jueves, 23 de agosto de 2018
INNOVACIÓN NAVAL 4.0 Parte segunda
La nueva fragata representa un
salto tecnológico en los sistemas de plataforma y combate, además de incorporar
tecnologías de la Industria 4.0 que mejorarán la gestión de los sistemas
durante todo su ciclo de vida.
La F110, que representamos en la
figura 6, incorpora prestaciones ampliadas en lo referente a la capacidad
antisubmarina, guerra asimétrica y capacidad antiaérea, así como mayor
capacidad de integración e intercambio de información con el exterior.
Figura 6.-Fragata española 110
Con referencia al sistema de
autodefensa hay que anotar que las fragatas F-110 serán muy difícilmente
detectables en todo el espectro físico y electromagnético y dispondrán de gran
capacidad de supervivencia y redundancia en sus compartimientos, equipos y
sistemas ante las situaciones que se puedan producir en combate, para lo cual
se incorpora tecnología de vanguardia, gran capacidad de interface e
interoperabilidad que permitirá potenciar la capacidad del conjunto que
formarán la fuerza operativa.
La evolución tecnológica aplicada,
basada en la movilidad y la optimización de la infraestructura de redes de
comunicaciones a bordo reducirán el cableado del buque e incrementarán la
conectividad de los sistemas y equipos embarcados, con capacidad para comunicar
datos operativos que permitirán analizar su estado de forma remota, usando
técnicas de inteligencia artificial, que reducirán los costes de mantenimiento
y mejorarán la disponibilidad del barco.
Se dispondrá, durante el periodo de construcción y vida de
las fragatas, de un “buque gemelo digital”
en el que se podrá estudiar el rendimiento de las novedades que incorpora la
“Industria 4.0”. que reducirán los costes de mantenimiento y mejorarán la
disponibilidad de la flota.
En lo referente a estos sistemas
digitales, entre las que se puede incluir los simuladores de vuelo empleados
para entrenamiento de pilotos aviación, hay que señalar que en España hay una
importante experiencia que ha permitido fabricar estas unidades para los
portaaviones de la US Navy. En el campo naval esta fragata digital estaría en
línea con el simulador construido para entrenamiento en la Escuela Naval de
Marín.
En el Reino Unido, se sigue lo
efectuado por los demás países con cierta importancia naval. Las nuevas
fragatas junto a los dos portaaviones que programa la Armada del Reino Unido
serán el núcleo de defensa y ataque en un futuro próximo.
.
Figura 7: Fragata británica Tipo 26
Su diseño flexible permitirá
adaptar las capacidades a lo largo de su vida útil para contrarrestar futuras
amenazas o misiones de salvamento y ayuda en catástrofes para lo cual podrán
aterrizar en ellas helicópteros de gran tamaño
Las fragatas de Tipo 26, que se
representa en la Figura 7, serán 60 pies más largas y 2.000 toneladas más
pesadas que sus predecesoras. Estarán equipadas con sonar de proa y de
arrastre, misiles de defensa aérea Sea Ceptor y un cañón principal de 5
pulgadas. En un futuro próximo serán equipadas con el nuevo misil de
superficie, actualmente en estudio, que sustituirá a los actuales Harpoon. La
dotación será de 157 miembros, pero tendrá capacidad de alojamiento para 50
personas más.
Para terminar
esta información sobre fragatas, el producto de moda de la construcción naval
militar mundial, hay que informar que la solvencia de nuestras oficinas
técnicas nos permite participar en temas que, si no suponen carga para nuestros
astilleros, si lo suponen para nuestros técnicos y nuestros suministradores de
material naval.
Navantia ha
salido a la competencia internacional y ha presentado, junto con sus socios
tecnológicos SAAB Australia (como integrador de sistemas de combate) y CEA
Technologies (que proporcionará elementos clave para la solución), su propuesta
para el programa Canadian Surface
Combatant (CSC), que consiste en la construcción de 15 fragatas para la
Marina de Canadá. Se trata de una sólida propuesta basada en la F-105, ya
exportada a Noruega y Australia.
Las fragatas
estarán basadas en el modelo español F.105 que ya se ha utilizado para la
oferta para la constr4ucción de las fragatas para Noruega
La fragata que
se presenta al concurso canadiense es la última generación en guerra
antisubmarina, incorporará sistemas de gestión de combate reconocidos
mundialmente, más de 240 buques de guerra en 16 armadas en todo el mundo lo
utilizan. Estas fragatas reemplazaran a los destructores clase Iroquois y las
fragatas clase Halifax. La construcción de las fragatas se realizará en Canadá y
está previsto que comience el trabajo a principios de la década de 2020.
Al parecer las bases del concurso tienen en cuenta la
construcción de las fragatas en Canadá. Pensamos que la empresa más solvente
para intentar construir estas embarcaciones en un tiempo que se considera
lógico es el astillero en Halifax de Irving Shipbuilding Co. Este astillero,
muy preparado para trabajar en una zona climáticamente difícil tiene más de 125
años de antigüedad y ha construido el 85% de los barcos canadienses.
