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viernes, 1 de noviembre de 2013

Puertas estancas Watertight y Weathertight

Las puertas estancas Watertight son unos tipos especiales de puertas encontradas en los buques y que tienen la función de prevenir el ingreso de agua de un compartimento a otro durante una inundación o accidente. Estas puertas son usadas abordo en zonas donde los riesgos de inundación son altos.  Zonas tales como compartimentos de sala de máquinas, compartimentos estancos, troncos de escape, troncos de ascensores, tunel del eje de cola, etc.


Las puertas estancas Weathertight son también estancas al agua pero están diseñadas para soportar presiones de columna de agua pequeñas, generalmente no mayor a la altura de la propia puerta. Es por ello que estas puertas suelen estar localizadas en las cubiertas por encima de la línea de flotación del buque.


Las puertas Watertight deben ser probadas usando un tanque de presión donde la presión hidrostática es aplicada desde la cara interior de la puerta, por ser éste el peor escenario posible. Las puertas Weathertight son generalmente probadas usando una mangera de agua alta presión dirigiendo el chorro de agua directamente a la zona de la frisa de estanqueidad. En ninguno de los dos casos debe de presentarse el paso de agua.



Las puertas de acero estancas deben cumplir la normativa de SOLAS (Capítulo II-1, Parte B, Reglas 15 y 16).
 

Las puertas estancas pueden ser de una de una o de dos hojas, siendo estas últimas las que tienen un diseño más crítico.



Para asegurar la estanqueidad es necesario utilizar bastantes trincas para realizar el cierre, sobre todo cuando la especificación exige resistir una alta presión, lo cual hace que el proceso de apertura y cierre sea lento, ya que hay que manipular cada una de las trincas una por una, en estos casos en puertas de una hoja se suele utilizar un mecanismos de cierre rápido, de esta manera girando un volante se accionan todas las trincas a la vez. La contrapartida es que se incrementa el peso de la puerta y el mecanismo puede dar lugar a averías si no se realiza un adecuado mantenimiento.



 Los diseños como se puede observar en ocasiones siguen diferentes patrones en la distribución de refuerzos, en la posición y diseños de las trincas de cierre y también en los mecanismos de cierre rápido.


Los buques de guerra britanicos de la época de la primera guerra mundial, como eran el acorazado HMS Dreadnought y crucero de batalla HMS Hood tenían unas puertas estancas con un diseño de refuerzos bastante poco usual.

 

Otro ejemplo de puertas estancas con un diseño mucho más simple eran las del acorazado japonés Fuso, (por el nº de trincas se supone que serían puertas Weathertight).
 
 

 El portaaviones norteamericano de la segunda guerra mundial USS Intrepid tenía unas puertas estancas mucho más evolucionadas, con embuticiones en el panel para hacerlo más resistente. Este diseño de puerta ha sobrevivido hasta la actualidad practicamente sin cambios.


Mostramos a continuación diversos diseños de mecanismos de cierre rápido aplicados a puertas estancas en buques, los derechos de patentes hacen que cada fabricante tenga que desarrollar un diseño específico.






Debido a la elevada superficie que presenta una puerta de doble hoja, si aplicamos una presión de 0,45 kg/cm² (equivalente a una columna de agua de poco más de 4m) se generan unas fuerzas de valor considerable. Como ejemplo si tomamos toda la superficie de una puerta de doble hoja se generan unas fuerzas de casi 14,4 Toneladas, esto provoca que las tensiones sean altas, sobre todo para un panel de tan solo 3mm, que es necesario que sea cuidadosamente reforzado para poder soportar la presión sin incrementar excesivamente el peso. Para realizar los cálculos estructurales se recomienda realizar modelado 3D y cálculos de resistencia de materiales por Elementos Finitos (FEM), esto permite detectar puntos de concentración de esfuerzos y mejorar enormemente el diseño de la puerta antes de fabricar el primer prototipo.

 

 



Si la presión es desde el interior la fuerza la tienen que soportar exclusivamente las trincas de cierre, en las siguientes imáges se ha aplicado una carga de 1000 kg, y se ha simulado su comportamiento por dedio del análisis FEM; para ello primero se efectúa el mallado del sólido, se aplica el material correspondiente, se aplican cargas y restricciones y finalmente se ejecuta la simulación. Una vez finalizada comienza la etapa de postprocesado teniendo lugar la evaluación y visualización de los resultados (tensiones, deformaciones, coeficientes de seguridad, etc)




Para finalizar mostramos la puerta estanca de un submarino experimental, el USS Albacore, y como se intuye es una puerta mucho más robusta y pequeña que las anteriores, esto es porque está diseñada para resistir unas presiones mucho más elevadas.




FORMACION:
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- Curso online de Code_Aster


 

LINKS:
- Wikipedia 
- Grupo de Innovaciones Mariñas de la Universidad de La Coruña.
- Technical Courses 
- Code_Aster, software para análisis por elementos finitos


3 comentarios:

  1. Excelente resumen sobre la materia, muy útil para familiarizarse con el tema. Lectura amena e interesante.

    Un saludo.

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  2. Muy interesante, para conocer el tema.

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  3. Excelente resumen sobre la materia,
    Muchas gracias, un saludo,

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