalmente por su naturaleza manual o semiautomática y el tipo de electrodo consumible utilizado. El proceso SMAW utiliza un electrodo consumible (de 30.5 a 46 cm de longitud) con un revestimiento de fundente seco, sostenido en un soporte y alimentado a la pieza de trabajo por el soldador. El electrodo consta de un núcleo de varilla de relleno de metal sólido, hecho de material trefilado o fundido cubierto con una cubierta de polvos metálicos. SMAW también se conoce con frecuencia como "soldadura de varilla" y "soldadura por arco". El metal del electrodo está rodeado por fundente que se derrite a medida que avanza la soldadura, cubriendo el metal fundido depositado con escoria y envolviendo el área inmediata en una atmósfera de gas protector. El SMAW manual se puede usar para soldadura hacia abajo (plana), horizontal, vertical y por encima de la cabeza. Los procesos SMAW también se pueden utilizar de forma semiautomática mediante el uso de una máquina de soldadura por gravedad. Las máquinas de gravedad usan el peso del electrodo y el soporte para producir un recorrido a lo largo de la pieza de trabajo.

Soldadura por arco sumergido (SAW) es otro proceso de soldadura por arco eléctrico con protección de fundente que se utiliza en muchos astilleros. En este proceso, se deposita una capa de fundente granulado sobre la pieza de trabajo, seguida de un electrodo de alambre de metal desnudo consumible. Generalmente, el electrodo sirve como material de relleno, aunque en algunos casos se agregan gránulos de metal al fundente. El arco, sumergido en el manto de fundente, derrite el fundente para producir un escudo protector aislado fundido en la zona de soldadura. La alta concentración de calor permite depósitos pesados ​​de soldadura a velocidades relativamente altas. Después de la soldadura, el metal fundido está protegido por una capa de fundente fundido, que posteriormente se elimina y puede recuperarse. La soldadura por arco sumergido debe realizarse a mano y es ideal para soldar placas a tope en líneas de paneles, áreas de placas y áreas de montaje. El proceso SAW generalmente es completamente automático, con equipo montado en un carro móvil o plataforma autopropulsada encima de la pieza de trabajo. Dado que el proceso SAW es principalmente automático, se dedica una buena parte del tiempo a alinear la unión soldada con la máquina. De manera similar, debido a que el arco SAW opera bajo una cubierta de fundente granulado, la tasa de generación de humos (FGR) o la tasa de formación de humos (FFR) es baja y permanecerá constante bajo diversas condiciones operativas, siempre que haya una cobertura de fundente adecuada.

Soldadura por arco metálico con gas (GMAW). Otra categoría importante de soldadura por arco eléctrico comprende los procesos protegidos con gas. Estos procesos generalmente usan electrodos de alambre desnudo con un gas protector suministrado externamente que puede ser inerte, activo o una combinación de ambos. GMAW, también conocido comúnmente como gas inerte metálico (MIG), utiliza un electrodo de alambre consumible, alimentado automáticamente, de pequeño diámetro y protección de gas. GMAW es la respuesta a un método largamente buscado de poder soldar continuamente sin la interrupción del cambio de electrodos. Se requiere un alimentador de alambre automático. Un sistema de bobinado de alambre proporciona una tasa de relleno de electrodo/alambre que está a una velocidad constante, o la velocidad fluctúa con un sensor de voltaje. En el punto donde el electrodo se encuentra con el arco de soldadura, la pistola de soldar suministra argón o helio como gas de protección. Se encontró que para soldar acero, una combinación de CO2 y/o podría usarse un gas inerte. A menudo, se utiliza una combinación de gases para optimizar el costo y la calidad de la soldadura.

Soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW). Otro tipo de proceso de soldadura con protección de gas es la soldadura por arco de tungsteno con gas, a veces denominada gas inerte tungsteno (TIG) o el nombre comercial Heliarc, porque inicialmente se utilizó helio como gas de protección. Este fue el primero de los "nuevos" procesos de soldadura, después de la soldadura con varilla por unos 25 años. El arco se genera entre la pieza de trabajo y un electrodo de tungsteno, que no se consume. Un gas inerte, por lo general argón o helio, proporciona la protección y proporciona un proceso limpio y de bajo nivel de humos. Además, el arco del proceso GTAW no transfiere el metal de aporte, sino que simplemente funde el material y el alambre, lo que da como resultado una soldadura más limpia. GTAW se emplea con mayor frecuencia en astilleros para soldar tubos y tuberías de aluminio, láminas de metal y de diámetro pequeño, o para depositar la primera pasada en una soldadura de varias pasadas en tuberías y accesorios más grandes.

Soldadura por arco con núcleo fundente (FCAW) utiliza equipos similares a GMAW en el sentido de que el alambre se alimenta continuamente al arco. La principal diferencia es que el electrodo FCAW es un alambre de electrodo tubular con un centro de núcleo fundente que ayuda con el blindaje localizado en el entorno de soldadura. Algunos alambres con núcleo fundente proporcionan un blindaje adecuado con el núcleo fundente solo. Sin embargo, muchos procesos FCAW utilizados en el entorno de la construcción naval requieren la adición de protección de gas para los requisitos de calidad de la industria de la construcción naval.

El proceso FCAW proporciona una soldadura de alta calidad con mayores índices de producción y eficiencia del soldador que el proceso SMAW tradicional. El proceso FCAW permite una gama completa de requisitos de producción, como soldadura vertical y por encima de la cabeza. Los electrodos FCAW tienden a ser un poco más caros que los materiales SMAW, aunque en muchos casos vale la pena invertir en una mayor calidad y productividad.

Soldadura por arco de plasma (PAW). El último de los procesos de soldadura con gas protegido es la soldadura con gas inerte de plasma y metal. PAW es muy similar al proceso GTAW excepto que el arco es forzado a pasar a través de una restricción antes de llegar a la pieza de trabajo. El resultado es una corriente en chorro de plasma intensamente caliente y de rápido movimiento. El plasma es una corriente de gas ionizante que transporta el arco, que se genera al contraer el arco para que pase a través de un pequeño orificio en la antorcha. PAW da como resultado un arco de alta temperatura más concentrado, y esto permite una soldadura más rápida. Aparte del uso del orificio para acelerar el gas, PAW es idéntico a GTAW, ya que utiliza un electrodo de tungsteno no consumible y un escudo de gas inerte. PAW es generalmente manual y tiene un uso mínimo en la construcción naval, aunque a veces se usa para aplicaciones de rociado con llama. Se utiliza principalmente para el corte de acero en el entorno de la construcción naval (consulte la figura 9).

Figura 9. Corte por arco de plasma bajo el agua de una placa de acero

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carolina kiehner

Soldadura a gas, soldadura fuerte y blanda. La soldadura con gas emplea el calor generado por la quema de un combustible gaseoso y generalmente usa una varilla de relleno para el metal depositado. El combustible más común es el acetileno, usado en combinación con oxígeno (soldadura con gas oxiacetileno). Un soplete de mano dirige la llama a la pieza de trabajo mientras simultáneamente funde el metal de aporte que se deposita en la junta. La superficie de la pieza de trabajo se derrite para formar un charco fundido, con material de relleno utilizado para rellenar huecos o ranuras. El metal fundido, principalmente metal de aporte, se solidifica a medida que la antorcha avanza a lo largo de la pieza de trabajo. La soldadura con gas es comparativamente lenta y no es adecuada para su uso con equipos automáticos o semiautomáticos. En consecuencia, rara vez se utiliza para la soldadura de producción normal en los astilleros. El equipo es pequeño y portátil, y puede ser útil para soldar chapa fina (hasta unos 7 mm), así como para tubería de pequeño diámetro, troncales (chapa) de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC), cable eléctrico formas y para soldadura fuerte o blanda. Para el corte se utiliza un equipo idéntico o similar.

