Armazón del buque (estructuras y uniones)

En ocasione, la arquitectura naval presenta algunas afinidades con la anatomía: es el caso del armazón, que cumple la misma función en un buque que el esqueleto humano. De hecho, el armazón asume la función indispensable de sustentar la estructura del buque; sin él, el casco no tendría la rigidez necesaria para sostenerse ni para soportar las torsiones. La parte longitudinal del armazón (la quilla) es extremadamente delicada e importante: cualquier error de cálculo o de ejecución tendría consecuencias muy graves e irreparables para la integridad del buque.

Composición de proa a popa

El armazón longitudinal comprende el complejo de la quilla, es decir, el conjunto estructural de la popa (codaste y otras piezas) y el de la proa (roda y componentes anexos). En el dibujo IV se ilustra la quilla completa de un buque en construcción.

La imagen 14 muestra dos quillas completas: una entera (arriba) y otra (abajo) en la que se detallan los elementos que la componen. Ambas muestran el sistema inglés de construcción, con las cuadernas (que cruzan la quilla de lado a lado) que se cierran mucho antes del extremo de la proa y de la popa, y los elementos de la contrarroda y del contracodaste. Tal como sucede en la espina dorsal humana, el armazón se compone de muchos elementos más pequeños que se deben entrelazar de modo seguro y resistente. Además de las piezas que forman la quilla, las juntas también son relevantes en el conjunto de proa y de popa; por este motivo, se proyectaron y se adoptaron deversos sistemas específicos para este fin.

Dibujo IV

Imagen 14

Unión de la roda de proa

Uno de los puntos de conexión más delicados es el une la quilla con la roda. La proa tiene una estructura extremadamente compleja y articulada; debe ser muy robusta, dado que es la zona del buque que más sufre la embestida de las olas y, a su vez, debe poseer una forma que le permita cortar el mar con eficacia. La parte superior de la Imagen 15 muestra en detalle algunos componentes de la proa unidos a las secciones de la parte delantera de la quilla. Se puede verificar cómo algunas estructuras (en el caso ilustrado, la roda y el pie de roda), para obtener la máxima robustez, pueden incorporar un elemento de unión y refuerzo en forma de U. En la misma imagen, abajo, se ilustra la unión entre el extremo delantero y la quilla y la primera sección de la roda.

Este tipo de unión se denomina ensambladura, porque los planos de encaje son más de uno de modo que las uniones resultan mucho mas sólidas y capaces de soportar fuerzas provenientes de varias direcciones. La unión se reforzaba aún más con espigones de metal y de madera (clavijas).

Imagen 15

Unión de la quilla en la popa

En la zona de popa (extremo posterior de la quilla) se sitúa la conexión entre la quilla y el codaste. Este elemento se coloca perpendicularmente a la quilla, donde se asienta la estructura de la popa y, por fuera del codaste, se apoya el timón. Por esta razón se trata de un elemento de vital importancia, y su conexión con la quilla debe ser particularmente sólida. debido al ángulo existente entre la quilla y el codaste, no es posible utilizar el mismo tipo de unión usado en la proa; se emplea el sistema denominado "mallete", con uno hembra ajustado en la quilla y uno macho, en el extremo inferior de la quilla de proa (ver Dibujo V), encajados el uno en el otro.

Dibujo V

Colocación del bao, del mamparo y la cubierta superior de la popa

Con un listón de Ramín de 5 x 5 mm. Construimos y pegamos el bao superior de la última cuaderna, como muestra la fotografía.

Pegamos el mamparo C en la cuaderna de modo que se apoye en la cubierta. Inmovilizamos el conjunto con pinzas sargentos hasta que se seque por completo.

Recuperamos los listones de Ramín sobrantes de trabajos anteriores y la cubierta superior de la popa. Cubrimos la cubierta como hicimos con las anteriores.

Damos la vuelta a la cubierta. con un cúter, cortamos los excedentes de los listones. A continuación simulamos los clavos con un lápiz. La cubierta debe quedar como muestra la fotografía.

Verificamos que la cubierta superior de la popa encaja perfectamente en las cuadernas 11 y 12. Ponemos pegamento en las superficie marcadas por el trazo, a continuación apoyamos la cubierta y la encajamos. Asegúrate de que los salientes de las cuadernas están perfectamente acoplados a las aperturas laterales de la cubierta.