3.3.- Novedades en armamento
El secreto es una constante en lo referente
al avance en este campo. Lo que sabemos es lo realizado, lo que está en periodo
de investigación no está al alcance de la generalidad de los que se consideran
informados. Eso sí algo se puede asegurar sobre el que “no será” (si no lo es
ya) el armamento principal de un buque de guerra sin duda hay que apuntar al
cañón clásico, que hoy ya se puede considerar un elemento de saludo o de
amenaza a barcos mercantes en las labores de control de costas. Pero continúa
teniendo su importancia en acciones costeras, desembarcos o ayuda al avance de
tropas a lo largo de la costa pero, como en todo, la nueva tecnología ha
intervenido en el tema.
Desde 1996 se comenzó a estudiar en EE.UU e Israel el empleo
bélico de la versión móvil del láser táctico de alta energía (Mobile Tactical High Energy Laser.
abreviadamente MTHE) que utiliza el efecto de la mecánica cuántica, cual es la
emisión inducida, para poder generar un haz de luz coherente tanto espacial
como temporalmente.
Figura 8: USS Ponce (CPD-15)
La coherencia espacial se corresponde con la capacidad de un
haz para permanecer con un pequeño tamaño al transmitirse por el vacío en
largas distancias y la coherencia temporal se relaciona con la capacidad para
concentrar la emisión en un rango espectral muy estrecho.
Por una parte, el gobierno israelí
que había venido prestando una importante financiación al proyecto, bajó su
aporte financiero, en el año 2004 y se propuso como fecha para la prueba del
sistema, con capacidades operativas, el año 2010.
La US Navy ha probado un prototipo
del arma de alta tecnología instalada a modo de prueba en el buque USS Ponce (AFSB-15) ([1])
que se muestra en la figura 8 y que servirá como plataforma de operaciones de
pruebas.
El rayo láser de este arma es lo
suficientemente potente como para desactivar sensores de equipos electrónicos
montados en barcos, aviones o instalados en tierra y aviones, al mismo tiempo
que puede causar la destrucción material de los objetivos encontrados.
Figura 9: Proa de un buque con un cañón de riel
Hace ya unos años la prensa
especializada publicaba que la US Navy empezó las pruebas de fabricación
industrial del cañón de riel más
potente del mundo. Se trata de un cañón electromagnético, capaz de acelerar
proyectiles no explosivos de un peso de 9 kilos hasta cinco veces la velocidad
del sonido (Mach 6). Para acelerar los proyectiles, el innovador dispositivo
usa un campo electromagnético. La energía cinética que se libera con el golpe
destruye el blanco. Las pruebas se efectuaron en el polígono de Dahlgren (en el
estado de Virginia) duraron unos dos meses.
En el proyecto trabajaban independientemente tres compañías: Raytheon, General
Atomics y la británica BAE Systems. Se planeaba que la fabricación definitiva
de este innovador cañón de riel finalizara para el 2017 y que para el 2025
formara parte del armamento de los barcos de guerra estadounidense. El
presupuesto para investigación de este sistema se ha valorado en 211 millones
de dólares. Pero parece que la Armada de la República China se ha
adelantado a la Armada de los Estados Unidos en
la aplicación práctica de este cañón, ya que han conseguido reducir
el tamaño del mismo al adecuado para su instalación
abordo, cosa en la que en EE.UU. están encontrado dificultades.
Los chinos, al parecer, según la
información fotográfica obtenida, si lo han logrado como se puede observar en
la figura 9 que presenta a un buque de desembarco anfibio de 7.000 ton, de
desplazamiento, 110 m de eslora y 9.400 B.H.P. de propulsión, con lo que parece
un cañón de este tipo instalado abordo. Se desconocen las características de
este elemento e incluso se desconoce su comportamiento y avance de su
tecnología por lo que puede tratarse de un experimento.
3.4.- Marina mercante. Avances tecnológicos
Más prudentes que
en el campo militar, pero empujados por la competencia, los empresarios
nacionales entran en las innovaciones tanto en el producto como en la
producción. En este último campo los astilleros ven en la coyuntura y en la
ayuda de la informática el momento viejos sueños.
Se presentan pocas innovaciones
relacionadas con las carenas, salvo las naturales mejoras efectuadas tras las
pruebas en Canal, destacando entre ellas el uso de X-BOW de Ulstein, más de
cien barcos construidos desde su introducción en 2005, que mantienen la
velocidad en peores condiciones de la mar.
La innovación, principalmente, se
está centrando en la división de funciones de los barcos que olvidan, para ser
competitivos, la multifuncionabilidad. Veremos barcos con funciones específicas
lo que complicará su utilización en tráficos, fuera aquellos para lo que fueron
diseñados. Desde luego hay cuestiones generales que se plantean como problemas
a resolver, así como la contaminación será uno de los fundamentales enemigos a
batir empujados por las nuevas legislaciones.
Ante la próxima entrada en vigor
en 2020 de las regulaciones de la OMI, sobre el contenido de azufre en los
combustibles, la industria naval se está preparando, aunque nadie se cree la
fecha que marca la OMI, se ha organizado un evento mundial denominado “Maritime
2020”, donde seguramente se fijará el año 2030 como fecha para disponer de los
nuevos combustibles en los que se reducirá el contenido en azufre hasta el
0,5%. No obstante se está trabajando en el desarrollo de filtros para los humos
que resuelvan el tema de la contaminación ambiental. ([2])
Pero no solo el combustible
presenta dificultades ecológicas, también el agua de lastre merece atención.
