UNIVERSIDAD DE LA REPÚBLICA

FACULTAD DE INGENIERÍA

INSTITUTO DE ENSAYO DE MATERIALES

METALURGIA DE TRANSFORMACIÓN

SERVICIO DE CONSTRUCCIONES Y REPARACIONES DE LA ARMADA

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS APLICADOS AL MANTENIMIENTO Y REPARACIÓN DE BUQUES EN EL DIQUE DE LA ARMADA ALEJANDRO SCARSI alesk@adinet.com.uy SEBASTIÁN ARANDA Resumen. Los trabajos de mantenimiento de un buque están sujetos a un riguroso control tanto por parte de el propietario del mismo como de la sociedad aseguradora que brinda la indemnización contra accidentes. Los Ensayos No Destructivos (END) brindan una valiosa herramienta para asegurar que la calidad de esos trabajos alcanza los niveles mínimos requeridos por ambas partes. En éste trabajo se presentan cuatro casos en los cuales se aplicaron distintos END como forma de control de calidad en tareas de reparación y mantenimiento, así como también se muestra cómo contribuyen a minimizar el riesgo de un accidente. 1. INTRODUCCIÓN El mantenimiento de un barco es considerado como un requisito que debe cumplirse inevitablemente para que el mismo pueda durar el tiempo establecido en su diseño. En el momento de diseñar el buque, ya se está definiendo cada cuánto tiempo deberá hacerse dicho mantenimiento, siendo los períodos más espaciados al principio, cuando es nuevo, y más riguroso al final, por razones obvias de seguridad. El dique de la Armada Nacional viene realizando tareas de reparación y mantenimiento desde el año 1879 (aún cuando su construcción no había terminado) cuando ingresó el primer buque: la barca italiana Seconda Vita. Cinco años después finaliza su construcción (1884), siendo adquirido por el estado uruguayo en 1910 y quedando bajo la administración de la Armada Nacional desde 1917. Cabe notar que fue el primer dique seco de Sudamérica. En la tabla siguiente se presentan las dimensiones del mismo. Tabla 1 – Características principales del dique

CARACTERÍSTICA DIMENSIONES (m) Eslora total 149,30 Manga 23,82 En compuerta 18,64 Calado máximo de varada 5,20

Es fácil comprender que cada parada de mantenimiento tiene un costo, no sólo por lo que cuesta el mantenimiento en sí, sino también porque el buque está inactivo, es decir que no puede brindar el servicio para el cual fue diseñado, y por lo tanto implica una pérdida de oportunidades de generar capital para su propietario.

Figura 1. Vista aérea del dique

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Todo mantenimiento que pueda realizarse sin la necesidad de entrar a un dique será preferible a aquél, reduce notablemente los costos y muchas veces con poca o ninguna pérdida de eficacia en el servicio que brinda el buque.

Figura 2. Entrando al dique

Sin embargo, fenómenos tales como:

• la acumulación de crustáceos en el casco que disminuyen notablemente la velocidad del barco e incrementan el consumo de combustible,

• las inspecciones de casco, hélices y timones, • la reposición de la protección galvánica, • el repintado del casco

todas ellas requieren que el barco entre inevitablemente a dique. Así el mayor interés por parte del propietario será que el mantenimiento se haga lo más rápido y a menor costo posible, para que el barco pueda volver a producir cuanto antes. Por otra parte, un barco puede asegurarse contra accidentes, similarmente al caso de un automóvil. Para ello existen aseguradoras internacionales, dentro de las cuales se cuentan:

