PESO EN LOS NAVÍOS

El PESO

Hablábamos al principio del equilibrio entre peso y flotación. El buque flota en un determinado calado porque, precisamente en esa posición, el peso es compensado por el Empuje (fuerza de flotación).

En general en los navíos todos los objetos (cargamento, lastre, etc) están bien “trincados”. Es decir, bien sujetos para que no se desplacen cuando el barco navega.

Llamamos ESTIBA al “buen orden y trincaje de la carga y pesos abordo”, o a la operación de cargar y trincar.

Además de los pesos embarcados, el navío tiene un peso: el “peso propio” o, con un termino más náutico, el “Peso en Rosca”. Es de suponer que salvo en caso de avería, los pesos propios ocuparán una posición fija abordo.

En principio podemos considerar que la cantidad y posición de todos los pesos abordo de un buque son fijos.

Desde todos estos pesos y, teniendo en cuenta la posición y cuantía de cada uno de ellos incluyendo el propio buque, podremos obtener el Centro de Gravedad (CG) del conjunto.

Si tanto el valor como la posición de todos ellos es fijo, la posición del CG resultante, también lo será.

 

 

EFECTO DEL EMBARQUE Y DESEMBARQUE DE PESOS:

 

A un navío con una cierta cantidad de carga le corresponderá un Desplazamiento (igual al total de peso abordo más el del propio barco) y, por lo tanto, un Calado.

 

Calado= Inmersión del casco, medida desde la línea de flotación al canto bajo de la quilla.

Si la distribución de carga está bien hecha, el navío estará adrizado, los calados a proa y popa serán los correctos (cada navío tendrá una diferencia de calados óptima propia), y además será estable(no tendrá tendencia a volcar).

 

Añadir un peso al conjunto, tendrá tres efectos principales:

a ) Aumento del peso total, y por lo tanto del Desplazamiento.

b ) Cambio del calado. Más desplazamiento implica más volumen sumergido y, por lo tanto, más profundidad de inmersión.

c ) Cambio de la posición del Centro de Gravedad.

 

Si embarcamos un peso en una de sus bandas, el CG cambiará moviéndose a una banda. El casco responderá escorando a esta misma banda hasta encontrar una nueva posición de equilibrio.

 

Además, si el embarque se hace en un lugar cerca de la quilla, el CG resultante bajará, mientras que si el embarque se hace en alto, el CG subirá.

Intuitivamente, todos sabemos que un barco con pesos bajos irá mejor que uno con pesos altos. Hemos visto los veleros modernos, con esas largas “orzas” con sus pesados bulbos en forma de torpedo en el extremo.

Parece lógico que si el CG está bajo el casco, el velero será estable; si no es así, el barco dará la voltereta. Sin embargo, ningún gran velero lleva esos “apéndices”, ni aquellos de la Edad de la Vela, ni los modernos. Tampoco se ven buques de guerra o mercantes con orza y bulbo.

Efectivamente, ese diseño tan fácil de entender no es la única manera de conseguir que un casco sea estable. De hecho, tiene muchas complicaciones y desventajas.

Una orza es como una espada sumergida bajo el casco a la que le hemos metido un peso en la punta.

Lo más evidente es que si pusiéramos tal cosa en un gran buque, el calado total sería tan grande que no podría entrar en ningún puerto.

Además sería endeble y, hoy por hoy, incapaz de soportar los esfuerzos mecánicos a los que se vería sometido.

Por último y muy importante: todo lastre que deba ser soportado por el buque implica una pérdida de capacidad de carga.

 

Nótese en los ejemplos que siguen, que el Centro de Gravedad está por encima del Centro de Carena.

 

 

Entonces …. ¿Cómo se consigue que un navío sea estable y no vuelque ?

 

Cuando hablábamos de la forma de la carena y cómo varía ésta al escorar, dimos las claves. El principal determinante de la estabilidad de un navío es la forma.

 

Veamos:

En la figura siguiente, el navío está Adrizado. Empuje y  Peso están alineados.

CG –> Centro de Gravedad.

CC –> Centro de Carena.

Peso (rojo) y Empuje (azul) son iguales, pero de sentido contrario.

 

Peso-equilibrio

 

Ahora, suponemos que una fuerza externa, (golpe de viento, ola, …) hace escorar el barco.

Como no hemos tocado el peso, la posición del CG permanece constante mientras que la de CC (Centro de Carena) sí cambia.

