estabilidad de un buque

FACULTAD DE INGENIERIA NAVAL

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL PER

INDICE

DEDICATORIA1RESUMEN2MARCO TEORICO31.Definicin de Estabilidad42.Principios de estabilidad43.Condiciones bsicas de Estabilidad54.Clasificacin de la Estabilidad:6I.Estabilidad Esttica6II.Estabilidad Dinmica65.Estabilidad inicial76.Los cuatro puntos fundamentales enla estabilidad deun buque8I.Punto K8II.Punto B o C8III.Punto G8IV.Punto M87.Casos de Equilibrio: ESTABLE, INESTABLE E INDIFERENTE9I.Equilibrio estable o estabilidad positiva9II.Equilibrio indiferente o estabilidad nula9III.Equilibrio inestable o estabilidad negativa.108.Determinacin del brazo adrizante109.Tipos de Buques respecto a estabilidad:11I.Buques blandos, dulces o celosos:12II.Un buque duro12CONCLUSIONES13BIBLIOGRAFIA13

DEDICATORIA

PRIMERAMENTE A DIOS POR HABERME PERMITIDO LLEGAR HASTA ESTE PUNTO Y HABERME DADO SALUD,SER EL MANANTIAL DE VIDA Y DARME LO NECESARIO PARA SEGUIR ADELANTE DA A DA PARA LOGRAR MIS OBJETIVOS, ADEMS DE SU INFINITA BONDAD Y AMOR.

A MI MADRE POR HABERME APOYADO EN TODO MOMENTO, POR SUS CONSEJOS, SUS VALORES, POR LA MOTIVACIN CONSTANTE QUE ME HA PERMITIDO SER UNA PERSONA DE BIEN, PERO MS QUE NADA, POR SU AMOR. A MI PADRE POR LOS EJEMPLOS DE PERSEVERANCIA Y CONSTANCIA QUE LO CARACTERIZAN Y QUE ME HA INFUNDADO SIEMPRE, POR EL VALOR MOSTRADO PARA SALIR ADELANTE Y POR SU AMOR. A MI HERMANA POR SER EL EJEMPLO DE UNA HERMANA MAYOR Y DE LA CUAL APREND ACIERTOS Y DE MOMENTOS DIFCILES Y A TODOS AQUELLOS QUE AYUDARON DIRECTA O INDIRECTAMENTE A REALIZAR ESTE DOCUMENTO

A MI PROFESOR POR SU GRAN APOYO Y MOTIVACIN PARA LA CULMINACIN DE NUESTROS ESTUDIOS PROFESIONALES, POR SU APOYO OFRECIDO EN ESTE TRABAJO, POR HABERME TRANSMITIDOS LOS CONOCIMIENTOS OBTENIDOS Y HABERME LLEVADO PAS A PASO EN EL APRENDIZAJE

RESUMEN

La temtica de este trabajo surge como medida para intentar conocer un poco ms all del mero clculo del complicado mundo del estudio de la estabilidad de los buques, que tan importante es para los oficiales de cubierta.Este trabajo se debe a anlisis estudio seguimientos de accidentes martimos, donde los buques por diversas causas, han perdido la estabilidad y en algunos casos han llegado a zozobrar con fatales consecuencias. A continuacin el trabajo contina con un desarrollo del estudio de la estabilidad de los buques y los grandes avances que fueron haciendo conocidos cientficos, arquitectos navales y navegantes.Hoy en da, los complejos clculos de estabilidad en muchos casos se seguirn ejecutando a mano por parte de los oficiales de cubierta, y en otros muchos, con el avance de las nuevas tecnologas, se han ido desarrollando programas que hacen dichos clculos.Hoy da, como en cualquier actividad en el mundo de la mar, est todo regulado por distintas normas, convenios, etc. En el trabajo se le dedica una parte a la evolucin que han tenido los criterios de estabilidad desde su aparicin e implantacin, que si bien en la actualidad la mayor parte de los buques estn englobados dentro de los de la normativa de la OMI, el criterio de Rahola por su sencillez de aplicacin y comprensin se sigue usando por muchos oficiales de cubierta abordo.

MARCO TEORICO

1. Definicin de EstabilidadEl estudio de la estabilidad fija la naturaleza del equilibrio, evala la tendencia que tiene el buque a regresar a su posicin normal de reposo cuando es separado de ella por la accin de fuerzas interiores (carga, combustible, lastre, etc.) y exteriores (viento, olas de mar) como tambin el grado de reserva de flotabilidad que an queda, cuando se lo somete a una accin perturbadora externa.

