Welding Journal en Español

La construcción de buques y barcos se remonta a miles de años, con sus raíces documentadas por imágenes de los antiguos egipcios de buques en jarrones y en tumbas. A través de los siglos, la construcción de barcos ha vivido muchos cambios. Siga esta cronología de los barcos de antaño para conocer sobre su desarrollo desde madera, pasando por hierro, hasta acero y más.

La fragata solitaria

En agosto de 2022 un comunicado de prensa reportó que Fincantieri Marine Group en la zona noreste de Wisconsin estaba cortando acero para la United States ship (USS) Constellation, la primera de una nueva clase de fragatas, un tipo de barco de guerra (Ref. 1). Se espera que esté en servicio para el 2026. Sin embargo, hasta la fecha los Estados Unidos tienen solamente una fragata en servicio, USS Constitution. Old Ironsides (Fig. 1) se construyó en el astillero de Hartt, propiedad del maestro carpintero Edmund Hartt, en el noreste de Boston (1794-1797).

La quilla de roble blanco del barco se instaló en noviembre de 1794. Fue la culminación de la destreza y la prudencia de los Estados Unidos aplicada a miles de años de tradición en la construcción de barcos. Los barcos clase USS Constitution eran más grandes que las fragatas de la época para permanecer en batalla contra los barcos británicos de la línea (barcos de guerra navales). Constitution tenía reforzadores diagonales para soportar el peso de sus 44 armas sin colapsarse.

Se incorporaron materiales de madera no disponibles fuera de Norteamérica. Los mástiles y vergas del barco eran de pino blanco del este, y sus cubiertas eran de pino de hoja larga. El encofrado estaba sujeto a bastidores de roble vivo formados de manera natural (Fig. 2) con unas 150,000 espigas de acacia negra (clavijas).

Barcos de fierro

La adopción del fierro como reemplazo del acero ocurrió a lo largo de muchos años conforme mejoró la capacidad de la herrería. Por décadas, sólo se hicieron de hierro artículos y aditamentos pequeños. Luego, elementos más grandes como el revestimiento de fierro se fijaron a la madera con clavijas de fierro que reemplazaron a las clavijas de madera. Eventualmente, el encofrado de roble fue reemplazado por encofrado de fierro fijado a bastidores de madera. Finalmente, encofrados de fierro se remacharon a bastidores de fierro.

Por más de 20 años a partir de la década de 1870, cuando el vapor desplazaba a las velas y el fierro reemplazaba a la madera en los barcos, los barcos de vela de fierro siguieron funcionando en viajes largos de transporte, como por ejemplo de Inglaterra a Australia, pues los barcos de vela seguían siendo más rápidos y el almacenamiento de combustible ocupaba espacio de carga. El James Craig (Fig. 3), construido por Bartram, Haswell & Co. (más tarde Bartram & Sons), Sunderland, Inglaterra, en 1874, era de dicho tipo de navío.

Viabilidad y disponibilidad del acero (década de 1870)

Conforme los Estados Unidos se expandieron hacia el oeste, se necesitó un paso a nivel del Río Mississippi en St. Louis, Missouri. La ciudad también necesitaba que fuera un cruce de vagones y peatones hacia el centro de la ciudad. Los intereses de los buques de vapor demandaban que tuviera suficiente altura para permitir el tráfico por el río sin obstáculos. El Eads Bridge, una estructura de acero tubular de tres arcadas conocido como el primer puente de acero del mundo, se terminó en 1874 (Ref. 2). Andrew Carnegie, quien financió el puente, luego abrió su Edgar Thomson Steel Works en Braddock, Pensilvania, el año siguiente. El acero reemplazó al fierro en la construcción de barcos, pero los métodos de ensamble remachado continuaron.

Fig. 4 — Los electrodos sumergidos de Oscar Kjellberg desplazaban O₂ con CO₂ producido durante la soldadura. (Foto cortesía de ESAB Corp., 1907.)

Viabilidad y disponibilidad de la soldadura por arco eléctrico (1907)

De la década de 1860 en adelante, varias personas en diversos países estudiaron y patentaron variaciones del proceso de soldadura por arco eléctrico que no produjeron resultados de soldadura satisfactorios. En 1904, el ingeniero sueco de embarcaciones Oscar Kjellberg también experimentó. Formó la compañía Elektriska Svetsnings-Aktiebolaget, la cual, como era de esperarse, adoptó el acrónimo de ESAB. En 1907, ideó un método sencillo de recubrimiento por inmersión (Fig. 4) para producir varillas de relleno que desplazaran oxígeno en el arco con dióxido de carbono durante la soldadura por arco. La importancia industrial de esta invención se mantuvo prácticamente desapercibida por más de una década.