• Bureau Veritas (Francia) • Lloyds Register (Inglaterra) • American Bureau of Shipping (EEUU)

cuya función es indemnizar al propietario en caso de accidente. Las primas que cobra el asegurador por la indemnización se fijan sobre la base de la edad del buque, el riesgo implicado en el tipo de tarea que realiza y el estado general del buque. En particular esto último implica que la divulgación de la información acerca del estado de un barco concreto puede llegar a ser comprometedora su propietario, y por lo tanto en ésta monografía se evitará estudiar casos específicos. No es difícil adivinar que las indemnizaciones generalmente son cantidades siderales de dinero. Por lo tanto, el asegurador tratará de disminuir el riesgo de que se produzca un accidente, y en consecuencia el mayor interés de éste es que el mantenimiento se haga lo más exhaustivamente posible. Se concluye así que los intereses del propietario y el asegurador son contrapuestos, uno intentando reducir costos de mantenimiento y el otro que se haga lo más extenso posible. En el medio de éstas dos posiciones, se encuentra el dique con todo su personal, tratando de hallar soluciones de compromiso que satisfagan a una y otra parte.

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Figura 3. Listo para comenzar las tareas de reparación y mantenimiento

. LAS TAREAS DE INSPECCIÓN Y MANTENIMIENTO

continuación se presenta un resumen de las tareas usuales que se realizan cuando el buque ingresa a dique. La ista completa se encuentra en el Anexo 2.

asco: Limpieza Medición de espesores Reemplazo de las planchuelas con espesor no conforme Renovación del plan de protección galvánica (reemplazo de los ánodos de zinc) Pintado

ropulsión y Medición de luces en ejes de propulsión y ejes de timones obierno: Búsqueda de fallas y reparación de ejes, manchones, sistema de control de dirección, hélices y

timones

structura y Medición de espesores y reparación de estructuras resistentes tros: Inspección y mantenimiento de tanques de lastre

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Inspección y mantenimiento de caldera y cañerías Mantenimiento del ancla y cadena 3. LOS END Y LAS NORMAS COMO ASEGURAMIENTO DE LA CALIDAD Un buque puede entrar al dique por dos motivos: para realizar un mantenimiento programado o para hacer reparaciones debido a accidentes imprevistos. Cualquiera sea el motivo, siempre debe haber un procedimiento escrito que defina la forma de realizar el trabajo de reparación o la forma en que se controla el mismo. Dichos procedimientos son las normas, que establecen específicamente cómo debe llevarse a cabo la tarea. Hay una gran cantidad de normas al respecto. El cliente puede hacer la elección de la norma adecuada. En éste caso, éste se asegura un nivel mínimo de la calidad del trabajo que se realiza en su buque. A veces, cuando éste no tiene ninguna preferencia por una norma específica, la elección puede dejarse a criterio del personal del dique. Sin embargo, las aseguradoras también pueden imponer la norma que debe utilizarse para controlar los trabajos de reparación y mantenimiento. Esto puede ser un requisito indispensable para que el buque “mantenga la clase”, es decir que no pierda la póliza de seguro por falta de condiciones de seguridad adecuadas. Esta situación es tan común que hay una variedad muy extensa de normas escritas por las propias sociedades aseguradoras. Más adelante se presentará un ejemplo con una de ellas. Como conclusión, es importante señalar que en cualquiera de las situaciones mencionadas, siempre hay una norma que establece niveles mínimos de calidad para los trabajos realizados. Los END juegan un papel muy importante en todo esto. Por lo general son el método por excelencia para realizar las inspecciones o el control de reparaciones. Las normas son muy rigurosas en cuanto a que dictan no sólo qué tipo de END debe usarse en cada caso, sino que también dan parámetros que establecen cómo debe llevarse a cabo ese ensayo. 4. OBJETIVO El objetivo del presente trabajo consiste en mostrar algunos de los ensayos no destructivos que se usan en el dique para el relevamiento del estado de las piezas y control de calidad de los trabajos realizados. Concretamente se presentarán

1. Ensayo de líquidos penetrantes para detectar grietas en hélices y timones 2. Ensayo de ultrasonido para medición de espesores en una estructura resistente 3. Ensayo de rayos X para inspeccionar soldaduras en chapas 4. Ensayo visual en tanques de lastre y agua dulce

