Criterios Generales de Estabilidad OMI

Criterio de Estabilidad

Es el conjunto de normas que debe cumplir un buque para que su estabilidad alcance valores mínimos que garanticen su seguridad.

Estos criterios pueden clasificarse según los parámetros que controlan en:

·  Criterios en función de la altura metacéntrica.

·  Criterios en función de la estabilidad estática.

·  Criterios en función de la estabilidad estática y dinámica.

·  Criterios en función de la estabilidad estática y la acción del viento.

·  Criterios en función del período y amplitud del balance.

Existen también diferentes criterios creados para distintos tipos y tamaños de embarcaciones, dado que es muy amplia la variedad de buques y muy difícil que un solo criterio puede ser aplicado de forma universal.

Así distinguimos:

Criterios relativos a las propiedades de la curva de brazos adrizantes

El área bajo la curva de brazos adrizantes (curva de brazos GZ) no será inferior a 0,055 metro-radián hasta un ángulo de escora φ= 30° ni inferior a 0,09 metro-radián hasta φ= 40°, o hasta el ángulo de inundación descendente φ_f  si éste es inferior a 40º. Además, el área bajo la curva de brazos adrizantes (curva de brazos GZ) entre los ángulos de escora de 30º y 40º, o entre 30º y φ_f si este ángulo es inferior a 40º, no será inferior a 0,03 metro-radián.

El brazo adrizante GZ será como mínimo de 0,2 m a un ángulo de escora igual o superior a 30º.

El brazo adrizante máximo corresponderá a un ángulo de escora no inferior a 25º. Si esto no es posible, podrán aplicarse, a reserva de lo que apruebe la Administración, criterios basados en un nivel de seguridad equivalente.

 

La altura metacéntrica inicial GM₀ no será inferior a 0,15 m. 

 

Criterio de viento y balance intensos (criterio meteorológico)

Habrá que demostrar la aptitud del buque para resistir los efectos combinados del viento de través y del balance, con referencia a la figura 1, del modo siguiente:

a.    Se someterá el buque a la presión de un viento constante que actúe perpendicularmente al plano de crujía, lo que dará como resultado el correspondiente brazo escorante (l_w1);

b.    se supondrá que a partir del ángulo de equilibrio resultante (φ₀), el buque se balancea por la acción de las olas hasta alcanzar un ángulo de balance (φ₁) a barlovento. El ángulo de escora provocado por un viento constante (φ₀) no deberá ser superior a 16º o al 80 % del ángulo de inmersión del borde de la cubierta, si este ángulo es menor;

c.    a continuación se someterá al buque a la presión de una ráfaga de viento que dará como resultado el correspondiente brazo escorante (l_w2); y

d.    en estas circunstancias, el área b debe ser igual o superior al área a, como se indica en la figura 1 siguiente:

Figura 1: Viento y balance intensos

Donde los ángulos de la figura 1 se definen del modo siguiente:

φ₀ = ángulo de escora provocado por un viento constante

φ₁ = ángulo de balance a barlovento debido a la acción de las olas. (Véanse a y b)

φ₂ = ángulo de inundación descendente (φ_f), o 50°, o φ_c, tomando de estos valores el menor, siendo:

φ_f  = ángulo de escora al que se sumergen las aberturas del casco, superestructuras o casetas que no puedan cerrarse de modo estanco a la intemperie. Al aplicar este criterio no hará falta considerar abiertas las pequeñas aberturas por las que no pueda producirse inundación progresiva.

φ_c = ángulo de la segunda intersección entre la curva de brazos escorante lw2 y la de brazos GZ.

Buques de pasaje

Los buques de pasaje cumplirán las prescripciones del Capítulo 2 Criterios relativos a las propiedades de la curva de brazos adrizantes 2.2 y Criterio de viento y balance intensos (criterio meteorológico) 2.3.

Además, el ángulo de escora producido por la aglomeración de pasajeros en una banda, tal como se define abajo, no excederá de 10°.

Donde:

E = Escora del buque.

P = Es peso  medio de un solo pasajero.

d = Es la distancia media de los pasajeros a la línea crujía del buque.

D = Es el desplazamiento del buque (mismas unidades que P).

Se supondrá una masa mínima de 75 kg por pasajero, si bien se permitirá aumentar este valor, a reserva de que lo apruebe la Administración. La Administración determinará además la masa y la distribución del equipaje.

La altura del centro de gravedad de los pasajeros se supondrá igual a:

a.    1 m por encima del nivel de cubierta estando los pasajeros de pie. Si es necesario, se tendrán en cuenta la brusca y el arrufo de la cubierta; y

b.    0,3 m por encima de los asientos estando sentados  los pasajeros.