La soldadura blanda y fuerte son técnicas para unir dos superficies metálicas sin derretir el metal base. Se hace que un líquido fluya y llene el espacio entre las dos superficies y luego se solidifique. Si la temperatura del metal de aportación es inferior a 450ºC, el proceso se denomina soldadura; si es superior a 450ºC, el proceso se denomina soldadura fuerte. La soldadura se realiza comúnmente usando calor de un soldador, llama, resistencia eléctrica o inducción. La soldadura fuerte utiliza el calor de una llama, resistencia o inducción. La soldadura fuerte también se puede realizar sumergiendo las piezas en un baño. Las uniones soldadas y soldadas no tienen las propiedades de resistencia de las uniones soldadas. En consecuencia, la soldadura fuerte y la soldadura blanda tienen una aplicación limitada en la construcción y reparación de barcos, excepto principalmente para uniones de tuberías de diámetro pequeño, fabricación de láminas de metal, trabajos de carpintería pequeños e infrecuentes y funciones de mantenimiento.

Otros procesos de soldadura. Hay tipos adicionales de soldadura que se pueden usar en el entorno del astillero en pequeñas cantidades por una variedad de razones. Soldadura por electroescoria transfiere calor a través de la escoria fundida, que funde la pieza de trabajo y el metal de aporte. Aunque el equipo utilizado es similar al utilizado para la soldadura por arco eléctrico, la escoria se mantiene en estado fundido por su resistencia a la corriente que pasa entre el electrodo y la pieza de trabajo. Por lo tanto, es una forma de soldadura por resistencia eléctrica. A menudo, se utiliza una placa de respaldo enfriada detrás de la pieza de trabajo para contener el baño de fusión. Soldadura por electrogas emplea una configuración similar pero usa un electrodo recubierto de fundente y CO2 protección de gases. Ambos procesos son muy eficientes para hacer automáticamente soldaduras a tope verticales y son muy ventajosos para placas más gruesas. Se espera que estas técnicas reciban una aplicación considerablemente más amplia en la construcción naval.

Soldadura termita es un proceso que utiliza metal líquido sobrecalentado para fundir la pieza de trabajo y el metal de aporte proporcionado. El metal líquido resulta de una reacción química entre un óxido fundido y el aluminio. El metal líquido se vierte en la cavidad a soldar y la cavidad se rodea con un molde de arena. La soldadura con termita es algo similar a la fundición y se utiliza principalmente para reparar fundiciones y piezas forjadas o para soldar grandes secciones estructurales, como un marco de popa.

Soldadura por láser es una nueva tecnología que utiliza un rayo láser para fundir y unir la pieza de trabajo. Aunque se ha demostrado la viabilidad de la soldadura por láser, el costo ha impedido su aplicación comercial hasta la fecha. El potencial de soldadura eficiente y de alta calidad puede hacer que la soldadura láser sea una técnica importante para la construcción naval en el futuro.

Otra técnica de soldadura relativamente nueva se llama soldadura por haz de electrones. La soldadura se realiza disparando una corriente de electrones a través de un orificio hacia la pieza de trabajo, que está rodeada por un gas inerte. La soldadura por haz de electrones no depende de la conductividad térmica del material para fundir el metal. En consecuencia, tanto los requisitos de energía más bajos como los efectos metalúrgicos reducidos en el acero son beneficios significativos de esta técnica. Al igual que con la soldadura por láser, el alto costo es un problema importante.

Soldadura de pernos es una forma de soldadura por arco eléctrico en la que el espárrago mismo es el electrodo. Una pistola de soldadura de espárragos sujeta el espárrago mientras se forma el arco y la placa y el extremo del espárrago se funden. Luego, la pistola fuerza el espárrago contra la placa y el espárrago se suelda a la placa. El blindaje se obtiene mediante el uso de una férula de cerámica que rodea el montante. La soldadura de espárragos es un proceso semiautomático comúnmente utilizado en la construcción naval para facilitar la instalación de materiales no metálicos, como el aislamiento, en superficies de acero.

Pintura y revestimiento de acabado

La pintura se realiza en casi todos los lugares del astillero. La naturaleza de la construcción y reparación naval requiere el uso de varios tipos de pinturas para diversas aplicaciones. Los tipos de pintura van desde recubrimientos a base de agua hasta recubrimientos epoxi de alto rendimiento. El tipo de pintura necesaria para una determinada aplicación depende del entorno al que se expondrá el revestimiento. Los equipos de aplicación de pintura van desde simples brochas y rodillos hasta rociadores sin aire y máquinas automáticas. En general, existen requisitos de pintura a bordo en las siguientes áreas:

  • bajo el agua (fondo del casco)
  • línea del agua
  • superestructuras superiores
  • espacios internos y tanques
  • cubiertas meteorológicas
  • equipo suelto.

 

Existen muchos sistemas de pintura diferentes para cada uno de estos lugares, pero los barcos de la armada pueden requerir un tipo específico de pintura para cada aplicación a través de una especificación militar (Mil-spec). Hay muchas consideraciones al elegir pinturas, incluidas las condiciones ambientales, la gravedad de la exposición ambiental, los tiempos de secado y curado, los equipos y procedimientos de aplicación. Muchos astilleros tienen instalaciones específicas y lugares de astilleros donde se realiza la pintura. Las instalaciones cerradas son costosas, pero producen mayor calidad y eficiencia. La pintura al aire libre generalmente tiene una menor eficiencia de transferencia y se limita a buenas condiciones climáticas.

Sistemas de recubrimiento de pintura para astilleros. Las pinturas se utilizan para una variedad de propósitos en una variedad de ubicaciones en los barcos. Ninguna pintura puede realizar todas las funciones deseadas (p. ej., prevención de oxidación, antiincrustante y resistencia alcalina). Las pinturas se componen de tres ingredientes principales: pigmento, un vehículo y un disolvente. Los pigmentos son pequeñas partículas que generalmente determinan el color así como las muchas propiedades asociadas con el recubrimiento. Ejemplos de pigmentos son óxido de zinc, talco, carbón, alquitrán de hulla, plomo, mica, aluminio y polvo de zinc. El vehículo puede considerarse como el pegamento que mantiene unidos los pigmentos de la pintura. Se hace referencia a muchas pinturas por su tipo de aglutinante (p. ej., epoxi, alquídico, uretano, vinilo, fenólico). El aglutinante también es muy importante para determinar las características de rendimiento del revestimiento (por ejemplo, flexibilidad, resistencia química, durabilidad, acabado). El solvente se agrega para diluir la pintura y permitir que fluya la aplicación a las superficies. La porción de solvente de la pintura se evapora cuando la pintura se seca. Algunos solventes típicos incluyen acetona, alcoholes minerales, xileno, metiletilcetona y agua. Las pinturas anticorrosivas y antiincrustantes se utilizan normalmente en los cascos de los barcos y son los dos tipos principales de pintura utilizados en la industria de la construcción naval. Él pinturas anticorrosivas son sistemas de revestimiento a base de vinilo, laca, uretano o epoxi más nuevos. Los sistemas epoxi ahora son muy populares y exhiben todas las cualidades que requiere el ambiente marino. Pinturas antiincrustantes se utilizan para prevenir el crecimiento y la fijación de organismos marinos en los cascos de las embarcaciones. Las pinturas a base de cobre se utilizan ampliamente como pinturas antiincrustantes. Estas pinturas liberan cantidades diminutas de sustancias tóxicas en las inmediaciones del casco de la embarcación. Para conseguir diferentes colores, se puede añadir a la pintura negro de humo, óxido de hierro rojo o dióxido de titanio.

