Clase Nro 2 Flotabilidad y Estabilidad

Profesor Área Ingeniería [email protected]

Escuela Naval del PerúEscuela Naval del PerúDivisión de Ingeniería y ArmasDpto.Formación Académica

FLOTABILIDAD Y ESTABILIDADFLOTABILIDAD Y ESTABILIDADFLOTABILIDAD Y ESTABILIDADFLOTABILIDAD Y ESTABILIDAD

Estabilidad de BuquesEstabilidad de Buques

Unidad Temática ISemana - 2

mailto:[email protected]

ESTRUCTURA DEL CURSO DE ESTABILIDAD DE BUQUES

• UNIDAD TEMATICA I: Flotabilidad yEstabilidad

• UNIDAD TEMATICA II: Alteraciones a laflotabilidad y Estabilidad I

• UNIDAD TEMATICA III: Alteraciones a laFlotabilidad y Estabilidad II

• UNIDAD TEMATICA IV: Diseño yConstrucción de Buques. Casos de Siniestros.

UNIDAD TEMATICA I

FLOTABILIDAD Y ESTABILIDAD

UNIDAD TEMATICA IFLOTABILIDAD Y ESTABILIDAD

• Flotabilidad. Reserva de flotabilidad. Centro de carena y centro de gravedad.Desplazamiento, Curva de calados- desplazamiento. Coeficientes deafinamiento, toneladas por pulgada y por centímetros en inmersión.

• Condiciones de equilibrio de los cuerpos total o parcialmente sumergidos. Parde adrizamiento. Momento de adrizamiento. Estabilidad inicial. Metacentro.Altura metacéntrica. Radio Metacéntrico. Curva de estabilidad estática.Características de una curva de estabilidad. Curvas transversales deestabilidad. Corrección por posición real del Centro de Gravedad sobre laquilla.

• Necesidad de conocer el centro de gravedad. Experiencia de estabilidad.Realización practica de la experiencia de estabilidad. Control de pesos.Diagrama de tangentes.

Flotabilidad. Reserva deflotabilidad. Centro de carenay centro de gravedad.Desplazamiento, Curva decalados - desplazamiento.Coeficientes de afinamiento,toneladas por pulgada y porcentímetros en inmersión.

FLOTABILIDAD

Arquímedes

FLOTABILIDAD: (PRINCIPIO DE ARQUIMEDES)“Todo cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido esta bajola acción de una fuerza de abajo hacia arriba cuya magnitud es igualal peso del fluido desplazado”.

W = Vc X ρ W: Desplazamiento del cuerpoVc: Volumen de la Obra Vivaρ : Peso Especifico (1/35 TN/p3

ρ agua salada : 1.026 TM /m3 o 1/35 TM / p3

ρ agua dulce : 1.000 TM /m3 o 1/36 TM / p3

Un cuerpo flotando esta sometido a los efectos de la fuerza degravedad y fuerza de boyantes.

El desplazamiento en un buque es la sumatoria de todos suspesos (estructuras, equipos, carga, munición, combustible,personal, etc. Y representa el efecto de la fuerza de gravedad

Es la propiedad que debe tener todo buque de sumergirse hasta un cierto calado

PESO = EMPUJE DEL AGUA

EL PESO SE APLICA EN EL CENTRO DE GRAVEDAD “G” EL EMPUJE SE APLICA EN EL CENTRO DE BOYANTES O CENTRO DE CARENA “B”

EMPUJE

PESO

DISPLACEMENT

00

G

DISPLACEMENT

04

G

B

DISPLACEMENT

09

G

B

DISPLACEMENT

16

G

B

DISPLACEMENT

20

GB

RESERVA DE FLOTABILIDAD

Reserva de Flotabilidad

Permite resistir el hundimiento en caso de inundación,dependiendo de:

• Calado máximo, según la zona donde navegue elbuque

• Subdivisión Estanca ó de Compartimentado delbuque

• Estanqueidad de su estructura

RESERVA DE FLOTABILIDAD O

VOL. DE RESERVA DE FLOTACION

VOLUMEN DE DESPLAZAMIENTO

Es el volumen de la parte estanca del buque por encima de la línea de flotación

Para Buques de Guerra Vr ENTRE 0.5 Vd Y vd

RESERVA DE FLOTABILIDAD Y FRANCOBORDO

CENTRO DE GRAVEDADCENTRO DE BOYANTES

CENTRO DE GRAVEDAD

G

Punto en el cual todos los pesos se concentran.

Centro geométrico del volumen sumergido u obra viva

BCENTRO DE BOYANTES OCENTRO DE CARENA

B

LINEA DE FLOTACION

EL CENTRO DE BOYANTES

CENTRO DE BOYANTES

B

WLWL

B

WL

B

WL

BB

CENTRO DE BOYANTES

BBBBBBBBB

EL CENTRO DE GRAVEDAD

• El centro de gravedad “G” se mueve en la misma dirección del peso añadido.

G

KGo

G1

KG1



• El centro de gravedad “G” se mueve en dirección opuesta al peso retirado.

GGGGGG

G1

KG1KGo

G



• El centro de gravedad “G” se mueve en dirección opuesta al peso retirado.

• El centro de gravedad “G” se mueve en la misma dirección del peso trasladado.

DESPLAZAMIENTO

DESPLAZAMIENTOES EL PESO DEL VOLUMEN DE AGUA DESPLAZADA

POR LA OBRA VIVA DE UN BUQUE.

W = Vc . ρ , donde

W desplazamientoVc volumen de la obra vivaρ peso especifico del agua en que flota

El desplazamiento de un buque que flota es igual a su peso

Las unidades utilizadas son metros y toneladas y, en unidadesanglosajonas, pies y toneladas largas (en inglés, long tons).

DESDE EL PUNTO DE VISTA DE LA TEORÍA DEL BUQUE SE DISTINGUEN:

• Desplazamiento en rosca, Δr, Wr: (en inglés, lightweightdisplacement): es el peso del buque tal como lo entrega el astillero;esto es, sin combustible, pertrechos, víveres ni tripulantes.

• Desplazamiento en lastre, Δl, Wl: es el peso del buque en rosca mástodo lo necesario para que pueda navegar (combustible, agua potable,provisiones y pertrechos), pero sin carga.

• Desplazamiento máximo, Δm, Wm: es el peso que alcanza cuandoestá sumergido hasta la línea de máxima carga (agua de mar en veranode la marca de Plimsoll).

• Desplazamiento en Regreso de Mision de Guerra, corresponde a ladel buque despues de un largo periodo en el mar.El dato de «desplazamiento» de un buque, si no se especifica otra cosa, se

refiere al desplazamiento máximo.

CURVA DE CALADOS -DESPLAZAMIENTOS

En la figura se observa ésta para tres estados diferentes decarga F1, F2 y F3. Estas superficies se consideran siempreparalelas unas a otras y paralelas a su vez a la línea base (LB)o línea de la quilla.

CA

LAD

O

CURVA DE CALADOS – DESPLAZAMIENTOS: A medida que aumenta el calado medio, aumenta el volumen de la carena y también el desplazamiento.

COEFICIENTES DE AFINAMIENTO

COEFICIENTE DE AFINAMIENTO: Son números obtenidos de larelación de áreas y volúmenes existentes entre los elementos de lascarenas de los buques, que nos permiten darnos una idea de lascaracterísticas de la embarcación.

• COEFICIENTE DE BLOQUE (δ)

• COEFICIENTE DE AFINAMIENTO DE LAS LINEAS DE AGUA (α)

• COEFICIENTE DE AFINAMIENTO DE LA CUADERNA MAESTRA (β)

• COEFICIENTE DE AFINAMIENTO PRISMATICO (ζ)

COEFICIENTE DE BLOQUE: Llamado también coeficiente deafinamiento cúbico o afinamiento de la carena. Es la relación entreel volumen de carena y el paralelepípedo circunscrito que tenga pordimensiones la eslora en la flotación, la manga de trazado de laflotación y el calado en la flotación.

δ =Volumen de carena

Volumen de Paralelepípedo= Vc

Lf Bf Cf

Vc Volumen de carenaLf Eslora en la flotaciónBf Manga de trazado de la

flotaciónCf Calado en la flotación

• Hay un coeficiente de bloque para cada flotación

• Normalmente el coeficiente de bloque se calcula para la plenacarga

• Generalmente, si disminuye el calado disminuye el coeficiente debloque.

AREA DEL PLANO DE FLOTACIÓN Y VOLUMEN DE CARENA.

COEFICIENTE DE AFINAMIENTO DE LAS LINEAS DE AGUA:Llamado también coeficiente superficial. Relaciona las áreas delplano horizontal de la flotación y el rectángulo circunscrito a lamisma .

Normalmente se calcula para la flotación correspondiente a plenacarga .

COEFICIENTE DE AFINAMIENTO DE LA CUADERNA MAESTRA: Esla relación entre el área de la cuaderna maestra ACM y la delrectángulo circunscrito, cuyas dimensiones sean el calado y lamanga de trazado.

AREA DE LA SECCIÓN MAESTRA

COEFICIENTE DE AFINAMIENTO PRISMATICO: También llamadocilíndrico o longitudinal. Es la relación entre el volumen de lacarena y el de una prisma cuya sección constante sea igual a la dela cuaderna maestra y su altura igual a la eslora de la flotación.

ζ = VcACM Lf

Vc Volumen de carenaACM Area de la cuaderna maestraLf Eslora de la flotación

α = Coeficiente de afinamiento de las líneas de aguaδ = Coeficiente de bloqueβ = Coeficiente de afinamiento de la cuaderna maestra

TONELADAS POR PULGADA Y POR CENTIMETRO DE

INMERSION

TONELADAS POR PULGADA Y POR CENTIMETRO DE INMERSION

ES EL NUMERO DE TONELADAS QUEES NECESARIO EMBARCAR ODESEMBARCAR PARA QUE ELCALADO MEDIO AUMENTE ODISMINUYA EN UNA PULGADA O ENUN CENTIMETRO.

.∆C F1 F

W = ∆v . ρρ = peso especifico∆v= aumento de volumen de carenaW = peso aumentado

∆v = ∆C . AF ∆C = AUMENTO DE CALADO

AF = AREA DE FLOTACION

SUSTITUYENDO ∆v EN LA FORMULA ANTERIOR : W = AF. ∆C , ρSI EL INCREMENTO DE CALADO ES DE 1 CM Y EL AREA DE LA FLOTACION SE EXPRESA EN METROSCUADRADOS, FLOTANDO EL BUQUE EN AGUA SALADA DE PESO ESPECIFICO 1,026. TENDREMOS LAS TPC =TONELADASD POR CEM DE INMERSION

TPC = AF . 1/100 . 1,026 = AF/97SI EL INCREMENTO DE CALADO ES UNA PULGADA (1/12 EXPRESADA EN PIES), EL AREA DE LAFLOTACION SE EXPRESA EN PIES CUADRADOS Y EL PESO ESPECIFICO DEL AGUA EN TONELADAS/PIECUBICO ES 1/35, TENDREMOS QUE LAS TPI “TONELADAS POR PULGADA EN INMERSION”

TPI = AF . 1/12 . 1/35 = AF/420EL AREA DE FLOTACION AF SE PUEDE CALCULAR DE LA SIGUIENTE FORMA

AF = L . B . ∝

• LAS CURVAS HIDROSTATICAS INCLUYEN LOS VALORES DE TPC O TPI.

• PARA SU CALCULO SE HA SUPUESTO QUE EL COSTADO DEL BUQUEES VERTICAL, LO QUE ES BASTANTE EXACTO PARA PEQUENOSVARIACIONES DE CALADO. SIN EMBARGO, PARA GRANDESVARIACIONES DE CALADO, ESTA SUPOSICION ES ERRONEA.

• EN ESE CASO, LO MEJOR ES TOMAR LOS CALADOS INICIAL Y FINALEN LA CURVA CALADOS – DESPLAZAMIENTO.

• TAMBIEN ES NECESARIO TENER EN CUENTA QUE LAS TPI O TPCREFLEJADAS EN LAS CURVAS HIDROSTATICAS ESTAN CALCULADASPARA AGUA SALADA. SI LOS CAMBIOS SE EFECTUAN EN AGUADULCE, LOS VALORES OBTENIDOS EN LAS CURVAS, HABRAN QUEMULTIPLICARLOS POR LA RELACION ENTRE LOS PESOS ESPECIFICOSDE AGUA DULCE Y SALADA.

• PARA UN MISMO DESPLAZAMIENTO, UN BARCO CALARA MAS ENAGUA DULCE QUE EN AGUA SALADA. POR LA DIFERENCIA EN SUSPESOS ESPECIFICOS.

PROBLEMAS RESUELTOS

PROBLEMAS RESUELTOS.-

1.- Ud. se encuentra en el BAP Almirante Grau y conoce que sucoeficiente de bloque “δ” es 0.55 para un calado de 5.90 metrosEn la línea de flotación tiene una eslora de 181.9 metros y unamanga de 17.25 metros. Cuál será su volumen de carena?

δ =Volumen de carena

Volumen de Paralelepípedo= Vc

Lf Bf Cf

δVc = Lf Bf Cf

0.55 Vc = 181.9 17.25 5.9

10,182.08 M3Vc =


2.- Ud. se encuentra en el BAP Mariátegui y conoce que sucoeficiente de afinamiento de la línea de agua “∝” es 0.70. Enla línea de flotación tiene una eslora de 112 metros, una mangade 12 metros. Cuál será su Área de Flotación? El centinela leinforma que el calado medio aumento 1 cm. Indique cuanpesado se ha puesto el buque.

∝ =Área de Flotación

Área del Rectángulo= AF

LF BF

∝AF = LF BF

0.70 AF = 112 12

940.8 M2AF = AF ∆C = 940.8 M2 0,01 M

= 9.41 M3


3.- Ud. se encuentra en el BAP Velarde y conoce que sucoeficiente de afinamiento de la cuaderna maestra “β” es 0.75.En la línea de flotación tiene una eslora de 60 metros, unamanga de 6 metros y un calado de 2.30 metros. Cuál es el áreade la cuaderna maestra que esta bajo la línea de flotación?

β AcM = BF CF

0.75 Vc = 6 M 2.3 M

13.8 M2Vc =



CONDICIONES DE EQUILIBRIO DE CONDICIONES DE EQUILIBRIO DE LOS CUERPOS FLOTANTESLOS CUERPOS FLOTANTES

CONDICIONES DE EQUILIBRIO DE CONDICIONES DE EQUILIBRIO DE LOS CUERPOS FLOTANTESLOS CUERPOS FLOTANTES


Unidad Temática ISemana – 3


• Condiciones de equilibrio de los cuerpos totalo parcialmente sumergidos. Cuerpostotalmente sumergidos. Cuerposparcialmente sumergidos Par deadrizamiento. Momento de adrizamiento.Estabilidad inicial. Metacentro. Alturametacéntrica. Radio Metacéntrico. Curva deestabilidad estática. Características de unacurva de estabilidad. Curvas transversales deestabilidad. Utilización de las curvastransversales de estabilidad. Corrección porposición real del Centro de Gravedad sobre laquilla.

CONDICIONES DE EQUILIBRIO DE LOS CUERPOS FLOTANTES

PRINCIPIOS DE EQUILIBRIO DE LOS CUERPOS FLOTANTES

• El empuje y el peso sean de lamisma magnitud

• El punto de aplicación de ambasfuerzas esten en la mismavertical

Un cuerpo parcial o totalmente sumergido en un líquido para queexperimente equilibrio es preciso que se cumplan las siguientes condiciones:

W

E

W = E

W ≠ E ⇒ habrá un movimiento de traslación

W y E no están en la misma vertical ⇒ Habrá un movimiento de rotación

G

B

B = GG

B

G > B

Cuando el interior del casco estainundado o el peso total de laembarcación, incluyendo la carga, esmayor que la fuerza de boyantes

EQUILIBRIO DE FLOTACION


Cuerpos totalmente sumergidos

Cuerpos parcialmente sumergidos

CUERPOS TOTALMENTE SUMERGIDOS


Cuerpos totalmente sumergidos

G

B

Equilibrio Inestable

B

G

Equilibrio Estable

G

B

Equilibrio Indiferente

B

GG

B

CUERPOS PARCIALMENTE SUMERGIDOS



G

B

G

B´B

M

G

B

Equilibrio Estable



G

B


G

B´B

MG´



G

B

G

B´B

M

G

B


G´

RESUMEN DE EQUILIBRIO DE FLOTACIONCuerpos parcialmente sumergidos


G

B´B

M

G´

G

B´B

M

G

B´B

M G´


Equilibrio Estable

• Si M está sobre G el equilibrio es Estable• Si M coincide con G el equilibrio es Indiferente• Si M está debajo de G el equilibrio es Inestable

PAR DE ADRIZAMIENTO

PAR DE ADRIZAMIENTO

Cuando un buque está en equilibrio, flotando sin moverse en aguastranquilas, G y B están en la misma vertical.

Los buques pueden sufrir la influencia de fuerzas perturbadorascomo son: Olas, vientos, retroceso de cañones, embarque ydesembarque de pesos, las que pueden ser transitorias opermanentes.

Cuando el buque se escora y recupera su posición es estable. Si porel contrario continua escorándose hasta dar la vuelta es inestable.

GB

GB

BUQUEESTABLE

BUQUEINESTABLE

B

WLWL

B

WL

B

WL

BB

GGZ

Cuando el buque se escora la obra viva cambia, variando la posición de B, dandolugar a que las líneas de acción del W y el E se separen.

La separación de dos fuerzas iguales de sentido contrario, crea un par de fuerzasllamado “Par de Adrizamiento” y cuyo Brazo “GZ” se llama “Brazo deAdrizamiento”

MOMENTO DE ADRIZAMIENTO

MOMENTO DE ADRIZAMIENTOEs el producto de una de las fuerzas por la separación que hay entreambas, es decir por el brazo de adrizamiento.

G

B

GZ

Para cualquier ángulo deescora, la estabilidad se midepor el momento deadrizamiento desarrollado.

Cuando una fuerza produce una inclinación en un buque:- Hay una variación en la forma sumergida del buque y por lo tanto en

la ubicación de “B”- Cuando sucede esto, “B” y “G” no necesariamente actúan en el

mismo plano, formándose un par o momento.

Mto. Adrizamiento = W . GZ P: PesoGZ: Brazo de adrizamiento

El par formado puede seradrizante o escorante

G Z

B

PESO (W)

EMPUJE

SE GENERA UN MOMENTO ADRIZANTE CUYA MAGNITUD ES P(W) o E MULTIPLICADO POR LA DIST. PERPENDICULAR QUE LOS SEPARA GZ

GZ ES EL BRAZO ADRIZANTE DEL BUQUE

MOMENTO ADRIZANTE

G

B B’

Z

M

G

B

G

B B’

Z

M

G

B

Se genera un momentoadrizante cuya magnitud espeso “P” (W) o Empuje “E”multiplicado por ladistancia Perpendicular quelos separa GZ

MOMENTO ADRIZANTE

MOMENTO ESCORANTE

PESO

EMPUJE

GZ

B

ESTE ES UN TIPICOEJEMPLO DE UNAMALA DISTRIBUCIONDE PESOS, AL TENEREL CENTRO DEGRAVEDAD “G” MUYELEVADO, VALE DECIRUN KG MUY ALTO.

ESTABILIDAD INICIAL

ESTABILIDAD INICIAL

Es la tendencia del buque a adrizarse por si mismo, cuando losángulos de escora son pequeños, hasta unos 7º.

G

B

Para un desplazamiento dado, la estabilidad inicial se mide por elvalor de los brazos de adrizamiento desarrollados por el buque conángulos de escora pequeños.

ESTABILIDAD GENERAL, DINAMICA O INSTANTANEA.-

Involucra todas las posibles condiciones. En este caso el punto “M”no permanece fijo.

G

B

M

METACENTRO

ELMETACENTRO

B

B20B45

M

M20M45

M70

B70

METACENTRO

M

B B1 B2

Es el centro instantáneo de lacurva que describe “B” alinclinarse el buquetransversalmente o longi-tudinalmente.

METACENTRO

BBBBBBBBBBBBB

METACENTRO

CAMBIOS POSICION DE B

M

CL

B

M

0o-7/10o

B B20

M

M20

M

M20

M45

B

B20 B45

B

B20B45

M

M20M45

M70

B70

CL

M20M45

M70

M90

B

B20

B45B70

B90

M

METACENTRO

Es el centro instantáneo de la curva que describe “B” al inclinarse el buquetransversalmente o longitudinalmente.

Hay METACENTRO TRANSVERSAL y METACENTRO LONGITUDINAL.

La trayectoria del METACENTRO es elíptica

A cada cambio de desplazamiento cambia la ubicación del metacentro

ElEl METACENTROMETACENTRO eses lala intersecciónintersección dede 22 líneaslíneas dede acciónacciónsucesivassucesivas dede empujeempuje oo flotaciónflotación cuandocuando elel buquebuque sese escoraescora (para(paraescorasescoras muymuy pequeñaspequeñas entreentre 77ºº aa 1212º)º)

METACENTRO

En un cuerpo simétrico flotante que se encuentra inclinado, el metacentroes el punto de corte entre la vertical que pasa por el centro de Boyantes(1) cuando está inclinado y la línea que pasaba por los centros degravedad y boyantes, cuando el cuerpo estaba en reposo y adrizado.

G

B´B

M

(1)(2)

0º0º

90º

30º

30º

60º

60º

M

B

METACENTRO TRANSVERSAL

B30º

B60º

B90ºM90ºM60º

M30º

K

B

M

KM = KB + BM

M

BB1K

SOLO PARA ESTABILIDAD INICIAL

PARA GRANDES ANGULOS DE ESCORA,

NO SE CUMPLE

METACENTRO

Es el centro instantáneo de la curva que describe “B” al inclinarse elbuque transversalmente o longitudinalmente.

B

PROPIEDADES DEL METACENTRO:

• El Metacentro Transversal “M” de un buque permanece en unpunto fijo para escoras pequeñas (hasta 12º).

• La posición de “M” depende del volumen sumergido y por lotanto está en función del calado y de la escora.

• La posición de “M” se puede fijar con una ordenada que partedesde el centro de carena “B”. Esta ordenada se llama RadioMetacéntrico “BM”.

• En la práctica “M” se fija con una ordenada que parte desde laquilla o línea base “K”, es decir “KM”.

• Si se conoce la posición del Centro de Carena sobre la quillaplana “KB” y el Radio Metacéntrico “BM”, la distancia “KM” sepuede hallar de la siguiente manera:

KM = KB + BM

K: Quilla B: Centro de CarenaM: Metacéntro

BM: Radio Metacéntrico

KB: Posición del Centro de Carena

K

B

M

KM: Posición del Metacentro

GRAFICO:

ALTURA METACENTRICA

ALTURA METACENTRICA

La distancia entre el centro de gravedad (G) y el metacentro (M) inicialse denomina “Altura Metacentrica” GM

G

M

B

Z

θ

B´

Cuando un buque se escora un ángulo pequeño se forma untriángulo rectángulo GZM con las fuerzas que actúan.

EL TRIANGULO GZM :• M: Metacentro

• G: Centro de Gravedad

• GZ: Brazo de Adrizamiento

• θ: Angulo de Escora

RELACION GM y GZ

GZ = GM SENO θ

GMGM ESES LALA ALTURAALTURA METACENTRICAMETACENTRICA YY ACTUAACTUA COMOCOMOUNAUNA MEDIDAMEDIDA DEDE GZGZ OO BRAZOBRAZO ADRIZANTEADRIZANTEGM INDICA SI EL BUQUE ES ESTABLE O INESTABLE

SI M ESTA SOBRE G, LA ALTURA METACENTRICA ES (+)

SI M ESTA BAJO G, LA ALTURA METACENTRICA ES (-)

M

BZG

θθ

K: Quilla G: Centro de GravedadM: Metacéntro

GM: Altura Metacéntrica

K

G

M

KM: Posición del Metacentro

GRAFICO:

• Si no se conoce el dato, los valores de “GM” para condiciones decarga normales de buques normales varían entre 5% y 8% de lamanga del buque.

