SOCIEDADES DE CLASIFICACIÓN E INFRAESTRUCTURAS MARÍTIMAS E. Quevedo, M. González, L. Quevedo SENER Ingeniería y Sistemas S.A., Avda. Zugazarte 56, 48930-Getxo. elena.quevedo@sener.es 1 RESUMEN En el proyecto de algunas infraestructuras marítimas se deben cumplir una serie de estándares y reglas definidas por las Sociedades de Clasificación de buques. En este artículo se analiza quiénes son estas entidades, qué papel ejercen y en qué modo afectan a los proyectos y a la construcción en ingeniería civil. El análisis se apoya en algunos ejemplos concretos de proyectos de infraestructuras marítimas. 2 INTRODUCCIÓN. LAS SOCIEDADES DE CLASIFICACIÓN 2.1 Origen El origen de la clasificación de buques está en una cafetería de Londres (Edward Lloyd) donde se reunían muchos corredores de seguros de buques y se encontraban con poca información para valorar los riesgos. Crearon una sociedad (Society for the Registry of Shipping) y un sistema de evaluación técnica de los buques y publicaron la primera lista de clasificación de buques con sus características principales en 1764. Se asignaban diferentes graduaciones a los cascos y a los equipos, en función de su construcción y estado. En el invierno de 1821, con una meteorología extremadamente virulenta, se produjeron un altísimo número de naufragios, lo que provocó grandes pérdidas humanas y la quiebra de muchas de las compañías que aseguraban los buques en Europa. Así, la práctica de la clasificación de buques comenzó a extenderse y mejorarse, y en este contexto surgió Bureau Veritas (BV) en Amberes en 1828, que se trasladó a París en 1832. En 1834, se constituyó Lloyd s Register of British and Foreign Shipping, y después surgieron RINA (Registro Italiano Navale), en 1861; ABS (American Bureau of Shipping), en 1862; DNV (Det Norske Veritas) en Noruega en 1864, etc. En 1930, se decidió que había que uniformizar criterios para la aplicación de las normas y se empezaron a organizar convenciones de Sociedades de Clasificación, en las que las principales SSCC acordaron colaborar en este sentido, y en 1968 se creó la IACS (Asociación Internacional de Sociedades de Clasificación), que colabora con el IMO (International Maritime Organization). Actualmente, ya no existen diferentes grados de clasificación para los buques: aquellos que cumplen las normas de la Sociedad están clasificados, y los que no las cumplen quedan fuera. Sin embargo, aún existen algunos matices, con buques clasificados que cumplen algunos requisitos adicionales opcionales o muy específicos. Otras infraestructuras. Más adelante, además de clasificar y certificar buques, las Sociedades de Clasificación aprovecharon su conocimiento y experiencia en la inspección y evaluación de la calidad de las construcciones y materiales para diversificar su trabajo abarcando otros campos, fundamentalmente en la industria del oil&gas, las infraestructuras offshore o incluso los ferrocarriles. 2.2 Funciones de las Sociedades de Clasificación Las Sociedades de Clasificación proporcionan básicamente dos servicios: Clasificación de buques. Es un servicio al armador, mediante el cual otorgan la clasificación a un buque. Esto no es obligatorio en ningún país, pero es la práctica habitual ya que las compañías aseguradoras así lo requieren. En este sentido, las Sociedades de Clasificación: 1. Generan una serie de normativas y procedimientos propios, que mantienen continuamente actualizada. 2. Supervisan la aplicación de estas reglas a la construcción de buques u otros artefactos marinos:
a. Mediante el análisis y aprobación de los planos, antes de la construcción b. Mediante la realización de inspecciones durante la fabricación y construcción. Se inspeccionan: i. los materiales, ii. los procedimientos de fabricación iii. y la construcción según los planos aprobados. Con esto, un buque de nueva construcción obtiene su clasificación. 3. Realizan el seguimiento de los buques clasificados mediante las inspecciones periódicas, que los buques deben pasar para mantener su clase: a. Inspecciones regulares cada 5 o 2 años, con más frecuencia e intensidad en función de la edad del buque. b. Inspecciones después de cualquier accidente que haya sufrido el buque. 4. Publican un registro de los buques clasificados. El objetivo de la clasificación de un buque o infraestructura (junto con un correcto uso y explotación de la misma) es garantizar: la resistencia estructural y la integridad de la estanqueidad de todas las partes de la estructura a clasificar la seguridad y fiabilidad de sus trenes de fondeo o cimentaciones la efectividad de los sistemas auxiliares y otros elementos, de manera que se garantice el apropiado transporte de personas y cargas a bordo. Certificación. En este caso, actúan como Organizaciones Reconocidas para actuar en nombre de las Administraciones Estatales, cuando éstas delegan en ellas su obligación de inspeccionar los buques que lleven su bandera. Estos certificados estatutarios sí son obligatorios para que un buque navegue en aguas de los países miembros de la IMO (Organización Marítima Internacional), ya que avalan el cumplimiento de los convenios internacionales (SOLAS, MARPOL, etc.) En este caso, España es una excepción, ya que en general no delega estas funciones, sino que son ejercidas directamente por las capitanías marítimas, en nombre de la Dirección General de la Marina Mercante. Sólo se delegan estas funciones en las Sociedades de Clasificación en los casos en los que es imposible o inviable certificar un buque español en España (por ejemplo, si el buque se ha averiado y reparado en el extranjero). 3 LA CLASIFICACIÓN EN LOS PROYECTOS DE INGENIERÍA MARÍTIMA Dentro de las infraestructuras offshore fijas o móviles que abarcan las Sociedades de Clasificación, están algunas obras civiles como: las rampas ro-ro, las boyas de amarre y de carga/descarga, las boyas de señalización marítima, las boyas oceanográficas, los diques flotantes (para cajones u otros), las plataformas offshore fijas o flotantes, las compuertas de esclusas flotantes, los trenes de fondeo y los sistemas de amarre, etc. En estos casos, al igual que ocurre con los buques, la clasificación no es obligatoria legalmente, pero sí puede ser un requisito de la Propiedad para mejorar la seguridad de su infraestructura o la prima de su seguro. Por lo tanto, si el proyecto incluye la instalación de alguna estructura offshore objeto de clasificación, todo el proyecto se verá afectado, ya que estas reglas uniformizan los criterios de diseño, los procedimientos de cálculo, los planos, las especificaciones de los materiales, los procesos de fabricación y montaje, los procedimientos constructivos e incluso el plan de mantenimiento de la infraestructura. Además, durante el proyecto, la SC supervisará activamente los trabajos de ingeniería.
4 EJEMPLO 1: RAMPAS RO-RO (SEGÚN LLOYD S REGISTER) Las rampas ro-ro pueden clasificarse según Lloyd s Register como A Linkspan siguiendo las Rules for the classification of linkspans. Esta normativa aplica a cualquier tipo de rampa ro-ro: flotantes con flotador independiente o integrado, hidráulicas o combinadas, con pasarelas a doble altura, de pasajeros, de vehículos o mixtas. La clasificación AT Linkspan incluye además la clasificación de los sistemas de fondeo o de atado. Fig 1. Rampas ro-ro hidráulicas. 4.1 Análisis de la funcionalidad de la rampa Fig 2. Rampas ro-ro flotantes. La normativa de Lloyd s Register para rampas ro-ro se centra en la seguridad estructural, pero no regula las condiciones de funcionalidad, como las pendientes máximas o la compatibilidad de la rampa con los buques y vehículos. Para esto, existe un documento del PIANC que da unas directrices y proporciona un conjunto de datos de buques ro-ro reales que incluyen las dimensiones y el rango de calados del buque y las dimensiones y posiciones de sus portones.