La Carena ha cambiado de forma, por lo tanto, el Centro de Carena también ha variado.

El peso no ha cambiado y por ello el Empuje permanece constante.

Peso-balance

 

 

La fuerza exterior ha escorado el navío a estribor. El volumen de la Carena ha aumentado a esta banda, por lo tanto ha disminuido a la otra (el volumen total es constante). Como resultado, el CC se ha desplazado a estribor.

La fuerza de flotación, empuje “E”, ya no está alineada con el centro de Gravedad, asi que se producirá un MOMENTO DE FUERZAS.

En el instante en que la fuerza exterior deje de actuar, el MOMENTO llevará al barco de vuelta a la posición de equilibrio.

 

Evidentemente, ninguno de estos movimientos es instantáneo. Cuando el casco rota buscando de nuevo el equilibrio, adquiere INERCIA, asi que se pasará de largo y escorará a la otra banda.

El CC va siguiendo a la escora, de tal manera que cuando la escora sea a babor, su posición estará en esta banda también.

Es decir, el PAR DE ESTABILIDAD, trabaja ahora para producir la rotación contraria.

 

El navío “balanceará” a una y otra banda, alrededor de la posición de equilibrio con un movimiento amortiguado. Es decir, cada vez la escora será menor hasta que quede en reposo y en equilibrio otra vez.

 

VALOR DEL PAR DE ESTABILIDAD

 

Veíamos en un capítulo anterior la definición de MOMENTO de una fuerza y que una fuerza que actúa sobre un cuerpo a una distancia del CG, generará movimiento (por ser una fuerza) y rotación (por estar “desalineada”).

 

Sin embargo, en el caso de nuestro navío, solo se produce rotación. El barco balancea, pero sin una causa diferente; ni sube, ni baja, ni se desplaza a ninguna parte.

 

La razon es, como ya hemos visto, que existen DOS fuerzas, iguales y de sentido contrario: el Peso y el Empuje.

Las dos fuerzas se anulan y, por lo tanto, no hay movimiento lineal, pero al no actuar alineadas, SÍ que se genera rotación.

 

Este sistema de fuerzas equilibradas, pero no alineadas, se llama PAR DE FUERZAS.

El sistema, no se desplaza, pero rota alrededor de un eje.

Peso-balance 2

 

 

El valor del PAR DE ESTABILIDAD viene dado por el producto del EMPUJE por la distancia que separa esta fuerza de la del peso.

En la figura anterior, la distancia es la que separa CG del punto Z, y la fuerza es E.

Para abreviar, llamamos GZ a la distancia CG-Z.

 

Asi pues: PAR DE ESTABILIDAD = GZ x E

 

Como ya sabemos, Empuje= DESPLAZAMIENTO, por lo tanto:

 

PDE= D x GZ

 

Como el desplazamiento es constante, PDE variará solamente en función de GZ. A mayor GZ, mayor estabilidad.

Y de nuevo extraemos algunas consecuencias importantes:

 

Como GZ es la distancia entre el Centro de Gravedad y la fuerza de Empuje, “CUANTO MÁS SE SEPAREN LA POSICIÓN DEL CENTRO DE CARENA Y EL CG, MEJOR ESTABILIDAD TENDREMOS”

Es decir, nos conviene una forma de buque que, cuando escore, genere un cambio grande en la posición del centro de carena para que la distancia GZ aumente mucho, y por tanto el PAR DE ESTABILIDAD.

 

Si el Centro de Gravedad es fijo, solamente el movimiento del Centro de Carena produce la estabilidad.

Pero para cada ángulo de escora la posición del Centro de Carena es diferente, por lo tanto la distancia GZ también lo es, siendo nula para buque Adrizado y máxima para una escora que está determinada por la forma del casco.

 

El valor del par de estabilidad es diferente para cada ángulo de escora y tiene un valor=0 cuando el navío está adrizado.

El modo en que el valor del par varía, depende del movimiento de CC y por lo tanto, de la forma del casco.

 

La estabilidad de un navío depende primero de la forma y después del peso.


Uso de cookies

Este sitio web utiliza cookies para que usted tenga la mejor experiencia de usuario. Si continúa navegando está dando su consentimiento para la aceptación de las mencionadas cookies y la aceptación de nuestra política de cookies, pinche el enlace para mayor información.plugin cookies

ACEPTAR
Aviso de cookies