Recubrimientos de imprimación para astillero. El primer sistema de recubrimiento que se aplica a las piezas y láminas de acero en bruto es generalmente una imprimación previa a la construcción, que a veces se denomina "imprimación de taller". Esta capa es importante para mantener la condición de la pieza durante todo el proceso de construcción. La imprimación previa a la construcción se realiza en placas de acero, formas, secciones de tuberías y conductos de ventilación. Shop primer tiene dos funciones importantes: (1) preservar el material de acero para el producto final y (2) ayudar en la productividad de la construcción. La mayoría de las imprimaciones previas a la construcción son ricas en zinc, con aglutinantes orgánicos o inorgánicos. Los silicatos de zinc predominan entre las imprimaciones inorgánicas de zinc. Los sistemas de recubrimiento de zinc protegen los recubrimientos de la misma manera que el galvanizado. Si se recubre acero con zinc, el oxígeno reaccionará con el zinc para formar óxido de zinc, que forma una capa compacta que no permite que el agua y el aire entren en contacto con el acero.

Equipo de aplicación de pintura. Hay muchos tipos de equipos de aplicación de pintura utilizados en la industria de la construcción naval. Dos métodos comunes utilizados son los rociadores de aire comprimido y sin aire. Los sistemas de aire comprimido rocían tanto aire como pintura, lo que hace que parte de la pintura se atomice (seque) rápidamente antes de llegar a la superficie deseada. La eficiencia de transferencia de los sistemas de aspersión asistidos por aire puede variar de 65 a 80%. Esta baja eficiencia de transferencia se debe principalmente a la sobrepulverización, la deriva y las ineficiencias del rociador de aire; estos rociadores se están volviendo obsoletos debido a su baja capacidad de transferencia.

La forma de aplicación de pintura más utilizada en la industria de la construcción naval es el rociador sin aire. El rociador sin aire es un sistema que simplemente comprime pintura en una línea hidráulica y tiene una boquilla de rociado al final; la presión hidrostática, en lugar de la presión del aire, transporta la pintura. Para reducir la cantidad de exceso de rociado y derrame, los astilleros están maximizando el uso de rociadores de pintura sin aire. Los rociadores sin aire son mucho más limpios para operar y tienen menos problemas de fugas que los rociadores de aire comprimido porque el sistema requiere menos presión. Los rociadores sin aire tienen una eficiencia de transferencia cercana al 90%, dependiendo de las condiciones. Una nueva tecnología que se puede agregar al rociador sin aire se llama alto volumen, baja presión (HVLP). HVLP ofrece una eficiencia de transferencia aún mayor, en determinadas condiciones. Las mediciones de la eficiencia de transferencia son estimaciones e incluyen tolerancias para goteos y derrames que pueden ocurrir al pintar.

Spray termal, también conocido como rociado de metal o llama, es la aplicación de revestimientos de aluminio o zinc al acero para una protección contra la corrosión a largo plazo. Este proceso de recubrimiento se utiliza en una amplia variedad de aplicaciones comerciales y militares. Es significativamente diferente de las prácticas de recubrimiento convencionales debido a su equipo especializado y tasas de producción relativamente lentas. Hay dos tipos básicos de máquinas de revestimiento térmico: hilo de combustión y pulverización por arco. El tipo de alambre de combustión consta de gases combustibles y un sistema de llama con un controlador de alimentación de alambre. Los gases combustibles funden el material a rociar sobre las piezas. Él máquina de pulverización de arco eléctrico en su lugar, utiliza un arco de suministro de energía para derretir el material rociado con llama. Este sistema incluye un sistema de filtración y compresión de aire, un suministro y controlador de arco eléctrico y una pistola rociadora de llama de arco. La superficie debe estar debidamente preparada para la correcta adhesión de los materiales rociados con llama. La técnica de preparación de superficies más común es el chorro de aire con grano fino (p. ej., óxido de aluminio).

El coste inicial de la pulverización térmica suele ser alto en comparación con la pintura, aunque cuando se tiene en cuenta el ciclo de vida, la pulverización térmica se vuelve económicamente más atractiva. Muchos astilleros tienen sus propias máquinas de proyección térmica y otros subcontratan su trabajo de recubrimiento térmico. La pulverización térmica se puede realizar en un taller o a bordo del barco.

Prácticas y métodos de pintura. La pintura se realiza en casi todas las áreas del astillero, desde la imprimación inicial del acero hasta la pintura final que detalla el barco. Los métodos para pintar varían mucho de un proceso a otro. La mezcla de pintura se realiza tanto de forma manual como mecánica y generalmente se realiza en un área rodeada de bermas o paletas de contención secundaria; algunas de estas son áreas cubiertas. La pintura de exteriores e interiores se realiza en el astillero. Las vallas protectoras, hechas de acero, plástico o tela, se utilizan con frecuencia para ayudar a contener el exceso de pintura o para bloquear el viento y atrapar las partículas de pintura. La nueva tecnología ayudará a reducir la cantidad de partículas en el aire. Reducir la cantidad de exceso de rociado también reduce la cantidad de pintura utilizada y, por lo tanto, ahorra dinero al astillero.

Áreas de preparación de superficies y pintura en el astillero

Para ilustrar las prácticas de pintura y preparación de superficies en la industria de reparación y construcción naval, las prácticas pueden describirse genéricamente en cinco áreas principales. Las siguientes cinco áreas ayudan a ilustrar cómo ocurre la pintura en el astillero.

Hull pintura. La pintura del casco se realiza tanto en barcos de reparación como en barcos de nueva construcción. La preparación y pintura de la superficie del casco en los barcos de reparación normalmente se realiza cuando el barco está completamente en dique seco (es decir, en el dique seco flotante). Para construcciones nuevas, el casco se prepara y pinta en una posición de construcción utilizando una de las técnicas discutidas anteriormente. El chorro de aire y/o agua con granalla mineral son los tipos más comunes de preparación de la superficie de los cascos. La preparación de la superficie implica volar la superficie desde plataformas o ascensores. De manera similar, la pintura se aplica con rociadores y equipos de gran alcance, como elevadores de personas, elevadores de tijera o andamios portátiles. Los sistemas de pintura del casco varían en la cantidad de capas requeridas.

Pintura de superestructura. La superestructura del barco consta de cubiertas expuestas, casetas de cubierta y otras estructuras sobre la cubierta principal. En muchos casos, se utilizarán andamios a bordo del barco para llegar a antenas, casas y otras superestructuras. Si es probable que la pintura o el material explosivo caigan en las aguas adyacentes, se colocan cubiertas protectoras. En los barcos en reparación, la superestructura del barco se pinta principalmente mientras está atracado. La superficie se prepara utilizando herramientas manuales o chorro de boquillas de aire. Una vez que se prepara la superficie y se limpian y desechan los materiales de la superficie asociados y la arena, se puede comenzar a pintar. Los sistemas de pintura generalmente se aplican con rociadores de pintura sin aire. Los pintores acceden a las superestructuras con andamios, escaleras y varios equipos de elevación existentes que se utilizaron durante la preparación de la superficie. El sistema de protección (si corresponde) que se usó para contener explosiones permanecerá en su lugar para ayudar a contener cualquier exceso de pintura.

