QUILLOTES

Una de las consultas mas frecuentes sobre la fabricación de  yates  metálicos es: ¿De que manera se construye o instala la quilla de lastre? (lo que vulgarmente conocemos en la jerga náutica local como “quillote” *)

 * Este término o argentinismo, fue oficializado por  nuestra propia  instancia hace menos de dos años en el Instituto Panamericano de Ingeniería Naval IPIN con sede en Río de Janeiro organismo centralizador de la actividad quién lo ha incorporado  en su vocabulario técnico para designar a las quilla de lastre en forma de apéndice de los yates de vela.

 

No reseñaremos en esta nota las interacciones hidrodinámicas que el quillote  debe tener para  que el yate pueda orzar equilibradamente actuando en  el plano de deriva; ni las acciones hidrostáticas que su posición y  el porcentaje en peso en relación con el desplazamiento  obviamente pueda asignarle con su principal virtud a la estabilidad. Tampoco nos detendremos en su geometría de diseño objeto por otra parte de larguísimos trabajos de investigación en canales de experimentación de todo el mundo  y de interminables conversaciones en los varaderos y astilleros vernáculos. Baste para ello  con recordar el misterio que rodea la puesta en escena y los telones que cubren los quillotes  alares en las botaduras de los yates retadores o defensores de la Copa América para evitar que sean fotografiados  o copiados por los contrincantes.

Nos detendremos ahora solamente  a enumerar las  formas constructivas que exigen las mejores reglas del arte naval  para  las construcciones  metálicas.

En los cascos de acero la geometría del quillote  es incorporada al enchapado del fondo directamente como un “cajón”  (obviamente construido con secciones hidrodinámicas normalmente derivadas de las series de  modelos de  perfiles  N.A.C.A estudiados en túneles de viento desde antiguo para la industria aeronáutica). Este cajón que es realmente un apéndice del casco,  se conforma normalmente con un  diafragmas central realizado con una chapa de mayor espesor soldada a la sobrequilla central.(ver Figura Nº1). Esta tiene la forma de la   proyección geométrica sobre el plano central de crujía del área que actúa como orza – o superficie destinada a  evitar la deriva del barco que tiene la quilla lastrada en todo velero. Los otros elementos resistentes constitutivos son las  varengas profundas o varengas de fondo que están firmemente soldadas a las cuadernas  respectivas en la zona donde se destaca este apéndice. El borde de ataque construido con barra maciza soldado al  diafragma central reseñado y el borde de fuga con sus  afinamientos de salida de la  misma popa del quillote nos  encuadra  todos los elementos que fijan y estructuran este vital componente del casco, Decimos vital porque por sobre todo será sobre este apéndice del casco donde se han  de soportar golpes contra el fondo o varaduras a lo largo de su vida útil. El enchapado exterior de este virtual cajón colgante  tiene normalmente el mismo escantillón o espesor que el enchapado del fondo del casco al que va unido, destacándose fundamentalmente en todos los registros de clasificación y manuales de construcción naval la  zona de transición de chapa curvada entre el plano del forro de fondo y el enchapado vertical (laterales)  del mismo quillote. Esta zona es  fundamental y obligada de realizar para aliviar las grandes tensiones que el par de empotramiento de tan importante peso  impone y transfiere al resto de la estructura resistente del barco.

El cálculo del volumen necesario que se le ha de  reservar  a este cajón,  representa un juego de  integración  matemática  para el diseñador y adonde el  peso especifico del material que debe introducirse en ese volumen cobra un papel primordial.

Como dato histórico observamos que en las mas antiguas construcciones  amateurs de cascos de “chapa” el factor de su misma  economía constructiva los llevaba a rellenar el interior de este cajón con una mezcla de chatarra en forma de recortes o granalla de acero con el agregado de una argamasa de cemento casi puro como coligante e inhibidor de óxido. No era una opción desapropiada pero rápidamente se verificaba que con este tipo de lastre  rara vez  se podía superar un peso específico  superior a 5,5 a 5,8 Kgs/dm3.  El volumen requerido para que la  determinada cantidad de lastre impuesta para la seguridad del  diseño, obligó  normalmente a variar la única dimensión del quillote que podía ser alterada sin que aparentemente no ocurriese nada.  Esta dimensión alterada  era  el ancho del perfil del quillote. Hoy cualquier nauta avezado identifica este factor de engrosamiento del apéndice del cajón del  lastre como un impedimento a  la  velocidad del yate. Para mantenerlo entonces dentro de límites normales se recurre a rellenar este cajón con plomo derretido “in situ” hasta los niveles que indique el diseñador del barco.  Una cuestión a considerar en esta forma de carga será el factor de contracción que el plomo naturalmente tiene cuando se enfría dentro de esta caja en la que se lo confina. La contracción longitudinal del plomo es 1:92 , la contracción superficial es 1:46 y, la contracción en volumen es 1:31 .