Así las nuevas normas IMO/PSPC exigen protección para tanques de lastre con
pinturas que garanticen 15 años sin necesidad de retoques. El tema parece
resuelto por Hempel que ha logrado una pintura que, además, reduce las
emisiones de VOC´s (compuestos orgánicos volátiles).
Otros consideran que la mejor
solución para cumplir con las nuevas normas sobre el tratamiento del agua de
lastre será la eliminación de su necesidad para lo cual se introducirán
variaciones en las carenas, que lamentablemente incrementarán la resistencia a
la propulsión, tales como aumentar la astilla muerta o acudir a la propulsión
acimutal (propulsores siempre sumergidos) y un profundo estudio de la carena en
los Canales de Experiencias. Por este camino va Hyhundai Mipo Dockyard de Ulsa,
República de Corea del Sur, para los barcos LNG de “Bernhard Schulte Ship” de
Hamburgo.
El futuro sigue en la línea de reducir
gastos en tripulación, en el programa “Innovación Océano Azul 4.0”,
subvencionado por el Gobierno de Galicia, que está desarrollando una plataforma
inteligente de navegación marítima por operada por control remoto. Pensamos que
los requerimientos de Seguridad Marítima serán una grave dificultad para una
modificación que se nos imagina sencilla, en su aspecto técnico, pero
complicada al introducir anormalidades en el sistema, incluimos el hackerismo entre las posibles actuantes.
No falta el
deseo de colaborar con la defensa del medio ambiente
aunque no hemos encontrado grandes avances no
podemos terminar sin incluir algo que nos atrevemos a incluir en esta relación.
Nos referimos a la propulsión eléctrica para barcos con trafico fijo. En
Noruega, tras finalizar las pruebas de mar el Future of the Fjords ha sido entregado a la compañía The Fjords.
Este buque considerado como “Cero Emisiones” está diseñado por Seasight para
este armador. El barco, en esencia es un catamarán de fibra de vidrio
completamente eléctrico con capacidad para 400 pasajeros. Su propulsión
diésel-eléctrica, desarrollada por ABB, combina dos motores diésel de 749 kW de
potencia unitaria y dos motores de imanes permanentes de 150 kW cada uno,
alimentados por baterías ión-litio instaladas en cada uno de los monocascos del
catamarán.
El proyecto ha incluido la construcción de un muelle flotante de fibra
de vidrio para albergar las baterías que permiten recargar las del en 20
minutos.
En este campo hay una importante
investigación para la utilización del Ártico en el que participan Rusia y
Noruega, ambos países anunciaron en abril de 2018 sus avances. La Corporación
nuclear Rosatom y el Instituto de Investigación de Física Experimental de Rusia
están desarrollando un plan de convoyes a través del Ártico formados por buques
no tripulados dirigidos por rompehielos nucleares.
En Noruega, la empresa de
fertilizantes Yara diseña portacontenedores eléctricos y autónomos esperando
que el primer viaje se realice en
el año 2020.
Más probables serán los
avances en barcos especiales para servicios concretos. Así nos encontramos con
los siguientes ejemplos ya en servicio:
1.- El
rompehielos oblícuo Baltika, con un
casco asimétrico, diseñado y construido para romper el hielo abriendo canales
al navegar “de lado”. Está en operación desde 2015 al servicio del Ministerio
de Transporte ruso, fue construido en el astillero finlandés de Arctech
Helsinki en 2015.
La conquista de los mares polares es
la intención de los países colindantes. En el norte tenemos los trabajos de
Offshore
Ship Disigner
desarrollando barcos multipropósito de hasta 80 m. de eslora. Incluso
Zamakola de Bilbao participa en los trabajos de barcos diseñados por Havyard de
Noruega.
2.- La investigación se verá incrementada
con el crucero para National Geographic en construcción en el astillero polaco
de Gdynia destinado a la investigación ártica. No se queda atrás el Antartico,
En Trasmania se está construyendo el rompehielos científico RSV Nuyina capaz de navegar sobre hielos
de 1,65 m de espesor o con olas de 14 m.
3.- El E-Ship 1 de Enercon especializado en el transporte de turbinas
eólicas cuya característica principal es la utilización del viento como sistema
de propulsión principal, utilizando para rotores Flettner sistema desarrollado
hace 100 años..
4.- ElBottsand
buque para recuperación de vertidos utilizado por la Armada alemana.
5.- El RamformTitan,
buque de investigación sísmica al servicio de la Armada noruega.
6.- El PioneeringSpirit, el buque más grande
del mundo, 382 metros de eslora por 124 metros de manga. Puede transportar y
colocar una topsidede 48.000
toneladas terminada sobre una plataforma petrolífera.
3.5.- Avances tecnológicos en equipos y
propulsión
El barco del
futuro tendrá un sistema de propulsión de mayor rendimiento energético y menos
contaminante gracias a equipos para el lavado de los gases de escape, o el
empleo de las “células de combustible” que permiten el almacenamiento de
energía reduciendo el consumo a bordo. Sus sistemas de control serán de gran
capacidad lo que permitirá mejorar el rendimiento y conservación de los
equipos.
La política, en lo referente al
sector naval, se centra en lo que se denomina “descarbonización del
combustible” que nos marca el vector de avance hacia combustibles menos
contaminantes, con menor G.E.I. (gases de emisión contaminante), que los
actuales.