• Para alturas metacéntricas menores, los brazos adrizantestambién son menores, ocasionando un constante vaivén, por loque estos buques se dice que son buques celosos.

• Una altura metacéntrica grande, produce brazos adrizantesgrandes aún a pequeños ángulos de escora. Estos buques seresisten al balance y escora y se dice que son buques rígidos.

PROPIEDADES DE LA ALTURA METACENTRICA:

• Grandes Alturas Metacéntricas (GM) y grandes Brazos Adrizantes(GZ) son deseados para soportar averías.

• El GM en nuestros buques no debe ser menor de 0.90 METROS

• Por ley en el Perú, el GM no debe ser menor de 0.75 metros.

PROPIEDADES DE LA ALTURA METACENTRICA

• Algunas veces se busca un GM menor a fin de no tener un buquetan rígido.

G

B

M

Buque Rígido Buque Celosos

G

B

M

G

RADIO METACENTRICO

RADIO METACENTRICO

• SE LE LLAMA ASI A LA DISTANCIA BM ENTRE EL CENTRO DE BOYANTEZ (B) Y EL METACENTRO (M).

I = Momento de inercia de la superficie de la flotacion con respecto a la linea de crujia.

V = Volumen de carena

b = manga, L = esloraG

B

M

K .Altura Metacentrica = GM = KM – KGRadio Metacentrico = BM = KM - KB

VOLUMEN DE CARENABM =

CURVA DE ESTABILIDAD ESTATICA

CURVAS DE ESTABILIDAD ESTATICA:

• GM nos sirve para darnos una idea o determinar la estabilidadinicial cuando la escora es menor de los 12º, sin embargocuando la escora es mayor necesitamos utilizar otrosmétodos para calcular los brazos y momentos deadrizamiento.

• Existen varios métodos gráficos y matemáticos para obtenerla información, sin embargo los astilleros proporcionan unastablas y “Curvas Transversales de Estabilidad” que sirvenpara obtener la curva de estabilidad de un buque paradiferentes condiciones de carga determinadas.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

MO

ME

NTO

S O

B

RA

ZOS

DE

A

DR

IZA

MIE

NTO

W =

ANGULOS DE ESCORA EN GRADOS


DESPLAZAMIENTO EN TONS

CURVA TRANSVERSAL DE ESTABILIDAD

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

MO

ME

NTO

S O

BR

AZO

S

DE

AD

RIZ

AM

IEN

TO

W =



• A medida que aumenta la escora aumenta el momento o brazode adrizamiento hasta un punto máximo, después del cualdisminuyen hasta llegar a anularse.

• Estas curvas sirven para la escora a cualquier banda.• Cada curva corresponde a un desplazamiento específico.• La curva de momentos de adrizamiento se puede convertir en

curva de brazos de adrizamiento dividiendo los momentosentre el desplazamiento de la unidad.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

MO

MEN

TOS

DE

ADR

IZAM

IEN

TOTO

NEL

ADAS

-PI

ESW = 2,000 TONS.


1,000

2,0003,0004,0005,000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

W = 2,000 TONS.


BRAZ

OS

ADR

IZAN

TES

PIES

0.5

1.0

1.52.02.5

Ambas curvas de estabilidad corresponden a un mismo buque con laigual cantidad y distribución de carga.AUNQUE LAS CURVAS DE MOMENTOS DE ADRIZAMIENTO NOS DAN LAMEDIDA DE ESTABILIDAD Y LAS DE BRAZOS SOLO LA MEDIDACOMPARATIVA DE ESTA, ESTAS ULTIMAS (BRAZOS) SON LAS QUE SEEMPLEAN NORMALMENTE, PUES SE OBTIENEN DIRECTAMENTE DE LASCURVAS TRANSVERSALES DE ESTABILIDAD.

CARACTERISTICAS DE UNA CURVA DE ESTABILIDAD

CARACTERISTICAS DE UNA CURVA DE ESTABILIDAD:

Las curvas de estabilidad nos dan una idea de las condicionesde estabilidad de los buques y sirven para comparar losdiversos estados de carga. Tienen cinco (5) características:

• Estabilidad inicial. (0º a 7º)• Máximo brazo o momento de adrizamiento.• Angulo de escora del máximo brazo o momento de

adrizamiento.• Margen de estabilidad.• Estabilidad dinámica total (>7º).

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

MO

ME

NTO

S O

B

RA

ZOS

DE

A

DR

IZA

MIE

NTO

W =



ESTABILIDAD INICIAL

• GZ = GM.SEN θ (0º y 18º)• CUANDO GM ES GRANDE LA CURVA DE ESTABILIDAD TENDRA UNA GRAN

PENDIENTE EN SU ORIGEN. CUANDO GM ES PEQUEÑA LA CURVA DEESTABILIDAD COMENZARA CON UNA INCLINACION SUAVE.

• EXISTE RELACION ENTRE EL GM Y LA PENDIENTE INICIAL DE LA CURVA DEESTABILIDAD.

GM PUEDE CALCULARSE GRAFICAMENTE EN LA CURVA DE ESTABILIDAD

• SE LEVANTA UNA PERPENDICULAR AL EJE DE LAS ABCISAS EN UN PUNTOCORRESPONDIENTE A UN RADIAN (57,3º)

• SE TRAZA UNA TANGENTE A LA CURVA DE ESTABILIDAD A 0º• LA ORDENADA DE LA INTERSECCION DE ESTA TANGENTE CON LA

PERPENDICULAR LEIDA EN EL EJE DE LAS ORDENADAS SERA IGUAL A GM

CARACTERISTICAS DE UNA CURVA DE ESTABILIDAD:

Perpendicular a:57.3º = 1 radián

W = 2,000 TONS.

5º

GM = 5.1020º

GM = 3.75

26º

GM = 3.20

30º

GM = 2.50

La altura metacéntrica puede calcularse gráficamente de la siguiente manera:

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90ANGULOS DE ESCORA EN GRADOS

BRAZ

OS

ADR

IZAN

TES

PIES

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

34º

GM = 2.00

GZ = GM . SEN θ

• LA INCLINACION EN EL ORIGEN DE LA CURVADE ESTABILIDAD NOS DA UNA IDEA DE LAESTABILIDAD INICIAL. ASI:

• LOS BUQUES DE BALANCE RAPIDO O RIGIDOSTENDRAN UNA PENDIENTE PRONUNCIADA YQUE SUS GZ INICIALES SON GRANDES.

• LOS BUQUES DE BALANCE LENTOS O«CELOSOS» TENDRAN POCA PENDIENTE,PORQUE SUS GZ INICIALES SON PEQUEÑOS.

MAXIMO BRAZO O MOMENTO DE ADRIZAMIENTO Y SU ANGULO DE ESCORA CORRESPONDIENTE:

• El Máximo Momento de Adrizamiento es el mayor momento que el buquedesarrolla para resistir un momento escorante.

2.5

• El ángulo correspondiente al máximo brazo de adrizamiento y su momentoen si, nos dan la medida principal de seguridad de la unidad. Más allá deeste ángulo el buque no puede adoptar una escora permanente sin riesgograve de dar la vuelta.

• El Máximo Brazo de Adrizamiento es la mayor distancia que existe entrelas verticales del peso y el empuje cuando el buque se escora.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

2.0

1.5

1.0

0.5

A

B

GZ

Máx

imo

Bra

zos

de A

driz

amie

ntos

pies

Angulo de Escora en GradosAng. Brazo Máximo

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

A

B

GZ

Máx

imo

Bra

zos

de A

driz

amie

ntos

pies

Angulo de Escora en Grados

Ang. Brazo MáximoMargen de Estabilidad

MARGEN DE ESTABILIDAD:

• Se denomina así a la serie de ángulos de escora a travésde los cuales el buque tiene brazos de adrizamientopositivos.

ANGULO MAXIMO DE BALANCE

Un buque no puede adoptar una escora permanente superior asu ángulo correspondiente al máximo brazo de adrizamiento,sin tener riesgo de voltearse y sin embargo puede balancearse alo largo de todo su margen de estabilidad.

RESUMEN:

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

A

B

GZ

Máx

imo

Bra

zos

de A

driz

amie

ntos

pies


Ang. Brazo MáximoMargen de Estabilidad

ESTABILIDAD DINAMICA TOTAL

CURVAS TRANSVERSALES DE ESTABILIDAD

CURVAS TRANSVERSALES DE ESTABILIDAD:

Llamadas también isoclinas, cruzadas o pantocarenas, indican paradiferentes desplazamientos los brazos de adrizamiento paradiferentes ángulos de escora.Sus tres factores variables son:Desplazamiento Angulo de Escora Brazo de Adrizamiento

Las Curvas Transversales de Estabilidad constituyen la fuente que proveerá los datos para desarrollar las curvas de estabilidad del buque para sus distintos desplazamientos.

“KA” Es el centro de gravedad que los proyectistas lo ubican en una posición fija baja. Para cada centro de gravedad supuesto en “A” calculan el brazo de adrizamiento (AZ, AZ’, AZ”)

ANGULO DE ESCORA CONSTANTE VARIOS DESPLAZAMIENTOS, SE OBTIENEN VARIOS GZ.

CURVAS TRANSVERSALES DE ESTABILIDAD

Estas curvas están construidas para una altura del centro de gravedad determinada por el proyectista, siendo poco probable que coincida con el real, por lo que deberá corregirse

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

A

B

Bra

zos

de A

driz

amie

ntos

-pi

es


KA = 14W = 2500

DESPLAZAMIENTO EN TONS

CURVA TRANSVERSAL DE ESTABILIDAD

UTILIZACION DE LAS CURVAS TRANSVERSALES DE ESTABILIDAD

Bra

zo d

e Ad

rizam

ient

o en

Pie

s

1.0

2.0

3.0

UTILIZACION DE CURVAS TRANSVERSALES DE ESTABILIDAD

Tres factores variables:GZ, W, Ang. EscoraUn factor fijo: KA (Centro de gravedad supuesto)

Fuente de las que se tomaran los datospara desarrollar las curvas de estabilidaddel buque para sus distintos desplazamientos

CORRECCION POR POSICION REAL DE “G” SOBRE LA QUILLA

K

x

T

G

x

θ A P

Z

CORRECCION POR POSICION REAL DE G SOBRE LA QUILLA:

Posición del centro de gravedad = KGAngulo de escora = θBrazo de adrizamiento = GZBrazo de adrizamiento de las curvas transversales = AP

GZ = AP - ATAT = AG sen θGZ = AP – AG sen θ

Si la posición real de G esta por debajo del eje supuesto G` , la corrección AG´ sen θ será positiva (caso poco frecuente). La corrección de la curva original caso de ser negativa esta, para obtener la curva corregida, se hará de la siguiente manera:Se traza la curva en el grafico de la curva de estabilidad original la sinusoide AT = AG sen θ, cuyo valor máximo es AG a 90º una vez hecho esto, se resta a la sinusoide a la curva original, el resultado es la curva de estabilidad. Si la corrección fuese positiva, habría que sumar ambas curvas

En la figura 2.22:GZ = AP – AT pero ATG es un triangulo rectángulo en el que:AT=AG sen θ Sustituyendo:GZ = AP – AG sen θ

Cualquier GZ real correspondiente a la curva corregida será igual al GZ

que corresponde a la curva sin corregir,menos la distancia entre las posiciones realy supuesta del C.de G. multiplicada por el

seno del Angulo de escora.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

5.0

4.0

3.0

2.0

1.0

Bra

zos

de A

driz

amie

ntos

-pi

es


KA = 14W = 2500

Curva original KA

Curva AT = AG sen θ

Curva Corregida KG

Cualquier brazo de adrizamiento real correspondiente a la curvacorregida será igual al brazo de adrizamiento que corresponde ala curva sin corregir, menos la distancia entre las posiciones realy supuesta del C. de G., multiplicada por el seno del ángulo deescora

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

5.0

4.0

3.0

2.0

1.0

Bra

zos

de A

driz

amie

ntos

-pi

es


KA = 14W = 2500

Curva original KA Curva AT

PROBLEMA:

Un buque que tiene una escora de 10º y la siguiente curvatransversal de estabilidad, ¿Cual será su brazo deadrizamiento real y su KG real?

SOLUCION:

AP = 1.8

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

5.0

4.0

3.0

2.0

1.0

Bra

zos

de A

driz

amie

ntos

-pi

es


KA = 14W = 2500


AT = 0.9

GZ = AP – AT = 1.8 – 0.9 = 0.9

K

x

TG

x

θA P

Z

AT = 0.9 = AG sen θ

KG = KA + AG = 14 + 5.18 = 19.18

θ = 10º

PROBLEMA:

Para el mismo buque del problema anterior, si este se escora30º y tiene la misma curva transversal de estabilidad

a) ¿Cuál será su brazo de adrizamiento real y su KG real?

b) ¿Será más estable?

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

5.0

4.0

3.0

2.0

1.0

Bra

zos

de A

driz

amie

ntos

-pi

es


KA = 14W = 2500


SOLUCION:

AP = 3.75AT = 2.0

GZ = AP – AT = 3.75 – 2.0 = 1.75

K

x

TG

x

θ A PZ

AT = 2.0 = AG sen θ

KG = KA + AG = 14 + 4.0 = 18.0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

5.0

4.0

3.0

2.0

1.0

Bra

zos

de A

driz

amie

ntos

-pi

es


KA = 14W = 2500


θ = 30º

CUANTO MAS BAJO SEA EL CENTRO DE GRAVEDAD, MASESTABLE SERA EL BUQUE

GZ = 0.90

θ = 10º

θ = 10º

G Z

A TP

KG = 19.18

θ = 30º

θ = 30º

GZ

A T P

GZ = 1.75

KG = 18.00

G

PROBLEMAS RESUELTOS


1.- CALADO PROA 21’ 1” PIES, CALADO POPA 24’ 3”.- CALCULAR EL CALADO MEDIO

CALADO MEDIO = CALADO PROA + CALADO POPA2

CALADO MEDIO = 22’ 8”

CALADO MEDIO = 21’ 1” + 24’ 3” = (45’ 4” / 2)

2

2.- EL DESPLAZAMIENTO DE UN BUQUE EN AGUA SALADA ES 35,000 TONS,¿CUAL SERA SU DESPLAZAMIENTO EN AGUA DULCE SI NO QUEREMOS QUEEL CALADO MEDIO CAMBIE?

EN AGUA SALADA = V1 = P1 x v1

EN AGUA DULCE = V2 = P2 x v2

DONDE: W o P = DEZPLAZAMIENTO O PESO

Vc = VOLUMEN DESPLAZADOv = VOLUMEN ESPECIFICO DEL LIQUIDO

ρ = PESO ESPECIFICO

DESPLAZAMIENTO = VOLUMEN SUMERGIDO X PESO ESPECIFICO

DESPLAZAMIENTO =

P o W = Vc x ρVolumen específico agua salada V = 35 p3 /TONVolumen específico agua dulce V = 36 p3 /TON

ρ = 1/35 long ton /p3

ρ = 1/36 long ton /p3

COMO LOS PESOS DESPLAZADOS DEBEN SER LOS MISMOS:

P1 v1 = P2 v2

P2 = P1 (v1 / v2)

PESO 2 = 34,028 TON

Volumen específico agua salada V = 35 p3 /TONVolumen específico agua dulce V = 36 p3 /TON

3.- ¿QUE CANTIDAD DE AGUA DULCE SERA “DESPLAZADA” CUANDO UNCILINDRO DE 12 PIES DE DIAMETRO Y 30 PIES DE LARGO SE ENCUENTRETOTALMENTE SUMERGIDO?

L = 30 PIES

D = 12 PIES

COMO EL DESPLAZAMIENTO EQUIVALE AL PESO DEL VOLUMEN DESALOJADOPOR EL CILINDRO

DESPLAZAMIENTO = 94.248 = 94.3 TON

4.- ¿CUAL DEBE SER EL PESO DEL MISMO CILINDRO PARA QUE FLOTE EN AGUASALADA CON SU EJE EN LA LINEA DE AGUA?

L = 30 PIES

D = 12 PIES

EJE EN LA LINEA DE FLOTACION, ENTONCES: PESO = DESPLAZAMIENTO = EMPUJE

PESO = 1/2 Vv

PESO = 1/2 (3.1416) (6X6) X 3035

PESO = 48.4704 = 48.5 TONS

5.- ¿CUAL ES LA RESERVA DE FLOTABILIDAD DE UNA BARCAZA RECTANGULAR(CHATA) DE 20 PIES X 10`PIES X 6 PIES, FLOTANDO EN AGUA SALADA CONUN CALADO MEDIO DE 3 PIES, SIN ARRASTRE?

20 p

10 p

6 p

ARRASTRE = CALADO POPA - CALADO PROA

VOLUMEN DE LA RESERVA DE FLOTABILIDAD = Vr = VOLUMEN SOBRE LA LINEA DE FLOTACION

Vr = 20 x 10 x 3 = 600 PIES CUBICOS

COMO EL VOLUMEN DE DESPLAZAMIENTO ES:

Vd = 20 x 10 x 3 = 600 PIES CUBICOS

EJERCICIOS

1. Problema. Un buque tiene un calado en proa de 12’5” yun calado en popa de 14’3”. ¿Cuál será su caladomedio?

2. Problema. Un buque tanque tiene un calado medio de 11’ y debeingresar al muelle con un calado máximo de 8’. ¿cuánta cargadeberá desembarcar previamente para poder ingresar de manerasegura?

3. Problema. Un buque carguero zarpa del callao con un peso de2800 TN. ¿Cuantos metros cúbicos de agua deberá deslastrar parareducir su calado en 1’9” y poder ingresar al amazonas?

Diagrama de Desplazamientos

14

02

04

06

08

10

12

1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200

Pies

TN

1 m3 = 35.3 p3



CENTRO DE GRAVEDADCENTRO DE GRAVEDADCENTRO DE GRAVEDADCENTRO DE GRAVEDAD


Unidad Temática ISemana – 4


Necesidad de conocer el centro de gravedad. Experiencia de

estabilidad. Realización practica de la experiencia de estabilidad,

Control de pesos. Diagrama de tangentes.

NECESIDAD DE CONOCER EL CENTRO

DE GRAVEDAD

NECESIDAD DE CONOCER EL CENTRO DE GRAVEDAD:

Es necesario y de vital importancia conocer la posición verticaldel CG para determinar las características de estabilidad.

Durante la construcción calculan el KG del buque, teniendo encuenta los pesos de las maquinarias, equipos y suministros y suposición abordo. La suma de los momentos verticalesindividuales dividida por el desplazamiento total da la posiciónvertical del centro de gravedad.

KG =Σ kg

W

Debido a que es difícil obtener de manera exacta el CG, esnecesario realizar una experiencia de estabilidad.

EXPERIENCIA DE ESTABILIDAD


La finalidad es determinar deforma exacta el KG

Al mover un peso de formatransversal en un buque, este seescora θº como consecuencia de:

K

Gθ

M

өG2

• ω = Peso trasladado• W = Desplazamiento del buque• d = Distancia transversal que se

traslada el peso• GM = Altura metacéntrica

REALIZACION PRACTICA DE LA EXPERIENCIA DE ESTABILIDAD,

CONTROL DE PESOS

Primer Paso

K

G

M

KG = KM - GM

Verificar que el buque se encuentre estable y en un lugar protegido. Angulo de escora igual a cero.


Segundo Paso

K

Gθ

M

өG2

En el lugar Protegido se coloca un peso ω = 0.5% W

KM: Dato que se obtiene de las curvas hidrostáticas

θ < 7 º

KG = KM - GM

K

Gθ

M

өG2

a

l


KM : Dato

DIAGRAMA DE TANGENTES

• PARA CADA MOVIMIENTO DE PESOS ES PRECISO CALCULAR EL MOMENTOESCORANTE QUE LE PRODUCIMOS AL BUQUE, DECIR:

Momento escorante producido por el traslado = ω . d

• ASI MISMO, TENIAMOS QUE CALCULAR LA TANGENTE DEL ANGULO DEESCORA QUE PRODUCE EL MOVIMIENTO DE PESOS:

=

• TANTO LOS MOMENTOS ESCORANTES COMO LAS tg θ PARA LOS DISTINTOSMOVIMIENTOS DE PESOS, LOS VAMOS ANOTANDO EN EL LLAMADO“DIAGRAMA DE TANGENTES” EN EL QUE EN ABCISAS VAN LOS MOMENTOSY EN LAS ORDENADAS LAS TANGENTES DE θ. UNA VEZ ANOTADOS TODOSLOS MOVIMIENTOS DE PESOS, SE TRAZA UNA RECTA QUE SEA PROMEDIODE LOS VALORES REPRESENTADOS.

Tg de los angulos de escora a Er

Tg de los angulos de escora a Br

b

aMomentos escorantes a Br Momentos escorantes a Er

DIAGRAMA DE TANGENTES

La pendiente de la recta promedio sera:

Teniendo en cuenta que:

El valor de GM vendra dado por:

EJEMPLOS• Cual sera la altura metacentrica de un barco que desplaza

2000 toneladas y el cual se inclina 3º a Er. Al mover un pesode 10 Toneladas en el mismo sentido, una distancia de 20pies?

= 1.908 pies

• En el buque del ejemplo anterior, entrando en las curvashidrostaticas con un desplazamiento de 2000 Toneladasobtendremos una distancia del metacentro sobre la quilla de14 pies . Cual es el KG del buque?

KG = KM – GM KG=14 y GM=1.908KG = 14 – 1.908 = 12.092

PROBLEMAS

PROBLEMA:

W = 2500 tn

d = 10‘

GM = Altura metacéntrica

ω = < 0.5 W

Un buque que al realizar la experiencia de estabilidad tiene unaescora de 5º, ¿Cuál será la distancia al Centro de Gravedaddesde la quilla?

K

Gθ

M

өG2

KG = KM - GM

KM = 15 pies

K

Gθ

M

өG2

KG = 15 – 0.57 = 14.43’

ω = 12.5 tond = 10 piesθ = 5º

DATOS

W = 2500 TM

FORMULAS

PROBLEMA:

Del ejemplo anterior, cual sería la interpretación del efecto si launidad con el mismo peso agregado, el ángulo de escora fuerade 15º?

¿EL BUQUE ES MAS O MENOS ESTABLE?

MENOS ESTABLE

PROBLEMA:¿Cual será la ALTURA METACENTRICA (GM) de una bolicherade 350 ton, la cual se inclina 6º a babor al mover un peso de 1.4ton en el mismo sentido una distancia de 10 pies?

GM = 0.38’

ω = 1.4 tond = 10.0 piesθ = 6º

K

Gθ

M

өG2

DATOS

W = 350 T

FORMULAS

PROBLEMA:

Cual será la posición del centro de gravedad KG, para unaembarcación que tiene el siguiente diagrama de calados ydesplazamiento, y cuyos calados de proa y popa son de 10’ y14’ respectivamente, si se traslada de manera transversal 23’ unpeso de 22 toneladas sobre la cubierta, el cual ocasiona unaescora de 2º en la misma banda hacia donde se traslada elpeso?