Fig 3. Rampa flotante articulada. 4.2 Planos y cálculos estructurales En la fase de proyecto, los planos y cálculos estructurales son supervisados por Lloyd s Register (LR). Los requisitos para el cálculo estructural de la rampa y de su sistema de amarre o fondeo son bastante similares a los de una normativa convencional, incluyendo las cargas de diseño de tráfico, las debidas a los movimientos del buque y la pontona, y, si se pretendiera remolcar la rampa, las cargas asociadas al remolque. Se exige un análisis de fatiga según una normativa reconocida, aunque Lloyd s no rehará estos cálculos, y si el comportamiento de la rampa no es fácil de evaluar, se puede exigir además la realización de ensayos en modelo físico reducido. 4.3 Control de calidad: inspecciones En un proyecto de rampa ro-ro con clasificación, la mayor diferencia está en el control de calidad, que incluye las siguientes inspecciones, pruebas y comprobaciones: Durante la fabricación: o El plan de inspecciones durante la construcción será revisado (y modificado) por el inspector de la SC o Los materiales serán completamente trazables y tendrán el certificado 3.1.C (EN 10204) o La especificación del procedimiento de soldadura será aprobada previamente por el inspector de LR. Las soldaduras serán ejecutadas por soldadores certificados, quienes deberán realizar ensayos previos según el procedimiento aprobado. Durante la instalación/montaje, LR realizará las tareas propias de una dirección de obra: o comprobará que se siguen los planos, o comprobará que se toman las medidas definidas en proyecto o presenciará las pruebas de carga y los ensayos de operación. Una vez superado de este proceso, la rampa obtendrá la clasificación A Linkspan. Durante la fase de servicio, con el fin de mantener la clase A Linkspan : o Se ensayará la rampa periódicamente: inspecciones anuales inspección intermedia (el 2º o 3º año) inspecciones en seco y en agua (alternativamente, cada menos de 3 años) inspecciones especiales (cada 5 años) inspecciones de equipos (cada 5 años) o Después de cada reparación o modificación se inspeccionará la rampa de la misma manera que durante su construcción/instalación.
5 EJEMPLO 2: CAMPO DE BOYAS (SEGÚN BUREAU VERITAS) En este apartado se expone cómo afecta al proyecto de un fondeadero el requisito de obtener la clasificación POSA de Bureau Veritas. En este caso, se trataba de un atraque multi-boya, y los estándares que aplicaban eran la normativa de Bureau Veritas de sistemas de fondeo para unidades offshore permanentes (NR493) y la de boyas offshore de carga y descarga (NR494). El cumplimiento de estas normativas afectó a la estructura del proyecto, con la inclusión de cálculos no habituales en otros proyectos de infraestructuras portuarias y la modificación de los cálculos habituales. Por ejemplo, se debía incluir el cálculo de fatiga de los trenes de fondeo y el análisis de la respuesta y evolución del sistema en condiciones accidentales. Además, la selección de los estados océano-meteorológicos para las diferentes condiciones de trabajo se debía realizar según un procedimiento diferente al habitual, y los márgenes de corrosión se debían considerar según unos criterios diferentes. Por su parte, la Sociedad de Clasificación revisó los planos y comprobó todos los cálculos, incluso rehaciendo algunos de ellos con su propio software. 5.1 Respuesta del sistema en caso de accidente Fig 4. Fondeadero para petroleros. El sistema de amarre del buque constaba de 4 trenes de fondeo con sus boyas de amarre y el ancla de estribor propia del buque. Se requería evaluar la respuesta del sistema completo en caso de que un tren de fondeo se rompiera durante las operaciones de carga y descarga del buque. Este análisis, al igual que el estudio de buque amarrado, se realizó mediante un modelo cuasi-dinámico, que consiste en analizar los movimientos del barco en el fondeadero dinámicamente y en el dominio del tiempo, pero sin tener en cuenta las fuerzas hidrodinámicas sobre las cadenas. En este caso, se iniciaba la simulación con el buque en su posición normal, pero quitándole las amarras de una de las boyas, y se analizaba la evolución de sus movimientos y de las tensiones en las amarras y trenes de fondeo. Con esto se evaluaban las consecuencias de un accidente: los posibles riesgos para la infraestructura y para el buque y los tiempos de respuesta disponibles. Y con esta información, se proponían un plan de respuesta frente a este tipo de emergencias y unas recomendaciones para la inspección de la infraestructura y el buque después del accidente. Se analizaba separadamente el fallo de cada una de las líneas.
Fig 5. Respuesta del sistema en caso del accidente: fallo del tren de fondeo nº1. Secuencia.