Colocación de los soportes y refuerzos de popa

En esta plancha vienen troquelado los soportes y refuerzos de popa, los numeramos con letras para identificarlos mejor.

Con la ayuda de un cúter, retiramos todos los elementos de soportes y refuerzos de la plancha. utilizamos una lija de grano fino para alisar cuidadosamente todas las superficies.

Ponemos pegamento en todas las letras marcadas con una letra A y las insertamos en las respectivas aperturas de la parte inferior de la cuaderna 12, como muestra la fotografía

 

Tomamos las dos piezas marcadas con la letra B. Estas también poseen un elemento prominente, útil para su correcta inserción. Las colocamos en las aperturas de la parte superior de la cuaderna Nº 12.

Ponemos pegamento en las dos piezas. Colocamos una a cada lado de la falsa quilla, en el espacio entre las cuadernas 11 y 12.

Equipamiento de un astillero y primeras fases de creación de un buque

La primera sección que se montaba en el astillero era la quilla (la parte más importante de la estructura principal), compuesta por un número variable de elementos. Para prepararla, se empezaba por posicionar separadamente sobre bloques de soporte un madero que luego se alineaba y se fijaba al siguiente. Esta fase de trabajo no exigía el uso de equipamientos específicos en el astillero; de hecho, cualquier componente de la quilla se podía elevar mediante la fuerza de los brazos y con el auxilio del plano inclinado y de grúas.

Dispositivos de elevación

Para elevar y colocar las piezas más pesadas del esqueleto del buque, como la roda (elemento colocado delante de la quilla y con un peso superior a las tres toneladas), era necesario el uso de grúas, que se montaban cuando el muelle estaba listo.
En los astilleros navales eran muy comunes las plumas de carga simple, es decir, con un único poste (ver imagen 12), o con dos.
La cabria era un tipo de grúa que se usaba habitualmente en la construcción de los buques de grandes dimensiones. Estaba constituida por dos troncos de conífera (bordones), dispuestos en tijera, con una altura de veinte metros y una base de un metro de diámetro aproximadamente, unidos en el extremo superior por una amarradura llamada "botón a la portuguesa". Los extremos inferiores de los dos troncos distaban uno del otro cinco o seis metros y se mantenían estables a través de una fijación, la barra de través; los extremos inferiores poseían unos elementos de apoyo, las soleras, que se deslizaban por un canal especial.
Las cabrias, dispuestas a ambos lados del buque en construcción, se fijaban en el suelo con los vientos (cabos tensores), que mantenían las grúas bien ancladas en el terreno, juntas o separadas.
Posteriormente, se fijaba el aparato de izar en las cabrias; en el botón a la portuguesa se colocaba una roldana (sencilla o doble), y de ahí salía la polea.
Un cabo posterior, el amantillo, servía para regular la inclinación de la grúa.
Además de las cabrias, los astilleros podían tener otras máquinas de elevación, como un simple trípode con una polea en la parte superior. Las cabrias podían ser de diversos tipos, como la que se muestra en la ilustración de la derecha en la imagen 12, la cual se destinaba habitualmente a las instalaciones fijas.

Imagen 12

Posicionamiento de la roda

Después de configurar el conjunto de las grúas, se colocaba en el suelo, a lo largo de la quilla, la roda. A continuación se fijaban dos grandes poleas que debían  corresponder al centro de la gravedad del buque, y dos más en la dirección de la proa del buque.
La roda se izaba por estas poleas con un cabo al cual, eventualmente, se añadían otros de retención, que bajaban hasta el punto de conexión con el extremo anterior de la quilla. Finalmente, se unía provisionalmente la roda a la quilla con estacas. Este conjunto se inmobilizaba con soportes clavados oblicuamente al suelo, las escoras, posicionadas en la parte lateral y en el borde anterior de la estructura de la proa (ver imagen 13).