KG = KM - GM = 28.5’ – 2.63’ = 25.87’

ω = 22 tond = 23.0 piesθ = 2º

K

Gθ

M

өG2

KM = 28’ 6¨ (de tabla)

DATOS

KG = KM - GM

FORMULAS

W = 5500 T (obtenidos de la tabla)



ALTERACIONES A LA FLOTABILIDAD ALTERACIONES A LA FLOTABILIDAD Y ESTABILIDAD I Y ESTABILIDAD I

ALTERACIONES A LA FLOTABILIDAD ALTERACIONES A LA FLOTABILIDAD Y ESTABILIDAD I Y ESTABILIDAD I


Unidad Temática IISemana – 5



• UNIDAD TEMATICA I: Flotabilidad y Estabilidad.Casos.

• UNIDAD TEMATICA II: Alteraciones a la flotabilidad yEstabilidad I. Casos.

• UNIDAD TEMATICA III: Alteraciones a la Flotabilidady Estabilidad II. Casos

• UNIDAD TEMATICA IV: Diseño y Construcción deBuques. Casos.

Traslado de pesos. Traslado vertical de pesos. Traslado transversal de pesos.

Traslado de pesos en diagonal. Estabilidad longitudinal y asiento.

Momento para variar el asiento una pulgada o un centímetro. Traslado longitudinal de pesos. Efecto del

asiento en la estabilidad.

UNIDAD TEMATICA II

ALTERACIONES A LA FLOTABILIDAD Y ESTABILIDAD I

• Traslado de pesos. Traslado vertical de pesos. Traslado transversal de pesos.Traslado de pesos en diagonal. Estabilidad longitudinal y asiento. Momento paravariar el asiento una pulgada o un centímetro. Traslado longitudinal de pesos.Efecto del asiento en la estabilidad.

• Estabilidad longitudinal y asiento. Momento para variar el asiento una pulgada oun centímetro. Traslado longitudinal de pesos. Efecto del asiento en laestabilidad.

• Embarco y desembarco de pesos. Efecto en los calados del embarco ydesembarco de pesos. Calculo de la altura del centro de gravedad por embarco odesembarco de pesos. Embarco y desembarco de pesos fuera del diametral.Estabilidad total. Pesos suspendidos.

• Libre comunicación con la mar. Generalidades. Libre comunicación con la mar.Subida virtual del centro de gravedad del buque por efecto de librecomunicación. Consideraciones sobre el efecto de libre comunicación. Perdida deestabilidad por efecto de libre comunicación. Momento de libre comunicación.Reducción del efecto de libre comunicación. Calculo del peso de agua embarcadaen un compartimento en libre comunicación con la mar e ilimitado en altura.Volumen de permeabilidad.

TRASLADO DE PESOS

TRASLADO DE PESOS:

Los movimientos de pesos dentro de un buque sedescomponen en tres movimientos parciales:

- Traslado vertical- Traslado transversal- Traslado longitudinal

Al trasladar pesos ya existentes el W es constante.

Al trasladar pesos ya existentes el centro de gravedad “G” semueve de la siguiente manera:

- Paralelo al peso movido- La longitud de la trayectoria será igual a la siguiente

fórmula:

= Peso trasladadoW = Desplazamiento del buqued = Distancia transversal que se traslada el peso

TRASLADO VERTICAL DE PESOS

TRASLADO VERTICAL DE PESOS:

Si movemos un peso de arriba hacia abajo o viceversa, el C deG se moverá en el mismo sentido, incrementando odisminuyendo respectivamente la altura del centro degravedad sobre la quilla:


KG1 = KG + GG1(+) = Peso trasladado hacia arriba(-) = Peso trasladado hacia abajo

Kg

G1

M

dG

Kg’Peso trasladado hacia arriba GMdisminuye.

Peso trasladado hacia abajo GMaumenta.

K

x

TG

x

θA P

Z

G1 Z1

MSi G sube hacia G1 el brazo deadrizamiento (GZ) disminuye:

VARIACION DEL BRAZO DE ADRIZAMIENTO

GZ – G1Z1 = GT = GG1 sen θ

UN AUMENTO DE (KG) PRODUCE UNA DISMINUCÍON DE LASCARACTERISTICAS DE ESTABILIDAD DEL BUQUE

θ

TRASLADO VERTICAL DE PESOS …

G G1 = w dW

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

5.0

4.0

3.0

2.0

1.0

Bra

zos

de A

driz

amie

ntos

-pi

es


KG = 14W = 2500

Curva Inicial KG

Curva Corregida KG1

Curva GT = GG1 sen θ

Si θ= 10º GZ = 1.8 (de tabla)


G1Z1 = (GZ / GG1 sen θ)

G G1 = w dW

PROBLEMA:

Un buque cuyo desplazamiento es de 2500 ton. Tiene un peso de25 ton. Que se mueve de manera ascendente una distancia de 10pies. ¿cuál será la nueva posición de su centro de gravedad ycomo influirá en el brazo de adrizamiento si se escora 10º?Considerar el siguiente diagrama de curvas de estabilidad.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

5.0

4.0

3.0

2.0

1.0

Bra

zos

de A

driz

amie

ntos

-pi

es


KG = 25.47W = 2500

Curva Inicial KG

Curva Corregida KG1

Curva GT = GG1 sen θ

G G1 = 25.0 102500

= 0.10’

w = 25 ton

d = 10.0 piesθ = 10º

W = 2500 ton

K

x

TG

x

θA P

Z

G1 Z1

M


1.8 – G1Z1 = 0.10 sen 10º

G1Z1 = 1.8 - 0.10 sen 10º

G1Z1 = xxxx’

KG1 = KG + GG1

KG = 25.47’ (dato de tabla)

KG1 = 25.47’ + 0.1

KG1 = 25.57

GZ = 1.8 (de tabla)

SOLUCION:

PROBLEMA:

Un buque cuyo desplazamiento es de 2500 ton. Tiene un peso de25 ton que se mueve de manera ascendente una distancia de 10pies. ¿cuál será la nueva posición de su centro de gravedad ycomo influirá en el brazo de adrizamiento si se escora 10º?Considerar el siguiente diagrama de curvas de estabilidad.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

5.0

4.0

3.0

2.0

1.0

Bra

zos

de A

driz

amie

ntos

-pi

es


KA = 14W = 2500


G G1 = 25.0 102500

= 0.10’

w = 25 ton

d = 10 piesθ = 10º

W = 2500 ton

K

x

TG

x

θA P

Z

G1 Z1

M


0.8 – G1Z1 = 0.10 sen 10º

G1Z1 = 0.8 - 0.10 sen 10º

G1Z1 = 0,78’KG1 = KA + AG + GG1

KA = 14’ (dato de tabla)

SOLUCION:

AP = 1.8 (de tabla)AT = 0.8 (de tabla)GZ = AP – AT = 1

AT = AG sen θ

AG = ATsen θ

= 0.8sen 10º

=4,6’

KG1 = KA + AG + GG1 = 14.0 + 4.6 + 0.10

KG1 = 18.7’

A mayor KG menor Estabilidad

TRASLADO TRANSVERSAL DE

PESOS

TRASLADO TRANSVERSAL DE PESOS

Si movemos un peso de Er a Br o viceversa, G se moverá en elmismo sentido de forma paralela y la distancia que se mueva Gserá de:


G G2 = w dW

w = Peso trasladadoW = Desplazamiento del buqued = Distancia transversal que se traslada el peso

G2

Md

G

wwKg’

K

K

Gθ

M

ө

G2

Si G se traslada hacia G2 y se produceuna escora por perder su posición deequilibrio, entonces el brazo deadrizamiento disminuye.

VARIACION DEL BRAZO DE ADRIZAMIENTO:

GZ – G2Z2 = GT = GG2 cos θ

La perdida de brazo de adrizamiento se le denomina “Brazo de Escora”

G G2 = w dW

TRASLADO TRANSVERSAL DE PESOS:

K

Gθ

M

ө

G2

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

5.0

4.0

3.0

2.0

1.0

Bra

zos

de A

driz

amie

ntos

-pi

es


KG = 15.5W = 2500 ton

Curva Inicial KG

Curva Corregida KG2

Curva GT = GG2 cos θ

PROBLEMA:

Un buque cuyo desplazamiento es de 2500 ton. Tiene un peso de25 ton que se mueve de manera transversal de Br a Er unadistancia de 18 pies. ¿cuál será la nueva posición de su centro degravedad y como influirá en el brazo de adrizamiento si produceuna escora 20º? Considerar el diagrama de curvas de estabilidadde la diapositiva anterior.

G G2 = w dW

= 25 182500

= 0.18

GZ – G2Z2 = GT = GG2 cos θ

G2Z2 = GZ - GG2 cos θ = 3.2 – 0.18 cos 20º = 3.2 – 0.17 = 3.03

GZ = 3.2 (De tabla)

K

Gθ

M

ө

G2

ZZ2

T

* Asumiendo que la curva KG ya se encuentra corregido el C de G

TRASLADO DIAGONAL DE PESOS

TRASLADO DIAGONAL DE PESOS

Si movemos un peso en sentido diagonal o viceversa , este movimiento puededescomponerse en dos movimientos: Uno vertical y otro transversal.

G2

Md

wwKg’

K

w1

2 3

G

G1

La curva de estabilidad inicial tieneque ser corregida por la variaciónvertical de G (corrección seno) y por laseparación de G de la línea de crujía(Corrección coseno)

PROBLEMA:

Un buque cuyo desplazamiento es de 2500 ton. Tiene un peso de25 ton. que se mueve de manera ascendente una distancia de 6pies y de babor a estribor 25 pies ¿cuál será la nueva posición desu centro de gravedad y como influirá en el brazo de adrizamientosi se escora 20º? Considerar el siguiente diagrama de curvas deestabilidad.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

5.0

4.0

3.0

2.0

1.0

Bra

zos

de A

driz

amie

ntos

-pi

es


KA = 14W = 2500


a

l

K

Gθ

M

ө

G2

K

x

TG

x

θA P

Z

G1 Z1

M

θ < 7 º

KG = KM - GM

K

Gθ

M

өG2

θ º = al

Tg θº = G G2

GM

GM = G G2

Tg θº

G G2 = w dW

GM = w dTg θº W

a

l


KM : Dato

ESTABILIDAD LONGITUDINAL Y

ASIENTO

ESTABILIDAD LONGITUDINAL Y ASIENTO

La inclinación transversal se mide en grados y la inclinación longitudinal semide en asiento (Diferencia entre los calados de proa con el calado enpopa)

Los cambios de asiento se producepor los cambios de pesos de proa apopa o viceversa.

M

G

B

K

•K: quilla•B: centro de carena•G: Centro de gravedad•M: Metacentro

GM = +/- BM

Asiento = Cpr - Cpp

M

G

B

K

Cambio de Asiento: Variación de la diferencia de calados de pr y pp

Estabilidad longitudinal: Tendencia del buque a recobrar su posiciónlongitudinal de equilibrio. El valor es muygrande comparado con el valor de laestabilidad transversal

GM’ = KB + BM’ - KG

GM’ = +/- BM’ (longitudinal)

MOMENTO PARA VARIAR EL ASIENTO UNA PULGADA O UN CENTIMETRO

M’

G

B

K

MOMENTO PARA VARIAR EL ASIENTO UNA PULGADA O UN CENTIMETRO

La unidad de medida para conocer la estabilidad longitudinal de un buque esla resistencia que este opone para cambiar el asiento una pulgada o uncentimerro.

G’

B’

θ

Tg θº = AL

A: AsientoL: Eslora entre marcas de calado

= GG’GM’

= W x GG’W x GM’

Momento longitudinal: W x GG’

Momento longitudinal = W x GM’A L

GM’ = +/- BM’ (longitudinal)

Momento longitudinal = W x BM’A L

Momento longitudinal para cambiar el asiento una pulgada: MTI

MTI = W x BM’ (L en pies)12L

TRASLADO LONGITUDINAL DE

PESOS

TRASLADO LONGITUDINAL DE PESOS

Si un peso (w) se traslada de manera longitudinal una distancia (d), elmomento longitudinal o de asiento que se produce será de w x d, y si se dividepor el momento para variar el asiento una pulgada tendremos el cambio deasiento.Cambio de asiento = ∆A = w x d

MTI

M’

G

B

K

G’

B’

θ

ww d

∆cpr = distancia del CF a la marca de calado de proa∆A L

∆cpp = ∆A - ∆cprCFPR = A +/- ∆cprCFPP = B -/+ ∆cpp

Cuando los buques de diseño tienen un asisento, se le denomina arrastre

MTI TPI

PROBLEMA:

Un buque que tiene un desplazamiento de 4100 ton sin asiento, ladistancia del centro de flotación hacia proa de 220 pies y hacia popade 110 pies respectivamente, Cual será su calado final en proa y popasi traslada un peso de 50 toneladas 75 pies hacia proa?

M’

G

B

K

G’

B’

θww d

W: 4100 tonw: 50 ton.d: 75 pies hacia proaL: 330CF hacia Proa: 220MTI: 1050 (ton-pie/pulg.) De tabla

Cambio de asiento = ∆A = w x d = 50 x 75 = 3.57 pulgMTI 1050

∆cpr = ∆A distancia CF a pr = (3.57/12) (220/330) = 0.20L

∆cpp = ∆A - ∆cpr = (3.57/12) – 0.20 = 0.10

Cpr = Cpp = 10.75 pies

MTI TPI

PROBLEMA:

Un buque que tiene un desplazamiento de 4100 ton sin asiento, ladistancia del centro de flotación hacia proa de 220 pies y hacia popade 110 pies respectivamente, Cual será su calado final en proa ypopa si traslada un peso de 50 toneladas 75 pies hacia proa?

M’

G

B

K

G’

B’

θ

ww d

CFPR = A + ∆cpr = 10 + 0.39 = 10.39

CFPP = B - ∆cpp = 10 – 0.20 = 9.80

EFECTO DEL ASIENTO EN LA ESTABILIDAD

• LOS BUQUES SE PROYECTAN PARA TENER UN ASIENTO NULO, AUNQUEMUCHAS VECES UN LIGERO ASIENTO A POPA MEJORA SUS CUALIDADESMARINERAS. CUANDO EL ASIENTO A POPA VIENE YA DESDE EL PROYECTOSE LE LLA MA “ARRASTRE”

• LAS CURVAS HIDROSTATICAS DE UN BUQUE SE PREPARAN BASANDOSE ENLAS CONDICIONES DE PROYECTO, NORMALMENTE CON ASIENTO NULO.EN LA MAYORIA DE LOS BUQUES, MIENTRAS ESTE NO SEA EXCESIVO (MASDE 1.5% DE LA ESLORA) LAS CURVAS SIGUEN SIENDO APLICABLES Y SEUTILIZAN SIN TNER QUE RECTIFICARLAS.

• TAMBIEN SE TENDRA EN CUENTA EL ASIENTO PARA ENTRAR EN DIQUESECO, YA QUE REALIZAR ESTA OPERACION, CON UN ASIENTO SUPERIOR AL1% DE LA ESLORA, CON RESPECTO A LA LINEA DE PICADEROS, PUEDELLEGAR A SER PELIGROSO.



EMBARCO Y DESEMBARCO EMBARCO Y DESEMBARCO DE PESOSDE PESOS

EMBARCO Y DESEMBARCO EMBARCO Y DESEMBARCO DE PESOSDE PESOS




Embarco y desembarco de pesos. Calculo de la altura del centro de

gravedad por embarco o desembarco de pesos. Embarco y desembarco de pesos fuera del

diametral. Estabilidad total. Pesos suspendidos.

EMBARCO Y DESEMBARCO DE PESOS

M’

G

B

K

EMBARQUE Y DESEMBARQUE DE PESOS

En el embarque o desembarque de pesos si existe una variación deldesplazamiento.

Si se embarca o desembarca el peso en la misma línea vertical del centro deflotación, el calado variará pero no el asiento.

Si el peso variado no se encontrara sobre la vertical del centro de flotación,este producirá una variación del asiento.

ωω

Para resolver el problemaprimero se considera que elpeso varia sobre la verticaldel centro de flotación, yluego se calcula la variacióndel asiento moviendo elpeso hacia su posición final.

∆cpp = ∆A - ∆cpr

EMBARQUE Y DESEMBARQUE DE PESOSW: Desplazamiento (ton)ω : Peso modificado(ton)d: Distancia de la vertical del centro de

flotación hacia el punto en que se varió el peso. (pie)

TPI: Toneladas necesarias para variar una pulgada el calado.(ton/pulg)

MTI: Momento necesario para variar una pulgada el asiento.(ton-pie/pulg)

∆C: Diferencia de calado. (pulg)∆A: Diferencia de asiento. (pulg)∆cpr: Diferencia de calados en proa (pie)∆cpp: Diferencia de calados en popa (pie)CFPR: Calado final en proa (pie)CFPP: Calado final en popa (pie)A: Calado inicial en proa (pie)B: Calado inicial en popa (pie)L: Eslora entre marcas de calado (pie)

Distancia del C.F. a la cuaderna maestra

PROBLEMA:

Un buque que tiene un calado en proa de 9 pies y en popa de 11pies, embarca 500 toneladas 50 pies a proa de la unidad. ¿cuál serásu nuevo asiento en pulgadas? Si la distancia de su centro deflotación hacia proa es de 220 pies y su eslora es de 330 piesrespectivamente.

M’

G

BK

G’

B’

θωd

DATOSW=5000 ton ω =500 ton.d =50 pies hacia proaL = 330 piesDistancia CF hacia Proa= 220 pies (de tabla)MTI=1090 ton – pie/pulg (De tabla)TPI= 43.6 ton/pulg (De tabla)

Cambio calado = ∆C = 0.96 pies

Asiento = Cpr – Cpp = 11.23 – 11.32 = - 0.09 pies = 1.08 pulgadas

Asiento hacia popa (apopante)

EFECTO DE LOS CALADOS DEL EMBARCO Y DESEMBARCO DE PESOS


• EN LA VERTICAL DEL CENTRO DE FLOTACION, EL BUQUE SE SUMERGIRA OEMERGERA UNA PORCION DE ALTURA UNIFORME A TODO LO LARGO DELA LINEA DE FLOTACION, ES DECIR, NO HAY CAMBIO DE ASIENTO.

• SI EL PESO QUE SE EMBARCA O DESEMBARCA ESTA FUERA DE LA VERTICALDEL CENTRO DE FLOTACION, EL PROBLEMA CONSISTE EN CALCULAR NOSOLO EL INCREMENTO O DISMINUCION DEL CALADO MEDIO COMOCONSECUENCIA DE LA VARIACION DE PESO, SI NO TAMBIEN EN EL CAMBIODE CALADOS DE PROA Y POPA DEBIDO AL ASIENTO QUE SE PRODUCE.

• PARA RESOLVER EL PROBLEMA EN EL CASO DE UN EMBARCO DE PESOS,CONSIDERAMOS PRIMERO QUE EL PESO SE COLOCA EN LA VERTICAL DELCENTRO DE FLOTACION; POR LO CUAL AUMENTA EL CALADO POR IGUALEN TODO EL BUQUE, Y LUEGO SE LLEVA A SU POSICION FINAL Y SECALCULA LA VARIACION DE ASIENTOS Y LOS NUEVOS CALADOS. PARA UNDESEMBARCO SE PROCEDERIA AL REVES.


L F

L’ CF F’

ω

CALCULO DE LA ALTURA DEL CENTRO DE GRAVEDAD POR EMBARCO O DESEMBARCO DE

PESOS

CALCULO DE LA ALTURA DEL CENTRO DE GRAVEDAD POR EMBARCO O DESEMBARCO DE PESOS

ωg

K

G1

G

d

Kg

W

KG

KG1

.

.


• LA VARIACION GG1 DE LA POSICION DEL CENTRO DE GRAVEDAD DE UN SISTEMA DE PESOS, AL AUMENTAR UN PESO, ES IGUAL AL MOMENTO DEL PESO ANADIDO, CON RESPECTO AL CENTRO DE GRAVEDAD DEL SISTEMA ORIGINAL, DIVIDIDO POR EL PESO TOTAL DEL SISTEMA FINAL, ES DECIR:

• SI EL PESO SE EMBARCA POR ENCIMA DEL G1 LA VARIACION SERA POSITIVA, EN CASO CONTRARIO SERA NEGATIVA; POR LO TANTO:

KG1 = KG ± GG1• SI EL CAMBIO DE POSICION DEL CG ES MOTIVADO POR EL DESEMBARCO DE UN PESO, SE

CALCULA DIVIDIENDO EL MOMENTO DEL PESO EXTRAIDO CON RESPECTO AL CG ORIGINAL DEL SISTEMA, POR EL PESO TOTAL, LUEGO:

• EN CASO DE DESEMBARCO DE PESOS, LOS SIGNOS SON CONTRARIOS AL EMBARCO; ES DECIR, SI EL PESO QUE SE DESEMBARCA ESTA SOBRE EL CG DEL BUQUE, LA VARIACION SERA NEGATIVA; EN CASO CONTRARIO, LA VARIACION SERA POSITIVA, LUEGO:

KG1= KG ± GG1


ωg

K

G1

G

d

Kg

W

KG

KG1

.

.

……..SIGUE• CUNDO SON VARIOS LOS PESOS A DESEMBARCAR Y/O EMBARCAR, ES MAS

PRACTIO TOMAR MOMENTOS CON RESPECTO A LA QUILLA, PUES TODOS LO PESOS EMBARCADOS PRODUCEN MOMENTOS VERTICALES POSITIVOS Y LOS DESEMBARCADOS , MOMENTOS VERTICALES NEGATIVOS; ADEMAS SE OBTIENE EL KG DIRECTAMENTE.

• LA NUEVA ALTURA DEL METACENTRO SOBRE LA QUILLA SE OBTINE DE LAS CURVAS HIDROSTATICAS, PARA EL NUEVO DESPLAZAMIENTO, CONOCIDOS EL NUEVO KM Y KG, SE RESTAN AMBOS Y OBTENDREMOS ASI LA NUEVA ALTURA METACENTRICA (GM):

GM = KM - KG

EMBARCO Y DESEMBARCO DE PESOS FUERA DEL DIAMETRAL.

EMBARCO Y DESEMBARCO DE PESOS FUERA DEL DIAMETRAL• CUANDO EN UN BUQUE ADRIZADO SE EMBARCA UN PESO FUERA DEL PLANO DIAMETRAL, EL

BUQUE SE ESCORA HACIA LA BANDA DONDE SE ANADIO EL PESO; SI CON EL BUQUE ADRIZADO SE DESEMBARCARA UN PESO, EL EFECO ES AL CONTRARIO.

• TANTO EN EL CASO DEL EMBARCO COMO EN EL DESEMBARCO SE CALCULARA PRIMERO ELMOVIMIENTO VERTICAL DE G Y DESPUES SU SEPARACION DE LA LINEA DE CRUJIA. PARACALCULAR ESTA SEPARACION, SE SUPONE QUE EL PESO, CASO DE EMBARCO, SE COLOCASOBRE EL PLANO DIAMETRAL A LA ALTURA DEFINITIVA Y DESPUES SE TRASLADA A SUPOSICION FINAL. EN CASO DE DESEMBARCO SE SUPONE QUE EL PESO SE TRASLADATRANSVERSALMENTE AL PLANO DIAMETRAL Y DESPUES SE DESEMBARCA.

• EN LOS DOS CASOS LA DESVIACION TRANSVERSAL DEL CENTRO DE GRAVEDAD

Siendo: ω . d = momento escorantew = peso embarcadod = distancia de G a la linea de crujia

• CASO QUE EL BUQUE TUVIESE ESCORA INICIAL, LA NUEVA POSICION DE G SE OBTENDRA SUMANDO ALGEBRAICAMENTE EL MOMENTO ESCORANTE INICIAL Y EL INTRODUCIDO, DIVIDIENDO EL RESULTADO POR EL DESPLAZAMIENTO FINAL. ES DECIR:

EMBARCO Y DESEMBARCO DE PESOS FUERA DEL DIAMETRAL

B’1B1

G1

θ

GZ2

Z1

B

..

