Los barcos de acero a menudo se dañan por la corrosión y, finalmente, la reparación ya no es posible, lo que no es un problema cuando se utilizan materiales no metálicos. Crédito: Cameron Venti / Unsplash
Los barcos tienen un impacto ambiental significativo durante la construcción, operación y desguace, pero los nuevos enfoques y materiales compuestos que reemplazan al acero, que siguen siendo populares por su resistencia y bajo costo, pueden hacer que los barcos sean más sostenibles, reciclables y menos ruidosos para los buques de navegación marítima. Animales.
El uso de barcos para el transporte de mercancías contribuye significativamente a este emisiones globales de gases de efecto invernadero, con aproximadamente 940 millones de toneladas de dióxido de carbono se liberan cada año. En Europa, el envío es responsable de esto. alrededor del 13% de todas las emisiones del transporte. La construcción naval en sí consume energía y produce desechos al final de la vida útil de un barco, tan pronto como se cambian algunas partes del mismo.
“(Los barcos) terminan en depósitos de chatarra, principalmente en África o Asia”, dijo Alfonso Jurado Fuentes, jefe de investigación y desarrollo de TSI, empresa de ingeniería especializada en actividades marítimas en Madrid, España. “Muchos de estos materiales están extremadamente degradados e inútiles, pero algunos de ellos se están utilizando como una fuente importante de materias primas en estos continentes”.
La construcción de barcos menos pesados es una táctica que puede ayudar a reducir las emisiones. Por ejemplo, el uso de materiales compuestos como plástico reforzado con fibra (FRP) en lugar de acero debería reducir peso del barco y menor consumo de combustible. “Tienes la ventaja de que usas menos combustible y luego emites menos gases nocivos”, dijo. Matthias Krause del Centro de Tecnología Marítima en Hamburgo, Alemania. “También significa menos emisiones por kilogramo de carga transportada”.
Además, el uso de materiales compuestos puede prolongar la vida útil de un barco y reducir así los recursos necesarios para la construcción. Los barcos de acero a menudo se dañan por la corrosión y, finalmente, la reparación ya no es posible, lo que no es un problema cuando se utilizan materiales no metálicos. También existe la posibilidad de reutilizar mejor los tanques hechos de materiales compuestos, ya que pueden reciclarse mejor al final de su vida útil, dice Jurado Fuentes. Tiempo Aproximadamente el 34% de los barcos de acero han vuelto a entrar en servicio, se cree que hasta el 75% de los barcos compuestos podrían tener una segunda vida..
Hélices de metal
Krause y sus colegas están investigando el uso de nuevos materiales y tecnologías para fabricar componentes específicos para grandes barcos, desde cabinas de cruceros hasta timones, como parte de Proyecto RAMSSES. Por ejemplo, buscan la posibilidad de fabricar hélices metálicas mediante una técnica de impresión 3D que permitiría obtener palas huecas y más ligeras. La hélice también sería más silenciosa y emitiría menos vibraciones. “Cuando piensas en los beneficios ambientales, también se trata de menos ruido, que es dañino para los animales en el mar”, dijo Krause.
El equipo produjo prototipos de varias partes, como el casco de un barco hecho de FRP. Trabajando con un astillero en los Países Bajos que produce patrulleras, tuvieron que desarrollar un nuevo tipo de resina que no fraguara demasiado rápido, ya que querían crear parte de un casco de seis metros.
Demostraron que el casco de su barco compuesto tendría un impacto ambiental menor que si estuviera hecho de acero. Pesaba más de un 24% menos, lo que calcularon reduciría su huella ambiental durante la operación en un 25%, teniendo en cuenta factores como las emisiones de gases de efecto invernadero y la formación de aerosoles que afectan la calidad del aire.
Los materiales compuestos también podrían usarse para reparar barcos de acero dañados y extender su vida útil. Por ejemplo, se puede aplicar un parche hecho de materiales compuestos sobre las grietas o fortalecer las áreas soldadas entre sí. “Estamos investigando la relación entre las estructuras compuestas y el acero para tener una manera más fácil de (realizar) una reparación rápida y segura a bordo”, dijo Carlo Cau, coordinador del proyecto e investigador principal de una empresa de consultoría e investigación marina llamada Cetena en Génova. , Italia.