La O.M.I. en su reunión de abril
2018 quiere frenar el crecimiento de los G.E.I., actualmente los barcos producen
el 2,5% del total mundial, para evitar su crecimiento.
Los armadores, sobre todo los de
países en desarrollo, exigen prudencia en esta política que pretende reducir
ala mitad los valores actuales para el año 2050, objetivo que será revisado en
2023, No obstante la entrada en vigor, en el año 2020 de la revisión del Anexo
IV de Marpol ha acelerado la investigación y puesta a punto delG.N.L. como
combustible alternativo y el incremento de sistemas de propulsión eléctrica con
diferentes fuentes de alimentación. Merece destacarse que el importante y
largamente deseado sistema de propulsión magnetohidrodinámica([3])cuyo
prototipo se construyó en 1965 en la Universidad de Santa Barbara, California
EE.UU; y cuyo planteamiento teórico mereció un Premio Nobel en 1970. En 1992 un
segundo equipo se consiguió en la Universidad de Osaka (Japón). El equipo se
montó en un barco de 30 m de eslora que se conserva en el Museo Naval de Kobe.
La idea se basa en aprovechar que los campos magnéticos pueden inducir
corrientes en un fluido conductor móvil. Se aprovecha la aceleración de un
chorro de agua salada como fluido y se logra una propulsión silenciosa por la
reacción del chorro.
Las principales universidades de
mundo han querido participar en los trabajos de investigación para “Industria
4.0”, dentro del campo naval. Así la Universidad de Delf en Holanda, que
controla el subsuelo holandés con su importante grupo hidráulico, ha
desarrollado el proyecto “WAAM peller” que tiene por objetivo la fabricación de
una Impresora 3D para propulsores navales. Fruto de este trabajo ha sido la
elaboración de una hélice de 1.350 mm de diámetro con 3 palas y con un peso de
400 kg,
En embarcaciones pequeñas, la
nueva hélice fabricada con los nuevos materiales compuestos, utilizando el sistema
3D, ofrece muchas ventajas. Se fabrican principalmente con fibra de vidrio y
nylon, consiguiendo una gran resistencia (entre un 10% y un 15% mayor que el
aluminio). Este proyecto persigue, con la aplicación de las nuevas tecnologías,
encontrar importantes ventajas sobre las hélices metálicas tradicionales,
fabricadas en aleaciones de broncealuminio, tales como:
1.- Reducción de peso entre un 50% y un
70%.
2.- Reducción de ruidos y
vibraciones: El mejor amortiguamiento elástico de la fibra de carbono permite
reducir el ruido estructural (singing)
de la hélice.
3.- Ahorro aproximado del 5% en
combustible, por la mejor eficiencia hidrodinámica y el menor peso.
4.- Las palas están diseñadas para
absorber la energía generada por un impacto y gracias al material empleado, no
se corroen, manteniendo su superficie lisa,
5.- Se elimina el
efecto de corrosión galvánica en la zona del codaste de la embarcación.
En España, la marina mercante
también se destacó en equipos para la propulsión, aunque limitándose al montaje
de los mismos. Ya en 1959 se construyeron en Matagorda dos petroleros para
Cepsa que montaban turbinas Foster Wheeler de 14.000 shp alimentadas por
calderas de vapor recalentado de 42 ats. a 455 ºC.
No parece que sea el vapor el
camino de la innovación, por su incompatibilidad con programas de reducción de
personal o de mejoras a través del empleo de nuevas carenas. El futuro se
encuentra en la propulsión diésel eléctrica. Moviendo la hélice con motores
eléctricos de velocidad variable y con generadores eléctricos de alta
velocidad. El sistema estará se mejorará en la medida que sea posible
intercalar un sistema de almacenamiento intermedio de la electricidad.
4.-
TECNOLOGÍA DE LA PRODUCCIÓN
Tres son los componentes de
todo proceso productivo: organización, maquinaria y personal. Los astilleros
son un centro productivo pero con ciertos matices que conviene evidenciar: los barcos se construyen no se fabrican y
curiosamente su tratamiento jurídico es el de un bien inmueble. Si queremos
tener una idea sobre el barco del futuro es imprescindible conocer cual va a
ser el astillero del futuro. Lo demás no pasaría de la ciencia ficción
Como todo centro industrialla
misión de un astillero, según el profesor Foss de la Universidad de Michigan
(EE.UU), es la creación de riqueza pero esto requiere el consumo de bienes, la antirriqueza, que conviene disminuir en
el proceso. Esta disminución se consigue actuando en los tres componentes antes
mencionados.
Principal importancia
tiene, en este proceso de lucha contra el consumo de antirriqueza, la
organización de los trabajos y la planificación.Elbásico“DiagramaPert” hoy,
gracias a las posibilidades de tratamiento de datos, puede llegar a más
detalles de la producción, y estudiar variantes alternativas afectando al
comienzo y final de cada operación, con resultados instantáneos.
.