Pintura interior de tanques y compartimientos. Los tanques y compartimentos a bordo de los barcos deben recubrirse una y otra vez para mantener la longevidad del barco. El repintado de tanques de reparación de barcos requiere una gran cantidad de preparación de la superficie antes de pintar. La mayoría de los tanques se encuentran en el fondo del buque (p. ej., tanques de lastre, sentinas, tanques de combustible). Los tanques se preparan para la pintura utilizando solventes y detergentes para eliminar las acumulaciones de grasa y aceite. Las aguas residuales generadas durante la limpieza del tanque deben tratarse y eliminarse adecuadamente. Una vez que los tanques se secan, se limpian con chorro abrasivo. Durante la operación de chorreado, el tanque debe tener aire de recirculación y la arena debe ser aspirada. Los sistemas de vacío utilizados son de anillo líquido o de tornillo rotativo. Estas aspiradoras deben ser muy potentes para eliminar la arena del depósito. Los sistemas de vacío y los sistemas de ventilación se ubican generalmente en la superficie del muelle, y el acceso a los tanques se realiza a través de orificios en el casco. Una vez que se limpia la superficie y se elimina la arena, se puede comenzar a pintar. Se requiere ventilación y respiradores adecuados para la preparación y pintura de todas las superficies de tanques y compartimentos (es decir, en espacios cerrados o confinados).

Preparación de la superficie de pintura como etapas de la construcción. Una vez que los bloques, o varias unidades, abandonan el área de ensamblaje, con frecuencia se transportan a un área de explosión donde se prepara todo el bloque para pintar. En este punto, el bloque generalmente se vuelve a chorrear hasta dejar el metal desnudo (es decir, se quita la imprimación de construcción) (consulte la figura 7). El método más frecuente para la preparación de la superficie del bloque es el chorreado con boquillas de aire. La siguiente etapa es la etapa de aplicación de pintura. Los pintores generalmente usan equipos de rociado sin aire en las plataformas de acceso. Una vez que se ha aplicado el sistema de recubrimiento del bloque, el bloque se transporta a la etapa de montaje en bloque, donde se instalan los materiales de equipamiento.

Áreas de pintura de piezas pequeñas. Muchas partes que componen un barco necesitan que se les aplique un sistema de recubrimiento antes de la instalación. Por ejemplo, los carretes de tuberías, los conductos de ventilación, los cimientos y las puertas se pintan antes de instalarlos en el bloque. Las piezas pequeñas generalmente se preparan para pintar en un área designada del astillero. La pintura de piezas pequeñas puede realizarse en otra ubicación designada en el astillero que mejor se adapte a las necesidades de producción. Algunas piezas pequeñas se pintan en los distintos talleres, mientras que otras se pintan en una ubicación estándar operada por el departamento de pintura.

Preparación de superficies y pintura sobre taco y sobre tabla

La pintura final del barco se realiza a bordo, y la pintura de retoque se realizará con frecuencia en el bloque (consulte la figura 10). La pintura de retoque en bloque ocurre por varias razones. En algunos casos, los sistemas de pintura están dañados en el bloque y deben repararse, o quizás se aplicó el sistema de pintura incorrecto y debe reemplazarse. La pintura en bloque implica el uso de equipos portátiles de limpieza y pintura en todas las áreas de equipamiento en bloque. La pintura a bordo implica preparar y pintar las secciones de interfaz entre los bloques de construcción y volver a pintar las áreas dañadas por soldadura, reelaboración, equipamiento a bordo y otros procesos. Las superficies se pueden preparar con herramientas manuales, lijado, cepillado, limpieza con solventes o cualquiera de las otras técnicas de preparación de superficies. La pintura se aplica con rociadores portátiles sin aire, rodillos y brochas.

Figura 10. Pintura de retoque en el casco de un barco.

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Equipamiento

El equipamiento previo al montaje de bloques de construcción es el método actual de construcción naval utilizado por todos los constructores navales competitivos en todo el mundo. El equipamiento es el proceso de instalar piezas y varios subconjuntos (p. ej., sistemas de tuberías, equipos de ventilación, componentes eléctricos) en el bloque antes de unir los bloques en los montajes. El equipamiento de bloques en todo el astillero se presta a formar un enfoque de línea de montaje para la construcción naval.

El equipamiento en cada etapa de la construcción está planificado para que el proceso fluya sin problemas en todo el astillero. Para simplificar, el equipamiento se puede dividir en tres etapas principales de construcción una vez que se ha ensamblado la estructura de acero del bloque:

  1. equipamiento de la unidad
  2. equipamiento en bloque
  3. equipamiento a bordo.

 

equipamiento de la unidad es la etapa en la que los accesorios, las piezas, los cimientos, la maquinaria y otros materiales de equipamiento se ensamblan independientemente del bloque del casco (es decir, las unidades se ensamblan separadas de los bloques estructurales de acero). El equipamiento de unidades permite a los trabajadores ensamblar componentes y sistemas a bordo en tierra, donde tienen fácil acceso a la maquinaria y los talleres. Las unidades se instalan en la etapa de construcción a bordo o en bloque. Las unidades vienen en diferentes tamaños, formas y complejidades. En algunos casos, las unidades son tan simples como un motor de ventilador conectado a una cámara y un serpentín. Las unidades grandes y complejas se componen principalmente de componentes en espacios de máquinas, calderas, salas de bombas y otras áreas complejas del barco. El equipamiento de unidades implica ensamblar carretes de tuberías y otros componentes juntos, y luego conectar los componentes en unidades. Los espacios de maquinaria son áreas en el barco donde se encuentra la maquinaria (por ejemplo, salas de máquinas, estaciones de bombeo y generadores) y el equipamiento allí es intensivo. El equipamiento de las unidades en tierra aumenta la seguridad y la eficiencia al reducir las horas de trabajo que, de otro modo, se asignarían al trabajo en bloque o a bordo en espacios más reducidos donde las condiciones son más difíciles.

Equipamiento en bloque es la etapa de la construcción donde se instala la mayor parte del material de equipamiento en los bloques. Los materiales de equipamiento instalados en el bloque consisten en sistemas de ventilación, sistemas de tuberías, puertas, luces, escaleras, barandas, ensamblajes eléctricos, etc. Muchas unidades también se instalan en la etapa de bloque. A lo largo de la etapa de equipamiento en bloque, el bloque se puede levantar, girar y mover para facilitar de manera eficiente la instalación de materiales de equipamiento en los techos, paredes y pisos. Todas las tiendas y servicios del astillero deben estar comunicados en la etapa de bloqueo para garantizar que los materiales se instalen en el momento y lugar correctos.

Equipamiento a bordo se realiza después de que los bloques se elevan sobre el barco en construcción (es decir, después de la erección). En este momento, el barco está en una posición de construcción (vías de construcción o muelle de construcción), o podría estar atracado en el muelle. Los bloques ya están equipados en gran medida, aunque aún se necesita mucho más trabajo antes de que el barco esté listo para operar. El equipamiento a bordo implica el proceso de instalación de grandes unidades y bloques a bordo del barco. La instalación incluye levantar los bloques grandes y las unidades a bordo del nuevo barco y soldarlos o atornillarlos en su lugar. El equipamiento a bordo también implica la conexión de los sistemas de a bordo (es decir, el sistema de tuberías, el sistema de ventilación y el sistema eléctrico). Todos los sistemas de cableado se tiran por todo el barco en la etapa de a bordo.

Pruebas

La etapa de operación y prueba de la construcción evalúa la funcionalidad de los componentes y sistemas instalados. En esta etapa, los sistemas son operados, inspeccionados y probados. Si los sistemas fallan las pruebas por cualquier motivo, el sistema debe repararse y volver a probarse hasta que esté completamente operativo. Todos los sistemas de tuberías a bordo del barco están presurizados para localizar las fugas que puedan existir en el sistema. Los tanques también necesitan pruebas estructurales, lo que se logra llenando los tanques con fluidos (es decir, agua salada o agua dulce) e inspeccionando la estabilidad estructural. Se prueban los sistemas de ventilación, eléctricos y muchos otros. La mayoría de las pruebas y operaciones del sistema se realizan mientras el barco está atracado en el muelle. Sin embargo, existe una tendencia creciente a realizar pruebas en las primeras etapas de la construcción (p. ej., pruebas preliminares en los talleres de producción). La realización de pruebas en las primeras etapas de la construcción facilita la reparación de fallas debido a la mayor accesibilidad a los sistemas, aunque siempre será necesario realizar pruebas completas de los sistemas a bordo. Una vez que se realizan todas las pruebas preliminares en el muelle, el barco se envía al mar para una serie de pruebas completamente operativas y pruebas en el mar antes de entregar el barco a su propietario.

