1. Seguridad - Teoría del buque
1.1.6 Estabilidad
Es la tendencia que debe tener el buque en recobrar su posición inicial
cuando ha sido apartado de ella por acción de fuerzas exteriores como
puedan ser la mar o el viento.
CLASIFICACIÓN DE LA ESTABILIDAD
Atendiendo al concepto de estabilidad podemos distinguir:
-
a) Estabilidad estática, el conjunto de fuerzas que actúan
sobre el barco en una escora determinada.
-
b) Estabilidad dinámica, el trabajo que hay que efectuar para
llevarlo desde el ángulo de inclinación hasta la posición de
equilibrio.
A su vez, la estabilidad estática puede clasificarse en:

1.1.6.1 Estabilidad inicial
La
estabilidad transversal se ha dividido en inicial y para
grandes escoras, según sea el ángulo de escora inferior o
superior a 10º-15º, y ello es debido a que durante los 10º-15º
primeros de escora las verticales trazadas desde las sucesivas
posiciones del centro de carena se cortan aproximadamente en un
mismo punto llamado Metacentro, pero al ser mayores los
ángulos de escora, el corte entre las verticales de las
distintas posiciones de C, se hace en puntos diferentes. |
PAR
DE ESTABILIDAD
Si un buque adrizado escora un ángulo I inferior a 15º,
pasará de la flotación LF a L'F' y el desplazamiento
continuará actuando en G por no haberse variado la posición
de los pesos.
Por el contrario, el centro de carena (C) variará su
posición pasando a C'. En este momento, la nueva vertical
del empuje del agua corta al plano diametral en un punto
llamado metacentro (M).
Observando la figura veremos que el Desplazamiento (D) está
actuando hacia abajo sobre G, y el empuje (E) sobre C' y
hacia arriba, creando de este modo un par de fuerzas, cuyo
brazo es el GZ. Este brazo será perpendicular a la
vertical del empuje (E), y al actuar sobre el buque lo hace
girar en el sentido de la flecha, adrizándolo. Momento del
Par de Estabilidad Me = D x GZ.
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METACENTRO (M)
Como definición, entenderemos que el metacentro es el punto
donde confluyen el plano diametral del buque y la vertical
trazada desde el centro de carena, cuando éste último ha
sido desplazado a causa de una escora, siendo M el punto
máximo hasta donde puede llegar el centro de gravedad (G)
para que el buque sea estable.
La distancia CM o radio metacéntrico, así
como KC, se encuentran en las curvas hidrostáticas mientras
que la distancia KG es la altura del centro de gravedad
sobre la quilla, por lo que la altura metacéntrica
(GM) será la diferencia entre KM y KG.

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CASOS DE EQUILIBRIO: ESTABLE, INESTABLE E INDIFERENTE
La condición de estabilidad de un buque depende del par de estabilidad y
éste depende de las posiciones del centro de gravedad y centro de
carena. Para los diferentes casos podemos distinguir los equilibrios
siguientes:
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1.- EQUILIBRIO ESTABLE O ESTABILIDAD POSITIVA
Cuando al escorar un buque, a causa de una
fuerza exterior, M se encuentra situado por encima
de G, el brazo del par generado hace adrizar al
buque.
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2.-EQUILIBRIO INDIFERENTE O ESTABILIDAD NULA
En el caso de que coincidan G y M no se genera
ningún par de fuerzas por lo que el buque quedará en la
posición escorada.. GM nulo
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3.- EQUILIBRIO INESTABLE O ESTABILIDAD NEGATIVA.
Cuando el centro de gravedad se halle más alto
que el metacentro,el par de estabilidad hará girar el
barco en el sentido de la flecha y por tanto aumentaría
su escora.
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GM +
KM > KG
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KM=KG
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GM -
KM < KG.
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1.1.6.2 Movimiento de pesos a bordo y su influencia en
la estabilidad, escora y el asiento
Para poder comprender el movimiento de pesos a bordo, es mejor
estudiarlos según sus tres coordenadas, vertical (K), longitudinal
(ƒ)
y transversal (¢).