G’1

..

..

G2Z

Z’1

Z2

B’

G’2

..

θ

θθ

θ

ESTABILIDAD TOTAL

ESTABILIDAD TOTAL§ EL EMBARCO Y DESEMBARCO DE PESOS INFLUYE EN LOS MOMENTOS DE

ADRIZAMIENTO PARA TODOS LOS ANGULOS DE ESCORA YA QUE:Momento de Adrizamiento = W . GZ

§ Y EL DESPLAZAMIENTO VARIA LOGICAMENTE AL EMBARCAR O DESEMBARCAR UNPESO.

§ POR OTRO LADO LOS BRAZOS DE ADRIZAMIENTO GZ SERAN DISTINTOS A LOSINICIALES (ANTES DEL EMBARCO O DESEMBARCO DE PESOS) POR ENTRAR EN LASCURVAS TRANSVERSALES CON OTRO DESPLAZAMIENTO.

§ FINALMENTE LOS BRAZOS DE ADRIZAMIENTO AUMENTAN O DISMINUYENDEPENDIENDO DE LA POSICION ADOPTADA POR EL CENTRO DE GRAVEDAD.

§ EL EFECTO TOTAL DEL EMBARCO O DESEMBARCO DE PESOS SOBRE LA ESTABILIDADSE ESTUDIA EN LA CURVA CALCULADA A PARTIR DEL DESPLAZAMIENTO FINAL.

§ PARA HALLAR LA NUEVA CURVA DE ESTABILIDAD SE DARAN LOS SIGUIENTESPASOS:o TOMANDO LA CURVA DE ESTABILIDAD DE LAS TRANSVERSALES PARA EL NUEVO DESPLAZAMIENTO

DEL BUQUEo CORRIGIENDO ESTA CURVA PARA LA DISTANCIA VERTICAL ENTRE EL EJE SUPUESTO DE LAS CURVAS

TRANSVERSALES DE ESTABILIDAD Y LA NUEVA POSICION DEL CENTRO DE GRAVEDAD.o CORRIGIENDO LA CURVA ANTERIOR POR EL TRASLADO TRANSVERSAL DEL CENTRO DE GRAVEDAD,

CASO DE EXISTIR PESOS ASIMETRICOS.o SI SE QUIERE CALCULAR LA CURVA DE MOMENTOS HABRA QUE MULTIPLICAR LOS BRAZOS DE

ADRIZAMIENTO RESULTANTES POR EL NUEVO DESPLAZAMIENTO.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

5.0

4.0

3.0

2.0

1.0

Bra

zos

de A

driz

amie

ntos

-pi

es


Curva original KA

Curva AT = AG sen θ

Curva Corregida KG

PESOS SUSPENDIDOS

PESOS SUSPENDIDOS• DE LOS EFECTOS DE LOS PESOS EN LA ESTABILIDAD, MERECE ESPECIAL

ATENCION LO QUE SUCEDE AL SUSPENDERLOS. ESTA SITUACION ESFRECUENTE ABORDO EN LAS FAENAS DE CARGA Y DESCARGA, OMARINERAS, COMO LA DE ARRIAR UN BOTE.

• VEMOS EN LA FIGURA QUE UN PESO ω ESTA SITUADO SOBRE LACUBIERTA, EN EL MOMENTO DE DESPEGAR DE ELLA SUSPENDIDO DE LAPLUMA; LA FUERZA QUE REPRESENTA EL VALOR DEL PESO DEJA DEACTUAR EN “g” Y PASA A PRODUCIR LOS MISMOS EFECTOS QUE SIESTUVIESE COLOCADA EN EL PUNTO DE SUSPENSION “p”; POR LO TANTO,ES COMO SI EL PESO SE ELEVASE UNA DISTANCIA “d”, Y:

• HAY QUE TENER PRESENTE QUE EL MOMENTO ”ω.d” PUEDE SER DE GRANMAGNITUD Y EN CASO DE ALIGERAMIENTO DE PESOS PARA CORREGIRSITUACIONES DE POCA ESTABILIDAD, ESTA SE PUEDE AGRAVARNOTABLEMENTE YA QUE SE PRODUCEN ELEVACIONES DE G MIENTRASDURA LA MANIOBRA.

. g’

. g

p

d

ω

. G1

. G

. B

K



CONCEPTO DE CARENA LIQUIDA CONCEPTO DE CARENA LIQUIDA Y SUPERFICIE LIBREY SUPERFICIE LIBRE

CONCEPTO DE CARENA LIQUIDA CONCEPTO DE CARENA LIQUIDA Y SUPERFICIE LIBREY SUPERFICIE LIBRE




Concepto de carena liquida y superficie libre. Efecto de las superficies libres.

Disminución de la estabilidad debido al efecto de la superficie libre. Momento

de superficie libre. Reducción de superficies libres. Permeabilidad de

superficie.

CONCEPTO DE CARENA LIQUIDA Y SUPERFICIE LIBRE

CONCEPTO DE CARENA LIQUIDA Y SUPERFICIE LIBRE

• LOS COMPARTIMIENTOS PUEDEN CONTENERLIQUIDOS, BIEN PORQUE ESTAN PROYECTADOSPARA ELLO O BIEN COMO CONSECUENCIA DEAVERIAS.

• CUANDO UN LIQUIDO LLENA PARCIALMENTE UNCOMPARTIMIENTO, NO ENCUENTRA OBSTACULOPARA MOVERSE DE UN LADO A OTRO CON ELBALANCE DEL BUQUE. DE ESTE LIQUIDO QUELLENA PARCIALMENTE UN COMPARTIMIENTO SEDICE QUE TIENE “SUPERFICIE LIBRE” Y ALLIQUIDO EN SI SE LE LLAMA “CARENA LIQUIDA”.

EFECTO DE LAS SUPERFICIES LIBRES

EFECTO DE LAS SUPERFICIES LIBRES

• SUPONGAMOS QUE EL COMPARTIMIENTO ABCD ESTA PARCIALMENTELLENO DE LIQUIDO, POR LO TANTO TENDRA SUPERFICIE LIBRE.

• AL ESCORARSE EL BUQUE UN ANGULO θ, LA CUNA DEL LIQUIDO l o l’ PASAA OCUPAR LA POSICION n o n’ POR LO QUE EL CENTRO DE GRAVEDAD DELLIQUIDO SE TRASLADA DE SU POSICION ORIGINAL b A SU NUEVAPOSICION b’.

• EL LIQUIDO CONTENIDO SE COMPORTA IGUAL QUE UN BUQUE SOMETIDOA DISTINTAS INCLINACIONES, POR LO TANTO EL CENTRO DE GRAVEDAD DEESE LIQUIDO SEGUIRA UNA TRAYECTORIA IGUAL A LA QUE SIGUE ELCENTRO DE CARENA DE UN BUQUE, CORTANDOSE SUS LINEAS DE ACCIONPARA PEQUENOS ANGULOS DE ESCORA EN UN PUNTO “m” METACENTRODE LA CARENA LIQUIDA.

• POR LO TANTO SE PUEDE DECIR QUE EL CG DEL LIQUIDO ESTA GIRANDOALREDEDOR DE “m” DENTRO DEL MARGEN DE LA ESTABILIDAD INICIAL.ASI EL PESO DEL LIQUIDO ACTUA COMO SI ESTUVIERA SUSPENDIDO EN ELPUNTO “m”. ESTO EQUIVALE A UNA SUBIDA VIRTUAL DEL CG DEL LIQUIDODE “b” A “m”.

wg

D

G3

G

d

W..

ob

m.

..b’

θ,

CB

A

……SIGUE• AL SER EL LIQUIDO UN PESO MAS DEL BUQUE Y

TENER SU CENTRO DE GRAVEDAD UNA SUBIDA VIRTUAL DESDE “b” HASTA “m”, EL CENTRO DE GRAVEDAD DEL BUQUE TENDRA UNA SUBIDA VIRTUAL CORRESPONDIENTE DE GG3. ESTA SUBIDA ES COMO SABEMOS:

W = desplazamiento del buque ω = peso del liquido d = distancia movida bm

wg

D

G3

G

d

W..

ob

m.

..b’

θ,

CB

A

……SIGUE• PARA CALCULAR d = bm, RECORDAMOS QUE AL COMPORTARSE EL

LIQUIDO COMO LA CARENA DE UN BUQUE, bm SE PUEDE HALLAR PORLA FORMULA DEL RADIO METACENTRICO:

i = movimiento de inercia de la superficie del liquido con respecto a su eje longitudinal.v = volumen del liquido

b = manga del compartimentol = eslora del compartimento

ω = peso del liquidop = peso especifico del liquido

ω = peso del liquidod = distancia movida b mW = desplazamiento del buque

wg

D

G3

G

d

W..

ob

m.

..b’

θ,

CB

A

wg

D

G3

G

d

W..

m.

..b’

CB

Aob b’

..

wg

D

G3

G

d

W..

m.

..b’

CB

A ..O b’ b

..

DISMINUCIÓN DE LA ESTABILIDAD DEBIDO AL EFECTO DE LA SUPERFICIE LIBRE

G3

G real

.

.M

.

b’

G3M = GM – GG3

K

Elevacion virtual

DISMINUCION DE LA ESTABILIDAD DEBIDO AL EFECTO DE LA SUPERFICIE LIBRE

• EL EFECTO DE LA SUPERFICIE LIBRE ES INDEPENDIENTE DE LA ALTURA DEL LIQUIDO EN ELCOMPARTIMENTO, ES DECIR DE LA CANTIDAD O PESO DEL LIQUIDO.

• ESTE EFECTO SE DEBE A LA MOVILIDAD DE LA CARGA LIQUIDA, INDEPENDIENTEMENTE DE SUINFLUENCIA COMO PESO. POR TANTO PARA ESTUDIAR LA ESTABILIDAD DEL BUQUE, HABRAQUE CALCULAR LA POSICION DE SU CENTRO DE GRAVEDAD REAL; ES DECIR, EL CG DE TODOSLOS PESOS DEL BUQUE, INCLUIDO EL PESO DEL LIQUIDO QUE TENGA SUPERFICIE LIBRE, YAQUE ESTE PUEDE SER PRODUCIDO POR EL EMBARCO DE PESOS COMO UNA INUNDACION,POR UN DESEMBARCO DE PESOS COMO EL CONSUMO PARCIAL DE UN TANQUE DECOMBUSTIBLE INICIALMENTE LLENO, O BIEN POR UNA CARENA LIQUIDA YA EXISTENTE.

• DESPUES DE ESTE CALCULO DEL CG REAL SE CALCULARA LA ELEVACION VIRTUAL GG3 POR LAFORMULA DESCRITA ANTERIORMENTE.

• UNA VEZ CALCULADO EL KG REAL SE LE SUMARA LA ELEVACION VIRTUAL Y OBTENDREMOS :KG3 = KG + GG3

• ESTO NO SIGNIFICA QUE EL CG ESTE EN LA POSICION QUE INDICA LA ALTURA VIRTUAL, YAQUE REALMENTE EL CENTRO DE GRAVEDAD ESTA EN G, PERO EL BUQUE SE COMPORTACOMO SI ESTUVIESE EN G3, POR EFECTO DE LA SUPERFICIE LIBRE.

• CONCLUSION: RESALTAR LA IMPORTANCIA DEL MANTENIMIENTO ADECUADO DE LASUBDIVISION ESTANCA, YA QUE UN MAMPARO LONGITUDINAL ROTO, O EL DEJAR UNACCESORIO DE ESTANQUEIDAD ABIERTO, CUANDO DEBE DE ESTAR CERRADO, HACEN QUEUNA INUNDACION PUEDA PROPAGARSE Y QUE INDEPENDIENTEMENTE DE SU EFECTOCOMO PESO, AUMENTE EN GRAN MEDIDA EL ANCHO DE LA SUPERFICIE Y, POR TANTO, LAPERDIDA DE ESTABILIDAD.

MOMENTO DE SUPERFICIE LIBRE

MOMENTO DE SUPERFICIE LIBRE• SE DENOMINA MOMENTO DE SUPERFICIE LIBRE AL MOMENTO DE INERCIA DE LA

SUPERFICIE LIBRE MULTIPLICADO POR EL PESO ESPECIFICO DEL LIQUIDO. PARAAGUA SALADA

• ESTE CONCEPTO ES UTIL, PUES SI SON VARIOS LOS COMPARTIMENTOS QUE TIENENSUPERFICIE LIBRE, PUEDEN SUMARSE TODOS LO MOMENTOS Y DIVIDIRLOS POR ELDESPLAZAMIENTO Y ASI SE OBTIENE LA ELEVACION VIRTUAL TOTAL DEL CG.

• PERO LA MAYOR UTILIDAD ESTA EN EL CASO DE QUE HAYA CAMBIOS DEDESPLAZAMIENTO YA QUE EL MOMENTO DE SUPERFICIE LIBRE PERMANECEINALTERABLE PARA CUALQUIER DESPLAZAMIENTO.

• EJEMPLO: SI UN BUQUE TIENE UNA ELEVACION VIRTUAL DEL CENTRO DEGRAVEDAD GG3 DEBIDO A UN MOMENTO DE SUPERFICIE LIBRE (S/L1) Y CAMBIADE CONDICION POR HABER AUMENTADO EL DESPLAZAMIENTO (W) EN UNACANTIDAD (ω), Y SE PRODUCEN OTRAS SUPERFICIES LIBRES CUYO MOMENTO ES(S/L2), TENEMOS:

La elevacion inicial sera La elevacion final sera

REDUCCION DE SUPERFICIE LIBRE

REDUCCION DE SUPERFICIE LIBRE• SI LA ALTURA DE LA CARENA LIQUIDA ES PEQUENA, ES DECIR, CUANDO EL

COMPARTIMENTO ESTA CASI VACIO O CASI LLENO, LA SUPERFICIE DELLIQUIDO DISMINUYE NOTABLEMENTE A PARTIR E CIERTOS ANGULOS DEESCORA, A ESTA REDUCCION SE LA CONOCE COMO EMBOLSILLAMIENTO.

• SE REDUCE LA ELEVACION VIRTUAL DE G A MEDIDA QUE EL ANGULO DEESCORA AUMENTA. ES DECIR EN LOS PRIMEROS GRADOS, LA PERDIDA DEBRAZO DE ADRIZAMIENTO ES EL TOTAL DEL EFECTO DE SUPERFICIE LIBRE ;SIN EMBARGO, A MEDIDA QUE ESTA AUMENTA Y EL ANCHO DE LASUPERFICIE DISMINUYE LA REDUCCION DEL BRAZO DE ADRIZAMIENTO ESMAS PEQUENA QUE LA QUE CORRESPONDERIA TEORICAMENTE SI ELANCHO NO VARIARA.

• CALCULAR EL EFECTO DE EMBOLSILLAMIENTO ES PRACTICAMENTEIMPOSIBLE, POR DEPENDER DE LAS ALTURAS QUE EL LIQUIDO PUEDATENER EN EL COMPARTIMENTO Y DE LOS ANGULOS DE ESCORA PARACADA ALTURA, EN LOS CALCULOS, SE PRESCINDE DEL FACTOR DECORRECCION Y, POR TANTO, LA ESTABILIDAD CALCULADA SERA INFERIOR ALA REAL DEL BUQUE, LO QUE SE CONSIDERA COMO UN FACTOR DESEGURIDAD INDETERMINADO.

PERMEABILIDAD DE SUPERFICIE

PERMEABILIDAD DE SUPERFICIE• CUANDO EN LOS COMPARTIMENTOS PARCIALMENTE INUNDADOS HAY OBJETOS SOLIDOS,

QUE SOBRESALEN DE LA SUPERFICIE DEL LIQUIDO (POR EJEMPLO: EFECTOS ALMACENADOS,TURBINAS EN LAS SALAS DE MAQUINAS, ETC.) Y ESTAN FIRMES DE MODO QUE NO FLOTEN NISEAN PERMEABLES, EL EFECTO DE LA SUPERFICIE LIBRE QUEDARA REDUCIDO ENPROPORCION A LA CANTIDAD DE SUPERFICIE LIBRE POR ELLOS REDUCIDA.

• HAY QUE TENER EN CUENTA QUE ESTA REDUCCION DEPENDERA DE LA PROFUNDIDAD DELLIQUIDO EN EL COMPARTIMENTO Y DEL ANGULO DE ESCORA.

• ESTE EFECTO CONOCIDO COMO “PERMEABILIDAD DE SUPERFICIE”, NO ES FACIL DE VALORAR.DEPENDE DEL MOMENTO DE INERCIA DE LA SUPERFICIE LIBRE, DEDUCIDAS LAS AREAS DELAS SECCIONES PRODUCIDAS POR EL NIVEL DEL LIQUIDO EN LOS MATERIALES SOLIDOS QUESOBRESALEN.

• EL FACTOR DE PERMEBILIDAD SUPERFICIAL ES LA RELACION DEL MOMENTO DE INERCIA DELA SUPERFICIE LIBRE VERDADERA, AL MOMENTO DE LA INERCIA DE LA MISMA SUPERFICIE,CUANDO NO HAY OBJETOS QUE SOBRE SALGAN DE LA MISMA.

• ESTE FACTOR SE MULTIPLICA POR EL MOMENTO DE INERCIA DE LA SUPERFICIE LIBRE ORESTRINGIDA, PARA OBTENER EL MOMENTO DE INERCIA DE LA SUPERFICIE LIBREVERDADERA. PERO AL UTILIZARLO HAY QUE TENER EN CUENTA QUE, COMO SE DIJO ANTES,SU VALOR VARIA CON LA ALTURA DEL LIQUIDO EN EL COMPARTIMENTO Y CON EL ANGULODE ESCORA.

• SI ESTE VALOR NO SE TIENE EN CUENTA COMO ES FRECUENTE, SUS RESULTADOSCALCULADOS INDICARAN MENOS ESTABILIDAD QUE LA REAL QUE TIENE EL BUQUE.



CONDICIONES DE AVERIACONDICIONES DE AVERIACONDICIONES DE AVERIACONDICIONES DE AVERIA




Ataque con Armas Convensionales

Efectos de una explosión bajo el agua

Libre comunicación con la mar. Generalidades. Subida virtual del centro de gravedad del buque

por efecto de libre comunicación. Consideraciones sobre el efecto de libre comunicación. Perdida de

estabilidad por efecto de libre comunicación. Momento de libre comunicación. Reducción del

efecto de libre comunicación. Calculo del peso de agua embarcada en un compartimento en libre comunicación con la mar e ilimitado en altura.

Volumen de permeabilidad.

LIBRE COMUNICACION CON EL MAR GENERALIDADES

LIBRE COMUNICACION CON LA MARGENERALIDADES

• HEMOS VISTO QUE LA ESTABILIDAD DE UNBUQUE PUEDE DISMINUIR, BAJO CIERTASCONDICIONES, POR VARIOS FACTORES, ESTOSSON:ØEMBARCO O DESEMBARCO DE PESOSØTRASLADO DE PESOSØCARENAS LIQUIDAS

CUALQUIERA DE ESTOS FACTORES SE PUEDEN PRODUCIR SIN QUE EL BUQUE SUFRA AVERIA DE

NINGUN TIPO

LIBRE COMUNICACION CON EL MAR

LIBRE COMUNICACION CON LA MAR

• PARA QUE SE PRODUZCA LA LIBRE COMUNICACION CON LAMAR HA DE HABER UN ORIFICIO EN EL CASCO POR DEBAJODE LA LINEA DE FLOTACION O EN UN COMPARTIMENTOASIMETRICO CON CRUJIA, DE FORMA QUE EL AGUA PUEDAENTRAR Y SALIR LIBREMENTE DEL INTERIOR DEL BUQUE.

• SIEMPRE QUE HAY LIBRE COMUNICACION, HABRA HABIDOANTES UN HECHO QUE HAYA PRODUCIDO UNA AVERIA ENEL CASCO.

• GZ Y GM AUMENTAN POR UNA PARTE DEBIDO AL PESO DELAGUA DE LA INUNDACION Y POR OTRA PARTE DISMINUYENDEBIDO A LA SUBIDA VIRTUAL DE G POR SUPRFICIE LIBRE YPOR EL EFECTO DE LIBRE COMUNICACION.

G3

G G2

G5G3

G G2 G4

L

L’

L

L’ F’

F

F’

F

G3

G2 G

G5G3

G4 G2 G

L’

L

L

L’

F

F’

F

F’

SUBIDA VIRTUAL DEL CENTRO DE GRAVEDAD DEL BUQUE POR EFECTO DE LA LIBRE COMUNICACION

SUBIDA VIRTUAL DEL CENTRO DE GRAVEDAD DEL BUQUE POR EFECTO DE LA LIBRE COMUNICACION

• POR EFECTO DE LA SUPERFICIE LIBRE HAY UNA SUBIDA VIRTUAL DEL CENTRO DE GRAVEDAD DEL BUQUE.

• POR EFECTO DE LA LIBRE COMUNICACION, TAMBIEN HAY UNA SUBIDA VIRTUAL DEL CENTRO DE GRAVEDAD DEL BUQUE.

θ

M

G5

G3 G2

G

G1

K

cd

b

yGG1 MOVIMIENTO REAL DE G POR HABER EMBARCADO UN PESO DE AGUA

G1G3 MOVIMIENTO VIRTUAL DE G POR HABER SUPERFICIE LIBRE

G3G2 MOVIMIENTO REAL DE G POR EMBARCAR UN PESO FUERA DEL PLANO DIAMETRAL

G3G5 MOVIMIENTO VIRTUAL DE G POR ESTAR EL COMPARTIMIENTO LIBREMENTE COMUNICADO CON EL MAR

S = área de la superficie librey:= distancia transversal desde el CG de la superficie libre al plano diametral del buque adrizado

V= volumen de carena del buque

CONSIDERACIONES SOBRE EL EFECTO DE LIBRE COMUNICACION

CONSIDERACIONES SOBRE EL EFECTO DE LIBRE COMUNICACION

• SI UN COMPARTIMENTO ES SIMETRICO CON RESPECTO AL PLANO DIAMETRAL DELBUQUE, LA CANTIDAD DE AGUA EMBARCADA ES IGUAL A LA DESEMBARCADA, YPOR TANTO, NO EXISTE EFECTODE LIBRE COMUNICACION.

• PERO AUN EN EL CASO DE QUE EL COMPARTIMENTO SEA SIMETRICO CONRESPECTO AL PLANO DIAMETRAL, NO EXISTIENDO POR TANTO EFECTO DE LIBRECOMUNICACION, HAY OTROS FACTORES QUE CONTRIBUYEN A QUE UNA ROTURADEL CASCO RESULTE PELIGROSA, PUES EL MOVIMIENTO DEL AGUA AL ENTRAR OSALIR EN BALANCES Y CABEZADAS, EJERCE UN FUERTE EFECTO DINAMICO SOBRELOS MAMPAROS.

• ADEMAS SI OTRAS AVERIAS PERMITEN LA ENTRADA DE AGUA EN EL BUQUE ENCUALQUIER OTRO COMPARTIMENTO, AUMENTANDO EL CALADO, LA ROTURA ENEL CASCO PERMITIRA LA ENTRADA DE MAS AGUA EN EL COMPARTIMENTO QUEESTA EN LIBRE COMUNICACION CON LA MAR.

• SIEMPRE QUE EXISTA EFECTO DE LIBRE COMUNICACION HABRA TAMBIEN EFECTODE SUPERFICIE LIBRE.