Reparación de barcos

Prácticas y procesos de reparación de barcos de acero.

La reparación de barcos generalmente incluye todas las conversiones de barcos, revisiones, programas de mantenimiento, reparaciones de daños importantes y reparaciones de equipos menores. La reparación de barcos es una parte muy importante de la industria del transporte marítimo y la construcción naval. Aproximadamente el 25% de la mano de obra en la mayoría de los astilleros privados de construcción naval realiza trabajos de reparación y conversión. Actualmente hay muchos barcos que necesitan actualización y/o conversiones para cumplir con los requisitos ambientales y de seguridad. Con las flotas en todo el mundo volviéndose viejas e ineficientes, y con el alto costo de los nuevos barcos, la situación está ejerciendo presión sobre las compañías navieras. En general, el trabajo de conversión y reparación en los astilleros estadounidenses es más rentable que la construcción nueva. En los astilleros de nueva construcción, los contratos de reparación, las revisiones y las conversiones también ayudan a estabilizar la fuerza laboral durante los períodos de nueva construcción limitada, y la nueva construcción aumenta la carga de trabajo de la mano de obra de reparación. El proceso de reparación de barcos es muy parecido al proceso de construcción nueva, excepto que generalmente es a menor escala y se realiza a un ritmo más rápido. El proceso de reparación requiere una coordinación más oportuna y un proceso de licitación agresivo para los contratos de reparación de barcos. Los clientes del trabajo de reparación son generalmente la marina, los propietarios de barcos comerciales y otros propietarios de estructuras marinas.

El cliente suele proporcionar especificaciones del contrato, dibujos y elementos estándar. Los contratos pueden ser precio fijo firme (AFP), tarifa de adjudicación de precio fijo firme (FFPAF), costo más tarifa fija (CPF), costo más tarifa de adjudicación (CPAF) o reparación urgente contratos El proceso se inicia en el área de comercialización cuando se solicita al astillero una solicitud de propuesta (RFP) o una invitación a ofertar (IFB). El precio más bajo generalmente gana un contrato IFB, mientras que la adjudicación de una RFP puede basarse en factores distintos al precio. El grupo de estimación de reparaciones prepara la estimación de costos y la propuesta para el contrato de reparación. Las estimaciones de ofertas generalmente incluyen las horas de los trabajadores y las tarifas salariales, los materiales, los gastos generales, los costos de servicios especiales, el dinero de los subcontratistas, las horas extra y las primas por turnos, otras tarifas, el costo monetario de las instalaciones y, con base en estos, el precio estimado del contrato. Una vez que se adjudica el contrato, se debe desarrollar un plan de producción.

Planificación, ingeniería y producción de reparaciones

Aunque se realiza una planificación preliminar en la etapa de propuesta del contrato, todavía se necesita mucho trabajo para planificar y ejecutar el contrato de manera oportuna. Se deben realizar los siguientes pasos: leer y comprender todas las especificaciones del contrato, categorizar el trabajo, integrar el trabajo en un plan de producción lógico y determinar la ruta crítica. Los departamentos de planificación, ingeniería, materiales, subcontratos y producción de reparaciones deben trabajar en estrecha colaboración para realizar la reparación de la manera más oportuna y rentable. La prefabricación de tuberías, ventilación, maquinaria eléctrica y de otro tipo se realiza, en muchos casos, antes de la llegada del barco. El preequipamiento y preembalaje de las unidades de reparación requiere la cooperación con los talleres de producción para realizar el trabajo de manera oportuna.

Tipos comunes de trabajos de reparación.

Los barcos son similares a otros tipos de maquinaria en que requieren un mantenimiento frecuente y, a veces, revisiones completas para permanecer operativos. Muchos astilleros tienen contratos de mantenimiento con compañías navieras, barcos y/o clases de barcos que identifican trabajos de mantenimiento frecuentes. Ejemplos de tareas de mantenimiento y reparación incluyen:

  • voladura y repintado del casco del buque, francobordo, superestructura, tanques interiores y áreas de trabajo
  • reconstrucción e instalación de maquinaria importante (por ejemplo, motores diésel, turbinas, generadores y estaciones de bombeo)
  • revisiones, mantenimiento e instalación de sistemas (p. ej., lavado, prueba e instalación de un sistema de tuberías)
  • instalación de nuevos sistemas, ya sea agregando nuevos equipos o reemplazando sistemas obsoletos (p. ej., sistemas de navegación, sistemas de combate, sistemas de comunicación o sistemas de tuberías actualizados)
  • reparación, modificación y alineación de hélices y timones
  • creación de nuevos espacios de maquinaria en el barco (p. ej., corte de la estructura de acero existente y adición de nuevas paredes, refuerzos, soportes verticales y correas).

 

En muchos casos, los contratos de reparación son una situación de emergencia con muy poca advertencia, lo que hace que la reparación de barcos sea un entorno impredecible y de rápido movimiento. Los barcos de reparación normales permanecerán en el astillero de 3 días a 2 meses, mientras que las reparaciones y conversiones mayores pueden durar más de un año.

Grandes reparaciones y proyectos de conversión.

Grandes contratos de reparación y conversiones importantes son comunes en la industria de reparación de barcos. La mayoría de estos grandes contratos de reparación son realizados por astilleros que tienen la capacidad de construir barcos, aunque algunos astilleros principalmente de reparación realizarán reparaciones y conversiones extensas.

Ejemplos de contratos de reparación mayor son los siguientes:

  • conversión de barcos de suministro a barcos hospitales
  • cortar un barco por la mitad e instalar una nueva sección para alargar el barco (ver figura 11)
  • sustitución de segmentos de un barco que ha encallado (ver figura 12)
  • Desmontaje completo, reconfiguración estructural y equipamiento de sistemas de combate.
  • remodelación importante del interior o exterior del barco (p. ej., reparaciones completas de barcos de cruceros de pasajeros).

 

La mayoría de las reparaciones y conversiones importantes requieren un gran esfuerzo de planificación, ingeniería y producción. En muchos casos, será necesario realizar una gran cantidad de trabajo de acero (p. ej., corte importante de la estructura del barco existente e instalación de nuevas configuraciones). Estos proyectos se pueden dividir en cuatro etapas principales: remoción, construcción de nueva estructura, instalación de equipos y pruebas. Se requieren subcontratistas para la mayoría de las reparaciones y conversiones mayores y menores. Los subcontratistas brindan experiencia en ciertas áreas y ayudan a nivelar la carga de trabajo en el astillero.

Figura 11. Cortar una nave por la mitad para instalar un nuevo tramo.

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Figura 12. Sustitución de la proa de un barco encallado.

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 Algunos de los trabajos que realizan los subcontratistas son los siguientes:

  • apoyo a la reparación de barcos

  • principales instalaciones de sistemas de combate (técnicas)

  • re-tubing y reconstrucción de calderas

  • revisiones de compresores de aire

  • retirada y eliminación de amianto

  • limpieza de tanques

  • voladura y pintura

  • revisiones del sistema de bombas

  • pequeña fabricación estructural

  • revisiones de cabrestante

  • modificaciones del sistema de vapor principal

  • fabricaciones del sistema (es decir, tuberías, ventilación, cimientos, etc.).