Imagen 13

Posicionamiento del panel de popa
(parte anterior de la popa del buque)

Los elementos que constituyen el panel de popa, es decir, el conjunto del codaste de la popa y de toda el área de la popa, se debían instalar en la parte posterior de la quilla.
En las proximidades del astillero, se trabajaban y reunían los elementos y, dado que su peso superaba las quince toneladas en los buques de mayor porte, tenían que colocarse con la ayuda de poleas, después de ser debidamente reforzados con fijaciones provisionales para evitar el riesgo de rupturas o deformaciones durante el desplazamiento. Cuando estaban próximos a la dársena, se posaba esta estructura en tierra, en el plano y alineada con la quilla. A continuación, se la izaba por medio de las cabrias de carga especiales en la zona de unión con la quilla, la cual quedaba ligada por un encaje especial.
Para elevar la estructura, se utilizaban dos cabrias en cada lado, ligadas al extremo superior del codaste de la popa; a continuación, este se bajaba hasta el punto de conexión de la quilla. Debido a la complejidad de esta estructura y a su considerable peso, resultaba particularmente delicado colocarla en su lugar. Una vez que se unían la quilla, la contraquilla y el codaste, el conjunto era soportado por una docena de escoras.
Después de la colocación de la quilla y de su conexión con la roda y con la popa, la construcción proseguía con las cuadernas que, en su conjunto (el esqueleto del buque), quedaban instaladas y posicionadas procediendo simultáneamente a su colocación desde la proa y desde la popa. Finalmente, una vez fijados a la quilla, los elementos individuales de las cuadernas eran soportados por escoras.

Dispositivos de apoyo: las escoras

Mientras se avanzaba en la construcción, los diversos elementos eran mantenidos en su posición mediante escoras de madera.
Los extremos de las escoras quedaban bloqueados en la estructura de apoyo mediante vigas de roble fijadas con tres clavos. Las cabezas de las escoras se cortaban al biés, de modo que se adaptaran a la superficie de la pieza de apoyo. El borde del pico se seccionaba de manera que se adaptara a las vigas. El extremo inferior de las escoras quedaba sobre una zapata, fija en el muelle. En la zapata, detrás del pie de la escora, se fijaba otra viga, que permitía la inserción de otras cuñas, y posibilitaba los pequeños ajustes necesarios en el momento en que se colocaban las piezas de la estructura (ver Imagen 13).

Colocación de los baos el mamparo y la cubierta del castillo de popa

Recuperamos un listón de 5 x 5 mm sobrantes de trabajos anteriores. lo cortamos a la medida correcta para fabricar los baos que debemos pegar a las cuadernas indicadas en la fotografía.

Pegamos el mamparo B en la cuaderna de modo que se apoye en la cubierta. inmovilizamos el conjunto con pinzas sargento hasta que se seque por completo.

Reunimos los listones de madera que sobraron de trabajos anteriores. Cortamos trozos a 65 mm de largo y marcamos los cantos con un lápiz. Cogemos la cubierta del castillo de popa y la dividimos en dos partes iguales con una línea longitudinal y comenzamos a colocar los pedazos que hemos cortado, como hicimos con las demás cubiertas.

Una vez revestida la cubierta, la invertimos y cortamos los sobrantes de los listones. Debe quedar como se muestra en la fotografía del paso siguiente.

Con un taco lijador, alisamos el contorno de la cubierta hasta que los cantos estén igualados.

A continuación, simulamos los clavos con puntos hechos a lápiz en cada uno de los extremos de las líneas transversales, como muestra la fotografía.

Colocamos pegamento en las zonas de contacto con las cuadernas y los baos; fijamos la cubierta del castillo de popa en la posición indicada en la fotografía. Asegúrate de que la parte trasera de la cubierta encaja bien entre los salientes de la cuaderna anterior y que la parte delantera reposa sobre el mamparo.

Cómo nace un buque: el astillero y la grada

Antes de iniciar la construcción de un buque, era necesario elegir el terreno adecuado donde instalar los materiales de construcción. Este lugar era el astillero propiamente dicho, mientras que con el término "escora y picaderos" se designaban los elementos de carpintería necesarios para sostener la quilla y, a medida que avanzaba la construcción, todo el volumen del buque. Por extensión, el término "astillero" pasó a designar el conjunto de instalaciones necesarias para cualquier construcción, y no solamente para la construcción naval.