Durante la Primera Guerra Mundial, Comfort A. Adams, un ingeniero eléctrico americano, ayudó a formar el Comité de Soldadura de la Emergency Fleet Corp., el cual se enfocaba en la soldadura en barcos. Después de la guerra (1919), el Dr. Adams y otras personas fundaron la American Welding Society (Sociedad Americana de Soldadura). En Inglaterra, en 1920, el Registro de Lloyd agregó la soldadura total (all-welding) como un método aceptado de ensamble de barcos. Luego Kjellberg puso en operación un navío totalmente soldado, el ESAB IV (Fig. 5), el cual se convirtió en la primera embarcación aprobada de Lloyd en la nueva clase totalmente soldada.

Entre la Primera y la Segunda Guerra Mundial, el remachado permaneció como el método elegido para la construcción de barcos de acero. El Steamship (SS) America, construido justo antes de la Segunda Guerra Mundial para el traslado trasatlántico de pasajeros, era todavía de construcción remachada. (En 1976, tuve el privilegio de navegar en el SS America, renombrado SS Australis, de Australia a Inglaterra.)

La Segunda Guerra Mundial

El número sin igual de barcos que se necesitaron durante la Segunda Guerra Mundial requirió que Estados Unidos encontrara nuevas maneras de construir muchos barcos más rápido que nunca antes. Las mujeres se unieron a la fuerza laboral de la construcción de barcos – Fig. 6. Obstáculos raciales, de género y étnicos se suspendieron en la construcción de barcos y nacionalmente. La U.S. Maritime Commission (Comisión Marítima de Estados Unidos) estableció operaciones de construcción de barcos en vías navegables por todo el país, de donde resultaron, entre otros, los siguientes:

• El Icebreaker (Fig. 7) en el cual serví, fue construido por Western Pipe and Steel en Long Beach, California.
• El USS Carlinville, en el cual sirvió mi padre en el Pacífico, fue construido cerca de Chicago, Illinois.
• El antiguo USS Buncombe County D-Day Landing Ship, Tank (LST-510), el cual actualmente sirve como ferry de Connecticut a Long Island, se construyó a lo largo del Río Ohio en Indiana
• El buque de guerra Missouri (Fig. 8), en el cual la guerra terminó oficialmente, se construyó en el astillero Brooklyn Navy Yard, Nueva York.

En la Costa Oeste, siete astilleros principales de Henry J. Kaiser introdujeron nuevos métodos de ensamble modular que redujeron sustancialmente los tiempos de producción y los costos. Los métodos de ensamble modular de Kaiser fueron adoptados nacionalmente, y el ensamble remachado de barcos se abandonó en pos de la soldadura.

También se empleó la soldadura por arco sumergido (SAW). El proceso SAW parece haberse inventado más de una vez. La National Tube Co. de Pensilvania desarrolló el proceso para su fabricación de tubos, y fue patentado ahí en 1930. También se patentó en Ucrania en 1935. El proceso se conoció inicialmente como Unionmelt™ en los Estados Unidos. El proceso SAW y los electrodos de soldadura por arco de metal protegido reemplazaron al ensamble remachado en los tanques Sherman. Se encuentra muy poca literatura para SAW en barcos durante la Segunda Guerra Mundial, pero en una carta con fecha de 28 de mayo de 1943, el presidente de Estados Unidos Franklin D. Roosevelt escribió lo siguiente al primer ministro de Reino Unido Winston Churchill:

 “. . . desarrollado la técnica de soldadura que nos permite construir un barco mercantil estándar con una velocidad sin igual en la historia de los barcos mercantiles”.

Es claro que se estaba refiriendo al proceso de arco sumergido.

Estados Unidos construyó 5300 barcos soldados identificados durante la Segunda Guerra Mundial.

Otro esfuerzo de guerra

Andrew Jackson Higgins, un empresario americano, previó una escasez de acero debido a la inminente Segunda Guerra Mundial. Su compañía compró y almacenó toda la producción nacional de caoba de Filipinas de 1939. Diseñó una nave de desembarque de tropas de 36 pies (11 metros), la presentó y ganó el contrato para producirla. Empleó a más de 85,000 trabajadores, y su fábrica de Nueva Orleans, Luisiana, construyó más de 23,000 buques de desembarque de embarcaciones, vehículos y personal (LCVP, por sus siglas en inglés). Dwight Eisenhower le dio el crédito a Higgins de hacer posible la invasión del Día D (Desembarco de Normandía). La Figura 9 muestra un bote Higgins, fotografiado desde el buque Coast Guard Cutter (CGC) viento oeste, varado en Grecia en 1965.