 

Al igual que con las construcciones nuevas, todos los sistemas instalados deben probarse y estar operativos antes de devolver el barco a su propietario. Los requisitos de prueba generalmente se originan en el contrato, aunque existen otras fuentes de requisitos de prueba. Las pruebas deben ser programadas, rastreadas para su correcta finalización y supervisadas por los grupos correspondientes (calidad interna del astillero, operación de embarcaciones, agencias gubernamentales, armadores, etc.). Una vez que los sistemas están instalados y debidamente probados, el área, el compartimento y/o el sistema pueden considerarse vendidos al barco (es decir, completados).

Existen muchas similitudes entre los procesos de nueva construcción y reparación. Las principales similitudes son que ambos utilizan la aplicación de prácticas de fabricación, procesos, instalaciones y talleres de apoyo esencialmente iguales. La reparación de barcos y los trabajos de nueva construcción requieren mano de obra altamente calificada porque muchas de las operaciones tienen un potencial limitado para la automatización (especialmente la reparación de barcos). Ambos requieren una excelente planificación, ingeniería y comunicaciones interdepartamentales. El flujo del proceso de reparación es generalmente el siguiente: estimar, planificar y diseñar el trabajo; trabajo de desmontaje; reacondicionamiento de estructuras de acero; producción de reparación; prueba y ensayos; y entregar el barco. En muchos sentidos, el proceso de reparación de barcos es similar a la construcción de barcos, aunque la construcción nueva requiere una mayor cantidad de organización debido al tamaño de la mano de obra, el tamaño de la carga de trabajo, el número de piezas y la complejidad de las comunicaciones (es decir, planes de producción y cronogramas). ) que rodean el flujo de trabajo de la construcción naval.

Peligros y precauciones

La construcción y reparación naval es una de las industrias más peligrosas. El trabajo debe realizarse en una variedad de situaciones altamente peligrosas, como espacios confinados y alturas considerables. Gran parte del trabajo manual se realiza con equipos y materiales pesados. Dado que el trabajo está tan interrelacionado, los resultados de un proceso pueden poner en peligro al personal involucrado en otro proceso. Además, una gran parte del trabajo se realiza al aire libre y los efectos de las condiciones climáticas extremas pueden causar o agravar condiciones peligrosas. Además, se deben usar una serie de productos químicos, pinturas, solventes y recubrimientos, que pueden presentar riesgos significativos para los empleados.

Riesgos para la salud

Peligros químicos que presentan riesgos para la salud de los empleados en los astilleros incluyen:

  • polvos de operaciones de limpieza con chorro abrasivo
  • exposición al amianto y fibras minerales en trabajos de aislamiento
  • vapores y nieblas de pulverización de pinturas, revestimientos, disolventes y diluyentes
  • humos de diversas operaciones de soldadura, quemado, soldadura blanda y soldadura fuerte
  • exposición a gases utilizados en diversos procesos de soldadura, quemado y calentamiento
  • exposición a sustancias químicas tóxicas específicas en resinas epoxi, pinturas antiincrustantes de organoestaño y cobre, pintura con plomo, aceites, grasas, pigmentos y similares.

    Peligros físicos debido a la naturaleza manual del trabajo incluyen:

    • temperaturas y climas extremos asociados con el trabajo realizado al aire libre
    • peligros electricos
    • problemas relacionados con la ergonomía causados ​​por el manejo repetitivo de materiales grandes y voluminosos
    • radiaciones ionizantes y no ionizantes
    • ruido y vibración
    • potencial de deficiencia de oxígeno y otros peligros en espacios confinados asociados con tanques, dobles fondos, etc.
    • caídas y tropiezos por trabajos al mismo nivel así como trabajos desde grandes alturas.

    Medidas preventivas

    Aunque la construcción y reparación de barcos es una industria muy peligrosa, los riesgos para el personal por estos peligros pueden y deben minimizarse. La base para la reducción de riesgos es un programa de salud y seguridad bien fundado que se arraiga en una buena asociación entre la dirección y los sindicatos o empleados. Hay una serie de enfoques que se pueden utilizar para prevenir o minimizar los peligros en los astilleros una vez que se identifican. Estos enfoques pueden dividirse en términos generales en varias estrategias. Controles de ingeniería se emplean para eliminar o controlar los peligros en su punto de generación. Estos controles son los más deseables de los diversos tipos, ya que son los más confiables:

    • Sustitución o eliminación. Siempre que sea posible, los procesos que producen peligros o materiales tóxicos deben eliminarse o reemplazarse con procesos o materiales menos peligrosos. Esta es la forma más efectiva de control. Un ejemplo es el uso de materiales no cancerígenos en lugar de aislamiento de asbesto. Otro ejemplo es el uso de mesas elevadoras hidráulicas para el manejo de materiales pesados, en lugar del levantamiento manual. Con frecuencia es posible reemplazar las pinturas a base de solventes con recubrimientos a base de agua. Se puede utilizar la automatización o la robótica para eliminar los peligros del proceso.

    • Aislamiento. Los procesos que no son susceptibles de sustitución o eliminación a veces se pueden aislar de los empleados para minimizar las exposiciones. Con frecuencia, las fuentes de alto ruido pueden reubicarse para colocar más distancia entre los trabajadores y la fuente de ruido, reduciendo así la exposición.

    • Recinto. A veces, los procesos o el personal pueden encerrarse para eliminar o reducir las exposiciones. A los operadores de equipos se les pueden proporcionar cabinas cerradas para minimizar la exposición al ruido, el calor, el frío o incluso los peligros químicos. Los procesos también se pueden encerrar. Las cabinas de pintura en aerosol y las cabinas de soldadura son ejemplos de recintos de proceso que reducen la exposición a materiales potencialmente tóxicos.

    • Ventilación. Los procesos que producen materiales tóxicos pueden ventilarse para capturar los materiales en su punto de generación. Esta técnica se usa ampliamente en astilleros y astilleros, particularmente para controlar humos y gases de soldadura, vapores de pintura y similares. Muchos ventiladores y sopladores están ubicados en las cubiertas de los barcos y el aire se expulsa o se sopla hacia los espacios para reducir la exposición a los peligros. Con frecuencia, los ventiladores se utilizan en el modo de soplado para dirigir el aire fresco a los compartimentos para mantener niveles de oxígeno aceptables.


    Controles administrativos se utilizan para minimizar las exposiciones al limitar administrativamente el tiempo que el personal pasa en situaciones potencialmente peligrosas. Esto generalmente se logra mediante la rotación del personal de un trabajo de riesgo relativamente bajo a uno de mayor riesgo. Aunque la cantidad total de tiempo de exposición de la persona no cambia, la exposición de cada trabajador individual se reduce.

    Los controles administrativos no carecen de aspectos negativos. Esta técnica requiere capacitación adicional ya que los trabajadores deben conocer ambos trabajos y más trabajadores están potencialmente expuestos a un peligro. Además, dado que la cantidad de personal expuesto a riesgos se ha duplicado desde el punto de vista legal, las posibles responsabilidades pueden aumentar. Sin embargo, el control administrativo puede ser un método eficaz si se aplica correctamente.

    Controles de protección personal. Los astilleros deben depender en gran medida de las diversas formas de protección personal. La naturaleza de la construcción y reparación de barcos no se presta a los enfoques de ingeniería tradicionales. Los barcos son espacios muy confinados con acceso limitado. Un submarino en reparación tiene de 1 a 3 escotillas de 76 m de diámetro por las que deben pasar personas y equipos. La cantidad de tubería de ventilación que puede pasar es muy limitada. De manera similar, en los barcos grandes, el trabajo se realiza en las profundidades del barco, y aunque se puede fumar algo de ventilación a través de los distintos niveles para alcanzar la operación deseada, la cantidad es limitada. Además, los ventiladores que empujan o extraen aire a través de la tubería de ventilación generalmente están ubicados en aire fresco, generalmente en una cubierta principal, y también tienen una capacidad algo limitada.

