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 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.

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.


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:

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.

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
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.
GM +
KM > KG
KM=KG
GM -
KM < KG.


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:

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:

P = Peso en Tm.
d = distancia del peso en mts.
D = desplazamiento en Tm.

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.

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:

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.

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:

P = peso trasladado en Tm
a = alteración en cm
dl = distancia en m
Mu = Momento unitario en Tm x m

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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