El astillero

El terreno elegido para la instalación debía estar cerca del agua y ser suficientemente compacto y sólido para sostener el peso de toda la construcción. Si se sospechaba que la superficie podía ceder , se excavaba una fosa de entre 10 y 13 metros de ancho; su longitud debía ser un 15% superior a la del buque que se iba a construir. En el fondo de la fosa, se colocaban transversalmente, uno al lado del otro, troncos de roble. Encima de estos se situaban, en perpendicular, unas planchas, que formaban una base sólida donde se apoyaban los soportes necesarios para el astillero. A continuación, se disponían los picaderos, pilas de madera dispuestas de manera que seguían con precisión el perfil de la quilla (ver Imagen 10). Si se estimaba que el terreno elegido era suficiente sólido, se colocaban directamente las escoras (puntales para soportar las cuadernas en su posición) niveladas para obtener la inclinación necesaria en la botadura y para que también facilitara el trabajo de los artesanos.

El lugar de construcción se orientaba preferiblemente de norte a sur, para que los rayos del sol iluminaran todos los flancos del buque. Se adoptaba este método para evitar que la madera utilizada en la construcción se secara de manera desigual, provocando deformaciones en la estructura y, consecuentemente, asimetrías en los bordes del casco, la denominada torsión, que sin duda perjudicaría el éxito de la construcción.

También había astilleros hechos de albañilería (ver Imagen 11), más resistentes a las inclemencias, pero con un coste de construcción más elevado.

IMAGEN 10

La grada

Los terrenos de los astilleros presentaban una rampa con inclinación de aproximadamente cinco grados, indispensables para la botadura.
Era necesario definir la quilla según el ángulo deseado y, para facilitar el trabajo de los carpinteros navales, era imprescindible colocarla a una determinada altura, en relación con el fondo de la estructura. La inclinación necesaria se obtenía con los picaderos que, en su conjunto, componían la grada.
Los picaderos se formaban con pilas de madera dispuestas en escalones. La longitud de las cuñas variaba según la altura de estas pilas de madera; las cuñas superiores, en contacto con la quilla, medían entre 100 y 130 centímetros y se modelaban para permitir variaciones en la altura, en función del área de contacto. Los travesaños de la base de los picaderos se apoyaban unos en otros y se mantenían juntos mediante una especie de "grapas" metálicas de grandes dimensiones, o con una serie de travesaños dispuestos en V, invertidos y reforzados con barras verticales. Estos elementos de fijación y refuerzo eran designados como "celosías".
La altura de los picaderos se calculaba de manera que garantizara que la quilla tuviese una inclinación de cinco grados y fuera colocada aproximadamente a 60 centímetros del fondo de la fosa o de la base del terreno.
En el caso de una grada de albañilería, se efectuaba la inclinación después, en la fase de su construcción, determinando la altura de la fosa, a fin de conceder la comodidad necesaria para el trabajo de los carpinteros navales. La primera operación para la implementación del astillero consistía en la colocación de los picaderos destinados a apoyar la popa (estructura puesta en la parte trasera de la quilla); a continuación, se disponían los demás picaderos a una distancia de entre 190 y 230 centímetros. Por último, la parte situada debajo del extremo de la proa de la quilla estaba formada por una pila de planchas de madera cuadrangulares dispuestas en capas cruzadas.

IMAGEN 11

Colocación y calafateado de la cubierta del castillo de popa

Verificamos si la cubierta entra correctamente en el espacio indicado, sobre los baos de las cuadernas 8 a 11. a continuación la retiramos y aplicamos pegamento en las zonas de contacto con los baos y las cuadernas. Colocamos la cubierta otra vez en su posición y la presionamos con suavidad. Podemos emplear pegamento de secado rápido en las zonas más difíciles. Con la ayuda de una regla, trazamos una línea con un lápiz que divida en partes simétricas la cubierta del castillo, como muestra la fotografía.

Recuperamos los listones de 0,5 x 5 mm sobrantes de trabajos anteriores, los cortamos en segmentos de 65 mm de longitud y ennegrecemos las cuatro caras con un lápiz, inmovilizamos el conjunto con dos pinzas sargentos.

Alineamos el primer segmento con el trozo central y proseguimos hacia los extremos.