Figura10: NABAC en construcción
Nuestro “nuevo diagrama Pert”forma
parte de lo que denominamos “Industria 4.0” y es la base de la economía de
medios y de la reducción del plazo de construcción gracias a lo cual el futuro
barco será mejor, más rentable y consumidor de menor antirriqueza.En España al
inicio de la “Tecnología 3.0” se atacó el problema “del cómo hay que hacer” y con un objetivo: una producción de barcos
con un total de 150.000 toneladas de acero al año con un valor añadido de 18
horas/tonelada, en el departamento de acero (elaboración, prefabricación y
montaje en grada) para lo que diseñó un nuevo astillero en Cádiz, ver figura
10, pero cometiendo una serie de graves errores que retrasaron la entrada en
servicio del mismo, perdiendo oportunidades que hubieran sido suficientes para
amortizar el astillero en un plazo de 3 ó 4 años. Entre estos errores contamos:
1º.- La mezcla de mandos procedentes
de la industria privada y de la estatal con criterios y experiencias
encontrados en cuanto se refiere a la conjunción de la administración y la
producción .
2º.- La falta de una clara fuente
financiera lo que provocó continuos recortes en el programa y modificaciones en
el shipyardlayout.
3º.- Incremento del coste de la
obra, por fallos en el proyecto de la obra civil en especial en el estudio del
plioceno de la zona y del flujo de agua freática en el subsuelo del dique.
Hoy, cuando podemos considerar anticuado aquello que
llamábamos “Nuevo Astillero”, aquellas grúas de 600 toneladas serán pequeñas
ante los nuevos sistemas de prefabricación en los que “el bloque” se sustituye
por “la sección” que incluso puede no ser fabricada en el astillero.
Pero no solo las grúas, “Impresión 3D”
y otros avances, como las maquinas con inteligencia, precisarán de personal con
nueva formación y nuevos métodos solo posible de conjuntar en una nueva planta
productora.
4.1.- Generalidades
El mundo que rodea la
navegación en sus múltiples funciones
(comercio,
militar, extractivo, deportivo, etc.) contempla dos circunstancias que conviene
diferenciar. Hemos analizado en los capítulos anteriores las innovaciones en lo
que hemos denominado “el Producto”, el barco o cualquier planta industrial
flotante o en contacto con la mar.
Lo primero fue el objeto flotante
y lo segundoen analizar es la forma de construcción de ese objeto flotante.
Ambas tecnologías caminan separadas pero mutuamente enlazadas. Creemos que tan
interesante es intentar conocer cuál será el elemento flotante del futuro
inmediato (cuanto más intentemos alargar el plazo de investigación más incierto
será el resultado) como el análisis de evolución de las tendencias de
fabricación de esos elementos.
Siguiendo esta intención vamos a
presentar varios casos en los que han participado empresas e ingenieros
españoles y que por diferentes motivos, algunos fueron políticos, otros fueron
dificultades económicas,los que frenaron su desarrollo y no llegaron al final
propuesto por lo que se podría esperar su inclusión en un programa “Innovación
4.0”.
Estos tres asuntos que nos atrevemos a proponer serían:
1.- Una breve descripción sobre las
mejoras hidrodinámicas llevadas a cabo, principalmente, con la colaboración del
Canal de Experiencias Hidrodinámicas de El Pardo (Madrid) y por la Escuela
Superior de Ingenieros Navales y Oceánicos de la Universidad Politécnica de
Madrid, que tratamos en el capítulo 3.2.
2,-El estudio de unincremento de la
navegación de cabotaje aprovechando la navegación fluvial a través de los
grandes ríos europeos que tratamos en elcapítulo3.3 de este trabajo.
3.- Un sistema de
construcción de barcos de pequeño tamaño, que permitirían industrializar países
del tercer mundo, que desarrollamos en el capítulo 3.4 de este trabajo.
4.2.- Centro de investigación
Aunque hasta el siglo XVIII (en España
con el trabajo del padre del navío español Gaztañeta, el diseñador de arsenales
Jorge Juan, el padre del Santa Ana Romero
Fernández de Landa y el diseñador del
Montañés nuestro mejor barco de madera Martín de Retamosa, entre otros) el
arte naval no se convierte en una operación técnicamente fundamentada, ya en
1610 sir Walter Raleigh: ([4])recomendaba:
“situar las cocinas de
los navíos de Su Majestad en la proa, junto a los beques, para que las cargas y
las flotaciones fueran parejas”.
Se ponía así uno de los tres
principios de la buena construcción naval que se continuó con los estudios en
1736 de Daniel Bernoulli, padre de la hidrodinámica, sobre la resistencia al
avance de los navíos, los estudios en 1749 del matemático Leonhard Euler sobre
las reglas para facilitar la maniobrabilidad del buque y de nuestro Jorge Juan
que redactó dos libros fruto de su experiencia en
Inglaterra, en
1757 el “Compendio de navegación” y
en 1771 el “Examen Marítimo Teórico
Práctico”. Actualmente al estudio y perfeccionamiento de las carenas, labor
que se lleva a cabo en los diferentes Canales de Experiencias de los países más
avanzados en navegación va progresando de forma espectacular.El crecimiento de
las ayudas a la navegación tales como el radar, la sonda y la comunicación por
un lado y la meteorología por otro aseguran al máximo la navegación.
En España tenemos, varias oficinas
técnicas y como centros de investigación el Canal de Experiencias Hidrodinámicas
de El Pardo, CEHIPAR, y la Escuela Superior de Ingenieros Navales y Oceánicos,
ambos en Madrid;su archivo, de 90 años en el caso de CEHIPAR, nos permite
contar con un knowhow importante al
que se han incorporado programas informáticos que se complementan con un software comercial moderno y
actualizado. Así, se presta un servicio a la industria naval, con información
sobre la eficacia propulsiva, el comportamiento en la mar y la maniobrabilidad
en los proyectos.Es de destacar la labor de colaboración de algunas
Universidades en estudios de innovación entre las que destacamos a las de La
Coruña, Murcia y Cádiz.
