diumenge, 5 d’abril de 2015

Vaixells de formigó

Fusta, acer, alumini o material compost (fibra de vidre, fibra de carboni o Kevlar). Tots aquests materials s'usen per a construir vaixells. Els més ràpids opten pel material compost que té un baix pes i bones prestacions mecàniques, mentre que els més grans solen ser d'acer per l'alta prestació mecànica d'aquest material, tot i la seva alta densitat. Però existeixen vaixells de formigó?

Per més sorprenent que us pugui semblar, ja que no se'n veuen gaires, la resposta és sí. De fet una de les primeres aplicacions del formigó va ser la fabricació d'una barca per part de Lambot l'any 1848, vegeu el blog de Víctor Yepes (url). Estrictament parlant, els anomenats vaixells de formigó es construeixen amb ferrociment i no amb el que entenem per formigó clàssic (àrids, sorra, ciment, aigua i barres d'acer). El ferrociment (url) es fabrica amb un morter (ciment, sorra i aigua) i amb malles d'acer estructural que queden embegudes dins la matriu de ciment. Les malles estan formades per fils d'acer de petit diàmetre, si el comparem amb les típiques barres del formigó armat.

Ferrociment. Imatge de https://buildcivil.wordpress.com/2014/05/07/ferrocement/
La densitat i diàmetre de la malla determina les seves propietats mecàniques. El ferrociment s'utilitza per a construir el buc del vaixell, però a més necessita el reforç de costelles (quadernes). Aquestes es fabriquen amb armadura de major diàmetre com si fossin autèntiques bigues de directriu corba de formigó armat.


Diferents etapes de la construcció del vaixell. Imatges de http://www.ferroboats.com/
Una dada que em va sorprendre: s'estima que un 80 % dels vaixells fabricats per constructors no professionals es fan amb ferrociment. Les raons cal buscar-les en la facilitat tecnològica del sistema. Tot i què té algunes dificultats, com la velocitat de fabricació per no generar juntes seques entre pastades o la dificultat de controlar el gruix, es pot dir que és un sistema senzill.

El famós enginyer italià Pier Luigi Nervi (url) també va construir vaixells amb ferrociment (url).

És interessant la història del primer vaixell de formigó que es va fabricar a Espanya, el Mirotres que es va construir a Sant Adrià del Besòs. Trobareu informació sobre aquest tema al blog de José Luis Muñoz (url) i al web vidamaritima.com (url), (url) i (url).

Des del punt de vista conceptual el ferrociment és un material compost equivalent a la fibra de vidre. En el cas del ferrociment la fibra és una malla d'acer i la matriu, el morter. La funció estructural de la malla d'acer és suportar les tensions de tracció i cosir les fissures, mentre que la matriu de morter suporta la compressió i dóna cohesió al material. En el cas del material compost de fibra de vidre hi ha una clara analogia: la fibra de vidre suporta les traccions mentre que la matriu de naturalesa orgànica (polièster, vinilèster o epoxi) suporta la compressió i dóna cohesió al material compost.

Trobareu informació sobre la construcció de vaixells amb ferrociment al web (url). I si algú s'anima, podeu seguir el document de la FAO "Construcción de embarcaciones pesqueras: 3. Embarcaciones de ferrocemento" de Richard O.N. Riley i Jeremy M.M. Turner (url).

Algunes de les seves característiques:

1. Percepció de mercat. Aquest és un motiu poc tècnic però que té molt a veure amb la tecnologia com a negoci. El material basa la resistència en l'acer, si la corrosió arriba a les malles i barres el material queda compromès. La fusta o la fibra de vidre no tenen aquest problema. Les imatges de vaixells de formigó en la seva darrera etapa donen una imatge dantesca que preocupa els potencials clients.

El tràgic destí del ferrociment. Imatges de maritimetexas i abandonedcountry
2. Durabilitat. El morter no suporta traccions i de seguida pateix fissuració. Davant els impactes i les accions dinàmiques es poden produir petites esquerdes que constitueixen una entrada de corrosió. La velocitat de creixement de les esquerdes depèn de l'energia de fractura del material i en el cas del ferrociment és molt més baixa que en el cas de l'acer, fusta i, àdhuc, fibra de vidre. Això vol dir que una esquerda en un buc de ferrociment té més probabilitats de créixer que en un d'acer i, per tant, l'atac de la corrosió sobre la malla d'acer seria difícil d'aturar. La millor manera és amb un recobriment generós que protegeix la malla però comporta un disseny pesat i poc competitiu del vaixell.

3. Sol·licitacions dinàmiques. Els vaixells es veuen sotmesos a esforços molt variats segons la posició relativa del buc i de les crestes i valls de l'onatge. Així, els esforços provoquen canvis de signe en les tensions i això genera grans carreres de tensions, passem de molta compressió a molta tensió en temps breu. Aquest fenomen té un efecte negatiu que estimula la fallada per fatiga. Donada la poca tenacitat de fractura del material, bàsicament aportada per la malla d'acer, les esquerdes creixen més fàcilment que en altres materials.

4. La incompatibilitat de materials. Cal una bona afinitat entre l'armat i el morter. Amb els materials d'avui dia, amb fórmules de ciments a la carta, aquest problema no sembla un gran obstacle. Però greixos en superfície de l'acer, oxidació o altres materials en la mescla poden afectar la presa del ciment i l'adherència entre els dos materials.

5. La capacitat de ser reparat. Aquest és un punt molt positiu perquè el morter i el mallat poden ser fàcilment reparats.

6. Fabricació artesanal. Els sistemes de ferrociment condueixen a construccions artesanals de vaixells. Això és un avantatge per als constructors particulars però representa una dificultat per a les factories. La producció artesanal comporta una gran despesa en personal i fa difícil la sistematització. En el cas del Mirotres es va arribar a construir una factoria a Malgrat de Mar que mai no es va posar en marxa.