    Además, la construcción y reparación de barcos no se realiza en una línea de montaje, sino en sitios de trabajo separados, de modo que los controles de ingeniería estacionarios no son prácticos. Además, un barco puede estar en reparación durante unos días, y la medida en que se puede utilizar el control de ingeniería es nuevamente limitada. El equipo de protección personal se usa ampliamente en estas situaciones.

    En los talleres, se puede hacer un uso más extenso de los enfoques tradicionales de control de ingeniería. La mayoría de los equipos y la maquinaria en los talleres y las placas de montaje son muy aptos para la protección tradicional, la ventilación y otros enfoques de ingeniería. Sin embargo, también se debe utilizar algún equipo de protección personal en estas situaciones.

    A continuación se presenta una discusión de las diversas aplicaciones del equipo de protección personal utilizado en los astilleros:

    Soldadura, corte y rectificado. El proceso básico de construcción y reparación de barcos implica cortar, dar forma y unir acero y otros metales. En el proceso se generan humos metálicos, polvos y partículas. Aunque a veces se puede utilizar la ventilación, los soldadores con más frecuencia deben utilizar respiradores para protegerse de las partículas y los humos de soldadura. Además, deben emplear protección ocular adecuada para la iluminación ultravioleta e infrarroja y otros peligros físicos para los ojos y la cara. Para brindar protección contra chispas y otras formas de metal fundido, el soldador debe estar protegido con guantes de soldar, ropa de manga larga y otra protección física.

    Chorro abrasivo y pintura. Gran parte de la pintura se realiza en la construcción y reparación de barcos. En muchos casos, las pinturas y los revestimientos los especifica el propietario del barco. Antes de pintar, el equipo debe ser chorreado con un abrasivo hasta cierto perfil que asegure una buena adherencia y protección.

    La limpieza con chorro abrasivo de piezas pequeñas se puede realizar en un sistema cerrado, como una guantera. Sin embargo, la mayoría de los componentes grandes se chorrean con abrasivo manualmente. Algunas voladuras se realizan al aire libre, otras en grandes espacios de un edificio o taller designado para este propósito y otras dentro de los recipientes o secciones de los mismos. En cualquier caso, el personal que realice el chorreado abrasivo deberá utilizar protección de cuerpo completo, protección auditiva y protección respiratoria alimentada por aire. Deben contar con un suministro adecuado de aire respirable (es decir, al menos aire respirable de grado D).

    En algunos países se ha prohibido el uso de sílice cristalina. Generalmente no se recomienda su uso. Si se utilizan materiales que contienen sílice en la voladura, se deben tomar medidas de protección preventivas.

    Después de la limpieza con chorro abrasivo, los materiales deben pintarse rápidamente para evitar la "oxidación instantánea" de la superficie. Aunque el mercurio, el arsénico y otros metales muy tóxicos ya no se usan en las pinturas, las pinturas que se usan en los astilleros generalmente contienen solventes y pigmentos como el zinc. Otras pinturas son del tipo epoxi. Los pintores que aplican estos recubrimientos deben estar protegidos. La mayoría de los pintores deben usar un respirador de presión negativa o positiva para su protección, así como overoles de cuerpo completo, guantes, cubiertas para zapatos y protección para los ojos. A veces, la pintura debe realizarse en espacios confinados o cerrados. En estos casos, se debe usar protección respiratoria con suministro de aire y protección para todo el cuerpo, y debe haber un programa adecuado para espacios confinados que requiera permiso.

    Peligros aéreos. Los astilleros tienen muchas grúas y se realiza una gran cantidad de trabajo por encima de la cabeza. En general, se requiere protección con casco en todas las áreas de producción de los astilleros.

    Itrabajo de aislamiento. Los sistemas de tuberías y otros componentes deben estar aislados para mantener la temperatura de los componentes y reducir el calor en el interior del barco; en algunos casos, se necesita aislamiento para reducir el ruido. En la reparación de barcos, se debe quitar el aislamiento existente de las tuberías para realizar trabajos de reparación; en estos casos, con frecuencia se encuentra material de asbesto. En obra nueva se utiliza con frecuencia fibra de vidrio y fibras minerales. En cualquier caso, se debe usar protección respiratoria adecuada y protección para todo el cuerpo.

    Fuentes de ruido. El trabajo en los astilleros es notoriamente ruidoso. La mayoría de los procesos implican trabajar con metal; esto normalmente produce niveles de ruido por encima de los límites de seguridad aceptables. No todas las fuentes de ruido se pueden controlar a niveles seguros utilizando controles de ingeniería. Por lo tanto, se debe usar protección personal.

    Peligros para los pies. Los astilleros tienen una serie de operaciones y procesos que presentan peligros para los pies. A menudo es difícil y poco práctico segregar la instalación en áreas con riesgo para los pies y áreas sin riesgo para los pies; Por lo general, se requieren zapatos/botas de seguridad para toda el área de producción de los astilleros.

    Peligros para los ojos. Hay muchas fuentes potenciales de peligro para los ojos en los astilleros. Los ejemplos son varios peligros de luz ultravioleta e infrarroja de arcos de soldadura, peligros físicos de varios polvos y partículas de trabajo de metales, granallado abrasivo, trabajo con varios baños de decapado y metal, cáusticos y aerosoles de pintura. Debido a la naturaleza omnipresente de estos peligros, los anteojos de seguridad se requieren con frecuencia en las áreas de producción de los astilleros por simplicidad práctica y administrativa. Se requiere protección ocular especial para procesos individuales específicos.

    Dirigir. A lo largo de los años, los imprimadores y revestimientos a base de plomo se han utilizado ampliamente en la construcción de barcos. Aunque las pinturas y revestimientos que contienen plomo rara vez se utilizan en la actualidad, una cantidad significativa de plomo elemental se utiliza en los astilleros nucleares como material de protección contra la radiación. Además, el trabajo de reparación de barcos a menudo implica la eliminación de revestimientos más antiguos que con frecuencia contienen plomo. De hecho, el trabajo de reparación requiere una gran sensibilidad y preocupación por los materiales que se han aplicado o utilizado previamente. El trabajo con plomo requiere protección de cuerpo completo, incluidos overoles, guantes, gorro, cubrezapatos y protección respiratoria.

    Construcción de barcos

    De alguna manera, se puede pensar en los barcos como barcos relativamente pequeños en el sentido de que muchos de los procesos utilizados para construir y reparar barcos son muy similares a los que se usan para construir y reparar barcos, solo que en una escala más pequeña. En general, se eligen acero, madera y materiales compuestos para la construcción de cascos de embarcaciones.

    composites incluyen, en general, materiales tales como metales reforzados con fibras, cemento reforzado con fibras, hormigón armado, plásticos reforzados con fibras y plásticos reforzados con fibra de vidrio (PRFV). El desarrollo a principios de la década de 1950 de métodos de colocación manual que empleaban resina de poliéster de curado en frío con refuerzo de vidrio condujo a una rápida expansión de la construcción de embarcaciones de PRFV, del 4 % en la década de 1950 a más del 80 % en la década de 1980 e incluso más en la actualidad.

    En embarcaciones de más de 40 m de eslora, el acero en lugar de la madera es la principal alternativa al PRFV. A medida que se reduce el tamaño del casco, aumenta el costo relativo de la construcción de acero, lo que generalmente deja de ser competitivo para los cascos de menos de 20 m de eslora. La necesidad de un margen de corrosión tiende también a conducir a un peso excesivo en pequeñas embarcaciones de acero. Sin embargo, para embarcaciones de más de 40 m, el bajo costo de la construcción pesada de acero soldado suele ser una ventaja decisiva. Sin embargo, a menos que el diseño imaginativo, los materiales mejorados y la fabricación automatizada puedan lograr una reducción sustancial de los costos, parece poco probable que los plásticos reforzados con fibra de vidrio lleguen a ser competitivos con el acero para la construcción de barcos de más de 40 m de eslora, excepto cuando existen requisitos especiales ( por ejemplo, para el transporte de carga a granel corrosiva o criogénica, donde se requiere un casco no magnético o donde es necesario un ahorro sustancial de peso por motivos de rendimiento).