Materiales compuestos
El proyecto Fibreship investigó la viabilidad de construir todo el buque a partir de materiales compuestos como FRP (plástico reforzado con fibra). Crédito: TSI
Otro enfoque es centrarse en hacer todo el barco con materiales compuestos, que era el objetivo de Jurado Fuentes y sus colegas. Investigaron la viabilidad de construir grandes embarcaciones de más de 50 metros de eslora con MMF en el marco del proyecto. El proyecto Fibreship. Su objetivo principal era sentar las bases para el diseño y la construcción de estos barcos, por ejemplo, desarrollando pautas de diseño y criterios de rendimiento que no existían. “Hemos estudiado diversas tecnologías y avances técnicos para demostrar que el diseño, construcción y operación de este tipo de embarcaciones es factible”, dijo Jurado Fuentes.
Los miembros del equipo diseñaron tres buques de FRP diferentes: un buque portacontenedores, un buque de investigación pesquera y un buque que puede transportar carga, vehículos y pasajeros, conocido como RoPax. Dado que el diseño del buque portacontenedores resultaría en un barco más liviano, calcularon que podría transportar casi un 17% más de carga cuando esté completamente cargado en comparación con su contraparte de acero. Gracias al diseño del buque pesquero de investigación, lograron lograr una reducción de peso total del 36%.
Su diseño RoPax también daría como resultado una reducción significativa de peso y, por lo tanto, del consumo de combustible. Como este tipo de embarcación viaja a una velocidad mucho más alta en comparación con las otras dos embarcaciones que requieren mucha potencia del motor, los ahorros de costos también serían los más significativos. “Esta es una mejor oportunidad de inversión en comparación con un barco de acero”, dijo Jurado Fuentes.
Si bien el presupuesto del equipo no permitió la construcción de un prototipo de buque de FRP completo, construyeron un bloque de un buque de investigación pesquera en las instalaciones de La Ciotat, Francia. Con unas medidas de 11 por 11 por 8,6 metros, contenía el piso inferior con una parte de la sala de máquinas y el piso superior con habitaciones para pasajeros. El equipo pudo demostrar que se pueden construir grandes estructuras a partir de materiales compuestos.
Requisitos
Pero antes de que los barcos compuestos se conviertan en realidad, se deben superar los obstáculos. Cau y sus colegas encontraron que el componente del barco era difícil de cumplir con todos los diferentes requisitos. Por ejemplo, un panel que produjeron era ignífugo y tenía propiedades mecánicas satisfactorias, pero no cumplía con los estándares de ruido y vibración, lo que podría reducir la comodidad de los pasajeros a bordo. “Hay muchos aspectos que cumplir, y poder satisfacer todos (de ellos) en un mismo producto es algo que estamos tratando de resolver”, dijo Cau.
También se necesita más trabajo para abordar el reciclaje de buques FRF al final de sus vidas. Pocas plantas en Europa pueden reciclar materiales compuestos en los que primero se deben separar fibras, resinas y otros materiales. “Hoy en día, muchos componentes de FRP son realmente caros de reciclar”, dijo Jurado Fuentes. “Creo que se necesita más investigación e inversión”.
Para los mas grandes buques hecho completamente de FRP, el principal desafío es demostrar que se encuentran con el fuego normas de seguridad establecidas por la Organización Marítima Internacional (OMI). El FRP es un material combustible y, en la actualidad, sería difícil evacuar un barco de FRP a tiempo para evitar víctimas. Sus propiedades materiales tampoco resisten altas temperaturas y embarcación por lo tanto, puede colapsar. Productores materiales compuestos Están trabajando en el desarrollo de resinas FRP no inflamables, y cómo está diseñado el espacio de la cubierta también puede ayudar a mejorar la seguridad contra incendios.
Jurado Fuentes cree que los grandes barcos compuestos podrían comenzar a navegar en unos 15 años, ya que la industria también establece reglas y estándares de diseño y construcción. “Es una cuestión de tecnología mejorada para hacer que estos barcos sean más seguros”, dijo.