A este respecto, no será necesario tomar un valor superior a cuatro (4) personas por metro cuadrado (m²).

Además, el ángulo de escora debido a una maniobra de giro no excederá de 10º si se calcula utilizando la fórmula siguiente:

Donde:

M_R = momento escorante, en (kNm)

v_o = velocidad de servicio, en (m/s)

Lwl = eslora en la flotación del buque, en (m)

Δ = desplazamiento, en (t)

d = calado medio, en (m)

KG = altura del centro de gravedad sobre la línea de base, en (m).

Petroleros de peso muerto igual o superior a 5000 toneladas

Los petroleros cconstruido o adaptado para transportar principalmente hidrocarburos a granel en sus espacios de carga; este término comprende los buques de carga combinados y los "buques tanque quimiqueros", tal como se definen estos últimos en el Anexo II del Convenio MARPOL, cuando estén transportando cargamento total o parcial de hidrocarburos a granel, cumplirán lo dispuesto en la regla 27 del Anexo I del MARPOL 73/78.

Los petrolero de peso muerto igual o superior a 5000 toneladas, entregado el 1 de febrero de 2002 o posteriormente, cumplirá los criterios de estabilidad sin avería dispuesto en la regla 27 del Anexo I del MARPOL 73/78, para cualquier calado de servicio en las peores condiciones posibles de carga y de lastre, compatibles con las buenas prácticas marineras, incluidas las etapas intermedias de las operaciones de trasvase de líquidos. Se supone que los tanques de lastre estarán siempre parcialmente llenos.

En puerto, la altura metacéntrica inicial GMo, corregida con respecto a la superficie libre medida con un ángulo de escora de 0°, no será inferior a 0,15 m.

En el mar se aplicarán los siguientes criterios:

a.    el área situada bajo la curva de brazos adrizantes (curva GZ) no será inferior a 0,055 m.rad hasta un ángulo de escora φ= 30º ni inferior a 0,09 m.rad hasta un ángulo de escora φ = 40 º, o hasta otro ángulo de inundación φ_f si éste es inferior a 40 º. Además, el área situada bajo la curva de brazos adrizantes (curva GZ) entre los ángulos de escora de 30º y 40º, o entre 30º y φ_f, si este ángulo es inferior a 40º, no será inferior a 0,03 m.rad;

b.    el brazo adrizante GZ será como mínimo de 0,20 m a un ángulo de escora igual o superior a 30º;

c.    el brazo adrizante máximo corresponderá a un ángulo de escora preferiblemente superior a 30º pero no inferior a 25º; y

d.   la altura metacéntrica inicial GMo, corregida para una superficie libre medida a un ángulo de 0º de escora, no será inferior a 0,15 m.

e.    (φ_f es el ángulo de escora al que se sumergen las aberturas del casco, las superestructuras o las casetas que no pueden cerrarse de modo estanco a la intemperie. Al aplicar este criterio no se considerará que estén abiertas las pequeñas aberturas por las que no pueda producirse una inundación progresiva)

Las prescripciones del párrafo 1 de la presente regla se cumplirán mediante medidas de proyecto. En el caso de buques de carga combinados se podrán permitir procedimientos operacionales complementarios sencillos.

Los procedimientos operacionales complementarios sencillos mencionados en el párrafo 2 de la presente regla para las operaciones de trasvase de líquidos son instrucciones que se facilitarán por escrito al capitán y que:

a.    estarán aprobadas por la Administración;

b.    indicarán los tanques de carga y de lastre que pueden estar parcialmente llenos, en cualquier condición específica de trasvase de líquidos y para cualquier gama posible de densidades de la carga, y seguir satisfaciendo los criterios de estabilidad. Los tanques que estén parcialmente llenos podrán variar durante las operaciones de trasvase de líquidos y formar cualquier combinación, siempre que se satisfagan dichos criterios;

c.    serán fácilmente comprensibles para el oficial encargado de las operaciones de trasvase de líquidos;

d.   indicarán secuencias programadas para las operaciones de trasiego de carga y de lastre;

e.    permitirán comparar la estabilidad obtenida y la prescrita por medio de criterios de estabilidad presentados en forma gráfica o tabular;

f.     no requerirán que el oficial encargado de las operaciones tenga que efectuar numerosos cálculos matemáticos;

g.    incluirán las medidas correctivas que el oficial encargado de las operaciones debe adoptar en caso de que los valores obtenidos se aparten de los recomendados y en situaciones de emergencia; y

h.    estarán expuestas de manera bien visible en el cuadernillo aprobado de asiento y estabilidad, en el puesto de control del trasiego de carga y lastre y en los programas informáticos con que se efectúan los cálculos de estabilidad.