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ENSAYO 1. LÍQUIDOS PENETRANTES El ensayo de líquidos penetrantes se usa para detectar grietas abiertas a la superficie en distintas piezas. A continuación se muestra el ensayo aplicado en una hélice. Los elementos susceptibles de presentar falla en ella son generalmente dos:

1. El chavetero en el cubo, que es el lugar por donde el eje transmite la potencia, es un concentrador de tensiones.

2. El borde exterior de las palas, en donde se presenta el mayor gradiente de presiones entre ambas caras. La falla viene dada por la fatiga de los elementos citados, en particular una grieta que se propagara a lo largo de una pala podría causar el desprendimiento de parte de la misma, con la consiguiente necesidad de parar ese motor para evitar las vibraciones que se producirían. Para realizar el ensayo primero se desmontó la hélice y se procedió a la limpieza previa obligatoria (fig. (4) ). Luego de concluida ésta etapa, se aplicó el penetrante (fig. (5) ).

Figura 4. Limpieza previa a la aplicación del penetrante

Figura 5. Aplicación del líquido penetrante En la fig (6) se observan los resultados luego de aplicado el revelador, donde es evidente que hay una serie de grietas a lo largo del bode de la pala.

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Figura 6. Luego de aplicado el revelador, se pueden apreciar las grietas en el borde de la pala Una vez que se evaluó la extensión de las grietas, se procedió a efectuar un descarne (remoción del material) en las mismas (de ésta forma se eliminan las grietas). Luego, sobre los “chanfles” que quedaron, se practicaron cordones de soldadura para reponer el material perdido. Por último se realizó el acabado de los cordones y la reperfilación de las palas. Luego de efectuada la reparación, se aplicó el método nuevamente en busca de defectos en las soldaduras. Esta vez no se detectó fallas, con lo cual se concluye que el trabajo realizado fue satisfactorio. A continuación, en la fig. (7) se muestra el resultado de aplicar el ensayo en el eje de un timón. Se aprecia la fisura que corre a lo largo de la unión entre la pala del timón y el eje.

Figura 7. Fisura a lo largo de toda la circunferencia exterior del eje del timón Es evidente la importancia de detectar también éste tipo de fallas antes que ocurra la rotura pues la pérdida de un timón podría significar que el barco quedara a la deriva. En éste caso, una vez detectada la falla se debió reemplazar el eje.

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ENSAYO 2. ULTRASONIDO Tradicionalmente, el ensayo de ultrasonido era utilizado solamente para medir espesores de casco, pero desde hace una década también se exige que se controle la estructura resistente. Esto incluye las cuadernas, longitudinales de cubierta y de costado. Todo aquello que reduzca en un porcentaje (especificado por norma) de su espesor nominal, debe ser reemplazado.

Figura 8. Foto interior del buque, donde se destacan las cuadernas de la estructura resistente (flechas rojas) En éste ensayo en particular se midió los espesores de una sección transversal. En la fig. (8) puede verse la ubicación de diversas cuadernas en el buque (señalado con las flechas rojas), en la fig. (9) se presenta un gráfico ejemplificando dónde deben tomarse las mediciones de espesores según la norma Bureau Veritas NI 389 DNS R00 E (mayo 1994), y en la fig. (10) se muestra el resultado del ensayo.

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Figura 9. Ubicación de los puntos a inspeccionar según la norma NI 389 DNS R00 E de Bureau Veritas de mayo de 1994.

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Figura 10. Resultado de la medición de espesores en una sección transversal (cuaderna, longitudinales de cubierta, longitudinales de costado y forro en la zona próxima). En éste caso se concluyó que todos los miembros estaban dentro de las tolerancias admitidas, por lo cual no hubo necesidad de efectuar reparación alguna.