Cuando terminemos la primera mitad, repetimos el proceso hasta revestir la totalidad de la cubierta.

A continuación con el cúter eliminamos los excesos de los listones y de los segmentos que obstruyen las aperturas de la cubierta, como muestra la fotografía.

Con un lápiz, marcamos dos puntos en los extremos de cada listón, para simular los clavos.

Secciones principales del buque y líneas de flotación

Más allá de las diferencias existentes entre las dimensiones, las tipologías a las que pertenecían y el momento y el lugar de construcción, todos los buques de guerra construidos entre mediados del siglo XVIII y principios del siglo XIX presentan características comunes. Sobre todo, si analizamos el casco, es posible reconocer algunas secciones que son típicas de este período de construcción naval. La Imagen 7 representa un ejemplo de un buque de guerra de esa época: es un pequeño galeón inglés de mediados del siglo XVII, cortado longitudinalmente para que puedan apreciarse las subdivisiones de los espacios internos, con la respectiva identificación de algunas de las secciones principales.

IMAGEN 7

Flotación y calado

Para comprender la relación entre las líneas del casco y los espacios del buque, las Imágenes 8 y 9 revelan las medidas principales del casco, haciendo hincapié en la flotación (la capacidad de la embarcación de permanecer parcialmente sumergida y mantener la otra parte por encima de la superficie del agua).

Esta capacidad es, obviamente, un parámetro fundamental para un buque y debe ser calculada por el constructor para definir las condiciones de flotación en cualquier circunstacia, independientemente de la fuerza del viento y del mar. En relación con este factor, el dibujo superior de la Imagen 8 muestra la inclinación máxima de un buque con viento lateral, que debe ser fijada de manera que no entre agua por las troneras de los cañones aunque la nave lleve la carga máxima. Las otras líneas de agua corresponden a los diversos niveles de inmersión del buque con distintas cargas. La parte inferior de la Imagen 8 muestra la sección transversal en el punto de anchura máxima (en correspondencia con la cuaderna maestra, el elemento estructural transversal de mayor amplitud); destaca la manera en que la línea de flotación y la línea superior del puente quedan más próximas. También la profundidad del calado (la parte sumergida del casco) ayuda a comprender algunas particularidades de las líneas del casco de un buque. En las líneas representadas en la Imagen 9, se observa que la distancia del calado a la popa (calado máximo) es superior a la del calado a la proa (calado mínimo). Esta diferencia se debe al hecho de que la quilla no es equidistante a la línea de flotación, sino que está ligeramente inclinada, de modo que confiere al buque una estructura apoyada en la popa. Esta característica puede ser visible o no ser visible, dependiendo del tipo de embarcación.

IMAGEN 8

IMAGEN 9

Forrado colocación de los mamparos y colocación de los baos del castillo de popa.

De la plancha donde vienen troquelados los mamparos, retiramos el mamparo A con un cúter. A continuación, lo alisamos con una lija de grano fino.

Para cubrir los mamparos, cortamos con un cúter los listones de sapeli a una longitud aproximada de 35 mm.

Tomamos el mamparo A y marcamos con un lápiz la línea central (trazada en rojo en la fotografía). Cubrimos la pieza con los segmentos de sapeli usando cola blanco o pegamento de contacto: desde la línea central y hasta los extremos.

Giramos el mamparo y eliminamos con un cúter los excedentes de los listones.

Alisamos con cuidado todos los bordes del mamparo. Para acabar, pasamos una lija de grano fino sobre toda la superficie, siguiendo la dirección de las vetas de la madera.

Con listones de 5 x 5 mm de ramín, los cortamos para obtener los baos superiores de la octava y de la novena cuaderna y el bao inferior de la décima (señalados mediante flechas rojas en la fotografía). ponemos cola y pegamos los baos en los respectivos huecos. A continuación ponemos pegamento en la superficie visible de la octava cuaderna, sobre la línea de cubierta, y en la parte del bao marcada en rojo en la fotografía.

Pegamos el mamparo que hemos realizado sobre la cuaderna Nº 8. Para que quede correctamente colocado, presionamos delicadamente durante algunos segundos hasta que se seque el pegamento.