Buques de carga que transporten grano a granel

La estabilidad sin avería de los buques dedicados al transporte de grano debe ajustarse a las prescripciones del Código internacional para el transporte sin riesgo de grano a granel, adoptado mediante la resolución MSC.23(59).

Todo buque que transporte grano a granel cumplirá, durante todo el viaje con los criterios mínimos de estabilidad sin avería que se indican a continuación, tras haber tenido en cuenta los momentos escorante debidos al corrimiento del grano:

a.    el ángulo de escora debido al corrimiento de grano no excederá de 12° o en el caso de los buques construidos el 1 de enero de 1994, o posteriormente del ángulo de inmersión del borde de la cubierta, si éste es menor;

b.    en el diagrama de estabilidad estática el área neta o residual comprendida entre la curva de brazos escorante y la de brazos adrizantes hasta el ángulo de escora en que sea máxima la diferencia entre las ordenadas de ambas curvas, o un ángulo de 40° o el ángulo de inundación (φ₁) el que de éstos sea menor, no será inferior en ninguna condición de carga a 0.075 metros rad; y

c.    la altura metacéntrica inicial, después de tener en cuenta los efectos de superficie libre de los líquidos contenidos en los tanques, no será inferior a 0,30 metros.

Antes de cargar grano a granel el capitán deberá demostrar. si así lo exige· el Gobierno Contratante del país en que se halle el puerto de carga que el buque puede cumplir en todas las etapas del viaje los criterios de estabilidad prescritos en la presente sección.

Después de embarcar la carga, el capitán se cerciorará de que el buque está adrizado antes de hacerse a la mar.

Donde:

Factor de estiba = volumen por unidad de peso de la carga de grano.

Desplazamiento = peso del buque, combustible, agua potable, pertrechos, etc., y carga.

La curva de brazos adrizantes se deducirá de un número de curvas transversales de estabilidad suficiente para definirla con precisión incluidas las correspondientes a 12° y 40°.

Buques portacontenedores de eslora superior a 100 m

El buque porta contenedores se considera a efectos de todos los Códigos y Normativas de Seguridad como un buque de carga estándar, sin ninguna particularidad que requiera una regulación específica, solamente existen reglas de interpretación adjuntas a códigos ya vigentes (p.e. la Resolución MSC/Circ.608 sobre como calcular el arqueo).

En el apartado de Estabilidad por avería el SOLAS indica que los open-top tendrán las mismas prescripciones que un buque general con tapas de escotilla. Otro punto a destacar de los Open-top es que las bodegas no están cerradas herméticamente así que los sistemas contra incendios automáticos (CO₂) no pueden ser utilizados, con lo que habrá que utilizar sistemas alternativos como los aspersores y otros importantes sistemas para contener el fuego, ya que tampoco hay mamparos que separen las bodegas.

Las prescripciones aquí indicadas son aplicables a los buques portacontenedores de eslora superior a 100 m que se especifican en la sección de la Introducción. También podrán aplicarse a otros buques de carga de dicha eslora que tengan un abanico pronunciado o un plano de flotación de gran área.

Para los porta contenedores se definen los criterios de estabilidad sin avería por:

• El área bajo la curva de brazos adrizantes (curva de brazos GZ) no será inferior a 0,009 cm.rad hasta un ángulo de escora φ = 30º ni inferior a 0,016 cm.rad hasta un ángulo de escora θ = 40º, o hasta el ángulo de inundación φ_f si éste es inferior a 40º.

• El área bajo la curva de brazos adrizantes (curva de brazos GZ) entre los ángulos de escora de 30º y 40º o entre 30º y φ_f, si este ángulo es inferior a 40º, no será inferior a 0,006 cm.rad.

• El brazo adrizante GZ será como mínimo de 0,033 cm a un ángulo de escora igual o superior a 30º.

• El brazo adrizante máximo será como mínimo de 0,042 cm.

• El área total bajo la curva de brazos adrizantes (curva de brazos GZ) hasta el ángulo de inundación φ_f no será inferior a 0,029 cm.rad.

• En los criterios anteriores, el factor de forma C se calculará utilizando la fórmula siguiente y la figura 1:

Donde:

            d = calado medio en metros.

 

D = Puntal de trazado en metros.

B = Manga de trazado del buque en metro.

KG= Altura del centro de gravedad sobre la quilla en metros, no se empleará un valor de la altura KG inferior a d (calado medio en metros).

C_B = Coeficiente de bloque

C_W= Coeficiente del de la superficie de flotación.

l_H = longitud de cada brazola de escotilla dentro de L/4 a proa y a popa del centro del buque, en m (véase la figura 1)

b = anchura media de las brazolas de escotilla dentro de L/4 a proa y a popa del centro del buque, en m (véase la figura 1)

h = altura media de las brazolas de escotilla dentro de L/4 a proa y a popa del centro del buque, en m (véase la figura 1)

L = eslora del buque, en m.