Como ejemplo de lo que este factor de contracción puede afectar  podemos calcular: Una barra de plomo de 1 metro de longitud,  al enfriarse se contrae longitudinalmente 1/92 x 1 metro = 10,8 mm. Un quillote de 3400 kgs de plomo fundido que tenga un volumen de 300 dm3 se contraerá  al  enfriarse en unos 9,6 dm3 .  Esto permitirá que exista un volumen nocivo importante a ser ocupado  por las aguas de la  sentina que, pueden producir corrosión del lado interior de los enchapados de este cajón y que resultan imposible de inspeccionar. La forma mas correcta de rellenar  este volumen producido por la contracción del plomo al enfriarse en nuestras construcciones es, la de sellar  el enrase superior del plomo de lastre con un cementicio impermeable adhesivo y elástico que migre a los interespacios e  imposibilite el ingreso de agua a a (ver Figura Nº2 ) . Desde el punto de vista de la  existencia de corrientes galvánicas entre estos metales en contacto (acero de la caja estructural  y el plomo para lastrar a la misma) no puede predecirse una acción nociva para el enchapado de acero que quede  confinado puesto que el potencial  eléctrico del plomo en la tabla de serie galvánica de los metales sumergidos en agua de mar (el agua de mar  actúa como el electrolito de una batería)  lo ubica como elemento ligeramente catódico frente a los distintos tipos de  acero que posee un menor potencial. Una  pauta constructiva correcta  deberá tender  a sellar la entrada de oxigeno al interior del cajón estructural  lastrado con el  plomo fundido “in situ”, obviamente esto se consigue “rellenando “ el volumen que deja la contracción del plomo al enfriarse dentro del cajón estructural. Esta pauta deberá asegurarse particularmente puesto que una de las mayores ventajas que nos  suministrará este receptáculo  en los barcos metálicos será el de centralizar todos los drenajes del barco  conformando un lugar ideal para instalar las bombas de achique (a este espacio se lo denomina pocete). Esta característica constructiva asegurará entonces que los barcos metálicos puedan tener sentinas secas y limpias por muy plano que por diseño sea el fondo en las líneas de agua de la obra viva.

Como hecho anecdótico  en Francia y en estos cajones se ha llegado a confinar  uranio empobrecido en barcos de regata oceánica (creo recordar que fue en alguno de los Pen Duick) por ser el material que posee mayor peso específico que el plomo para optimizar los afinamientos de la quilla de lastre y/o ubicar en la geometría de la misma de la forma “mas baja” el máximo lastre. Hoy estos excesos han sido prohibidos por las reglas y apoyado por los ambientalistas, ya que las radiaciones remanentes de  elementos usados en usinas atómicas no reconocen una historia de seguridad absoluta ni las reglas de disposición final  los incluyen para ese libre transito deportivo en  el mar. Nada impediría en cambio – salvo razones económicas o de aduanas - en  un futuro no tan lejano poder lastrar con oro (13,5 Kg/dm3) o mercurio líquido a  los quillotes para seguir trepando en la escala de las optimizaciones “posibles” ya que estos elementos tiene un peso específico aun mayor que el del plomo (11,35 Kgs/dm3).

 

Una cuestión mas controversial lo representan las formas que se han adoptado para introducir las quillas de lastre en las construcciones metálicas  de aluminio. La primera y mas rápida forma fue la de asimilarla por razones de economía a la utilizada  en cascos de acero y  en la forma que he descrito anteriormente. Desde el punto de vista estructural esta solución puede resultar potable y económica pero,  desde el punto de vista de los fenómenos electroquímicos colindantes el aluminio es mucho mas vulnerable por presentar un potencial muy próximo a los metales mas anódicos de la tabla como el cinc o el magnesio frente al plomo que es mas catódico (el mas catódico es el platino seguido del oro). Estos (los anódicos)  son  los que poseen gran  facilidad para ceder electrones de su masa y por tanto degradarse cuando se ponen en contacto con otros metales  e inmersos en  un electrolito (agua de mar) . Si esta previsión de daño pudiese predecirse en una zona tan crítica como esa, donde se incorporan además  incrementos o alteraciones sustanciales de estos fenómenos electroquímicos debido a las enormes tensiones actuantes en las estructuras y enchapados resistentes de este “cajon” portante.  Por las mismas imposiciones que introduce el par de empotramiento del quillote cuando el barco escora y durante los millones de ciclos de oscilaciones pendulares que se le producirán  naturalmente a esta importante masa “colgante” el tema estaría ajustado solo a la  lógica de  un cálculo  matemático. Pero no ocurre así  y, si la degradación del aluminio en esta zona de la estructura resistente se produce en elementos  no accesibles para  su inspección sistemática, el colapso de la estructura resistente a partir de microfisuras difícilmente detectables puede sobrevenir en este tipo de solución constructiva  sin un previo aviso (recordemos el accidente del rebautizado yate “Uruguay Natural”).

Nuestra recomendación como la de las normas constructivas mas conservadoras, ajustan la construcción y  el montaje de la quilla de lastre de los barcos de aluminio en una forma similar al de las mas convencionales para las embarcaciones de plástico reforzado con fibra de vidrio (ver Figura Nº3)  introduciendo estrictamente el factor de la  aislación completa de todos los elementos constitutivos del quillote en su unión al casco. El detalle de la figura  adjunta es mas descriptivo que lo que pueda reseñarse literalmente. La forma del empotramiento al casco de estos quillotes con cajas de encastre (ver Figura Nº4) hacen evidentemente  a una mayor complejidad y costo consecuente en  la tarea constructiva pero, asegurará su resistencia estructural, asignando finalmente la calidad que destaca a una embarcación mejor construida.

Lamentablemente es tan común ver cascos dañados en la zona de fijación de la quilla de lastre o quillotes, “movidos” simplemente por pretender cumplir con sus funciones hidrostáticas e hidrodinámicas fundamentales,  que la pregunta inicial  que nos hacen los navegantes en consulta sobre este tópico no nos parece tan casual . En estos casos de quillotes fijados al casco por medio de tornillos siempre será recomendable utilizar plomo aleado con antimonio en una proporción aproximada al 4% para asignarle al apéndice de lastre expuesto características de mayor dureza para soportar cargas sin deformarse pues el plomo que tiene un peso específico de 11,35 Kg/dm3  en su estado de mayor pureza es fácilmente deformable. 

 

Ing. Naval Roberto R. Alonso

 

  

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