• POR ESA RAZON SE PUEDE DEFINIR EL EFECTO TOTAL DE LA LIBRE COMUNICACIONCOMO “LA PERDIDA DE ALTURA METACENTRICA CAUSADA POR LA SUPERFICIELIBRE DE UN COMPARTIMENTO LATERAL EN LIBRE COMUNICACION CON EL MAR”.

agua desembarcada

agua embarcada

PERDIDA DE ESTABILIDAD POR EFECTOS DE LIBRE COMUNICACION

PERDIDA DE ESTABILIDAD POR EFECTOS DE LIBRE COMUNICACION

• EL EFECTO DE LIBRE COMUNICACION REPRESENTA UNASUBIDA VIRTUAL DEL CG Y VA UNIDA AL EFECTO DESUPERFICIE LIBRE, POR TANTO, A LA ALTURA REAL DEL CG DEUN BUQUE, EN CASO DE QUE EXISTA UN COMPARTIMENTODE LIBRE COMUNICACION, HABRA QUE SUMARLE LASELEVACIONES G1G3 Y G3G5.

• KG1 + G1G3 + G3G5 = KG1 + G1G5 = KG5

• KG5 SERA LA ALTURA VIRTUAL DEL CG, Y AUNQUE EL BUQUETENGA SU CENTRO DE GRAVEDAD EN G1, SE COMPORTACOMO SI ESTUVIERA EN G5.

B1

G5G3

Z5

B

.

G1.A .

Z3

Z1

P

B1

.K

L F

MOMENTOS DE LIBRE COMUNICACION

MOMENTOS DE LIBRE COMUNICACION• SE DENOMINA MOMENTO DE LIBRE COMUNICACION AL PRODUCTO Sy2 POR EL

PESO ESPECIFICO DEL AGUA EN QUE FLOTA EL BUQUE, PARA AGUA SALADA SERA:

• EL MOMENTO DE LIBRE COMUNICACION DIVIDIDO POR EL DESPLAZAMIENTODARA LA ELEVACION VIRTUAL G3G5.

• LA UTILIDAD DE ESTE CONCEPTO RADICA EN QUE SI HAY UNO O VARIOSCOMPARTIMENTOS EN LIBRE COMUNICACION CON LA MAR, SE SUMEN TODOSLOS MOMENTOS DE LIBRE COMUNICACION CON LOS DE SUPERFICIE LIBREDIVIDIENDO EL RESULTADO POR EL DESPLAZAMIENTO, SE OBTIENE LA ELEVACIONVIRTUAL DE G TOTAL. (G1G5)

B1

G5G3

Z5

B .G1.A

.Z3Z1

P.K

L F

REDUCCION DE EFECTO DE LIBRE COMUNICACION

REDUCCION DE EFECTO DE LIBRE COMUNICACION

• ASI COMO YA HEMOS VISTO EL CONCEPTO DE REDUCCION DE SUPERFICIELIBRE, ESTA REDUCCION DISMINUYE TAMBIEN EL EFECTO DE LIBRECOMUNICACION, EL CUAL, TAMBIEN QUEDA DISMINUIDO CUANDO PORCAUSA DE UN BALANCE, EL TECHO DEL COMPARTIMENTO AFECTADO,QUEDA POR DEBAJO DE LA LINEA DE FLOTACION O EL PISO, SOBRE ELLA.

• TAMBIEN, SI LA ABERTURA DEL CASCO ES PEQUENA, LA ENTRADA YSALIDA DE AGUA CON EL BALANCE, RESULTA RESTRINGIDA, LO QUEPRODUCE MENOS REDUCCION DE ESTABILIDAD. NO OBSTANTE, SI ELBUQUE TOMA UNA ESCORA PERMANENTE, LA CANTIDAD DE AGUAEMBARCADA ES IGUAL QUE SI EL ORIFICIO FUESE GRANDE.

• PARA ELIMINAR O REDUCIR EL EFECTO DE LIBRE COMUNICACION, LAMEDIDA A TOMAR ES TAPONEAR EL CASCO; DE ESA MANERA, LAELEVACION G3G5 DESAPARECE , CON LO CUAL MEJORA NOTABLEMENTELA ESTABILIDAD DEL BUQUE. AUNQUE NO SE LOGRASE UNTAPONEAMIENTO PERFECTO, LA ESTABILIDAD RESULTARIA FAVORECIDA,YA QUE AL OBSTACULIZAR LA ENTRADA Y SALIDA DE AGUA DELCOMPARTIMENTO, LA PERDIDA DE ESTABILIDAD ES MENOR.

CALCULO DEL PESO DEL AGUA EMBARCADA EN UN COMPARTIMENTO EN LIBRE COMUNICACION CON LA MAR E

ILIMITADO EN ALTURA

CALCULO DEL PESO DEL AGUA EMBARCADA EN UN COMPARTIMENTO EN LIBRE COMUNICACION CON LA

MAR E ILIMITADO EN ALTURA• CUANDO UN COMPARTIMENTO DE UN BUQUE SE INUNDA DEBIDO A ESTAR

LIBREMENTE COMUNICADO CON EL MAR, PUEDE SER QUE ESTE O NO LIMITADOEN ALTURA. SE DICE QUE ESTA ILIMITADO EN ALTURA CUANDO EL TECHO DELCOMPARTIMENTO ESTA SIEMPRE MAS ALTO QUE EL NIVEL DEL MAR, CASOCONTRARIO LA INUNDACION ES TOTAL Y EL PROBLEMA SE REDUCE A UNEMBARCO DE PESO IGUAL AL PESO DEL VOLUMEN DEL AGUA QUE CABE EN ELCOMPARTIMENTO.

• SI EL COMPARTIMENTO ES ILIMITADO EN ALTURA Y DE GRANDES DIMENSIONES, ESIMPORTANTE CALCULAR EL PESO DEL AGUA QUE PUEDE ENTRAR EN EL, YA QUE SUINFLUENCIA EN EL DESPLAZAMIENTO FINAL ES GRANDE.

• SUPONGAMOS QUE EN LA FIGURA QUE SIGUE CON LA FLOTACION INICIAL LF, YQUE EL COMPARTIEMENTO ABCD ESTA EN LIBRE COMUNICACION CON EL MAR.

• AL EMBARCAR AGUA, POR EFECTO DEL AUMENTO DE PESO, EL BUQUE AUMENTADE CALADO, Y AL AUMENTAR ESTE, EMBARCA MAS AGUA.

• POR EFECTO DE ESTE NUEVO EMBARQUE, VUELVE A AUMENTAR EL CALADO Y ASISUCESIVAMENTE HASTA LLEGAR A UNA POSICION DE EQUILIBRIO, CON UNAFLOTACION FINAL L1F1 Y UN INCREMENTO DE CALADO ∆C.

• EL BUQUE ESTARA EN EQUILIBRIO CUANDO EL PESO DEL AGUA EMBARCADA SEAIGUAL AL AUMENTO DEL EMPUJE, O LO QUE ES IGUAL, COMO EL PESO ESPECIFICODEL AGUA ES EL MISMO, CUANDO EL VOLUMEN DE LA REBANADA DE INMERSIONSEA IGUAL AL VOLUMEN OCUPADO POR LA INUNDACION.

L 1 F

L

F1

F

V2

V1

A B

D C

∆C

VOLUMEN DE PERMEABILIDAD

VOLUMEN DE PERMEABILIDAD• CUANDO HAY UNA INUNDACION TOTAL O PARCIAL Y LOS

COMPARTIMENTOS INUNDADOS CONTIENEN OBJETOS TALESCOMO MUEBLES, MAQUINARIA, ETC. , DICHOS COMPARTIMENTOSNO SE INUNDAN EN LA CAPACIDAD TOTAL DE LA ALTURA DEINUNDACION CORRESPONDIENTE. PARA OBTENER EL PESO DELAGUA EMBARCADA HABRA QUE RESTAR EL VOLUMEN INUNDADODEL COMPARTIMENTO, EL VOLUMEN NO INUNDABLE POR CAUSADE LOS EFECTOS EXISTENTES. ESTO SE REALIZA MULTIPLICANDO ELVOLUMEN DEL COMPARTIMENTO POR UN FACTOR LLAMADO“VOLUMEN DE PERMEABILIDAD”, SIENDO ESTE LA RELACION ENTREEL VOLUMEN INUNDABLE DEL COMPARTIMENTO Y EL VOLUMENTOTAL DEL MISMO, O PORCENTAJE DEL COMPARTIMENTO QUEPUEDA INUNDARSE.

CUANTO MAS BAJO SEA EL CENTRO DE GRAVEDAD, MASESTABLE SERA EL BUQUE

GZ = 0.90

θ = 10º

θ = 10º

G Z

A TP

KG = 19.18

θ = 30º

θ = 30º

GZ

A T P

GZ = 1.75

KG = 18.00

G

CENTRO DE BOYANTES

B

WLWL

B

WL

B

WL

BB



ALTERACIONES A LA FLOTABILIDAD ALTERACIONES A LA FLOTABILIDAD Y ESTABILIDAD IIY ESTABILIDAD II

ALTERACIONES A LA FLOTABILIDAD ALTERACIONES A LA FLOTABILIDAD Y ESTABILIDAD IIY ESTABILIDAD II


Unidad Temática IIISemana – 9





• UNIDAD TEMATICA III: Alteraciones a la Flotabilidady Estabilidad II. Casos.


UNIDAD TEMATICA III

ALTERACIONES A LA FLOTABILIDAD Y ESTABILIDAD II

• Varada. Generalidades. Posibilidad de poner el buque a flote. Efecto sobre laresistencia estructural. Efecto sobre la estabilidad. Entrada en dique o varada a lolargo de toda la quilla. Calado critico. Varada localizada en un punto cualquieradel casco. Aligeramiento de pesos en un buque varado.

• Generalidades sobre escora. Pesos asimétricos con altura metacéntrica positiva.Altura metacéntrica negativa. Altura metacéntrica negativa con pesosasimétricos. Corrección de la escora permanente.

• Estabilidad dinámica. Trazado de la curva de estabilidad dinámica. Reserva deestabilidad. Periodo de balance y cabezada de un buque. Carta de sincronismo.

• Criterios de estabilidad. Generalidades. Criterios de estabilidad del buque deguerra. Criterios para el buque intacto. Criterios de estabilidad relativos a lacompartimentación. Criterios de estabilidad para después de las averías.Información sobre estabilidad.

Varada. Generalidades. Posibilidad de poner el buque a flote. Efecto sobre la resistencia

estructural. Efecto sobre la estabilidad. Entrada en dique o varada a lo largo de toda la quilla. Calado critico. Varada localizada en

un punto cualquiera del casco. Aligeramiento de pesos en un buque varado.

Autor: SalcinDescarga ofrecida por: www.prevention-

world.com

VARADA. GENERALIDADES

VARADA. GENERALIDADES• SE DICE QUE UN BUQUE HA VARADO CUANDO UN PUNTO O UNA ZONA

DE LA QUILLA HA TOCADO FONDO.

• LOS BUQUES PUEDEN VARAR ACCIDENTAL O DELIBERADAMENTE. SI LAVARADA ES ACCIDENTAL, NO ES POSIBLE TOMAR UNA MEDIDA ANTES DEQUE ESTO OCURRA. SI LA VARADA ES DELIBERADA, SE PUEDENDISTINGUIR DOS CASOS:• ENTRADA A DIQUE PARA EFECTUAR REPARACIONES Y MANTENIMIENTO• VARADA EN LA COSTA DECIDIDA POR EL COMANDANTE DEL BUQUE, CUANDO

DEBIDO A AVERIAS, LA ESTABILIDAD O RESISTENCIA ESTRUCTURAL DEL BUQUESEAN PRECARIAS.

• VARADA EN COSTA PARA DESEMBARCO ANFIBIO.

• CASO DE QUE LA VARADA SEA ACCIDENTAL, SE PUEDE CONSIDERAR QUELOS PROBLEMAS BASICOS QUE SE PRESENTAN SON:• POSIBILIDAD DE PONER EL BUQUE A FLOTE• EFECTO SOBRE LA RESISTENCIA ESTRUCTURAL• EFECTO SOBRE LA ESTABILIDAD.

POSIBILIDADES DE PONER EL BUQUE A FLOTE

POSIBILIDADES DE PONER EL BUQUE A FLOTE

• CUANDO UN BUQUE VARA ACCIDENTALEMENTEEXISTE LA TENDENCIA DE UTILIZAR LAS MAQUINASPARA CONSEGUIR QUE EL MISMO SALGA DE LAVARADA. SIN EMBARGO, LAS HELICES PIERDENEFECTIVIDAD EN AGUAS POCO PROFUNDAS, Y UNINTENTO DE DAR ATRAS CON LAS MAQUINAS,PUEDE PRODUCIR MAS DAÑO QUE BENEFICIO, PUESLA CORRIENTE PRODUCIDA POR LAS HELICES PUEDEHACER QUE GRAN CANTIDAD DE ARENA EN ELFONDO SE ACUMULE ALREDEDOR DEL CASCO, LOQUE AUMENTARA LAS DIFICULTADES PARA SALIR DELA VARADA.

• SI SE DA ATRAS CON LAS MAQUINAS Y ELBUQUE NO MUESTRA TENDENCIA DE SALIR DELA VARADA, NO DEBERAN HACERSE NUEVOINTENTOS. EN VEZ DE ESTO DEBERAPROCEDERSE A AUMENTAR SU PESO PORMEDIO DE LASTRADO, A FIN DE QUE ELBUQUE SE ASIENTE FIRMEMENTE EN ELFONDO, QUEDANDO EN ESTA POSICIONHASTA QUE LOS PREPARATIVOS DESALVAMENTO ESTEN LISTOS.

• CUANDO SE CONSIGA, POR MEDIO DELLASTRADO, QUE EL BUQUE QUEDEFIRMEMENTE VARADO, SE EFECTUARA UNAINVESTIGACION CUIDADOSA, SONDANDO LOSCOMPARTIMENTOS ESTANCOS,COMPROBANDO LOS TANQUES DECOMBUSTIBLE, POR SI TUVIERAN VIAS DEAGUA, E INSPECCIONANDO EL INTERIOR DELCASCO PARA DESCUBRIR POSIBLES AVERIASDEL MISMO.

• PARA DETERMINAR LA GRADIENTE YNATURALEZA DEL FONDO SE SONDARAALREDEDOR DEL BUQUE Y, EN ESPECIAL EN LADIRECCION QUE ESTE VAYA A SALIR, PARALOCALIZAR BAJOS ROCOSOS, BANCOS DEARENA, ETC, TAMBIEN DEBEN DETERMINARSELAS CORRIENTES EXISTENTES EN LA ZONA, LAFUERZA Y DIRECCION DEL VIENTO Y LAINFLUENCIA DE LAS MAREAS.

• AL VEZ QUE SE EFECTUAN ESTASOPERACIONES SE PREPARA LAMANIOBRA QUE EN CADA CASOCORRESPONDA Y SE FONDEARA ANCLASY ANCLOTES LO MAS RAPIDAMENTEPOSIBLE, A FIN DE EVITAR QUE EL BUQUESE ACERQUE MAS A TIERRA Y PARA QUESIRVAN DE MEDIO PARA SALIR DE LAVARADA.

• CUANDO LAS ANCLAS Y ANCLOTES ESTENFONDEADOS, DISPUESTA LA MANIOBRA Y LAMAREA SEA FAVORABLE, SE PODRA ALIGERAREL BUQUE PARA PROCEDERA SU SALIDA DE LAVARADA. SI NO SE DISPONE DEREMOLCADORES, DEBEN DE CALENTARSE LASMAQUINAS EVITANDO EN LO POSIBLE QUELOS CONDENSADORES SE LLENEN DE FANGO YLAS AVERIAS DE LAS HELICES AL TOCARFONDO O AL ENREDARLAS EN LOS CABOS OCABLES DE MANIOBRA.

EFECTO SOBRE LA RESISTENCIA ESTRUCTURAL

EFECTO SOBRE LA RESISTENCIA ESTRUCTURAL

• CUANDO EL BUQUE ESTA VARADO, EL FONDO EJERCE UNAFUERZA DE ABAJO HACIA ARRIBA IGUAL A LA PARTE DELPESO DEL BUQUE QUE NO ESTA SOPORTADA POR ELEMPUJE DEL AGUA, LA CUAL VARIARA CON LA MAREA.ESTE EFECTO SOBRE LA RESISTENCIA ESTRUCTURAL, ES ELCONTRARIO AL EFECTO DE INUNDACION. SI EL BUQUE ESTAVARADO POR UNO DE SUS EXTREMOS, AUMENTARA ELESFUERZO DE ARRUFO, POR CUYO MOTIVO SERACONVENIENTE AUMENTAR EL PESO EN LOS EXTREMOS DELBUQUE, MIENTRAS SE ALIGERA LA SECCION CENTRAL.CUANDO EL BUQUE ESTA VARADOS SOBRE UN BAJO PORSU REGION CENTRAL, SE CREAN ESFUERZOS DEQUEBRANTO, Y POR LO TANTO DEBERAN AUMENTARSEPESOS EN SU SECCION CENTRAL, ALIGERANDOSE LOSEXTREMOS.

EFECTO SOBRE LA ESTABILIDAD

EFECTO SOBRE LA ESTABILIDAD

• EL PROBLEMA PUEDE CONSIDERARSE COMOEL DESEMBARCO DE UN PESO LOCALIZADO ENEL PUNTO DONDE EL BUQUE TOCA EN ELFONDO. CONSIDERAREMOS DOS CASOS:vENTRADA EN DIQUE O VARADA A LO LARGO DE

TODA LA QUILLA.vVARADA LOCALIZADA EN UN PUNTO CUALQUIERA

DEL CASCO.

ENTRADA EN DIQUE O VARADA A LO LARGO DE TODA LA QUILLA

ENTRADA EN DIQUE O VARADA A LO LARGO DE TODA LA QUILLA

• CUANDO UN BUQUE DESCANSA SOBRE SU QUILLA YDEJA DE SER UN CUERPO QUE FLOTA LIBREMENTE, NOMANTIENE SU DESPLAZAMIENTO ORIGINAL. LADIMINUCION DE DESPLZAMIENTO QUE RESULTA DE LADISMINUCION DEL CALADO SE CONSIDERA SUMIDO ENTODO SU VALOR, POR LA FUERZA VERTICAL DE ABAJOHACIA ARRIBA QUE ACTUA SOBRE EL FONDO DELBUQUE. CONSIDEREMOS ENTONCES EL PROBLEMACOMO SI EL BUQUE FUESE TODAVIA UN CUERPOFLOTANTE, PERO DE MENOR DESPLAZAMIENTO,SIENDO LA DISMINUCION DE DESPLAZAMIENTODEBIDA A LA FUERZA VERTICAL QUE SE APLICA SOBREEL FONDO (HACIA ARRIBA) Y QUE SE CONSIDERACOMO LA EXTRACCION DE UN PESO.

• TENIENDO EN CUENTA QUE ESTA FUERZA ACTUA SOBRE ELPUNTO DE CONTACTO, LA QUILLA, EN ESTE CASO, TENEMOSEL PUNTO DESDE EL CUAL SE HA EXTRAIDO EL PESOIMAGINARIO.

• AL ANALIZAR ESTA CONDICION DEBEMOS TENER EN CUENTAQUE HABRA OTRA POSICION DEL METACENTRO Y DEL CENTRODE GRAVEDAD, AL VARIAR EL CALADO DEL BUQUE. POR LOTANTO TENDREMOS UNA NUEVA ALTURA METACENTRICA,QUE ES EL FACTOR QUE NOS VA A INDICAR LA TENDENCIA DELBUQUE A PERMANECER ADRIZADO, CUANDO DESCANSESOBRE LA QUILLA CONVENIENTEMENTE CALZADA EN EL CASODE UN DIQUE, O NOS INDICARA EL PELIGRO DE ESCORAR AUNA BANDA EN CASO DE VARADA ACCIDENTAL, CON ELRIESGO DE PERDER EL BUQUE DEFINITIVAMENTE.

CALADO CRITICO• PARA DETERMINAR SI UN BUQUE VARADO SERA ESTABLE O INESTABLE, Y EN

CASO DE SER INESTABLE A QUE CALADO COMENZARA A SERLO, REQUIERE ELSIGUIENTE PROCEDIMIENTO GRAFICO:– EN ORDENADAS SE HAN TOMADO LOS VALORES DE LOS DISTINTOS CALADOS

MEDIOS Y EN ABCISAS LOS VALORES DE KM Y KG.– SE TRAZA UNA CURVA DE KM EN FUNCION DE LOS CALADOS MEDIOS, PARA ELLO

BASTA CON TOMAR ESTOS VALORES DE LAS CURVAS HIDROSTATICAS.– TRAZAMOS LA CURVA KG EN FUNCION DE LOS CALADOS MEDIOS, PARA ELLO

HACEMOS LO SIGUIENTE:• EL PRIMER PUNTO CORRESPONDE AL KG QUE SE TENIA ANTES DE LA VARADA• PARA LOS SIGUIENTES PUNTOS OBTENEMOS EL KG EMPLEANDO LA FORMULA YA CONOCIDA:

donde W- ω = desplazamiento correspondiente a cada calado medio. KG = altura de G sobre la quillaantes de varar. W = desplazamiento antes de varar.

• EN CUANTO OBTENGAMOS UN KG MAYOR QUE EL KM OBTENIDO PARA UN DETERMINADO CALADOMEDIO YA NO ES NECESARIO CONTINUAR Y UNIENDO LOS PUNTOS TENDREMOS LA CURVA DE KG.

• EL PUNTO DE CORTE DE AMBAS CURVAS NOS INDICARA EL “CALADO CRITICO”, ES DECIR EL CALADOMEDIO A PARTIR DEL CUAL EL BUQUE TIENE GM NEGATIVO Y EMPEZARA A ESCORAR.

VARADA LOCALIZADA EN UN PUNTO CUALQUIERA DEL CASCO

VARADA LOCALIZADA EN UN PUNTO CUALQUIERA DEL CASCO

• DE ESTA SITUACION UDS. DEBEN DE SABER QUEDEPENDIENDO DEL PUNTO DEL CASCO QUE HA TOCADOFONDO, DONDE ESTE UBICADO, RESPECO DE LA LINEA DECRUJIA, SE GENERARA UN EFECTO ESCORANTE HACIA LABANDA CONTRARIA, POR CAUSA DEL EMPUJE QUE EL FONDOEJERCE SOBRE EL BUQUE EN ESE PUNTO. DEL MISMO MODOLA UBICACION DEL PUNTO A LO LARGO DEL BUQUE CONRESPECTO AL CENTRO DE MAXIMA MANGA O DE UBICACIONDE LA CUADERNA MAESTRA PRODUCIRA UN EFECTO DEECABUZAMIENTO O ASENTAMIENTO QUE GENERARATAMBIEN PERDIDA DE ESTABILIDAD.

ALIGERAMIENTO DE PESOS EN UN BUQUE VARADO

ALIGERAMIENTO DE PESOS EN UN BUQUE VARADO

• SI COMO MEDIDA DE SALVAMENTO SE DECIDE ALIGERAR UN PESODE UN BUQUE VARADO, HAY QUE TENER EN CUENTA QUE ELDESPLAZAMIENTO DEL BUQUE NO VARIA A NO SER QUE CON ESTAMEDIDA EL BUQUE VUELVA A PONERSE A FLOTE.

• ES DECIR, SI UN BUQUE CON UN DESPLAZAMIENTO W Y UNAALTURA DEL CENTRO DE GRAVEDAD SOBRE LA QUILLA KG VARA, YUNA VEZ VARADO LE DESEMBARCAMOS UN PESO, ω QUE ESTA AUNA ALTURA SOBRE LA QUILLA IGUAL A kg, TENDRIAMOS QUE LAPOSICION FINAL DEL CENTRO DE GRAVEDAD DEL BUQUE SERIA:

CON LO CUAL PODEMOS EVITAR EL CALADO CRITICO AL DISMINUIRKG.



