En el diseño de embarcaciones, una quilla es un cambio brusco de ángulo en la sección transversal del casco . La quilla suele surgir del uso de materiales laminados (como chapa metálica o madera contrachapada marina ) como modo de construcción.
El uso de láminas en la construcción de embarcaciones es barato y sencillo, pero, aunque estas láminas son flexibles longitudinalmente, tienden a ser rígidas verticalmente. Entre los ejemplos de embarcaciones de acero con quillas duras se incluyen las barcazas estrechas y las de manga ancha ; entre los ejemplos de embarcaciones de madera contrachapada con quillas duras se incluyen los botes de vela ligera, como el Graduate de quilla simple y el Enterprise de quilla doble . Aunque un casco fabricado con láminas puede tener los lados de una losa de forma poco atractiva, la mayoría de los cascos con quilla están diseñados para ser agradables a la vista y eficientes hidrodinámicamente .
Los cascos sin quillas (como los de los barcos construidos con clinker o carvel ) suelen tener una sección transversal que se curva gradualmente .
Un quillaje duro es un ángulo con poco redondeo, mientras que un quillaje blando sería más redondeado, pero aun así implicaría el encuentro de planos distintos. La construcción con troncos de quillaje es un método para construir cascos de embarcaciones con quillaje duro. Los quillajes duros son comunes en los cascos de madera contrachapada , mientras que los quillajes blandos se encuentran a menudo en los cascos de fibra de vidrio .
En la mayoría de las culturas, los cascos tradicionales de tablones se construyen colocando tablones de madera orientados en paralelo al flujo del agua y sujetos a marcos de madera doblados. Esto también producía un casco redondeado, generalmente con un borde inferior afilado para formar la quilla . Los barcos de tablones se construyeron de esta manera durante la mayor parte de la historia. [ cita requerida ]
Los primeros cascos que empezaron a incorporar quillas duras fueron probablemente los de los buques de carga de poco calado utilizados en ríos y canales . [1]
Una vez que se desarrollaron motores marinos suficientemente potentes para permitir que las lanchas motoras planearan , se descubrió que la parte inferior plana de una embarcación con quilla proporcionaba máxima elevación hidrodinámica y velocidad. [2]
La gabarra , en particular, en forma de goleta , fue el primer ejemplo significativo de un velero de quilla dura. Si bien las gabarras de vela tenían una mala reputación en materia de seguridad, eso se debía más a su construcción barata y su tendencia a hundirse en las tormentas. Sin embargo, mientras navegara en las aguas interiores y costeras protegidas para las que estaba diseñada, la gabarra de vela era una solución eficiente y rentable para transportar mercancías desde fuentes interiores hasta la costa. [ cita requerida ] Un buen ejemplo de esto es el gundalow . [3]
Los barcos de vapor fluviales, que más tarde se construyeron utilizando los mismos métodos de construcción de pantoque duro que los de vela, trabajaban en las mismas aguas interiores que los de vela , con un fondo plano, pantoque duro y lados casi verticales. [4]
El punt es una de las embarcaciones pequeñas más sencillas de quilla dura. Compuesta por lo general por una sola tabla para cada costado, con proa y popa cuadradas, el punt era en esencia una pequeña barcaza. [ cita requerida ]
El tipo más simple de construcción de pantoque es el de pantoque simple en forma de "V", con dos paneles planos unidos en la quilla (A). Este tipo de casco es uno de los más simples de construir, pero carece de estabilidad en una "V" estrecha y puede carecer de francobordo en una "V" ancha. Los cascos de pantoque simple generalmente solo se ven en veleros multicasco , que a menudo usan dos cascos profundos en forma de V conectados por akas para proporcionar estabilidad mutua.
El casco de doble quilla (B), con un fondo plano y lados casi verticales, fue el primer diseño de quilla dura que alcanzó un uso generalizado. Este diseño proporciona mucha más estabilidad que el casco de quilla simple, con un calado mínimo y una gran capacidad de carga. Estas características hacen que el casco de doble quilla sea popular para bateas , barcazas y gabarras .
