Estabilidad estática transversal

Estabilidad Estática Transversal

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:

                                                                   Inicial (escoras < 10º)

                                Estabilidad Transversal

                                                                   Grandes escoras > 10º

Estabilidad estática

                               Estabilidad Longitudinal

Se dice que un buque se encuentra en equilibrio cundo regresa a su posición inicial después de haber variodo su posición de adrizado.

Para que esto ocurra, el centro de gravedad (G) deberá encontrarse por debajo del metacentro (M).

Equilibrio

Clases de equilibrio: estable, inestable e indiferenteLa 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:

Equilibrio estable o estabilidad positivaCuando 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. GM  (+)   KM > KG

Figura 1

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. KM=KG

Figura 2

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

Figura 3

Los cuatro puntos fundamentales en la estabilidad de un buque

Estos puntos son todos imaginarios, o sea no pueden ser vistos ni están marcados en ninguna parte del buque.

Figura 4                                                            Punto K  

Es el punto de partida para la medición de los tres puntos restantes que interesan a la estabilidad del buque. Se encuentra sobre la línea de intersección del plano de crujía y el plano base.

Las ordenadas de dichos tres puntos son medidas desde allí, a partir de ahora lo denominaremos «K» (keel).

Punto B ó C                                                     
Está en el centro geométrico de la obra viva o carena. Se lo denomina «Centre of bouyancy», baricentro (B) ó centro de carena (C). No confundir con centro de flotación (Centre of flotation).

Sobre el actúa la resultante de todos los empujes hidrostáticos vertica­les, de abajo hacia arriba que actúan en la carena.

Como ya se vio, la masa de agua desplazada por la carena es igual a la masa del buque. Esto significa que el agua desplazada por la carena pesará exactamente lo mismo que el buque.

Cabe destacar que el baricentro se mueve en todos los sentidos cuan­do el buque navega en aguas agitadas, cuando el buque se escora y/ o cabecea debido a fuerzas externas.

La distancia del mismo hasta K es la ordenada del baricentro (KB) ó (KC) y su dimensión en buques mercantes convencionales es aproximadamen­te 0,53 del valor del calado medio (debido a la curvatura del los pantoques).

Si la carena fuera un prisma rectangular, su valor sería exactamente del calado medio.

Su valor se obtiene de las Curvas de Atributos de Carena Derecha o de tablas

Punto G

Es el centro de gravedad (CG)(Centre of gravity). Desde el actúa la resultante de la fuerza de gravedad sobre todas las diferentes masas que componen el buque.

Su posición respecto a la quilla es conocida como la ordenada del cen­trode gravedad (KG) y es registrada en los libros de estabilidad del buque para desplazamiento liviano, debiendo el oficial calcularla de acuerdo a como haya procedido a cargar su buque.

Punto M

Cuando el baricentro se mueve ligeramente debido a pequeñas escoras o cabeceas (5°a 10°), la vertical que partiendo del baricentro cruza el plano de crujía lo hace en un punto que se mueve muy poco.

Este punto es conocido como «Metacentro», M, (Metacentre).

Lo podemos definir como la meta superior que puede alcanzar el cen­tro de gravedad CG para que el buque genere brazos adrizantes, si lo sobrepasa cuando el buque escore generará brazos escorantes.

La distancia de la quilla al meta centro es la ordenada meta céntrica (KM), y está registrada en los libros de estabilidad del buque para dife­rentes condiciones de carga.

La distancia entre CG y M se denomina altura metacéntrica, GM, y nos permite controlar convenientemente la seguridad y el confort del bu­que.

Todo buque, dentro de sus protocolos, indica los valores máximo y mínimo aconsejables para el mismo.

Si el buque escora o cabecea ángulos mayores a los mencionados, entonces el metacentro comienza a «deambular» dejando ya de ser un punto prácticamente fijo.

Ahora bien, antes de estudiar el centro de gravedad debemos conocer lo que es Momento y realmente Momento  es el producto de un peso o una fuerza, por la distancia desde donde actúa, con respecto a un punto.

Es por ello imprescindible entender el concepto de los momentos cuan­do tratamos la estabilidad del buque.

Consideremos una barra de peso despreciable de 2 m. de longitud, apoyada en un punto de apoyo y equilibrada. Si le colocamos una masa de 1 Kg. a una distancia de 0,8 m. del apo­yo, entonces la barra estaría desequilibrada.

Es obvio que necesitaríamos otra pesa de 1 Kg. del otro lado de la barra y a igual distancia (0,8 m.) del punto de apoyo para equilibrarla. Entonces matemáticamente podemos decir  que está en equilibrio cuando la suma de los momentos anti-horarios (Anti-eloekwise I eounter-eloekwise) es igual a la suma de los momentos horarios (Cloekwise).

Entonces tomando los momentos respecto punto de apoyo, el momento anti- horario es exactamente el mismo que el momento horario. La barra estará balanceada.

Centro de Gravedad

Analicemos ahora con mayor profundidad el centro de gravedad, ya que este es el punto sobre el cual el marino debe trabajar.

De acuerdo a como arrume la carga y maneje los pesos a bordo, mo­verá, tanto vertical como transversal mente, dicho punto.

Todo objeto tiene un centro de gravedad.

Para objetos sólidos, uniformes, como una esfera o una caja, el centro de gravedad estará en el centro geométrico de ese objeto.

Para objetos más complejos, el centro de gravedad puede ser deter­minado sumando todos los pesos juntos, encontrando un punto pro­medio, donde actuará la fuerza de gravedad.

Para los buques, se hace a través de complejos métodos y lo hace el ingeniero naval calculándolo para el buque cuando sale del astillero, desplazamiento liviano (Iight weight).

Cuando el buque flota en reposo en el agua, un empuje vertical de abajo hacia arriba actúa e iguala a la fuerza de gravedad que actúa verticalmente de arriba hacia abajo, entonces el buque flota.

Obviamente en un buque durante un viaje hay muchos pesos que son agregados y removidos.

Se consumirá combustible desde los dobles fondos, lo que hace que el centro de gravedad suba; el buque se hace más liviano y por eso el buque disminuye su calado y el baricentro (B), en consecuencia, baja. En un pesquero, por ejemplo, además de consumir combustible, car­gará toneladas de pescado lo que, según la ubicación del mismo, po­drá producir un efecto contrario.
¿Cómo ubicamos el centro de gravedad del buque? Disponemos de la sumatoria de los momentos de todos los pesos multiplicados por la distancias de su centro de gravedad a la quilla del buque (Momento = Kg x peso) Kg es la distancia del centro de gravedad del peso a la quilla

A causa de esos factores, los centros de gravedad y baricentro, pue­den ser desplazados considerablemente con respecto a los valores registrados del buque en el momento de la zarpada, y el oficial deberá estar atento a dichos cambios.

Par de estabilidad estática transversal
Si un buque adrizado escora un ángulo φ inferior a 10º, pasará de la flotación F₀ a F₁ y el desplazamiento continuará actuando en G por no haberse  variado la posición de los pesos.

Figura 5