GENERALIDADES SOBREGENERALIDADES SOBRELA ESCORALA ESCORA

GENERALIDADES SOBREGENERALIDADES SOBRELA ESCORALA ESCORA




Generalidades sobre escora. Pesos asimétricos con altura metacéntrica

positiva. Altura metacéntrica negativa. Altura metacéntrica

negativa con pesos asimétricos. Corrección de escora permanente.

GENERALIDADES SOBRE ESCORA

GENERALIDADES SOBRE ESCORA

• SE LLAMA ESCORA A LA INCLINACION DEL BUQUE SOBRE UNABANDA. CUANDO EL BUQUE SE ESCORA ALTERNATIVAMENTE AAMBAS BANDAS, SU MOVIMIENTO SE LLAMA BALANCE.

• SI EL BUQUE TIENE UN ANGULO DADO DE ESCORA Y NO RECUPERASU POSICION DE ADRIZADO SE DICE QUE TIENE “ESCORAPERMANENTE” Y EL BALANCE LO EFECTUA SOBRE ESTE ANGULO.

• EN EL CONCEPTO DE ESCORA PERMANENTE NO SE INCLUYEN LASINCLINACIONES QUE EL BUQUE PUEDE ADOPTAR DURANTEINTERVALOS DE TIEMPO RELATIVAMENTE LARGOS, POR CAUSASTALES COMO, VIENTO, METIDAS DE TIMON, ETC.

• EN ESTA CLASE SE ESTUDIARA LA ESCORA PERMANENTE Y LAS TRESCAUSAS QUE PUEDEN PRODUCIRLA:• PESOS ASIMETRICOS CON ALTURA METACENTRICA POSITIVA• ALTURA METACENTRICA NEGATIVA• ALTURA METACENTRICA NEGATIVA CON PESOS ASIMETRICOS.

PESOS ASIMETRICOS CON ALTURA METACENTRICA POSITIVA

PESOS ASIMETRICOS CON ALTURA METACENTRICA POSITIVA

• PARA QUE EL BUQUE PERMANEZCA ADRIZADO, SE LE DISENA PARA QUE EL REPARTO DE LA CARGAEN SUS DIVERSAS CONDICIONES HAGA QUE EL CENTRO DE GRAVEDAD DEL CONJUNTO ESTE EN ELPLANO DIAMETRAL.

• SI EL CENTRO DE GRAVEDAD SE DESPLAZA TRANSVERSALMENTE DEBIDO A TRASLADOS,EMBARCOS O DESEMBARCOS DE PESOS FUERA DEL PLANO DIAMETRAL, EL BUQUE ESCORARAHASTA UN ANGULO EN EL QUE EL CENTRO DE CARENA VUELVA A ESTAR EN LA VERTICAL DE G. ENESTE PUNTO, EL BUQUE ESTA OTRA VEZ EN EQUILIBRIO Y SU BALANCE SE EFECTUA AL REDEDORDE LA NUEVA VERTICAL GB QUE DETERMINA EL AGULO DE ESCORA PERMANENTE.

• SE DENOMINA “PESOS ASIMETRICOS” A LOS QUE PRODUCEN UN MOMENTO TRANSVERSAL QUEHACE QUE EL CENTRO DE GRAVEDAD SE DESVIE DEL PLANO DIAMETRAL UNA DISTANCIA:

GG2 = w.dW

• LOS PESOS ASIMETRICOS PUEDEN SER OCASIONADOS POR:• INUNDACIONES EN COMPARTIMENTOS UBICADOS FUERA DEL PLANO DIAMETRAL O ASIMETRICO CON RESPECTO AL MISMO.• ACCIDENTES QUE HAGAN CAMBIAR LA POSICION D ELA CARGA, ESTRUCTURA O MAQUINARIA, O QUE HAGAN DESAPARECER

CUALQUIERA DE ESTOS ELEMENTOS DE UNA BANDA.• CONSUMO O DESEMBARCO DE LIQUIDOS CONTENIDOS EN TANQUES LATERALES, O ESCAPES DE ESTOS POR ORIFICIOS

PRODUCIDOS POR AVERIAS.• TRASIEGO DE LIQUIDOS EN SENTIDO TRANSVERSAL, O TRASLADO TRANSVERSAL DE MUNICIONES, CARGA, PERSONAL, ETC.

EL ANGULO DE ESCORA PERMANENTE PRODUCIDO POR PESOS ASIMETRICOS ES AQUEL EN EL QUE EL BRAZO ADRIZANTE ES IGUAL AL BRAZO ESCORANTE.

G

B´B

M

(1)

G2

…….SIGUE• EL MISMO MOMENTO ESCORANTE PRODUCIRA DISTINTOS ANGULOS DE ESCORA

PERMANENTE EN UN MISMO BUQUE, DEPENDIENDO DEL ESTADO DE CARGA ENQUE SE ENCUENTRE.

• EN UN BUQUE Y PARA UNA DETERMINADA CONDICION DE CARGA, EL ANGULO DEESCORA ESTATICO DEPENDERA DE LA MAGNITUD DEL MOMENTO ESCORANTE.

CONCLUSION

• EL ANGULO DE ESCORA PERMANENTE DEBIDO A PESOS ASIMETRICOSDISMINUYE AL AUMENTAR LA ESTABILIDAD INICIAL (GM) Y AL DISMINUIR ELMOMENTO ESCORANTE.

• COMO NORMA GENERAL, EL MAXIMO ANGULO DE ESCORA PERMANENTEDEBIDO A PESOS ASIMETRICOS QUE UN BUQUE PUEDE ADOPTAR, ES ELCORRESPONDIENTE A SU MAXIMO BRAZO DE ADRIZAMIENTO. HAY QUE TENEREN CUENTA QUE SI LA ESCORA PERMANENTE ES DEBIDA A PESOS ASIMETRICOS,LA CURVA DE ESTABILIDAD CORREGIDA ESTARA DISMINUIDA EN UNA BANDA YAUMENTADA EN OTRA, POR LO QUE EL BUQUE SE ESCORARA HACIA UNCOSTADO, SIENDO EL BALANCE VIVO HACIA ESA BANDA Y PEREZOSO HACIA LABANDA CONTRARIA.

ALTURA METACENTRICA NEGATIVA

ALTURA METACENTRICA NEGATIVA• CUANDO EL CG DEL BUQUE ESTA SITUADO EN EL PLANO DIAMETRAL PERO

MAS ALTO QUE EL METACENTRO, EL BUQUE DESARROLLA BRAZOSESCORANTES EN VEZ DE BRAZOS ADRIZANTES.

• LA ESCORA PERMANENTE DEBIDO A GM NEGATIVO PUEDE SER CAUSADAPOR:

• EMBARCOS, DESEMBARCOS O TRASLADOS DE PESOS QUE HAGAN SUBIR ELCENTRO DE GRAVEDAD, SOLO EN BUQUES DE COSTADOS VERTICALES.

• CARENAS LIQUIDAS QUE DEN LUGAR A SUPERFICIES LIBRES Y LIBRECOMUNICACION.

• CALADO MUY REDUCIDO, CUANDO EL BUQUE VARA A LO LARGO DE TODA LAQUILLA.

• SI LA ESCORA ES PRODUCIDA POR UN GM NEGATIVO, LAS DOS BANDASRESULTARAN CON IGUAL PERDIDA DE ESTABILIDAD Y EN CONSECUENCIAEL BUQUE SE PUEDE ESCORAR TANTO A UNA BANDA COMO A OTRA.

PUEDE DARSE EL CASO DE QUE LOS BRAZOS ADRIZANTES SEAN INFERIORES A LOS ESCORANTES SOLO HASTA UN DETERMINADO ANGULO DE ESCORA A

PARTIR DEL CUAL M VUELVE A ESTAR SOBRE G

• EN BUQUES DE COSTADOS VERTICALES (TRANSPORTES, PETROLEROS,BUQUES DE CARGA, ETC), LAS FORMAS DEL CASCO DAN COMORESULTANTE UNA MAYOR SUPERFICIE DEL AREA DE LA FLOTACION CON LAESLORA POR LO QUE LA CURVA DE ESTABILIDAD ES CONCAVA EN LOSPRIMEROS GRADOS. EN UN BUQUE DE ESTAS CARACTERISTICAS PUEDENPRODUCIR UN GM NEGATIVO HASTA UN ANGULO TAL EN QUE SE IGUALEN

LOS VALORES DE GZ SENɵ Y GG1 SENɵ Y EL BUQUE QUEDARA EN ESEANGULO DE ESCORA PERMANENTE.

• LA SUBIDA VIRTUAL DE G DEBIDO AL EFECTO DE SUPERFICIE LIBRE Y LIBRECOMUNICACIÓN ES SIEMPRE INFERIOR A LA CALCULADA DEBIDO ALEFECTO DE REDUCCION DE SUPERFICIE LIBRE Y LIBRE COMUNICACIÓN. SINO HUBIESE EXISTIDO EL EFECTO DE REDUCCION DE SUPERFICIE Y LIBRECOMUNICACIÓN, EL BUQUE HABRIA DADO VUELTA, PERO POR EXISTIRESTE EFECTO EL BUQUE DESARROLLA BRAZOS DE ADRIZAMIENTOPOSITIVOS .

ALTURA METACENTRICA NEGATIVA CON PESOS ASIMETRICOS

ALTURA METACENTRICA NEGATIVA CON PESOS ASIMETRICOS

• EN UN BUQUE DE GUERRA AVERIADO, CON GRANDESSUPERFICIES LIBRES, LO MAS PROBABLE ES QUE TAMBIENTENGA PESOS ASIMETRICOS POR LO QUE LA ESCORA SEDEBERA A LA COMBINACION DE AMBOS FACTORES. POR LOQUE LOS ANGULOS DE ESCORA PUEDEN SER MUYSUPERIORES A LOS CAUSADOS POR UNO SOLO DE LOSFACTORES.

CORRECCION DE LA ESCORA PERMANENTE

CORRECCION DE LA ESCORA PERMANENTE

• EN GENERAL PODEMOS DECIR, QUE DESEMBARCANDO PESOS ALTOS Y EMBARCANDO PESOSBAJOS, LA ESTABILIDAD NOS VA A MEJORAR PUESTO QUE EL CENTRO DE GRAVEDAD DELBUQUE VA A BAJAR Y LA ALTURA METACENTRICA NOS VA A AUMENTAR.

• SI LA ESCORA ES DEBIDA A PESOS ASIMETRICOS, ESTA SE CORRIGE TRASLADANDO PESOS ENSENTIDO CONTRARIO AL DE LA ESCORA. EN LA PRACTICA ESTO SE CONSIGUE TRASEGANDOLIQUIDOS DE UNOS TANQUES A OTROS. (COMBUSTIBLE, AGUA, ETC). PERO ESTO SOLO DEBEHACERSE CUANDO SE TENGA LA ABSOLUTA SEGURIDAD QUE LA ESCORA NO SE DEBE A GMNEGATIVO, PUES EN ESTE CASO SE CREARIA UNA SITUACION AUN PEOR, PUES EL BUQUEESCORARIA MAS A LA OTRA BANDA O DARIA LA VUELTA.

• EN CASO DE QUE LA ESCORA SEA DEBIDO A LA COMBINACION DE PESOS ASIMETRICOS Y GMNEGATIVO, LO PRIMERO QUE DEBE HACERSE ES CORREGIR EL GM NEGATIVO, ESTO SECONSIGUE:

• ELIMINANDO LAS CARENAS LIQUIDAS, SI ES QUE ESTAS SON LAS CAUSAS DEL GM NEGATIVO, CASOMAS PROBABLE EN FRAGATAS, DESTRUCTORES, ETC.

• AUMENTANDO LA ALTURA METACENTRICA, MEDIANTE EMBARCO DE PESOS BAJOS, DESEMBARCODE PESOS ALTOS O TRASLADO VERTICAL DE PESOS HACIA ABAJO, SI EL GM NEGATIVO A LAS FORMASDEL CASCO E BUQUE. UNA VEZ OBTENIDO UN GM POSITIVO SE PROCEDERA A ANULAR LA ESCORADEBIDA A PESOS ASIMETRICOS MEDIANTE TRASLADOS TRANSVERSLES DE PESOS O DESEMBARCOSDE PESOS DE UNA BANDA.



ESTABILIDAD DINAMICAESTABILIDAD DINAMICAESTABILIDAD DINAMICAESTABILIDAD DINAMICA




Estabilidad dinámica. Trazado de la curva de estabilidad dinámica.

Reserva de estabilidad. Periodo de balance y cabezada de un buque.

Carta de sincronismo.

ESTABILIDAD DINAMICA

ESTABILIDAD DINAMICASE DEFINE COMO EL TRABAJO REALIZADO PARA ESCORAR UN

BUQUE A UN ANGULO DADO.• TODO TRABAJO IMPLICA MOVIMIENTO, Y CUANDO EL MOVIMIENTO ES ROTATORIO, EL TOTAL DEL

TRABAJO REALIZADO ES EL “MOMENTO” MULTIPLICADO POR EL “ANGULO” (EN RADIANES) A TRAVES DELCUAL ACTUA.

• EL TRABAJO NECESARIO PARA ESCORAR UN BUQUE ES IGUAL AL MOMENTO QUE OPONE EL BUQUE A LAESCORA (MOMENTO ADRIZANTE), MULTIPLICADO POR EL ANGULO A TRAVES DEL CUAL ESTE MOMENTOACTUA. AL DESAPARECER LA CAUSA DE LA ESCORA, LA ESTABILIDAD DINAMICA HACE VOLVER AL BUQUE ASU POSICION DE ADRIZADO.

• EL TRABAJO TOTAL NECESARIO PARA ESCORAR UN BUQUE UN ANGULO X ES POR TANTO:θ1

• T = ∫0 M . dθ• DONDE:• T = trabajo requerido para escorar un buque a un ángulo de θ a θ1• M = Momento adrizante• d θ = incremento del ángulo de escora en radianes• PERO: M = W . GZ• POR LO TANTO SI SE REEMPLAZA:

θ1

• T = W .∫0 GZ . dθ• DE ESTA ULTIMA ECUACION SE DEDUCE QUE LA ESTABILIDAD DINAMICA A CUALQUIER

ANGULO, ES IGUAL A LA SUMA DE LOS MOMENTOS DE ADRIZAMIENTO DESDE LAPOSICION DE EQUILIBRIO HASTA DICHO ANGULO. DE ESTA FORMA ES POSIBLECONOCER LA ESTABILIDAD DINAMICA, A CUALQUIER ANGULO; A TRAVES DE TODO ELMARGEN DE ESTABILIDAD.

TRAZADO DE LA CURVA DE ESTABILIDAD DINAMICA

TRAZADO DE LA CURVA DE ESTABILIDAD DINAMICA• SE CONSIDERA INICIALMENTE LA CURVA DE ESTABILIDAD ESTATICA• EN ESTA CURVA, POR LOS ANGULOS DE ESCORA 10, 20, ETC SE LEVANTAN PERPENDICULARES

QUE CORTAN LA CURVA DE ESTABILIDAD ESTATICA, FORMANDOSE LOS TRAPECIOSCURVILINEOS FORMADOS ENTRE LOS ANGULOS DE ESCORA 0-10, 10-20, ETC.

• LUEGO POR LOS PUNTOS MEDIOS DE SUS BASES TRAZAMOS LAS ORDENADASCORRESPONDIENTES A 5, 15, 25, ETC, HASTA QUE CORTEN A LA CURVA DE ESTABILIDADESTATICA Y ASI OBTENDREMOS LAS ALTURAS MEDIAS DE DICHOS TRAPECIOS, SIENDO ELVALOR COMUN DE SUS BASES :

10 x 2 π radianes360

• UNA VEZ CALCULADA EL AREA DE CADA TRAPECIO CURVILINEO Y SUMADO A CADA AREA ELVALOR DE LAS QUE LA PRECEDEN, OBTENDREMOS UNOS VALORES QUE DAN LASORDENADAS DE LA CURVA DE ESTABILIDAD DINAMICA, PARA CADA UNO DE LOS ANGULOSDE ESCORA

• UNIENDO LOS VALORES DE LAS ORDENADAS OBTENIDAS PARA 10, 20, 30…ETC. SE OBTIENELA CURVA DE ESTABILIDAD DINAMICA; DE TAL MANERA QUE SU VALOR PARA UNA ESCORACUALQUIERA SERA LA ORDENADA DE LA CURVA CONSIDERADA HASTA LA CURVA, MEDIDAEN LA MISMA ESCALA W . GZ

• EN LA CURVA DE ESTABILIDAD DINAMICA SE OBSERVA QUE SU PUNTO DE INFLEXIONCORRESPONDIENTE AL MAXIMO VALOR DE GZ Y EL MAXIMO VALOR DE LA CURVA ALANGULO DE ESCORA QUE ANULA GZ.

FIGURA 10.1

TABLA 1

RESERVA DE ESTABILIDAD

RESERVA DE ESTABILIDAD

• LA ESTABILIDAD TRANSVERSAL DEL BUQUE PUEDE QUEDARDISMINUIDA POR ACCION DE UNA FUERZA INTERIOR, COMOES EL TRASLADO TRANSVERSAL DE UN PESO, O EXTERIOR,COMO LA ACCION DEL VIENTO, POR CREAR UN PAR DEFUERZAS QUE TIENDEN A ESCORAR EL BUQUE.

• LA RESERVA DE ESTABILIDAD ESTATICA SERA LA DIFERENCIAENTRE LOS PARES ADRIZANTE Y ESCORANTE, PARA CADAANGULO DE ESCORA Y ESTARA REPRESENTADA POR LASORDENADAS DE LA CURVA DE ESTABILIDAD CORREGIDA ALRESTARLE EL EFECTO DEL PAR ESCORANTE.

• LA RESERVA DE FLOTABILIDAD DINAMICA ES LA DIFERENCIAENTRE LOS PARES ADRIZANTE Y ESCORANTECORRESPONDIENTES AL PUNTO P DE INCLINACION.

FIGURA 10.2

W.GZp - wd cos0p =NB=RESERVA DE FLOTABILIDAD

PERIODO DE BALANCE Y CABEZADA DE UN BUQUE

PERIODO DE BALANCE Y CABEZADA DE UN BUQUE

• SE CONOCE COMO PERIODO DE BALANCE DE UN BUQUE AL TIEMPO QUE TARDA EN HACER UNA OSCILACION COMPLETA DE ESTRIBOR A BABOR Y NUEVAMENTE A ESTRIBOR EN SENTIDO TRANSVERSAL. T = K . M

• SE CONOCE COMO PERIODO DE CABEZADA DE UN BUQUE AL TIEMPO QUE TARDA EN HACER UNA OSCILACION COMPLETA DE, PROA ARRIBA LUEGO ABAJO Y DE NUEVO ARRIBA EN SENTIDO LONGITUDINAL. T = K . L

T = periodo de balance o cabezada en segundosK = constantes (0.44 si M o L y GM o GML son en pies y 0.78 si medidas son en metros)M = Manga maximaL = Eslora

GM = Altura metacentricaGML = Altura metacentrica longitudinal

SINCRONISMO

SINCRONISMO• CUANDO EL PERIODO APARENTE DEL OLEAJE, ES DECIR, EL TIEMPO TRANSCURRIDO ENTRE EL

PASO DEL BUQUE POR IGUALES PUNTOS DE LAS OLAS SUCESIVAS EN LA MISMA FASE DEVIBRACION (DOS CRESTAS O DOS SENOS),COINCIDE O SE APROXIMA AL VALOR DEL PERIODO DEBALANCE NATURAL DEL BUQUE APARECE EL FENOMENO DE SINCRONISMO, QUE NO ES OTRACOSA QUE LA SUPERPOSICION DE LA ENERGIA CINETICA DEL BALANCE NATURAL Y DE LA PROPIAOLA. EL RESULTADO ES UN INCREMENTO CONSIDERABLE DE BALANCEO.

• POR EJEMPLO: SE TIENE CONOCIMIENTO QUE EL VALOR MEDIO DE LAS OLAS DE LASTEMPESTADES EN EL OCENO ATLANTICO, OSCILA ENTRE 10 A 11 SEGUNDOS. POR LO TANTO SEDEBE DE TENER EN CUENTA A LA HORA DE PROYECTAR UN BUQUE QUE LAS MEDIDAS DE MANGAY GM AL APLICAR LA FORMULA DEL PERIODO DE BALANCE NO DEN COMO RESULTADO LOSVALORES CITADOS.

• HABRA QUE TENER EN CUENTA QUE LOS VALORES DE GM POR RAZON DE AVERIAS, CONSUMOS UOTRAS CIRCUNSTANCIAS, PUEDEN VARIAR, POR LO QUE TAMBIEN VARIARA EL PERIODO DEBALANCE. TAMBIEN EL RUMBO Y LA VELOCIDAD INFLUYEN EN LA CUESTION, PORQUE EL PERIODODE LA OLA DEPENDERA DIRECTAMENTE DE ESTOS DOS FACTORES.

• SE DEBE DE RECONOCER DE INMEDIATO LOS SINTOMAS DE SINCRONISMO YA QUE PUEDEOCASIONAR PELIGRO DE HUNDIMIENTO. LOS BALANCES AUMENTAN PROGRESIVAMENTE Y NOCORRESPONDEN AL ESTADO DEL MAR.

• ES NECESARIO NO CONFUNDIR EL COMPORTAMIENTO DEL BUQUE EN UNA VIRADA RAPIDA, ENUNA ESCORA POR FUENTE VIENTO LATERAL, O SIMPLEMENTE POR TENER MERMADAS SUSCONDICIONES DE ESTABILIDAD DEBIDO A UN GM PEQUENO O NEGATIVO, CON ELCOMPORTAMIENTO DE DICHO BUQUE CUANDO APARECE EL FENOMENO DE SINCRONISMO. LARECUPERACION DEL BUQUE EN SU BALANCE CON ESTE ULTIMO, SERA RELATIVAMENTE RAPIDA, SINO SE DEJA LLEGAR AL LIMITE DEL MOMENTO ADRIZANTE, EN QUE NATURALMENTE EL BUQUEDARIA LA VUELTA.

CARTA DE SINCRONISMO

ALTURA METACENTRICA• Altura metacéntrica transversal inicial: Se define así al segmento . Es la

ubicación relativa de dos puntos importantísimos para definir el equilibriode un cuerpo flotante. El primer punto es el centro de gravedad (G) y elotro el metacentro transversal inicial con ordenadas KG y KMrespectivamente.

• Si tomamos como origen de las coordenadas a la línea base tendremos que:

•Al efecto de analizar el equilibrio de un buque podemos afirmar que el mismo será:– Estable si el M esta por encima de CG– Inestable si el M esta por debajo del CG – Indiferente si el M y el CG están a la misma altura

Según sea la altura metacéntrica, positiva, negativa o nula.

ESTABILIDAD TRANSVERSAL• Estabilidad transversal inicial (Para pequeños ángulos de escora) • Supóngase un buque, cuyo corte transversal se muestra en la figura superior, en

posición de equilibrio, su peso (desplazamiento D) aplicado en el centro de gravedad G. se ve equilibrado por el empuje E, aplicado en el centro de carena C.

• Si por acción de un torque externo el buque es llevado a la posición indicada en la figura inferior, adoptando un ángulo respecto de la vertical denominado (Phi) y luego dejado libre podemos decir:

• El desplazamiento se mantiene invariable y aplicado en G. • El Empuje también se mantiene constante pues su carena lo es, pero no así su

forma, por lo que el centro de carena se desplaza a la posición C1. Se genera así una nueva recta de acción y un momento adrizante Mom = D., que tiende a hacer regresar al buque a la posición inicial.