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ENSAYO 3. RADIOGRAFÍA INDUSTRIAL Las cuatro placas de la fig. (11) corresponden a soldaduras efectuadas en la reparación del casco de un determinado buque. En la primera se pueden ver zonas donde faltó deposición de material (indicadas con las flechas) así como una delgada línea central que evidencia la falta de penetración del cordón de soldadura. La misma situación se presenta en la segunda placa. En la tercera y cuarta placa se observan zonas donde la falta de material es mucho más severa (zonas oscuras indicadas con las flechas).

Figura 11. Placas radiográficas de cuatro cordones donde se indican distintos tipos de defectos Ninguno de éstos cordones pasaron el control de calidad efectuado por el departamento de END, lo que significó que la reparación debió hacerse nuevamente. En éste caso, la aplicación de los END previno que el buque saliera a navegar con reparaciones defectuosas.

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ENSAYO 4. INSPECCIÓN VISUAL En un buque existen tanques de agua dulce para consumo de la tripulación y tanques de agua salada que se usan como lastre para dar estabilidad al barco. En éste buque en concreto se realizó la inspección visual de:

• Túneles a estribor y babor de cántara • Tanque de agua dulce popa de 28,31 m3 de capacidad • Tanque de lastre de proa de 85,83 m3 de capacidad

En los túneles a estribor y babor de la cántara (fig. (12) ), se pudo observar un buen estado general de la pintura, observándose que se realizó mantenimiento de pintura en cordones de soldadura de chapa del forro y estructuras. El piso del túnel presentó zonas de corrosión puntuales pero no se pudo observar socavaciones ni pitting. Se inspeccionó los vertederos en su parte interna, no detectándose perdida de estanqueidad.

Figura 12. Túnel a estribor de la cántara

Figura 13. Tanque de agua dulce En el tanque de agua dulce de popa (fig. (13) ), se encontró una importante cantidad de barro depositado en el fondo del mismo. Se observó desprendimiento de la lechada de Pórtland, y un estado de corrosión generalizado. Su estructura (cuadernas, baos, longitudinales y mamparos) no presentó deformaciones El tanque de lastre de proa es utilizado como tanque de agua dulce para consumo de la tripulación. Su estado estructural no presenta anomalías. Se pudo observar puntos de corrosión puntuales en zonas donde se desprendió la lechada de Pórtland aplicada anteriormente, y barro depositado entre la primera y segunda cuaderna del mamparo de popa.

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5. CONCLUSIONES Los casos expuestos muestran cómo la aplicación sistemática de los END en las paradas de mantenimiento es prácticamente la única vía para asegurar que el buque se mantenga dentro de los márgenes de seguridad. También proporcionan una herramienta eficaz para satisfacer las necesidades de el propietario del buque y las exigencias del asegurador. 6. AGRADECIMIENTOS Los autores de éste trabajo desean agradecer especialmente a las siguientes personas. Sin su valioso aporte, paciencia y dedicación éste trabajo no hubiera sido posible. Sr. Daniel Salvo Sr. Ruben López C/C Marcelo Stratta Bach. Juan Telesca

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INDICE 1. Introducción .................................................................................................................................................... 2 2. Las tareas de inspección y mantenimiento ...................................................................................................... 3 3. Los END y las normas como aseguramiento de la calidad ............................................................................. 4 4. Objetivo........................................................................................................................................................... 4

Ensayo 1. Líquidos penetrantes........................................................................................................................... 5 Ensayo 2. Ultrasonido ......................................................................................................................................... 7 Ensayo 3. Radiografía industrial ....................................................................................................................... 10 Ensayo 4. Inspección visual .............................................................................................................................. 11

5. conclusiones .................................................................................................................................................. 12 6. Agradecimientos ........................................................................................................................................... 12 Indice .................................................................................................................................................................... 13 Anexo 1. Equipos utilizados ................................................................................................................................. 14 Anexo 2. Lista de chequeo de inspecciones y reparaciones.................................................................................. 15

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ANEXO 1. EQUIPOS UTILIZADOS

Figura 14. De izquierda a derecha: Medidor de espesores por ultrasonido con su osciloscopio correspondiente, equipo de radiografía de pequeña potencia (140 kV)

Figura 15. Un equipo de radiografía mucho más potente que el anterior, en éste caso 300 kV.