El casco de tres pantoque (C) es probablemente el casco de pantoque duro más común. Con una "V" poco profunda en la parte inferior y paneles casi verticales encima, se aproxima bastante bien a la forma de los barcos tradicionales de casco redondeado. Este casco es común, incluso en diseños de fibra de vidrio donde el uso de pantoque no ofrece ninguna ventaja en la construcción.
También son comunes los diseños con mayor número de quillas (D), a menudo llamados cascos multiquilla . Al aumentar el número de quillas, el casco puede aproximarse mucho a un casco de fondo redondo. Los kayaks , en particular, suelen estar compuestos por muchas quillas, necesarias para las formas complejas necesarias para proporcionar un buen rendimiento en diversas condiciones.
Es posible referirse a los diferentes cascos por los números de los paneles planos que componen la embarcación. Así, A es una embarcación de dos paneles, B es una embarcación de tres paneles, C es una embarcación de cuatro paneles y D es una embarcación de ocho paneles.
Los cascos de tablones utilizan soportes de madera colocados a lo largo de las quillas, llamados troncos de quilla, para proporcionar resistencia en el punto de unión de las quillas. Luego se fijan vigas al tronco de quilla para sostener los tablones que corren paralelos a la quilla, mientras que las secciones de tablones cruzados, como el fondo típico de una barcaza, se pueden fijar directamente al tronco de quilla. Este método de construcción se originó con la barcaza de vela [5] y continúa utilizándose en la actualidad, principalmente en barcos de construcción casera.
La construcción con troncos de pantoque funciona mejor en los cascos en los que los lados se unen a un fondo plano en ángulo recto, pero también se puede utilizar para otros ángulos con un tronco de pantoque con el ángulo adecuado. Los constructores de embarcaciones pequeñas, como los botes, en los que el grosor de los tablones es grande en comparación con el tamaño del casco, pueden prescindir del tronco de pantoque y clavar los tablones que se cruzan directamente entre sí.
Un casco con quilla construido con madera contrachapada suele estar diseñado para mantener la mayoría de las juntas longitudinales entre las láminas de madera contrachapada en las quillas, lo que facilita el proceso de construcción. Si bien se pueden utilizar troncos de quilla (a menudo llamados simplemente quillas) para embarcaciones de madera contrachapada, [6] otra técnica común reemplaza los troncos de quilla con una junta de filete de fibra de vidrio y epoxi que proporciona tanto conexión como rigidez a la junta; este método se denomina más comúnmente construcción con puntadas y pegamento .
Un casco en V acolchado es una forma de casco que se encuentra tanto en barcos de competición como en embarcaciones de recreo estándar . Una variación del casco en V más común , que tiene una sección en V a lo largo de la longitud de la embarcación, un casco en V acolchado tiene una sección en V en la proa y la parte delantera de la quilla que luego se transforma en un área plana típicamente de 0,15 metros (5,9 pulgadas) a 0,25 metros (9,8 pulgadas) de ancho. Esta área plana en la parte trasera es la "almohadilla", y se dice que proporciona una elevación hidrodinámica de manera más eficiente debido a la superficie de planeo de pantoque muerto muy baja (en comparación con las superficies de elevación del casco en V). Esta elevación altamente eficiente ayuda a deshumedecer el casco de la sección en V menos eficiente, lo que reduce drásticamente la resistencia (fuerza) . A medida que aumenta la velocidad del barco, la presión hidrodinámica debajo de la almohadilla hace que el casco se deslice más alto en el agua, de modo que eventualmente el barco se deslizará únicamente sobre el área de la almohadilla.
A bajas velocidades, estos cascos se desplazan y se manejan de manera similar a un casco en V comparable; pero a altas velocidades, el casco acolchado puede acelerar más y tener una velocidad máxima más alta que un casco en V de potencia similar. Pilotar un casco en V acolchado requiere una habilidad considerable, ya que a alta velocidad el casco se desplaza sobre una pequeña plataforma. El conductor debe realizar movimientos de dirección leves y precisos para mantener el avance nivelado, ya que de lo contrario los cascos en V acolchados tienden a "caminar hacia la pantorrilla". [7] A medida que aumenta la velocidad, la inclinación hacia la pantorrilla se vuelve más pronunciada y puede provocar la pérdida de control a menos que el conductor pueda compensarla. [8]