5.2 Análisis de fatiga de los trenes de fondeo Para el análisis de fatiga, se determinaron todos estados océano-meteorológicos representativos de la vida útil y se les asignó a cada uno su probabilidad de ocurrencia. En cada caso se debían obtener los registros de tensiones en los trenes de fondeo, para así poder contar los ciclos de tensiones y evaluar el daño asociado al mismo. Para ello se debían estimar las tensiones en cada una de las tres catenarias que forman el tren de fondeo (ver figura siguiente), a partir de la reacción en la boya. Finalmente se evaluaba el daño anual total medio y se estimaba la vida por fatiga de las cadenas. Fig 6. Esquema del tren de fondeo (con tres catenarias) empleado para resolver las tensiones en las cadenas. F H (t) or T max (t) 54 53 52 51 50 49 48 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 TOTAL HORIZONTAL LOAD AND MAXIMUM TENSION CYCLES Legend FH_TOT T 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 Time, t (s) Fig 7. Ejemplo de serie de fuerzas sobre la boya y tensiones máximas en la cadena principal. 5.3 Selección de los estados océano-meteorológicos Según los estándares de Bureau Veritas, para cada agente predominante se deben seleccionar una serie de estados océano-meteorológicos que incluyen las combinaciones de varias direcciones de cada uno de los agentes, con una intensidad modulada en función de las direcciones relativas entre los agentes. En este procedimiento se diferencia oleaje de mar y oleaje de viento y además se incluyen casos en los que varios agentes son los dominantes (viento + corriente dominantes, etc.). En consecuencia, para cada tipo de condiciones (normales operativas, extremas para un periodo de retorno, condiciones de largo plazo, etc.) se obtienen unos conjuntos muy numerosos de estados océano-meteorológicos, que podrían ser objeto de un estudio aparte. 6 EJEMPLO 3: TRENES DE FONDEO PARA BOYAS DE SEÑALIZACIÓN En los proyectos que incluyen boyas de señalización, en algunas ocasiones la Propiedad puede exigir que se clasifique el fondeo completo, con lo que se revisarían todos los cálculos y planos, incluyendo el muerto y la boya; o también pueden exigir la certificación de algunos de sus elementos, como las cadenas, grilletes o kenters. En este segundo caso, existen diferentes tipos de certificados, como los type approval en los que el diseño del producto y el proceso de fabricación está aprobado y por lo tanto el taller puede fabricar los elementos en serie ensayando algunos de ellos; o los certificados emitidos por un inspector de la SC que ha presenciado los ensayos de los materiales en el taller. Algunos de estos certificados requieren la trazabilidad de la materia prima.
7 OTROS EJEMPLOS En los proyectos de plataformas offshore, la presencia de las Sociedades de Clasificación es prácticamente total en las tareas de revisión de los estudios, proyectos y planos; y también en las inspecciones. Por ejemplo, en los estudios de clima marítimo para estas plataformas se siguen unos criterios diferentes de los de la ROM. Así, se requieren algunos cálculos adicionales, como la estadística de las alturas de cresta o el régimen extremal de olas individuales mediante el método de la convolución. Otras estructuras que pueden ser objeto de clasificación son las plataformas flotantes para aerogeneradores, los cajoneros flotantes o las compuertas de esclusas. Fig 8. Las plataformas offshore y las compuertas de esclusas también son objeto de clasificación. 8 CONCLUSIONES En principio, la clasificación de una infraestructura requiere un esfuerzo superior al proyectista en la fase de diseño. Sin embargo, las Sociedades de Clasificación suponen un apoyo al ingeniero, pues le aportan con sus estándares y normativas una guía metodológica, basada en su amplia experiencia sobre los problemas que pueden surgir con una estructura determinada, cómo afrontarlos y cómo diseñarla para que su durabilidad sea la deseada. Además, las SSCC proporcionan una garantía de fiabilidad y durabilidad a la infraestructura. 9 ABREVIATURAS ABS: BV: DNV : IACS: IMO: LR: MARPOL: PIANC: RINA: SOLAS: SC / SSCC: American Bureau of Shipping Bureau Veritas Det Norske Veritas International Association of Classification Societies International Maritime Organization Lloyd s Register International Convention for the Prevention of Maritime Pollution (convenio internacional) Permanent International Asociation of Navigation Congresses Registro Italiano Navale Safety of Life At Sea (convenio internacional) Sociedad(es) de Clasificación 10 AGRADECIMIENTOS Los autores quieren mostrar su agradecimiento a los ingenieros navales de la sección de buques de SENER Madrid por su apoyo y asesoramiento en estos proyectos. 11 REFERENCIAS Batte, J. R., Offen, A. S. y Wehrle, S. M. (1998). The Classification of Linkspans. LR Technical Association: Paper No. 4. Session 1997-98. Cruz de Llano, M. (2003). Las Sociedades de Clasificación de Buques y su responsabilidad. Gerencia de riesgos y seguros. Fundación MAPFRE Estudios. nº 83, 47-58.