• El secreto para comprender el efecto de la estabilidad transversal de un buque radica en entender que todas las fuerzas se mantienen constantes pero no así el punto de aplicación del empuje, que merced a la forma del casco, hace que el centro de gravedad del volumen de agua desplazado, esto es, el centro de carena o empuje se desplace lateralmente dando origen a la cupla adrizante.

• De esto se deduce que si un cuerpo flotante sufre una escora, esta será revertida al cambiar de posición el centro de carena (C). Si el centro de carena no cambia de posición, el cuerpo zozobra. Ese es el caso de un buque con forma de cilindro, cualquier cambio en la disposición de la carga lo haría zozobrar

DETERMINACIÓN DEL BRAZO ADRIZANTE• Del triángulo rectángulo formado por los puntos GZM se deduce que.• = x • por lo que debemos abocarnos a la determinación del segmento (altura metacéntrica) para poder cuantificar el brazo adrizante.• La coordenada vertical del punto M ()es una variable en función del calado del buque, es decir de la condición de carga en el instante

considerado. Se obtiene de las curvas de atributos de carena derecha que son suministradas por el astillero. Se ingresa en las mismas con el calado medio y se obtine la posición vertical del metacentro contado desde el origen K.

• Resta ahora determinar esto es, la posición vertical del centro de gravedad del buque. El que también es una variable y depende entre otros muchos factores de la distribución de pesos abordo.

• Este valor surge de la aplicación del concepto de sumatorias de momentos estáticos respecto de un plano (Teorema de Varignon). Es decir, en un sistema de fuerzas, el momento de la resultante es igual a la sumatoria de los momentos de las componentes parciales.

• Planilla para cálculo de KG• Para efectuar esta sumatoria se cuenta abordo con planillas que contemplan cada uno de los compartimentos de carga, tanques de

combustible, lastre, provisiones y por supuesto el peso y posición del C de G del buque vacío. En la actualidad todos estos cálculos se efectúan mediante programas de ordenadores que no solo agilizan la operación sino que aseguran la exactitud.

• A título de ejemplo mencionaremos un planilla esquemática para mostrar los procedimientos de cálculo que se siguen y las consideraciones a tener en cuenta.

• La realidad es que para un buque portacontenedores esta planilla tiene tantos ítems como contenedores y contempla las coordenadas vertical y longitudinal de cada elemento.

• Para el desplazamiento calculado (planilla) se obtiene de las curvas de atributos de carena derecha, el calado para agua dulce o salada según sea el caso y la posición vertical del punto M ()

• Una vez determinado la coordenada vertical del centro de gravedad () se estará en condiciones de determinar el segmento GM. Y del análisis de éste se tendrá un idea de la estabilidad trasversal inicial.

• La convención para la salvaguarda de la vida humana en el mar (SOLAS) determina el criterio de estabilidad trasversal inicial que deberán cumplir las embarcaciones de acuerdo a las características propias.

• Además del criterio de la OMI existen otros adoptados por distintas autoridades de aplicación.• Se deberá tener en cuenta la estabilidad a grandes ángulos y la estabilidad dinámica para conocer en profundidad el grado de seguridad

que brinda una determinada condición de carga.

• Se pueden distinguir 2 tipos de estabilidad. Una dada por la forma del buque y otra por la distribución de pesos en el buque.

• La estabilidad de la forma es evidente en el caso de catamaranes, que con su mangaimpide el volcamiento.

• La estabilidad por pesos es la que se da en una Jola cuya espada puede contrarestar el desvío del centro de gravedad de la nave.

Carena

Se denomina así al volumen limitado por el casco y por la superficie de flotación en un buque. También puede denominarse carena al volumen sumergido.

• Obra viva y obra muerta • La obra viva es la parte del buque por debajo de la superficie de flotación, por tanto,

correspondiente a la carena. La parte superior es la obra muerta, y se consideran espacios de la misma al casco, desde la flotación hasta la cubierta más alta que sea continua, resistente y estanca, y a las superestructuras que sean estancas. La obra muerta es, también, la reserva de flotabilidad que tiene el buque para hacer frente a un incremento del volumen sumergido. Con respecto a la obra viva y a la obra muerta, podemos hablar de la superficie y del volumen de cada una de ellas. Por ejemplo, la superficie de la obra viva será la superficie mojada del casco.

• Se define como coeficiente de flotabilidad la relación entre el volumen de la obra muerta (reserva de flotabilidad) y el volumen de la obra viva (carena).

• coeficiente de flotabilidad = Obra muerta / Obra viva • Obra viva se denomina a la superficie sumergida de un buque. Es la parte del casco que de forma

permanente, y con la máxima carga admisible, está sumergida. Normalmente, se distingue con un color rojo u ocre.

• Obra muerta a la parte del casco que está fuera del agua, de forma permanente, cuando el barco está a plena carga. Se considera para esta distinción solamente el casco del buque, puesto que todo lo que se construye a partir de la cubierta principal se llama superestructura o casillaje.

Dique seco

• Dique seco, o dique de carena, es el nombre de las instalaciones portuarias destinadas a poner las embarcaciones fuera del agua para efectuar reparaciones en su parte externa.

• Remolcador-empujador en seco (2).• Estas reparaciones que se realizan en forma periódica reciben el nombre de carenado y se efectúan

en la parte del casco conocida como obra viva o carena.• En la fotografía se observa una embarcación con los trabajos de pintura de carena concluidos.• Puesta a seco• Según sea el sistema de puesta en seco distinguimos:• Varadero: es el sistema más primitivo, se emplea en la actualidad para embarcaciones menores de

poco porte. Consiste en un plano inclinado sobre el que se desplaza el objeto a levantar. • Dique seco: se trata de una esclusa donde se introduce el navío y una vez cerrada, se bombea el

agua del interior hasta dejar apoyada la embarcación sobre una cama o picadero. • Dique flotante: este es un artefacto naval que mediante inundación de tanques, hunde la estructura

para permitir que la embarcación a reparar ingrese en su seno. Una vez en su sitio, se achican estos tanques provocando la elevación del conjunto, logrando así la puesta en seco.

• Sincroelevador (Sincrolift): se trata de un sistema de vigas articuladas o de cabestrantes que tienen en sus extremos ganchos mecánicos. El conjunto puede ser operado sincrónicamente generando una plataforma de izado de gran porte.

Buque en Tormenta

• Para ver el video puedes pegar el siguiente link en tu navegador de Internet.

• http://www.vxv.com/video/0NYQmyTUxgl6/barco-en-tormenta.html

http://www.vxv.com/video/0NYQmyTUxgl6/b



CRITERIOS DE ESTABILIDADCRITERIOS DE ESTABILIDADCRITERIOS DE ESTABILIDADCRITERIOS DE ESTABILIDAD




Criterios de estabilidad. Generalidades. Criterios de estabilidad del buque de guerra. Criterios para el buque intacto. Criterios de

estabilidad relativos a la compartimentación. Criterios de estabilidad para después de las

averías. Información sobre estabilidad.

CRITERIOS DE ESTABILIDAD. GENERALIDADES

• UN BUQUE ESTA SOMETIDO AL RIESGO DE TENER QUE SOPORTARDIVERSOS FACTORES QUE AFECTEN A SU ESTABILIDAD Y FLOTABILIDAD. NOTODOS LOS BUQUES SE COMPORTARAN DE IGUAL MODO ANTE LOSRIESGOS A QUE PUEDEN ESTAR EXPUESTOS, PUES BAJO LAS MISMASCONDICIONES ADVERSAS LA FLOTABILIDAD Y ESTABILIDAD DE UNOSBUQUES SERAN ACEPTABLES Y LAS DE OTROS NO.

• EL ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS DE CIERTO TIPO DE BUQUES, ASICOMO EL ANALISIS DE LAS CIRCUNSTANCIAS DE MUCHOS ACCIDENTES YNAUFRAGIOS, HA LLEVADO A DETERMINAR UNOS REQUISITOS MINIMOSQUE DEBEN REUNIR LOS PROTOTIPOS EN LOS QUE A ESTABILIDAD YFLOTABILIDAD SE REFIERE . ESTOS REQUISITOS O VALORES MINIMOS SECONOCEN COMO CRITERIOS DE ESTABILIDAD.

• EXISTEN MUCHOS CRITERIOS DE ESTABILIDAD, DEPENDIENDO DE LASLEYES DE CADA NACION O DE LAS NORMAS DE LAS COMPANIAS DESEGUROS. LOS CRITERIOS QUE A CONTINUACION SE INCLUYEN SON UNESTRACTO DE LOS QUE DETERMINA PARA LOS BUQUES DE GUERRA ELMANUAL DE SEGURIDAD INTERIOR DE LA ARMADA ESPANOLA.

Ataque con Armas Convensionales

Efectos de una explosión bajo el agua

CRITERIOS DE ESTABILIDAD DEL BUQUE DE GUERRA

• EL BUQUE DE GUERRA PUEDE ESTAR SOMETIDO A LASMISMAS INFLUENCIAS QUE UNO MERCANTE O DE RECREO,PERO ADEMAS, POR RAZON DE SU COMETIDO, ES EVIDENTEQUE LOS RIESGOS QUE PUEDEN AFECTAR A SU ESTABILIDAD YFLOTABILIDAD, SON MAYORES.

• PARA EL ESTUDIO DE LOS CRITERIOS DE ESTABILIDAD DELBUQUE DE GUERRA CONSIDERAREMOS TRES GRUPOS:–CRITERIOS DE ESTABILIDAD PARA EL BUQUE SIN AVERIAS O BUQUE INTACTO.

–CRITERIOS DE ESTABILIDAD RELATIVOS A LA COMPARTIMENTACION ESTANCA

–CRITERIOS DE ESTABILIDAD PARA EL BUQUE DESPUES DE LAS AVERIAS.

CRITERIOS PARA EL BUQUE INTACTO

• BUQUE SOPORTANDO VIENTO A TRAVESCOMBINADO CON BALANCE

• ELEVACION DE GRANDES PESOS POR ELCOSTADO

• VIRADAS A ALTA VELOCIDAD• FORMACION DE HIELO EN LA OBRA MUERTA

CRITERIOS DE ESTABILIDAD RELATIVOS A LA COMPARTIMENTACION ESTANCA

• LOS BUQUES DE GUERRA SIN SISTEMAS DE PROTECCION EN ELCASC0, DEBEN CUMPLIR LOS CRITERIOS SIGUIENTES EN RELACIONCON LA COMPARTIMENTACION, PARA RESISTIR UNA AVERIA BAJOLA LINEA DE FLOTACION.

– LAS EMBARCACIONES OCEANICAS MENORES DE 30,5 METROS DEESLORA SERAN CAPACES DE RESISTIR, COMO MINIMO, LAINUNDACION DE UN COMPARTIMENTO PRINCIPAL CUALQUIERA.

– LOS BUQUE CUYAS ESLORAS ESTEN COMPRENDIDAS ENTRE 30,5 Y 91,5METROS SERAN CAPACES DE RESISTIR, COMO MINIMO, LAINUNDACION DE CUALQUIER GRUPO DE DOS COMPARTIMENTOSADYACENTES.

– LOS BUQUES CON ESLORA MAYOR A 91,5 METROS DEBERAN RESISTIRUNA INUNDACION RAPIDA A TRAVES DE UNA ABERTURA EN ELCOSTADO IGUAL AL 15 % DE LA ESLORA DEL BUQUE EN CUALQUIERPUNTO DE PROA A POPA.

CRITERIOS DE ESTABILIDAD PARA DESPUES DE LAS AVERIAS

• SE CONSIDERAN DOS FACTORES PARAANALIZAR SI LA ESTABILIDAD ESSATISFACTORIA DESPUES DE LAS AVERIAS:

vANGULO DE ESCORA DESPUES DE LAS AVERIAS, SECONSIDERA SATISFACTORIO SI EL ANGULO INICIALDE ESCORA NO EXCEDE A 15 GRADOS.vESCORA PRODUCIDA POR EL VIENTO COMBINADO

CON BALANCE

INFORMACION SOBRE ESTABILIDAD

• CURVAS TRANSVERSALES DE ESTABILIDAD• CURVAS HIDROSTATICAS• DATOS DE LA EXPERIENCIA DE ESTABILIDAD• DIAGRAMA DE EFECTOS DE INUNDACION• DIAGRAMA DE DISTRIBUCION DE LIQUIDOS• RESUMEN DE LAS CONDICIONES A (BUQUE EN

ROSCA), B (REGRESO DE MISION DE GUERRA) Y D (A PLENA CARGA)

• TABLAS DE CAPACIDADES DE LOS TANQUES.• TABLAS DE CAPACIDADES DE COMPARTIMENTOS.

4

3

2

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90ANGULO DE ESCORA - GRADOS

Área S2

Área S1 no menor Que 140% de S2

Curva A

Curva BNo mayor de 0.5 B.A.Maximo

Curva A = Brazos adrizantes buque intactoCurva B = Brazos escorantes viento

B.A. Máximo

B RAZOS

ADRIZANTES

B RAZOS

ESCORANTES

PIES

4

3

2

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

B RAZOS

ADRIZANTES

Y

ESCORANTES

Curva A

Curva B

B.A. Máximo

S1No menor que 0.4 x área total

No mayor de 0.5 B.A. Maximo

C

Curva A = Brazos adrizantes buque intacto corregido por GG1Curva B = Brazos escorantes

Θ = ANGULO DE ESCORA - GRADOS Θ

0 10 20 30 40 50 60 70 80DESPLAZAMIENTO EN MILES DE TONS

2,800

2,400

2,000

1,500

1,200

800

400

ENERGIA

TON

I

PIE

B RAZOS

ADRIZANTES

Y

ESCORANTES

10

-10

0 10 20 30 40 45 50

Curva A

Curva B

D

C

CRITERIOS DE ESTABILIDAD

SE LE LLAMA ASI AL 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:

v Criterios en función de la altura metacéntricav Criterios en función de la estabilidad estáticav Criterios en función de la estabilidad estática y dinámica. v Criterios en función de la estabilidad estática y la acción del viento. v 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:v Criterio de Raholav Criterio de la OMIv Criterio de Nickum para buques pesquerosv Criterio holandés (para buques costeros de menos de 500 T.R.B.)

CRITERIO DE RAHOLA• Es el criterio ideado por el profesor finlandés Rahola quien

analizando la pérdida de numerosas embarcaciones por falta deestabilidad 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 figura de la derecha 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 LA OMI• La Organización Marítima Internacional, (OMI) fijó un criterio de orden mundial para

los buque de pesca, carga y pasajeros menores a 100 m de eslora.• Este criterio puede ser resumido en las siguientes pautas:• La altura metacéntrica corregida por superficies libres debe ser mayor a 0,15 m • El máximo valor de la curva de brazos GZ será para las escoras de 30º o más • La curva de brazos GZ a partir de 30º deberá tener brazos mayores de 0,20 m • El área encerrada por la curva de brazos GZ y la ordenada de 40º será igual o mayor a

de 0,090 m/radián. • El área encerrada por la curva GZ y las ordenadas de 30º y 40º de escora y/o la

ordenada correspondiente al ángulo de inundación (si fuera menor a 40º) deberá ser mayor de 0.030 m/radián.

• El área encerrada por la curva de brazos GZ y la ordenada de la escora de 30º será igual o mayor a 0,055 m/radián.

• La OMI fija además las forma en que debe corregirse la altura metacéntrica por la acción de superficies libres.

CRITERIO DE NICKUM PARA BUQUES PESQUEROS

Este criterio establece que un buque pesquero en servicio debe cumplir con:v 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 = Area de la obra muerta proyectada sobre el plano diametral. » E = Eslora entre perpendiculares.

v 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.



DISEÑO Y CONSTRUCCION DISEÑO Y CONSTRUCCION DE BUQUESDE BUQUES

DISEÑO Y CONSTRUCCION DISEÑO Y CONSTRUCCION DE BUQUESDE BUQUES


Unidad Temática IVSemana – 13





• UNIDAD TEMATICA III: Alteraciones a la Flotabilidady Estabilidad II. Casos.


UNIDAD TEMATICA IV

DISENO Y CONSTRUCCION DE BUQUES

Diseño y construcción de Buques. Introducción. Consideraciones Básicas. Tamaño de un buque

de guerra. Estructura básica del buque. Esfuerzos y momentos flectores longitudinales. Elementos

del casco. Quilla. Reforzado. Doble fondo. Estructura de proa y Roda. Codaste. Forro.

Quillas de balance. Cubiertas. Cubiertas altas y superestructuras. Puntales. Mamparos.

Geometría del buque.

INTRODUCCION

• COMPLEJIDAD• CAMBIO SUSTANCIAL EN METODOS• DESARROLLO DE LAS SOLDADURAS• RAPIDA EVOLUCION DE LAS AERONAVES,

SUBMARINOS Y ARMAS.• CONSTANTES AVANCES Y MEJORAS EN

EQUIPOS ELECTRONICOS Y PLANTAS PROPULSORAS.

CONSIDERACIONES BASICAS

OTRAS CONSIDERACIONES:– COSTO– ESPERANZA DE VIDA– FUNCION A DESEMPENAR– APOYO EN TIERRA– TIPO E PROPULSION– CANTIDAD DE COMBUSTIBLE– NUMERO DE DOTACION– TIPOS DE ARMAS

LA CONSIDERACION PRINCIPAL QUE SE DEBE TENER EN CUENTA PARA EL DISENO Y CONSTRUCCION DE UN BUQUE DE GUERRA ES

Y EN ESE SENTIDO LA ESTABILIDAD Y CAPACIDAD PARA SEGUIR EN COMBATE DESPUES DE SUFRIR AVERIAS IMPORTANTES SON FACTORES PRIMORDIALES PARA CONSEGUIRLA.

LA EFICACIA PARA EL COMBATE

TAMANO DE UN BUQUE DE GUERRA

• LONGITUD Y ANCHO DE LOS DIQUES Y MUELLES DE LOS ARSENALES.

• VELOCIDAD• AUTONOMIA• COMPORTAMIENTO EN LA MAR

ESTRUCTURA BASICA DE UN BUQUE

TENSION

COMPRESION

ESFUERZO CORTANTE

TORSION

ESFUERZOS Y MOMENTOS FLECTORES LONGITUDINALES

Un buque tiene arrufo cuando los extremos de proa y popa son más altos que el centro, por lo que el calado en el medio (Cpm) es mayor que el calado medio (Cm):

ARRUFO:

Curvatura de la cubierta alta o de la quilla, quedando más elevados los extremos de popa que el centro del buque. Hay arrufo cuando el Calado Medio < Calado en el medio.

Quebranto es cuando el buque sufre una deformación y los extremos de proa y popa son más bajos que el centro, por lo que el calado en el medio (Cpm) es menor que el calado medio (Cm):

QUEBRANTO:

Curva que forma la quilla y el casco del buque por excesivo peso a losextremos (proa y popa).

El 5 de noviembre 2002, el petrolero «Prestige» abandona el puerto deVentspill en Letonia con 77.000 toneladas de petróleo a bordo.

El 19 de noviembre, el buque se parte en dos y se hunde a 3.600 metros deprofundidad.

ELEMENTOS DEL CASCO

• LA PARTE SUPERIOR CORRESPONDE A LAS PLANCHAS DE LACUBIERTA PRINCIPAL, LOS REFUERZOS DE CUBIERTA Y LATRACA DE CINTA.

LOS PRINCIPALES ELEMENTOS QUE DAN RESISTENCIA AL BUQUE VIGA SON :

AL ALMA DEL BUQUE VIGA CORRESPONDEN LAS PLANCHAS DE FORRO LATERALES Y LOS MAMPAROS

TRANSVERSALES Y LONGITUDINALES.

• LA PARTE INFERIOR SE EQUIPARA A LA QUILLA, A LASPLANCHAS DE FONDO INTERIORES Y EXTERIORES Y AL RESTODE LOS ELEMENTOS LONGITUDINALES DEL FONDO.

ELEMENTOS EL CASCO:

• Quilla. • Reforzado. • Doble fondo. • Estructura de proa y Roda. • Codaste. • Forro. • Quillas de balance. • Cubiertas. • Cubiertas altas y superestructuras. • Puntales. • Mamparos.

QUILLA

UNO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES MAS IMPORTANTESDEL BUQUE

PIEZA DE MADERA O DE HIERRO QUE VA DE POPA A PROA POR LA PARTE INFERIOR DE UNA EMBARCACION, Y EN LA

QUE SE ASIENTA TODO SU ARMAZON

REFORZADO

LOS REFUERZOS ACTUAN COMO PARTES INTEGRALES DE LA ESTRUCTURACUANDO EL BUQUE ESTA SOMETIDO A ESFUERZOS TRANSVERSALES O LONGITUDINALES Y SOPORTAN RIGIDAMENTE LAS PLANCHAS DEL FORROEVITANDO QUE ESTAS SE ALABEEN O PANDEEN. TRASMITEN LA FUERZA EJERCIDA POR LA PRESION DEL AGUA Y LOS DISTINTOS PESOS ACTUANDO COMO VIGAS ENTRE MAMPAROS CUBIERTAS Y DOBLES FONDOS.PROTEGEN AL FORRO INTERIOR DE FUERZAS EXTRANAS COMO PUEDESER UNA EXPLOSION SUBMARINA

• EJERCEN GRAN VARIEDAD DE FUNCIONES DEPENDIENDO DESU LOCALIZACION ABORDO

• HAY DOS METODOS DE REFORZADO:– METODO TRANSVERSAL CONSISTE EN MUCHOS REFUERZOS

TRANSVERSALES MUY PROXIMOS ENTRE SI CON REFUERZOSLONGITUDINALES INTERCOSTALES.

– EL METODO LONGITUDINAL CONSISTE EN MUCHOS REFUERZOSLONGITUDINALES QUE VAN DE PROA A POPA CON REFUERZOSTRANSVERSALES INTERCOSTALES.

LOS REFUERZOS TRANSVERSALES ESTAN UNIDOS A LA QUILLA Y VAN

POR EL COSTADO DEL BARCO HASTA EL BORDE DE LA CUBIERTA

PRINCIPAL, SUELEN ESTAR MUY PROXIMOS ENTRE SI Y SON LOS QUE DEFINEN LA FORMA DEL BUQUE. LOS REFUERZOS TRANSVERSALES DEL

FONDO SE LLAMAN VARENGAS.

LOS REFUERZOS LONGITUDINALES SON PARALELOS A LA QUILLA

TODO A LO LARGO DEL FONDO, PANTOQUE Y FORROS LATERALES,

SOPORTAN RIGIDAMENTE LAS PLANCHAS DEL FORRO Y UNEN

MAMPAROS Y REFUERZOS TRANSVERSLAES. LOS

REFUERZOS LONGITUDINALES DEL FONDO SE LLAMAN VAGRAS.

• CUANDO SE CRUZAN UN REFUERZO LONGITUDINAL Y UNO TRANSVERSAL,UNO DE LOS DOS DEBE DE SER CORTADO CON EL CONSIGUIENTEDEBILITAMIENTO. EL REFUERZO QUE SE CORTA SE LLAMA REFUERZOINTERCOSTAL Y EL QUE NO, REFUERZO CONTINUO.

• LOS REFUERZOS TRANSVERSALES YLONGITUDINALES FORMAN UNA ESTRUCTURACELULAR CUYA ZONA MAS RESISTENTE ES LAFORMADA POR LA VAGRAS Y VARENGAS EN ELFONDO DEL BUQUE.

• LOS ELEMENTOS PESADOS TALES COMO LA MAQUINARIAPROPULSORA VAN SUJETOS POR, MEDIO DE PERNOS A LOSPOLINES, LOS CUALES VAN UNIDOS SOLIDARIAMENTE A LOSREFUERZOS DEL FONDO.