4.3.-“Sea River Ship”: Sistema de transporte
Uno de los resultados
de la innovación es la multiplicidad de tipos de barco en función de las variantes
de rutas y de cargas a que se destinan. Entre ellas anotamos un barco preparado
para navegaciones fluvial y marítima. El proyecto se realizó cuando la
Comunidad Europea era, para España, una incipiente realidad, por lo que es de
esperar, en las actuales circunstancias una diferente respuesta a un proyecto
de este tipo.
Figura
11: Disposición general de un S.R.S.
Se presenta un barco,desarrollado
por técnicos españoles, preparado para prestar ese servicio. El problema a
resolver fue trasladar estructuras metálicas de grandes dimensiones desde Gijón
a Tricastin ( [5] ), al sur de Lyon, en la
orilla del río Ródano.Se construyeron dos barcos con este proyecto, cuyo plano
de disposición general se refleja en la figura 11.Podemos esperar que los
grandes ríos europeos, con sus canales secundarios hagan posible la entrada en
servicio de estos barcos en sustitución del actual servicio de gabarras
ahorrando el transbordo de la carga en la desembocadura de los ríos.
Los barcos fueron construidos en
el astillero Nordseewerk Emdem Shipyard GmbH, en la ciudad de Enden (Alemania)
para un armador alemán con proyecto aportado por la Sociedad Metalúrgica Duro
Felguera, quien además fletó los barcos. El proyecto tiene varios puntos que
merecen atención:
1.- Puente de gobierno en un ascensor. para
permitir la navegación en río y en la mar.
2.- Palos abatibles para abatirlos al pasar
bajo los puentes
3.- Tanque de inmersión rápida que permita
al barco resolver diferencias de calado importantes.
4.- Propulsión en timón tobera y con
hélices transversales a proa y popa.
5.- Bitas de cubierta
que permitan las maniobras en las esclusas.
4.4.- “Kit System”: Un sistema de construcción
Otra variante es el concepto
de astillero en base al sistema constructivo adecuado al barco. El problema era
construir una cantidad importante de pequeñas embarcaciones de pesca en una
zona sin industrialización, concretamente el Golfo de Méjico. Por el Gobierno
mejicano se seleccionó como lugar adecuado la zona de la desembocadura del río
Pánuco, a 6 millas. de la desembocadura, en la ciudad de Tampico, en el Estado
de Tamaulipas. ([6])
En un proyecto de un astillero
para pesqueros hay que considerar tres tecnologías diferente:
1.- La tecnología de la pesca.
Dependiendo de la
zona geográfica y del tipo de captura que se busca.
2.- La tecnología
de la construcción naval
Raramente disponible
en la zona de pesca si tratamos de tecnología industrial.
3.- La tecnología de los componentes del
barco.
Puede coincidir
con el astilleropero muy raramente con el caladero.
Se presentó un sistema de
construcción de las embarcaciones adecuado a los programas de la F.A.O. para la
evolución de la pesca en áreas subdesarrolladas .Se pretendía acudir a un
“astillero puro” con alta subcontratación en el que el departamento de compras
adquiere singular importancia y la planificación necesita un riguroso control
de la industria auxiliar. En este tipo de astillero se distinguen cuatro etapas
de producción:
1.- La fabricación de
los bloques en talleres auxiliares. Hay posibilidad de normalizar y programar
las operaciones.
2.- La
construcción del casco en grada o dique. Con maquinaria de transporte y
elevación muy especializada pero fácil de encontrar dado el peso de las cargas
a manejar.
3.-La fabricación de
elementos del armamento del barco en talleres especializados.
4.- El montaje en el
barco de los elementos del armamento que se lleva a cabo con personal
cualificado.
Figura12:
Esquema general del pesquero
El barco, un pequeño arrastrero
preparado para la pesca del camarón, hoy en día un artículo altamente
industrializado en piscifactorías, se representa en la Figura12, con una carena
de quillón vertical, con casco y superestructura de acero, motor diésel
accionando una hélice, caseta de puente en la proa y equipado con bodega
aislada térmicamente. Los equipos electrónicos serán elementales. El propulsor
del barco, de 380 BHP a 1.2OO rpm incorpora todos los auxiliares.
4.5.- “Navantia 4.0”: La aportación española
La construcción de
grandes navíos, portaaviones para la Armada, portacontenedores, buques de
pasaje y otros con misiones distintas, hacen necesario modernizar los sistemas
de construcción en los astilleros. Se puede sacar la conclusión, tanto del
proyecto Kit System descrito
anteriormente, como en el novísimo “Navantia 4.0” que el camino que se sigue es
el de la devolución de la directriz al constructor. Aclaramos:
Hemos pasado de construir
lo proyectado a proyectar lo que
construimos.
El programa “Navantia 4.0” tiene
como diversos objetivos entre los que contamos la reducción de costes y de
plazos, así cómo el incremento de la calidad de los productos, para lograr la
sostenibilidad competitiva de la empresa. Cuando se habla de Navantia 4.0, se
plantea el uso tecnologías como la robótica, el internet de las cosas, la
inteligencia artificial, la realidad aumentada y las técnicas avanzadas de
simulación, entre otras actividades.
