Carga hidrodinámicaEditar
De la misma manera que los ingenieros civiles diseñan para acomodar las cargas de viento en los edificios y puentes, los ingenieros marítimos diseñan para acomodar que un barco se flexione o que una plataforma sea golpeada por las olas millones de veces en su vida.
EstabilidadEditar
Un arquitecto naval, al igual que un diseñador de aviones, se preocupa por la estabilidad. El trabajo del arquitecto naval es diferente, en la medida en que un barco opera en dos fluidos simultáneamente: el agua y el aire. Los ingenieros también se enfrentan al reto de equilibrar la carga, ya que la masa del buque aumenta y el centro de gravedad se desplaza más alto a medida que se apilan más contenedores en vertical. Además, el peso del combustible presenta un problema, ya que el cabeceo del barco hace que el peso se desplace con el líquido provocando un desequilibrio. Este desequilibrio se contrarresta con el agua de los grandes tanques de lastre. Los ingenieros se enfrentan a la tarea de equilibrar y seguir el combustible y el agua de lastre de un barco.
CorrosiónEditar
El entorno químico al que se enfrentan los barcos y las estructuras en alta mar es mucho más duro que el de casi cualquier lugar en tierra, salvo las plantas químicas. Los ingenieros navales se preocupan por la protección de las superficies y la prevención de la corrosión galvánica en cada proyecto. La corrosión puede inhibirse mediante la protección catódica utilizando piezas de metal conocidas como ánodos de sacrificio. Un trozo de metal, como el zinc, se utiliza como ánodo de sacrificio, ya que se convierte en el ánodo en la reacción química. Esto hace que el metal se corroa y no el casco del barco. Otra forma de evitar la corrosión es enviar una cantidad controlada de corriente continua baja al casco del barco para evitar el proceso de corrosión electroquímica. Esto cambia la carga eléctrica del casco del barco para prevenir la corrosión electroquímica.
Anti-foulingEditar
El anti-fouling es el proceso de eliminar los organismos obstructivos de los componentes esenciales de los sistemas de agua de mar. Los organismos marinos crecen y se adhieren a las superficies de las entradas de aspiración de los motores fuera de borda que se utilizan para obtener agua para los sistemas de refrigeración. La electrocloración consiste en hacer pasar una corriente eléctrica elevada por el agua de mar. La combinación de corriente y agua de mar altera la composición química para crear hipoclorito de sodio para purgar cualquier materia biológica. Un método electrolítico de lucha contra la suciedad consiste en hacer pasar la corriente eléctrica a través de dos ánodos (Scardino, 2009). Estos ánodos suelen estar formados por cobre y aluminio (o hierro). El ánodo de cobre libera sus iones en el agua, creando un entorno demasiado tóxico para la materia biológica. El segundo metal, el aluminio, recubre el interior de las tuberías para evitar la corrosión. Otras formas de crecimiento marino, como los mejillones y las algas, pueden adherirse al fondo del casco del barco. Esto hace que el barco tenga una forma menos hidrodinámica ya que no sería uniforme y lisa alrededor del casco. Esto crea el problema de una menor eficiencia del combustible ya que ralentiza el buque (OMI, 2018). Este problema se puede remediar utilizando una pintura especial que impida el crecimiento de dichos organismos.
Control de la contaminaciónEditar
Emisión de azufreEditar
La quema de combustibles marinos tiene el potencial de liberar contaminantes nocivos a la atmósfera. Los barcos queman gasóleo marino además de fuel-oil pesado. El fuelóleo pesado, al ser el más pesado de los aceites refinados, libera dióxido de azufre cuando se quema. Las emisiones de dióxido de azufre pueden elevar la acidez atmosférica y oceánica, causando daños a la vida marina. Sin embargo, el fuel pesado sólo puede quemarse en aguas internacionales debido a la contaminación que genera. Resulta ventajoso desde el punto de vista comercial por su rentabilidad en comparación con otros combustibles marinos. Se prevé que el fuelóleo pesado deje de utilizarse comercialmente para el año 2020 (Smith, 2018).
Descarga de petróleo y aguaEditar
El agua, el petróleo y otras sustancias se acumulan en el fondo del barco en lo que se conoce como sentina. El agua de la sentina se bombea por la borda, pero debe pasar una prueba de umbral de contaminación de 15 ppm (partes por millón) de aceite para ser descargada. El agua se somete a pruebas y se descarga si está limpia o se recircula a un tanque de retención para separarla antes de volver a someterla a pruebas. El tanque al que se devuelve, el separador de agua oleosa, utiliza la gravedad para separar los fluidos debido a su viscosidad. Los buques de más de 400 toneladas brutas están obligados a llevar el equipo para separar el aceite del agua de sentina. Además, tal y como establece MARPOL, todos los buques de más de 400 toneladas brutas y todos los petroleros de más de 150 toneladas brutas están obligados a registrar todas las transferencias de petróleo en un libro de registro de petróleo (EPA, 2011).
Cavitación
La cavitación es el proceso de formación de una burbuja de aire en un líquido debido a la vaporización de ese líquido causada por un área de baja presión. Esta zona de baja presión reduce el punto de ebullición de un líquido, lo que permite su vaporización en forma de gas. La cavitación puede tener lugar en las bombas, lo que puede causar daños en el impulsor que mueve los fluidos a través del sistema. La cavitación también se observa en la propulsión. Se forman bolsas de baja presión en la superficie de las palas de la hélice a medida que aumentan sus revoluciones por minuto (IIMS, 2015). La cavitación en la hélice provoca una pequeña pero violenta implosión que podría deformar la pala de la hélice. Para remediar el problema, un mayor número de palas permite la misma cantidad de fuerza de propulsión pero a un menor número de revoluciones. Esto es crucial para los submarinos, ya que la hélice debe mantener el buque relativamente silencioso para permanecer oculto. Con más palas de hélice, el buque puede conseguir la misma cantidad de fuerza de propulsión a menos revoluciones del eje.