DOBLE FONDO

• El doble fondo está formado por los tanques estructurales de un buquesituados entre el forro exterior del casco y el plan de bodega o tanque decarga.

• Los doble fondos, también tienen la finalidad, en caso de avería del cascopor colisión o varadura, de servir de doble barrera a la salida decombustible al mar.

• Como ya hemos dicho anteriormente, las paredes del doble fondo sedenominan vagras si son longitudinales y varengas si son transversales.También existen dos tipos de orificios: los grandes se denominan«pasahombre» (forma circular) y los pequeños «groeras» (formasemicircular). Ambos tienen por objeto comunicar los diferentes espaciosdentro del doble caso permitiendo el vaciado completo de todos ellosmediante una única tubería de achique.

• Todo tanque doble fondo tiene los siguientes elementos constructivos:– Tubo de sonda, para medir su estado de carga en conjunción con una tabla de

calibración. – Tubos de venteo, que comunican con el exterior a fin de igualar presiones y liberar

gases. – Tubería de achique, para mover los líquidos de su interior. – Tapas de registro, para facilitar el ingreso de personas.

• Esta fotografía muestra el interior de un doble fondo destinado a lastre. Se puede observar la herrumbre por acción del agua de mar.

ESTRUCTURA DE PROA Y RODA

• LAS PIEZAS QUE INTEGRAN LA RODATIENEN QUE ESTAR CONCEBIDAS PARASER CAPACES DE SOPORTAR LOSGRANDES ESFUERZOS QUE SE ORIGINANCUANDO EL BARCO NAVEGA ENTRE HIELO(ROMPEHIELOS), COLISIONA CONTRA ELMUELLE EN LAS ATRACADAS, SUFRE UNAVARADA, COLISIONA CONTRA UNOBSTACULO, SE CRUZA LA CADENA DELANCLA, RECIBE GOLPES DE MAR, ETC.

• POR ESTO, LAS PIEZAS DE LA RODA, NOSOLO DEBEN DE SER ROBUSTAS, SINOQUE HAN DE ESTAR PERFECTAMENTEUNIDAS AL RESTO DE LA ESTRUCTURADEL BARCO PARA QUE HAYA UNA BUENATRANSMISION DE ESFUERZOS.

• LA UNION DE LA RODA CON LA QUILLA SEHACE A TRAVES DE SOLDADURA.

• BUZARDAS: REFUERZOS TRIANGULARESQUE TIENE LA RODA.

• ALEFRIZ: EL ENCASTRE DE LA RODA CONLOS FORROS DE BR Y ER.

CODASTE

• SE LLAMA ASI A LA PARTE DE POPA DE LA ESTRUCTURA DE UN BUQUE, EL CUALESTA RIGIDAMENTE UNIDO AL FORRO, A LA QUILLA Y A LAS CUBIERTAS.

• BUQUES CON UNA SOLA HELICE, CODASTE DE FORMA COMPLICADA,USUALMENTE SE CONSTRUYEN DE UNA SOLA PIEZA EN FUNDICION O ENCOMBINACION DE FORJA Y FUNDICION

• BUQUES DE GUERRA MODERNOS EL CODASTE SE CONSTRUYE A BASE DETRAVESANOS FORMANDO UNA ESTRUCTURA SIMILAR A LA DEL RESTO DEL BUQUECON REFUERZOS TRANSVERSALES Y LONGITUDINALES.

• SI EL BARCO TIENE DOS HELICES Y DOS TIMONES, EL CODASTE TENDRA UNAFORMA MUY DISTINTA.

• LAS LIMERAS SE REFUERZAN PARA QUE SOPORTE LAS CARGAS DINAMICAS

• LAS PLANCHAS DEL FONDO Y LOS COSTADOS FORMAN EL FORRO, EL CUAL DEBE SECOMPLETAMENTE ESTANCO.

• EL FORRO ESTA FORMADO POR UNA SERIE DE HILERAS LONGITUDINALES DE PLANCHASRECTANGULARES LLAMADAS TRACAS. LAS DISTINTAS TRACAS SE DISTINGUEN POR UNALETRA EMPEZANDO POR LA TRACA A O MAS PROXIMA A LA QUILLA (TRACAS DEAPARADURA) HASTA LA MAS CERCANA ALA CUBIERTA PRINCIPAL, (TRACA DE CINTA).

• LAS PLANCHAS DE CADA TRACA VAN SOLDADAS A TOPE Y LAS DISTINTAS TRACAS VANSOLDADAS A SOLAPE UNAS CON OTRAS.

• LA ESTANQUEIDAD DEL BUQUE DEPENDERA DE LAS UNIONES ENTRE TRACAS Y PLANCHAS,AUNQUE ULTIMAMENTE SE HA GENERALIZADO EL USO DE LA SOLDADURA PARA EFECTUARESTAS UNIONES AUN HAY CIERTAS ZONAS DEL FORRO QUE EN DETERMINADAS OCASIONESVAN REMACHADAS.

QUILLAS DE BALANCE

• LA FUNCION DE LAS QUILLAS DE BALANCE ES REDUCIR ELBALANCE DEL BUQUE.

• SU LONGITUD SUELE SER DEL 70% O 75 % DE LA ESLORA DELCASCO EN LA ZONA DONDE VAN INSTALADAS QUE ES ELPANTOQUE.

• NORMALMENTE ESTAN FORMADAS POR PLANCHAS DE UNAS12 PULGADAS SUJETAS PERPENDICULARMENTE AL CASCOPOR MEDIO DE ANGULARES.

• EN BUQUES MODERNOS SE CONSTRUYEN SOLDANDOPLANCHAS EN FORMA DE V AL CASCO.

• EN BUQUES GRANDES, LAS QUILLAS DE BALANCE LLEGAN ASOBRESALIR 3 PIES.

CUBIERTAS

CUBIERTA PRINCIPAL: Es la cubierta másalta del buque en la cual se puede transitarde proa a popa sin pasar por otrascubiertas. Esta cubierta toma la numeración1, las cubiertas siguientes superiores tomanla numeración 01, 02 03, etc. y las inferioresson numeradas 2, 3, 4, 5, etc.

• LAS PLANCHAS DE LA CUBIERTA QUE SONSIMILARES A LAS DEL FORRO DE LOSCOSTADOS Y FONDO, VAN SOPORTADASPOR LOS BAOS Y POR LOS LONGITUDINALESDE CUBIERTA.

• EL TERMINO CUBIERTA RESISTENTE SEAPLICA GENERALMENTE A LA CUBIERTAQUE FORMA LA PARTE SUPERIOR DELBUQUE / VIGA, ES LA CUBIERTA CORRIDAMAS ALTA Y NORMALMENTE COINCIDE CONLA CUBIERTA PRINCIPAL.

• LOS BAOS VAN SOPORTADOS POR LASCUADERNAS, EN LA MAYOR PARTE DE LASCONSTRUCCIONES NAVALES SE INTERCALANBAOS DE MAS Y DE MENOS RESISTENCIA.

• LOS LONGITUDINALES DE CUBIERTA QUEMAYOR ESFUERZO LONGITUDINALPROPORCIONAN SON LOS QUE VAN MASPROXIMOS A CRUJIA Y A LAS BANDAS.

• LA HILERA DE PLANCHAS DE CUBIERTA MASPROXIMA A LAS BANDAS Y QUE VA UNIDA ALAS PLANCHAS DEL FORRO, SE LLAMATRACA DE TRANCANIL Y ES LA ZONA DECUBIERTA CON MAYOR RESISTENCIALONGITUDINAL.

CUBIERTAS ALTAS Y SUPERESTRUCTURA

LAS CUBIERTAS SITUADAS POR ENCIMA DE LA CUBIERTAPRINCIPAL, NO SON CUBIERTAS RESISTENTES EN LA MAYORPARTE DE LOS BUQUES POR LO CUAL DEBEN LLEVAR JUNTAS DEEXPANSION PARA QUE NO ACTUEN COMO ELEMENTOSRESISTENTES Y PARA EVITAR QUE SE PRODUZCAN PANDEOS ENLAS SUPERESTRUCTURAS

SUPERESTRUCTURA: Se dice de lasconstrucciones practicadas sobre lacubierta principal de un buque, como ser:púlpito, puente, etc.

PUNTALES

• LOS PUNTALES SIRVEN PARAREFORZAR LOS BAOS Y LASCUADERNAS EVITANDO QUESOPORTEN EL TOTAL DE LACARGA. LOS PUNTALES, SEINTALAN VERTICALMENTE YENTRE CUBIERTAS, PUEDENSER CONSTRUIDOS DEDIVERSOS MATERIALES YFORMAS. LOS PUNTALES MASCOMUNES SON DE TUBO DEACERO, CON PIEZASESPECIALES DE REFUERZO ENSUS UNIONES A LASCUBIERTAS SUPERIOR EINFERIOR.

MAMPAROS

• LOS MAMPAROS SONLOS ELEMENTOS DELBUQUE CON LOS QUE SECONSIGUE LACOMPARTIMENTACION.

• LOS MAMPAROSESTRUCTURALES OMAMPAROS ESTANCOSSIRVEN DE UNION ENTRECUBIERTAS, CUADERNASY FORRO Y DEBEN SERCAPACES DE SOPORTARUNA DETERMINADAPRESION HIDROSTATICA.

• LOS MAMPAROS NOESTANCOS SE USANSIMPLEMENTE PARASEPARAR LOS DISTINTOSCOMPARTIMENTOS.

• LOS MAMPAROSESTANCOS SUELEN

LLEVAR REFUERZOSCOMO LOS QUE SEAPRECIA EN LA LAMINA,LOS CUALES VANALINEADOS CON LOSLONGITUDINALES DECUBIERTA.

• EL TAMANO DE LOSREFUERZOS DEPENDERADE LA PRESIONHIDROSTATICA QUE DEBSOPORTAR ELMAMPARO, TENIENDOEN CUENTA QUE UNPANDEO EXCESIVOPUEDE HACER QUEFALLEN LAS UNIONESENTRE PLANCHAS.

• LOS MAMPAROSESTANCOS VAN DESDELA QUILLA A LACUBIERTA PRINCIPAL Y

EVITAN QUE SEEXTIENDAN LASINUNDACIONES EN CASODE CUALQUIER DANO ENLA OBRA VIVA.

• EN GENERAL LOS BUQUESE DIVIDEN EN ELMAXIMO DECOMPARTIMENTOSESTANCOS COMPATIBLECON LAS MISIONES YFUNCIONES DEL BUQUE.

TODO LO ANTERIORMENTE DICHO SE RESUME EN QUELA ESTRUCTURA RESISTENTE DEL BUQUE ESTACONSTITUIDA POR PLANCHAS Y REFUERZOS. CADAREFUERZO SIEMPRE APOYADO EN OTRO DE IGUAL OSUPERIOR RESISTENCIA, FORMANDO ANILLOSESTRUCTURALES QUE PERMITEN LA ADECUADATRANSMISION DE ESFUERZOS, CONFIRIENDO A LAESTRUCTURA DEL BUQUE / VIGA, COMO CONJUNTOGLOBAL, LAS CUALIDADES RESISTIVAS NECESARIAS.

MAMPAROS

GEOMETRIA DEL BUQUE

• AL NO SATISFACER LAS FORMAS DE LOS BUQUES ANINGUNA LEY ANALITICA, HAY QUE RECURRIR PARA SUREPRESENTACION AL METODO GRAFICO,PROYECTANDO ESTAS FORMAS SOBRE TRES PLANOSCOORDENADOS ( TRNVERSAL, LONGITUDINAL Y DE LAFLOTACION), RESULTANDO ASI LAS SIGUIENTESSECCIONES:– PLANO DE LINEAS DE AGUA, PARALELAS A LA FLOTACION– CAJA DE SECCIONES PARALELAS AL PLANO TRANVERSAL– PLANO DE CORTES LONGITUDINALES PARALELAS AL PLANO

LONGITUDINAL.

GEOMETRÍA DEL BUQUE.

PARA COMPLETAR LA REPRESENTACION DE LA CARENAESPECIALMENTE LA DE LOS FONDOS, SE HACE USO DESECCIONES OBLICUAS QUE SE LLAMAN VAGRAS PLANAS.ESTAS CURVAS SON LAS INTERSECCIONES DE LASUPERFICIE DE CARENA CON PLANOS PERPENDICULARESAL TRANSVERSAL, ELEGIDOS DE MODO QUE SEANNORMALES A LA CARENA SI ES POSIBLE, EN LAS PARTESMAS IMPORTANTES DE DICHA SUPERFICIE.

CAJA DE SECCIONES• ESTAS CURVAS

SON INTERSECCIONES DE LA SUPERFICIE EXTERIOR DEL CASCO CON PLANOS PARALELOS AL TRANSVERSAL.

• ESTOS PLANOS SON SIEMPRE EQUIDISTANTES

Y SU NUMERO SUELE SER 21

• SE DIVIDE LA DISTANCIA ENTRE PERPENDICULARESDE PROA Y POPA EN 20 PARTES IGUALES

PLANO DE LINEAS DE AGUA• ESTAS CURVAS SON INTERSECCIONES

DE LA SUPERFICIE EXTERIOR DELCASCO CON PLANOS PARALELOS A LAFLOTACION.

• ESTOS PLANOS SON EQUIDISTANTES YSU NUMERO VARIA DEPENDIENDODEL TAMANO DEL BUQUE, DE SUSFORMAS Y SOBRE TODO DELCALADO.

• DADO QUE EL BUQUE ES SIMETRICOCON RESPECTO AL PLANOLONGITUDINAL DE CRUJIA, SOLO SEREPRESENTA LAS LINEAS DE AGUACORRESPONDIENTES A UNA BANDA,PROYECTANDOSE EN LA OTRABANDA, LAS VAGRAS PLANAS.

PLANO DE CORTES LONGITUDINALES• ESTAS CURVAS SON

INTERSECCIONES DE LASUPERFICIE EXTERIORDEL CASCO CONPLANOS PARALELOS ALPLANO LONGITUDINALDE CRUJIA(DIAMETRAL).

• EL NUMERO DECURVAS SUELE SER DE5 Y LA MAS ALEJADADEL DIAMETRAL DISTADE EL LOS ¾ DE LASEMI MANGAMAXIMA.

TERMINOLOGIA: ESTRUCTURA

• QUILLA VERTICAL.- Viga en forma de “I” que se coloca sobre al quillaplana. La quilla plana va en contacto con el agua y la quilla vertical va en elinterior.

• CUADERNA.- Viga transversal vertical, continuación de la varenga. Formalas costillas del buque.

• SOBREQUILLA.- Son vigas longitudinales que corren paralelas a la quilla.• VARENGA.- Vigas transversales a la sobrequilla, forma el doble fondo.• VAGRA.- Sobrequilla que va por la curva del pantoque.• ESLORA.- Viga longitudinal que soportan la cubierta.• BAO.- Viga transversal que con la eslora, soporta la cubierta.• MAMPARO.- Plancha reforzada que se extiende desde la quilla hasta la

cubierta y de banda a banda. Normalmente estanca.• RODA.- Armazón que sigue a la quilla plana por la proa.• CODASTE.- Armazón que sirve de sostén al timón y al eje de propulsión.

ESTRUCTURA BASICA DE UN BUQUE

ESTRUCTURA DE UN BUQUE

CASCO(CAJON

ESTANCO)

VIGA CAJON

SUJETA A ESFUERZOS Y DEFORMACIONES

SE RESUMEN EN

• COMPRESION• TRACCION• MOMENTOS

• ELONGACION• COMPRESION• TORCION

• QUEBRANTO

• ARRUFO

1 23

4

5

6

78

910

QUILLA

VIGA DE ALMA LLENA

ALMA

2 ALAS

MATERIALES USADOS EN LA CONSTRUCCION DE UN BUQUE DE GUERRA.

ACERO NAVAL• Según el libro MACHINIG DATA HANDBOOK, volúmenes 1 y 2, los

grupos de aceros especiales utilizados para la elaboración de blindajesy construcción de barcos son:

• HY 80• HY 100• HY 180• MIL-S-12560• MIL-S-16216

En realidad este grupo puede ser reducido a los tres primeros elementos ya que existe una equivalencia con los dos últimos, en la Tabla 1 se pueden apreciar dichas equivalencias, además de la adición de otros materiales relacionados.

Nombre comercial del acero y equivalenciasTABLA 1.

Comercial Militar UNS Otras

HY 80*MIL-S-21952

MIL-S-16216 J 42015 ST2770

HY 100 MIL-S-16216 J 42240 ST2770

HY 180 FMS-1111**

MIL-S-12560***

MIL-S-46100***

* El número que acompaña al HY significa la resistencia última a la fluencia multiplicada por mil, dada en psi.** Lockheed/General Dynamics.*** Aceros de alta dureza usados para blindaje.

La designación MIL-“X” es de gran importancia ya que es la usada en la industria militar en Estados Unidos, sin embargo, utilizaremos la designación comercial, ya que es la forma mas utilizada para referirse a estos materiales. La designación UNS (Unified Numeric System) es un sistema de referencia internacional.

COMPOSICION QUIMICA Tabla 2

• CARBONO C 0,796• MANGANESO Mn 0,152• AZUFRE S 0,017• FOSFORO P 0,008• SILICIO Si 0,130• NIQUEL Ni 2,81• CROMO Cr 1,53 (HY 180 0,12/0,15)• MOLIBDENO Mo 0,344• COBRE Cu 0,043/0,30• Otros** 0,012 Ti/0,0057 V/0,09 Al

0,16 Co/0,019 As

d

* Standar Reference Material 1286, Low Alloy Steel (HY 80). National Institute of Standars & technology.** Valores máximos.Como es posible apreciar en la Tabla 2 la cantidad de aleantes en los tres aceros es muy baja (específicamente conel Cromo, Níquel y Molibdeno), haciendo que se les llame Aceros de Baja Aleación. El porcentaje de cada uno delos elementos influye determinantemente en las propiedades y comportamientos del material frente a diversosprocesos, como tratamientos especiales para mejorar su resistencia, procesos de maquinado y unión.

PROPIEDADES

Descripción S. Métrico S. Inglés ComentariosDureza 33.5 Rc 33.5 Rc 1” de espesorDureza 40 Rc 40 Rc ½” de espesorDureza 41.5 Rc 41.5 Rc 1/8” de espesorResistencia a la tensión 483-689 MPa 70000 - 100000 psi Varía con el espesorResistencia última a la tensión

621-931 MPa 90000-135000 psi Varía con el espesor

Elongación hasta la ruptura 13% - 23% 13% - 23%Según la temperatura de templado

Resistencia al impacto* 33.9 - 94.9 J 25 - 70 ft-lbSegún la temperatura de templado

Módulo de elasticidad 205 GPa 297 000 ksi Típico del Acero

* Ensayo Charpy

TABLA 3. Propiedades mecánicas

Descripción Valores

Densidad 7.87 g/cm³

Gravedad específica 7.83

Calor especifico 0.11 J/KG*K

Punto de fusión 1425ºC

TABLA 4. Propiedades Físicas

Descripción ValoresConductividad térmica 47 - 58 (W/m•K)Calor latente de fusión 280 - 320 kcal/kgTemperatura máxima de servicio

793ºC

Expansión térmica 10.5x10^6 - 12 x10^6 /ºC

TABLA 5. Propiedades Térmicas

Descripción ValoresResistividad 125 x10^-8 - 133 x10 -̂8 ohm.mPermeabilidad magnética No ferroso

TABLA 6. Propiedades Electromagnéticas

Descripción ComportamientoInflamabilidad Muy buenaAgua dulce Muy buenaAgua salada Muy buenaSolventes orgánicos Muy buenaOxidación a 500ºC Muy buenaRayos UV Muy buenaÁcidos débiles Muy buenaÁcidos fuertes Muy buenaAlcalinos débiles Muy buenaAlcalinos fuertes Muy buena

TABLA 7. Resistencia ambiental

PROPIEDADES RESPECTO A LOS PROCESOS DE MAQUINADO Y DE TRATAMIENTOS PARA MEJORAR SU RESISTENCIA

• Maquinado• Soldabilidad• Tratamiento Termico• Forjado• Trabajo en caliente• Trabajo en frio• Evejecimiento• Endurecido

OBTENCION Y PRESENTACION

• Según la UNS, las especificaciones de los aceros HY 80 y HY 100 son J42015 y J42240respectivamente, donde la letra representa el proceso de obtención del acero relacionado,en este caso, la “J" significa aceros aleados fundidos, lo que quiere decir que los materialesbase pasaron por un proceso de fundición para poder ser elaborados. Estos aceros seencuentran disponibles para la venta en forma de barras y placas según el tipo de utilizaciónposterior. La ventaja de estos aceros radica en que son aptos para el trabajo en frío y portanto las barras son una excelente opción para un comprador que posea los equiposnecesarios para maquinar estas barras según sus necesidades.

• Ya que estos aceros están destinados a prestar básicamente el servicio de transporte, militaro civil, las placas (planchas) constituyen la forma más apta para ser distribuidos, ya que parala construcción de barcos y aviones se necesitan superficies planas que puedan ser unidas yrepresenten conjuntos soldados de alta resistencia.

USOS Y PRECIOS

USOS• Las propiedades de estos aceros aleados exhiben gran resistencia a la fluencia, muy buena

tenacidad y en especial un alto grado de resistencia a la corrosión, características fundamentales enla construcción de aplicaciones críticas de aeroespacio e hidroespacio, además de recipientes dealta presión y grandes estructuras de acero.

• Aunque en el comercio existen aceros con excelente resistencia, estos aceros especiales sondestinados en su mayoría para construcciones navales, específicamente en la construcción decascos para barcos (comerciales y militares) y submarinos, donde prima el comportamiento frente atemperaturas extremas, condición en la cual las propiedades mecánicas no pueden ser degradadas.

• Estos materiales también son aplicados en la industria aeroespacial donde no se permite eldesarrollo de focos de corrosión debido a la atmósfera y donde la capacidad de soportar grandespresiones es fundamental, incluso sobre estructuras que fueron soldadas previamente. Los acerosHY son de muy buena soldabilidad, siempre y cuando este proceso sea ejecutado debidamente, yaque el calor puede transformar la dureza superficial o generar focos de corrosión.

• En cuanto a los aceros para blindaje, es necesario que posean una alta dureza superficial,acompañada también de resistencia a la corrosión atmosférica, para mantener así una estructuracompacta y resistente a impactos balísticos y no balísticos, es necesario anotar que las placas parablindaje requieren, para un óptimo uso, ser ensambladas junto con otros materiales diseñadosespecíficamente para la industria de seguridad como el kevlar u otros componentes como fibras decarbono, etc.

• Otras aplicaciones para estos aceros son: partes de turbinas, aplicaciones a alta temperatura,sistemas de combustión, procesamiento químico, manufactura de papel, dispositivos de extrusión,reactores nucleares y pos-quemadores.

PRECIOS• En el comercio se pueden encontrar varios precios dependiendo de la

presentación del acero comprado, en el caso de adquisición de placas(planchas) el vendedor posee tablas o en su defecto un software donde seingresan los datos dimensionales (alto, ancho y espesor) y según el materialse calcula el peso, en base a este se da a conocer la cantidad total de dinero,un precio común encontrado para los aceros HY varia entre US$ 0.40 a US$0.90 por libra, dependiendo del tipo exacto de acero y los tratamientotérmicos realizados durante su manufactura antes de salir a la venta. Esvalioso anotar que este precio es el que se maneja en el territorioestadounidense, los precios que se manejan en Perú son mas altos ya quedeben pagarse gastos de envío, seguros, impuestos, etc.

Clase Nro 2 Flotabilidad y Estabilidad

Documents

Transcript of Clase Nro 2 Flotabilidad y Estabilidad