Navantia pretende modernizar
dentro de esta política de innovación sus astilleros de Ferrol (La Coruña) y
Puerto Real (península de Matagorda en Cádiz) por ser los más adecuados para
las nuevas tecnologías, por su experiencia y espacio para ampliación. No obstante,
la política de personal de la Sociedad obliga a actuaciones contrarias a la
línea marcada para cubrir facetas sociales a las que está obligada por su
carácter de empresa pública.([7])
En los días que esto se escribe un
hecho muy importante, no solo por su importancia material, ha tenido lugar. En
el Astillero de Puerto Real se ha montado en un barco una rejilla elaborada en
una impresora 3D. No será con toda seguridad el primer elemento, así fabricado,
que se ha montado en el mundo pero coloca a España en la línea de salida de la
nueva tecnología. ([8])
La diferencia obtenida fue que una pieza con un coste de 570 euros, con un peso
de 25 kgs de acero inoxidable y 5 días de elaboración se fabricó por 100 euros,
pesando 3,5 kgs de fibra de carbono y se precisó de 3 horas para su
terminación. La compañía CNC Bárcenas (Control Numérico ComputerizadoBarcenas),
con sede en Valdepeñas de Jaén ha sido la empresa que ha construido las
Impresoras 3D colaborando, además, en los trabajos de investigación el grupo de
investigación INNANOMAT de la Universidad de Cádiz.
Esta asociación para la
investigación ha logrado culminar los trabajos, incluidos dentro del programa
3DCABINS, con la impresión integra de un aseo modular en 3D que presentamos en
la figura 13. El proyecto ha permitido la fabricación, a escala real, de dos
prototipos de aseos modulares para habilitación naval, con dos tipos de
materiales, a costes menores, con un 50% de reducción de peso, y con menor
tiempo de fabricación que siguiendo los procedimientos de fabricación
convencionales.
Para su ejecución, ha sido necesario
desarrollar, instalar y poner a punto un equipo de impresión 3D con tecnología
FDM (FusedDepositionModeling) de gran volumen, capaz de producir piezas de
hasta tres metros cúbicos.
Figura 13: Proyecto 3DCabins
Pero Navantia no ha empezado ahora
con su preocupación por la innovación, Su historia está plena de planes con
diferente éxito de implantación. La preocupación por el principal elemento en
la construcción naval, nos referimos al acero, también forma parte del paquete
de innovaciones que se reclaman para sus barcos.
Desde el año 1821 en que entró en
servicio el barco Aaron Manby, primer
vapor con casco de acero, hasta la fecha se ha seguido una línea de adaptación
del hierro, luego del acero, a las exigencias de la construcción naval, En este
momento se extiende el uso de aceros de alta resistencia. Asimismo, muchas
normas de construcción y especificaciones de los aceros han debido revisarse e
incorporarse en el tiempo, a fin de evitar errores importantes derivados del
conocimiento de ciertas propiedades del acero y de las estructuras soldadas.
Mejorar la
resistencia del acero sin afectar su tenacidad, es el principal desafío para
los siderúrgicas del mundo.
Para ello recurren a los principios básicos
siguientes:
Reducir, tanto
como sea posible, el contenido de carbono.
Incorporar manganeso, níquel y cromo, asociados con tratamientos de
templado y revenido.
Controlar el
tamaño de grano en los aceros estructurales para lograr una adecuada
resistencia al impacto. Garantizar la soldabilidad mediante la aportación de
manganeso.
Aumentar el
tamaño de las planchas y perfiles para reducir las soldaduras.
Dentro de la tecnología de la
producción aunque fuera de Navantia surgen oficinas técnicas colaboradoras en
la innovación naval así, por ejemplo, un grupo de ingenieros navales españoles
([9])
ha desarrollado el “Proyecto ARIADNA” referente al sistema automático de
trazado para la instalación de tuberías y cableado a bordo.
El trabajo es de gran actualidad
ante la falta de productos en el mercado que proporcionen herramientas fiables
de rutado automático de sistemas de tuberías y canalizaciones en barcos, se
consideró oportuno crear un nuevo producto, capaz de trazar dichos sistemas en
un espacio acotado del modelo digital 3D del buque.
El proyecto se abordó en
colaboración con la Facultad de Matemáticas de la Universidad de Sevilla. La
aplicación final traza automáticamente los sistemas y sus ramales sin
colisiones, con el consiguiente ahorro de tiempo para el diseñador.
Pero Navantia no ha empezado ahora
con su preocupación por la innovación, Su historia está plena de planes con
diferente éxito de implantación. La preocupación por el principal elemento en
la construcción naval, nos referimos al acero, también forma parte del paquete
de innovaciones que se reclaman para sus barcos.
Desde el año 1821 en que entró en
servicio el barco Aaron Manby, primer
vapor con casco de acero, hasta la fecha se ha seguido una línea de adaptación
del hierro, luego del acero, a las exigencias de la construcción naval, En este
momento se extiende el uso de aceros de alta resistencia. Asimismo, muchas
normas de construcción y especificaciones de los aceros han debido revisarse e
incorporarse en el tiempo, a fin de evitar errores importantes derivados del
conocimiento de ciertas propiedades del acero y de las estructuras soldadas.