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ANEXO 2. LISTA DE CHEQUEO DE INSPECCIONES Y REPARACIONES A continuación se muestra la lista de todas las tareas que es posible realizar una vez que el buque entra al dique. Las tareas en las cuales intervienen los END están destacadas en rojo.

1. Guardacabos Desmonte Montaje Confección

2. Toma de luces por sonda en el eje

Bocina exterior Bocina interior Pata de gallina

3. Toma de luces por sonda en el timón

Limera superior Limera inferior Pinzote

4. Pala del timón

Desmonte Montaje Toma de luces por diferencia de diámetro Verificación de alineación (mecha entre puntos) Inspección de cono y chavetero Partículas magnetizables Tintas penetrantes Desmonte de casquillo de limera Inferior Superior Tintero Confección de camisa de mecha Confección de casquillo de Limera Tintero Pinzote Confección de mecha Maquinado de casquillo de limera Tirado de línea en limera – tintero – mecha y timón Colocación de cemento Pórtland en pernos

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5. Hélice Desmonte Reparación de palas Mayor Menor Moldear y fundir trozos de palas Análisis espectrográfico de metales Ensayo de dureza Inspección de soldaduras Rayos X Tintas penetrantes Ultrasonido Balanceo estático Balanceo dinámico Ensayo de asentamiento de cono y hélice Desmonte del núcleo END de elementos del núcleo Montaje del núcleo Montaje Colocación de cemento Pórtland en caperol

6. Eje

Portahélice Desmonte Montaje Intermedio Desmonte Montaje Toma de luces por diferencia de diámetro Verificación de alineación (colocar entre puntos) Inspección de cono y chavetero Partículas magnetizables Tintas penetrantes Confección de eje Maquinado de camisa Desmonte de buje porta duelas Interior Exterior Montaje de buje porta duelas Interior Exterior Confección de duelas de Palo santo Poliuretano Otro Camisas Confección Encamisado

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Maquinado Sellos simples Desmonte Renovación Montaje

7. Manchón Desmonte Montaje Inspección Partículas magnetizables Tintas penetrantes Frenteado Prueba de asentamiento

8. Bocina – Pata de gallina

Tirado de líneas 9. Empaquetadura Retiro

Cambio Ajuste

10. Ánodos de zinc

Desmonte Pesado Colocación Confección de aro de bocina

11. Tomas de mar

Desmonte de rejillas Limpieza de caja de toma de mar Instalación de rejilla

12. Válvulas de fondo

Mantenimiento

13. Fuera de borda Mantenimiento

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14. Válvulas Mantenimiento Reposición

15. Cañerías

Desmonte Confección Montaje

16. Casco y cubierta

Inspección por sondajes ultrasónicos Calderería Forro Estructura Sobresanos Inspección de soldaduras Cal y gas oil Rayos X Tintas penetrantes Ultrasonido

17. Preparación de superficies

Lavado de alta presión Desengrasado Enjuague Proyección de abrasivo Continuo Spot Tratamiento mecánico Rasqueteo Bordes de spot

18. Aplicación de pintura

Manos completas Parcheo Marcas y calados Puerto de registro Nombre Calados Línea de flotación

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19. Anclas y cadenas Arriado Calibrado Proyección de abrasivos Lavado de alta presión Pintura

20. Inspección

Caja de cadenas Tanques Sentinas

21. Tratamiento de superficies

Caja de cadenas Tanques Sentinas

22. Tapones de casco

Confección Instalación Retiro

23. Ecosonda

Cambio Confección de barquilla

24. Servicios

Agua dulce Agua salada Energía eléctrica Retiro de residuos Aire comprimido Movimiento de pesos

25. Confección de planos 26. Toberas

Confección

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