    Los GRP ahora se emplean en una amplia gama de aplicaciones de cascos de embarcaciones, incluidas lanchas rápidas, yates costeros y oceánicos, embarcaciones de trabajo, lanchas para pilotos y pasajeros y embarcaciones de pesca. Su éxito en los barcos de pesca, donde la madera ha sido el material tradicional, se debe a:

    • costo inicial competitivo, particularmente donde muchos cascos se construyen con el mismo diseño, mejorado por el costo creciente de la madera y la escasez de carpinteros calificados

    • rendimiento sin problemas y bajos costos de mantenimiento como resultado de las cualidades a prueba de fugas e imputrescibles de los cascos de PRFV, su resistencia a los organismos perforadores marinos y el bajo costo de reparación

    • la facilidad con la que se pueden fabricar formas complejas, que pueden ser necesarias con fines hidrodinámicos y estructurales o por razones estéticas.

    métodos de fabricación

    La forma más común de construcción para cascos, cubiertas y mamparos en cascos de PRFV grandes y pequeños es el laminado de una sola piel reforzado según sea necesario con refuerzos. Se emplean varios métodos de fabricación en la construcción de cascos sándwich y de una sola piel.

    Moldeo por contacto. Con mucho, el método más común de fabricación para cascos de PRFV de una sola piel de todos los tamaños es el moldeo por contacto en un molde abierto o negativo utilizando resina de poliéster de curado en frío y refuerzo de vidrio E.

    El primer paso en el proceso de fabricación es la preparación del molde. Para cascos de tamaño pequeño y moderado, los moldes generalmente se fabrican en PRFV, en cuyo caso primero se ensambla un tapón positivo, comúnmente de construcción de madera terminada en PRFV, cuya superficie externa define con precisión la forma requerida del casco. La preparación del molde generalmente se completa con un pulido con cera y la aplicación de una película de alcohol polivinílico (PVA) o un agente de liberación equivalente. El laminado suele comenzar con la aplicación de una capa de gel pigmentada de resina de buena calidad. Luego se continúa con el laminado, antes de que el gel coat se haya curado por completo, utilizando uno de los siguientes procesos:

    • Rocíe. Los rovings o refuerzos de fibra de vidrio se pulverizan simultáneamente con resina de poliéster, mezclándose esta última con catalizador y acelerador en la pistola de pulverización.

    • Colocación manual. La resina mezclada con el catalizador y el acelerador se deposita generosamente sobre la capa de gel o sobre una capa previa de refuerzo impregnado con brocha, rodillo dosificador o pistola rociadora.

     

    El proceso descrito anteriormente puede lograr una aplicación eficiente de refuerzos muy pesados ​​(tela de hasta 4,000 g/m2 se ha utilizado con éxito, aunque para la producción a gran escala un peso de tejido de 1,500 a 2,000 g/m2 se ha preferido), lo que proporciona una velocidad de laminación rápida con bajos costos de mano de obra. Se puede aplicar un proceso similar para la colocación rápida de paneles de cubierta y mamparos planos o casi planos. La producción por lotes de ciertos cascos de 49 m, incluida la instalación de cubiertas y mamparos, se ha logrado con un tiempo de finalización de 10 semanas por casco.

    Moldeo por compresión. El moldeo por compresión implica la aplicación de presión, posiblemente acompañada de calor, a la superficie de un laminado sin curar, para aumentar el contenido de fibra y reducir los vacíos exprimiendo el exceso de resina y aire.

    Moldeo de bolsas de vacío. Este proceso, que puede considerarse como una elaboración de moldeo por contacto, consiste en colocar sobre el molde una membrana flexible, separada del laminado sin curar por una película de PVA, polietileno o material equivalente, sellando los bordes y evacuando el espacio debajo de la membrana para que que el laminado se somete a una presión de hasta l bar. El curado se puede acelerar colocando el componente embolsado en un horno o empleando un molde calentado.

    Moldeo en autoclave. Se pueden lograr presiones más altas (por ejemplo, de 5 a 15 bar) combinadas con temperaturas elevadas, lo que produce un mayor contenido de fibra y, por lo tanto, propiedades mecánicas superiores, realizando el proceso de moldeo de bolsas en un autoclave (horno presurizado).

    Moldeo de troquel emparejado. El material de moldeo sin curar, que en un componente grande, como el casco de un barco, es probable que sea una premezcla rociada de resina y hilos de vidrio cortados o una preforma a medida de tejido de vidrio preimpregnado, se comprime entre moldes positivos y negativos emparejados, generalmente de construcción metálica, con aplicación de calor si se requiere. Debido al alto costo inicial de los moldes, es probable que este proceso sea económico solo para grandes series de producción y rara vez se usa para la fabricación de cascos de barcos.

    Devanado de filamentos. La fabricación en este proceso se lleva a cabo enrollando fibras de refuerzo, en forma de mecha continua que se puede impregnar con resina justo antes del bobinado (bobinado en húmedo) o puede estar preimpregnada con resina parcialmente curada (bobinado en seco). sobre un mandril que define la geometría interna.

    construcción sándwich. Los cascos tipo sándwich, las cubiertas y los mamparos pueden fabricarse mediante moldeo por contacto, utilizando resina de poliéster de curado a temperatura ambiente, de forma muy similar a las estructuras de un solo revestimiento. La piel exterior de PRFV se coloca primero sobre el molde negativo. Las tiras de material del núcleo se incrustan en una capa de poliéster o resina epoxi. Luego se completa la fabricación colocando la piel interna de PRFV.

    Resinas de poliéster y epoxi. Las resinas de poliéster insaturadas son, con mucho, los materiales de matriz más utilizados para laminados estructurales marinos. Su eficacia se deriva de su costo moderado, la facilidad de uso dentro de los procesos de fabricación de laminación manual o rociado y, en general, un buen rendimiento en un entorno marino. Hay tres tipos principales disponibles:

    1. poliéster ortoftálico, hecho por una combinación de anhídridos maleico y ftálico con un glicol (comúnmente propilenglicol), es el material de matriz menos costoso y más utilizado para la construcción de embarcaciones pequeñas.

    2. poliéster isoftálico, contiene ácido isoftálico en lugar de anhídrido ftálico, es más caro, tiene propiedades mecánicas algo superiores y resistencia al agua y se especifica comúnmente para la construcción de embarcaciones de mayor rendimiento y capas de gel marinas.

    3. Sistemas epoxi de bisfenol, en el que el ácido ftálico o el anhídrido se reemplaza parcial o completamente por bisfenol A, ofrece (a un costo sustancialmente más alto) una resistencia química y al agua mucho mejor.

    Peligros para la seguridad y la salud

    Aunque muchos de los peligros químicos, físicos y biológicos en la construcción naval son comunes a la construcción de embarcaciones, una preocupación principal es la exposición a varios vapores de solventes y polvos epoxi del proceso de fabricación de embarcaciones. La exposición no controlada a estos peligros puede producir trastornos del sistema nervioso central, daño hepático y renal y reacciones de sensibilización, respectivamente. Los controles para estos peligros potenciales son esencialmente los mismos que los descritos anteriormente en la sección de construcción naval, es decir, controles de ingeniería, controles administrativos y controles de protección personal.

     

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    Leer 30649 veces Modificado por última vez el sábado 18 de junio de 2022 00:59

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