Así mejorar la resistencia del acero sin afectar su tenacidad, es el principal
desafío para los siderúrgicas del mundo. Para ello recurren a los principios
básicos siguientes:
Reducir, tanto como sea posible, el
contenido de carbono.
Incorporar manganeso, níquel y cromo,
asociados con tratamientos de templado y revenido.
Controlar el tamaño de grano en los aceros
estructurales para lograr una adecuada resistencia al impacto.
Garantizar la soldabilidad mediante la
aportación de manganeso.
Aumentar el tamaño de
las planchas y perfiles para reducir las soldaduras.
4.6.- Sistema Solang. Una nueva soldadura
Posiblemente llegó
el momento en que Navantia abra “el pañol de las antiguas ideas” entre las
cuales se encuentran aquellas que no se pudieron desarrollar por diferentes
motivos dentro de “Industria 3.0”, no siendo el menor la falta de capacidad
operativa y de almacenamiento de los equipos informáticos.
Será el momento de resucitar el
automatismo del proceso de soldadura “Sistema Solang” efectuado dentro del
programa DCN115 para la soldadura de los dobles fondos en NABAC y en el que
Astilleros Españoles S.A. invirtió una importante cantidad de dinero y
esfuerzo. ([10])
El esquema de trabajo, sin embargo, desarrollado para el proyecto sirve para
cualquier investigación por lo que lo reproducimos.
Figura 14: Esquema del proyecto
SOLANG
El sistema SOLANG es un método automático de
soldadura destinado a la prefabricación de bloques basado en un automatismo
alimentado por la información sobre “el
donde, el que y el como” se ha de efectuar la soldadura. En su momento el
sistema se destinaba para la soldadura angular aunque un resurgimiento puede
considerarse aplicable a la soldadura a tope que sin duda, es menos complicada
que la angular en posición vertical. El programa, que puede considerarse dentro
de Industria 4.0 aunque nació y se desarrolló en 1985.
La verdadera complejidad del trabajo está relacionada
con los procesos anteriores a la soldadura, por lo que esta innovación está
íntimamente relacionada con la preparación de los elementos a unir, en especial
los procesos de corte y forjado de los elementos
[1] .El
buque anfibio USS Ponce, nombre en
honor del español Juan Ponce de León, Primer Gobernador de Puerto Rico, tiene
una eslora de 173.7 metros y un potencia propulsora de 24.000 B.H.P.
[2] .La OMI ha firmado un acuerdo de
cooperación con el Banco Europeo de Reconstrucción y Desarrollo (BERD) que
tiene experiencia en apoyar actividades del sector marítimo, para promover el
transporte marítimo sostenible e implantar los objetivos de desarrollo con un
horizonte definido en su plan “Agenda 2030”. Además de financiar las
inversiones, OMI y BERD ofertarán servicios de asesoramiento, preparación y
planificación de proyectos, aumento de capacidad y desarrollo institucional.
[3] .
En el año 1990 se realizó una película titulada “Thehuntfor Red October”, producida por
John Mc Tiernan y protagonizada por Sean Connery, en la que se relatan las
odiseas de un submarino ruso con ese tipo de propulsión.
[4] .Sir
Walter Raleigh, político, navegante y amante de la reina Isabel I de
Inglaterra, nació en 1532 en Devonshire y murió decapitado en 1618 por orden
del Jacobo I al que desobedeció atacando la fortificación española de Santo
Tomé en la Guayana.
[5] .El
“Centro Nuclear de Tricastin” está situado en la margen derecha del Canal de
Doncene – Mondragon (canal de desviación del rio Ródano) al sur de la ciudad de
Valence (70 kms. aguas arriba) y a al norte de Aviñon (65 kms. aguas abajo).
[6]
.-Finalmente el Gobierno de México desechó la idea de
construcción de camaroneros y montó un centro de reparaciones navales, con un
dique flotante de 3.000 toneladas de fuerza ascensional
[7] . La noticia
de la contratación de 5 corbetas pata la Armada de Arabia Saudita, que se
construirán en el astillero de la
Carraca es técnicamente difícil de justificar a no ser que este astillero
también sea sometido a modernización
[8] .El barco que ha montado la histórica
pieza es el Monte Udala, un petrolero
de 156.000 TPM tipo Suezmax, construido para la Naviera Ondimar Transportes
Marítimos (una empresa del grupo Ibaizabal).
[9] .Pertenecientes a Ghenova (oficina
técnica de Sevilla) y dirigidos por el ingeniero naval Francisco Cuevas García.
Este trabajo recibió la Medalla de Oro en el Congreso de Ingeniería Naval e
Industria Marítima celebrado en el mes de octubre de 2017.
[10] .El trabajo de investigación fue
realizado, bajo la dirección del
Presidente del Comité I+D de
Fidenavis, S.A.por la Sociedad Scrap Europa, S.A. (Incorporada al proyecto
EUREKA para el desarrollo de pesqueros, al desarrollo del avance del carro del
Canal del Pardo y al desarrollo de la cámara LOCA de Tecnatum para la
homologación de equipos nucleares) y por P.A.P. Promociones y apoyo a
programas, S.A. (que ha trabajado en el programa FIGARDO de la Marina de Guerra
Española, en el Programa ALNAIR del Ministerio de Defensa de España y es autora
de un proyecto para el control, mediante la aplicación de la visión artificial,
de un proceso productivo).
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