Los materiales compuestos anuncian la siguiente generación de barcos ligeros de gran eslora
Los polímeros reforzados con fibra (PRF) ofrecen múltiples ventajas para la construcción de barcos de gran eslora. Al ser ligeros, reducen el peso de los barcos y la energía necesaria, lo que conlleva un ahorro en los costes operativos. Los materiales de PRF no se ven afectados por la corrosión, lo que reduce los costes de mantenimiento. En comparación con la producción de barcos basada en acero, los PRF generan menos emisiones contaminantes y menos ruido subacuático durante el funcionamiento del buque, lo que supone un beneficio para la vida marina. A fin de demostrar la viabilidad del uso de PRF en la construcción naval, el proyecto FIBRESHIP, financiado con fondos europeos, diseñó tres buques: un portacontenedores de 265 metros, un transbordador de carga rodada (ROPAX) de 204 metros y un buque de investigación pesquera (BIP) de 85 metros. Se seleccionaron estas tres categorías de buques para mostrar no solo las diferentes aplicaciones comerciales, sino también las configuraciones estructurales. En comparación con los barcos convencionales de acero, estos tres diseños demostraron alcanzar una reducción considerable del peso estructural en las simulaciones: un 45,9 % para el portacontenedores, un 36,2 % para el ROPAX y un 69,6 % para el BIP. Se construyó un demostrador de 11 × 11 × 8,6 metros que pesaba 20 toneladas para una sección de un BIP de 85 metros. Se realizó un ensayo sobre un mamparo estructural basado en FIBRESHIP que superó los estrictos requisitos de seguridad contra incendios exigidos en la parte 11 del Código internacional para la aplicación de procedimientos de ensayo de exposición al fuego (Código FTP) de la Organización Marítima Internacional (OMI). El material fue resistente al fuego durante ochenta y tres minutos, es decir, superó en veintitrés minutos el tiempo requerido. «A pesar de algunas prestaciones de seguridad contra incendios que es necesario mejorar y de los retos relativos a la normativa que hay que superar, FIBRESHIP muestra que pronto será viable construir barcos sostenibles de gran eslora usando materiales de PRF», comenta Alfonso Jurado, coordinador del proyecto en TSI, entidad anfitriona del proyecto.
Herramientas de apoyo
Los diseños de los buques de FIBRESHIP estarán equipados con sistemas de monitorización de la salud estructural que evaluarán el estado de la viga-casco. A fin de ilustrar este concepto, se instaló un conjunto de sensores para supervisar el comportamiento estructural de un portacontenedores de acero de 260 metros, ZIM Luanda, cuyos resultados se pueden extrapolar a los buques de gran eslora basados en fibra. «Observamos las deformaciones locales y las de torsión y flexión generales de la viga-casco en tiempo real, a lo largo del trayecto de España a Canadá», explica Jurado. Para garantizar la seguridad y fiabilidad, FIBRESHIP desarrolló una serie de herramientas de análisis funcional. Estas herramientas comprobaron aspectos como la resistencia al fuego, la degradación térmica, la salud estructural, las cargas de fatiga, el comportamiento dinámico de estructuras y el rendimiento hidrodinámico. También se calcularon los niveles de ruido subacuático, donde se observó que la signatura acústica emitida por el BIP de fibra estaba muy por debajo de los niveles máximos recomendados en las normativas. El equipo elaboró procedimientos de inspección y mantenimiento para barcos de PRF a fin de detectar y controlar defectos tales como los fallos de delaminación en los mamparos de PRF. «También desarrollamos una herramienta de apoyo a la toma de decisiones que mostró que los materiales de PRF ofrecen un rendimiento excelente, cuestan menos y necesitan menos energía a lo largo de su vida útil. Además, creamos una calculadora de rentabilidad para obtener estimaciones de los costes de las fases de construcción, operación y desmantelamiento», señala Jurado.
Una revolución en la construcción naval europea
La versatilidad de la fabricación con PRF permite construir unas geometrías de casco y superestructuras más complejas. El resultado puede ser más atractivo que las versiones de acero, un factor importante para los buques de transporte de pasajeros y de recreo. Pero no solo se trata de su aspecto. Los buques son más silenciosos, por lo que también son más cómodos. A fin de seguir avanzando en el proyecto, ahora el equipo se esfuerza por reducir los costes y el tiempo de construcción empleando técnicas modulares y automatizadas de fabricación y montaje. Asimismo, está elaborando procedimientos de reciclado y de gestión de residuos para el desmantelamiento. «Es muy importante que estos buques se integren en la estrategia europea de economía circular», añade Jurado.
Palabras clave
FIBRESHIP, barco, contenedor, buque, compuesto, polímeros reforzados con fibra, resistencia al fuego, degradación térmica, salud estructural, cargas de fatiga, comportamiento estructural, rendimiento hidrodinámico