B = manga del buque en la línea de flotación, en m.

B_m = manga del buque en la línea de flotación a la mitad del calado medio, en m.



Asimismo el propio Código recomienda la utilización de computadoras electrónicas de carga y estabilidad para determinar el asiento y la estabilidad del buque en diferentes condiciones operacionales.

Para los Open-Top se pide que estén a flote bajo cualquier circunstancia de inundación en la bodega (manteniendo una relativa estabilidad positiva en caso de 100% de inundación), así como una máxima reducción del fenómeno de las superficies libres de las aguas embarcadas.

Existen también diferentes criterios creados para distintos tipos y tamaños de embarcaciones, dado que es muy amplia la variedad de buques y muy difícil que un solo criterio puede ser aplicado de forma universal.

Curvas de estabilidad y mínimos de Rahola.

Es el criterio ideado por el profesor finlandés Rahola quien analizando la pérdida de numerosas embarcaciones por falta de estabilidad y sugirió un criterio basado en los brazos adrizantes (corregido por superficies libres), y el ángulo de inundación.

• Valores mínimos de GZ para los ángulos de escora:

Escora = 20(grados)	GZ = 14 cm
Escora = 30(grados)	GZ = 20 cm
Escora = 40(grados)	GZ = 20 cm

• El máximo de la curva de brazos GZ deberá estar comprendido entre los ángulos 30º y 40º
• El brazo dinámico para 40º debe ser como mínimo 8 cm/radián. Si el ángulo de inundación es menor a 40º.

En la siguiente figura se muestran tres curvas correspondientes a tres buques, A y C cumplen parcialmente con los criterios de Rahola mientras que solo B satisface todos los requisitos.

Criterio de Nickum para buques pesqueros

Este criterio establece que un buque pesquero en servicio debe cumplir con:

Primero:

Durante la condición más crítica de trabajo:

a) La altura metacéntrica GM debe ser igual o mayor que 0,1 de la manga ó igual o mayor de 0,610 m

b) Debe cumplirse la relación:

 

Donde:

GM = Altura metacéntrica inicial.

M = Manga de trazado.

F = Francobordo.

A = Área de la obra muerta proyectada sobre el plano diametral.

E = Eslora entre perpendiculares.

Segundo: 

Lo estipulado en el punto primero debe complementarse con las mediciones de GM efectuadas para la condición de carga más crítica. Para la determinación del GM se aplicara la siguiente fórmula:

 

Donde:

• K = 0,40 si M esta expresado en pies y 0,80 si M está expresado en metros
• M = Manga de trazado (expresado en pies o metros)
• T = Período de oscilación completa expresado en segundos (promedio observado de 20 oscilaciones).
• GM = Altura metacéntrica que quedará expresada en la misma unidad que lo fue la manga

Criterio Holandés (para buques costeros de menos de 500 T.R.B.)

Este es el criterio ideado por la Autoridad Holandesa que es aplicable a buques con un tonelaje inferior a 500 T.R.B. (Tonelaje de Registro Bruto). La curva de brazos adrizantes, en las peores condiciones, debe cortar o ser tangente a la línea definida por los siguientes puntos,

Escora = 0 (grados)	GM = 0,44 m
Escora = 35 (grados)	GZ = 0,22 m
Escora = 60 (grados)	GZ = 0,27 m

Este es un criterio muy similar al de Rahola, de fácil interpretación.

Curvas GZ vs criterio general de estabilidad.

Seguidamente se presenta una serie de curvas GZ comparadas con el criterio general de estabilidad establecido por la OMI.

Curvas:

1.    La curva sube demasiado lento y no cumple con los requisitos de la regulación. Esto ocurre con los buques que tienen un KM pequeño en relación con el KG o un GM pequeño.

2.    GM₀ = + 0,00 metros, lo que no cumple con la regulación

3.    GM₀ (estabilidad inicial) es grande, la curva se eleva rápidamente, pero ya ha alcanzado su máximo en un ángulo de aproximadamente 10 º. La curva no es suficiente para la regulación. Esto puede ocurrir con los buques que tengan poco francobordo.

4.    GM₀ = + 0,10 metros, lo que no cumple con la regulación.

5.    GM₀ = - 0,20 metros, lo que no cumplen con la regulación

6.    Debido a una carga asimétrica el buque toma una escora. El buque puede cumplir todos los criterios, pero no puede salir del puerto a causa de la escora (sólo se aplica al grano).

Criterios de Estabilidad OMI