Este movimiento de pesos que puede ser debido a dos causas:
-
Carga y/o descarga.
-
Traslado.
Afecta a la estabilidad, escora y asiento del buque.
TRASLADO DE PESOS
En el traslado de pesos dentro de un barco tanto sea en sentido
vertical, longitudinal o transversal, se cumple que, no hay variación
del Desplazamiento, pero si hay variación en la posición del Centro de
Gravedad.
El movimiento del Centro de Gravedad está en función de:
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P = Peso en Tm.
d = distancia del peso en mts.
D = desplazamiento en Tm.
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TRASLADO
VERTICAL
El traslado vertical de un peso en un barco hará subir o
bajar el Centro de Gravedad.
Afecta a la Altura Metacéntrica (GM), teniendo en cuenta
que, si bajamos el Centro de Gravedad (G), tendremos mayor
altura metacéntrica (GM) y mayor brazo del par de
estabilidad (GZ) por lo que al escorar, habrá mayor par
adrizante, y por lo tanto tendrá mayor estabilidad.
Si subimos pesos asciende el G, disminuye GM y GZ, por lo
que, al escorar habrá menor par adrizante y menor
estabilidad.
Navegando podemos determinar que si los períodos de balance
duran de 4 a 5 seg. éstos son muy perjudiciales por ser muy
violentos, pudiendo producir corrimientos de carga,
vibraciones, accidentes, etc. A estos buques se les llama
buques duros, incómodos pero muy estables.
A medida que aumenta el período de balance, hay menos
peligro de movimiento de carga, es más cómoda la navegación
pero la estabilidad disminuye dando lugar a los buques
blandos, confortables pero inestables.
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TRASLADO
TRANSVERSAL
El traslado transversal de un peso en un barco provocará una
escora del mismo hacia la banda que ha sido desplazado el
peso, también a la estabilidad cuando el barco balancea
hacia la banda escorada (disminuyendo GZ).
El cálculo del ángulo de la escora (I) se hará
de forma práctica, con un clinómetro, o siempre y cuando sea
inicial, podremos averiguarlo en base al triángulo GG'M:
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TRASLADO LONGITUDINAL
El traslado longitudinal de un peso en un barco, origina una
alteración en el asiento y por lo tanto un cambio en los
calados.
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A = Asiento en cm.
a = alteración en cm. |
El
asiento será de signo positivo o apopante si el calado de
popa es mayor que el de proa. Por el contrario, será de
signo negativo o aproante si el calado mayor es el de proa.
Cuando se deban trasladar pesos a bordo se calculará el
asiento previamente.
Cada barco tendrá calculado su Momento Unitario (Mu),
que definimos como el producto del peso, en toneladas, por
la distancia de traslado, en metros, necesarios para variar
el asiento del buque 1 cm.
De ahí que para calcular la alteración (a) al efectuar un
traslado de pesos lo podemos calcular con la siguiente
fórmula:
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P = peso trasladado en Tm
a = alteración en cm
dl = distancia en m
Mu = Momento unitario en Tm x m
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CARGA O DESCARGA DE PESOS
Al cargar un peso aumentamos el D y para efectos de cálculo, será lo
mismo que cargarlo en el centro de gravedad produciendo una inmersión y
después trasladarlo al punto correspondiente.
Al descargar un peso, será lo mismo que trasladarlo al centro de
gravedad y desde ahí descargarlo, produciendo una emersión.
Para calcular la inmersión o la emersión producida en la carga o
descarga de pesos lo haremos a través de las siguientes fórmulas:
Toneladas por centímetro (Tc)
Son el número de toneladas a cargar o descargar para que el calado medio
varíe un centímetro.
Centro de Flotación (Cf)
Es el centro de gravedad de la superficie de flotación, es decir el
punto sobre el cual el barco pivotará al cabecear. Si cargamos un peso
sobre este punto el barco no variará el Asiento.
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