La posguerra de la segunda guerra mundial: el SS United States

En 1949, el gobierno de Estados Unidos patrocinó y United States Lines ordenó un nuevo crucero oceánico que competiría en el traslado trasatlántico de pasajeros con los barcos Royal Mail Ship (RMS) Queen Mary y RMS Queen Elizabeth. Este nuevo barco, SS United States (Fig. 10) fue diseñado por William Francis Gibbs y construido en el astillero Newport News Shipyard en Virginia. Aprovechando la capacidad y experiencia adquirida durante la Segunda Guerra Mundial, el SS United States se convirtió en el crucero oceánico más grande construido en Estados Unidos, así como en el crucero oceánico más rápido del mundo. El casco totalmente soldado reducía la fricción en movimiento en comparación con la construcción remachada. Una superestructura de aluminio bajaba su centro de gravedad. Se requería menos estructura de acero para soportar la superestructura de aluminio. El desplazamiento se redujo radicalmente ((~ 47,000 toneladas americanas (~ 43,000 toneladas métricas) para el SS United States en comparación con ~ 77,000 toneladas americanas (~70,000 toneladas métricas) del RMS Queen Mary.) En el viaje inaugural del barco, éste ganó la Banda Azul para el cruce oceánico más rápido de Nueva York a Inglaterra. Ningún crucero oceánico ha batido su récord.

Soldadura de aluminio

Durante la Segunda Guerra Mundial, se introdujo de manera comercial el proceso de soldadura por arco con electrodo de tungsteno protegida por gas denominado Heliarc™, inicialmente para soldar magnesio. También se encontró que era adecuado para soldar aluminio. En 1948, se introdujo una máquina de soldadura por arco con electrodo de alambre continuo protegida por gas inerte específicamente para soldar aluminio. La Aircomatic™ de 1948 pudo haber sido la primera máquina comercial de soldadura por arco con electrodo metálico protegida por gas, aunque no era adecuada para acero.

De hecho, había muy poca soldadura de aluminio hecha en la superestructura 6XXX del SS United States. En 1956, Harland and Wolff, el astillero en Belfast, Irlanda del Norte, que construyó el Titanic, construyó el SS Canberra (Fig. 11), el cual fue ordenado por la empresa Peninsular and Oriental Steam Navigation Co. (P&O). Se le puso la quilla al barco en 1957, éste fue botado en 1960, y entró en el servicio de Inglaterra a Australia en 1961. El Canberra tenía una superestructura de aluminio totalmente soldada.

La guerra de Las Malvinas (1982)

El SS Canberra fue visitante regular de la Bahía de Sydney desde la época en que llegué por allá en 1974 hasta que fue requisado por Gran Bretaña como transporte de tropas para la Guerra de las Malvinas con Argentina en 1982 que duró 74 días. Durante la guerra, un misil Exocet golpeó y hundió el barco Her Majesty’s Ship (HMS) Sheffield, lo cual fue noticia mundial. Se sostuvo que el Sheffield se hundió debido a que se incendió su superestructura de aluminio. Veinte años después, cuando Estados Unidos estaba considerando construir buques navales totalmente de aluminio, se puso fin a esta aseveración: el metal aluminio no se quema y el HMS Sheffield en realidad tenía una superestructura de acero.

Conclusiones

Como orador a quien se le pidió presentar el aluminio en una conferencia reciente sobre construcción de barcos y aluminio, soy claramente partidario de la soldadura de aluminio. Eso no quiere decir que el aluminio soldado reemplazará en algún momento al acero, como el acero reemplazó a la madera, para la construcción de barcos. Sin embargo, éste se ha convertido en un material adicional importante en la construcción de barcos para componentes de barcos y hasta para algunos navíos totalmente de aluminio — Fig. 12.

Este artículo no pretende cubrir todas las variaciones del proceso que han evolucionado desde los inicios de la construcción de embarcaciones. Conforme seguimos evolucionando, y conforme la inteligencia artificial puede incluso aliviarnos de un poco de evolución, no debemos perder de vista nuestra historia, la cual expande y regula nuestra experiencia. 

Referencias

1. Fincantierie Marine Group, Fincantieri Marinette Marine Starts Frigate Construction. Obtenido el 16 de noviembre de 2022, de fincantierimarinegroup.com/fincantieri-marinette-
marine-starts-frigate-construction.

2. National Park Service, Eads Bridge. Obtenido el 16 de noviembre de 2022, de nps.gov/places/eads-bridge.htm.

JERRY MIRGAIN (mirgain@hotmail.com)es consultor de  Safra Spa, Travagliato, Italy. Este artículo se basa en una presentación en la Conferencia de Construcción de barcos y aluminio de la AWS en 2022 en San Diego, California.