2. Principios de estabilidadSe llama metacentro (M) al punto imaginario de interseccin del plano de cruja con la vertical que pasa por el centro de carena (C) del casco escorado. Cuando el metacentro est ms alto que el centro de gravedad (G), el equilibrio es estable; es decir, que la estabilidad se mantiene aun cuando el centro de gravedad se halle por arriba del de carena (no es necesario poner en la bodega los bultos ms pesados abajo) pero siempre que el metacentro est ms alto que el centro de gravedad.Aunque el anlisis de la accin de las fuerzas interiores, en esencia, no corresponde a los requisitos exigibles para que un cuerpo en el agua sea considerado buque, no obstante ello, es oportuno tratar el tema por la influencia decisiva de estas fuerzas sobre la estabilidad.La distribucin armnica de la carga, combustible y lastre juega un rol importantsimo para la estabilidad como tambin para la resistencia de las estructuras. Los preceptos sobre franco bordo, las marcas de las lneas de mxima carga, constituyen un factor de seguridad, indican un peligro de zozobrar si aqullas son sobrepasadas; aunque de ningn modo deban considerarse como dato suficiente para estimar un buen grado de estabilidad.Los astilleros entregan con el buque, adems de los planos de construccin, diversos diagramas y curvas de desplazamientos, escalas de calados, curva de toneladas por centmetros o pulgadas de inmersin, que permiten hacer todas las determinaciones necesarias para poder abarrotar eficientemente el buque.La carga debe estibarse (acomodarse) de manera que forme en la bodega un conjunto compacto que no deje resquicios que faciliten el corrimiento, y cuando es inevitable la existencia de espacios libres o se trate de carga a granel o lquida, se toman medidas de seguridad, como ser: instalacin de tabiques transversales, longitudinales, mamparos frenantes, cuas, puntales, trincas, amarras, etc. Al trmino de la operacin de arrume, si no ha sido posible corregir pequeas inclinaciones del buque en direccin proa-popa (asientos) o transversales (escoras) a una u otra banda, se procede a trasvasar combustible y agua, o a llenar o vaciar los celulares del doble fondo, a fin de que el buque recupere la condicin normal de adrizamiento para la navegacin.

3. Condiciones bsicas de Estabilidad

Podemos enunciar las condiciones bsicas que debe cumplir un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido, sin contacto alguno con otros cuerpos, como para que permanezca en equilibrio. La primera condicin bsica es que "el peso del cuerpo y el empuje que recibe sean fuerzas iguales y opuestas, nicas fuerzas que actan sobre el cuerpo en tales condiciones". Por lo tanto deber ser:PESO = EMPUJECONFORME AL PRINCIPIO DE ARQUMEDES: PESO = DESPLAZAMIENTO

El peso del buque es la suma de varios y distintos pesos (el del propio buque vaco, el de su combustible, agua, provisiones, carga, etc.). El nico invariable es el primero, los dems varan segn la carga. Es as que en todo momento, el peso total del buque ser igual a la suma de sus pesos componentes y de acuerdo con la primera condicin bsica de equilibrio, el peso total debe ser igual al desplazamiento. Es una fuerza vertical, hacia abajo, aplicada en un punto llamado centro de gravedad (G).El empuje que recibe el buque es una fuerza vertical, hacia arriba, que pasa siempre por el baricentro (o centro de volumen) de la carena. Este punto se llama centro de empuje o centro de carena (B) y tambin podra ser definido como el centro de gravedad del volumen del lquido desplazado por el buque.Para que exista equilibrio, ambas fuerzas (peso y empuje) deben ser iguales y encontrarse sobre la misma vertical a fin de anularse. Esto nos permite expresar la segunda condicin bsica de equilibrio: "el centro de gravedad (G) y el centro de carena (B) del buque deben estar sobre la misma vertical".

4. Clasificacin de la Estabilidad:

Atendiendo al concepto de estabilidad podemos distinguir:

I. Estabilidad Esttica

Estudia las condiciones de equilibrio de un buque en aguas absolutamente tranquilas. Aun cuando por estar flotando en un medio lquido la nave est en constante movimiento, es vlido el estudio de la Estabilidad Esttica y es vlida su aplicacin, ya que el comportamiento promedio de una nave en el mar es muy similar al comportamiento de sta en aguas tranquilas.

II. Estabilidad Dinmica

Estudia las condiciones de equilibrio de un buque sometido al efecto de las fuerzas de las olas y del viento. Este equilibrio dinmico resulta del despliegue de energa de la nave, o en otras palabras, de los trabajos que debe efectuar ante la exigencia que le impone el efecto de las olas y el viento.

Ambos tipos de estabilidad los podemos clasificar:

ESTABILIDAD

5. Estabilidad inicial

Compone el estudio de la estabilidad del buque para inclinaciones iguales o menores de 10. El centro de ese arco es el metacentro transversal. De all a que para inclinaciones menores de 10 puede asumirse KM constante (se asume como un punto fijo).El coeficiente de estabilidad inicial transversal = Desplazamiento x GM (en Tm x m), nos indica el comportamiento del buque dentro de la estabilidad inicial, es decir en inclinaciones menores de 10, en aguas tranquilas (Estabilidad Esttica).Valores normales de GM para distintos buques en funcin del parmetro GM/manga en un buque:Buques de Pasaje, GM/M = 0,040 a 0,050Cargueros grandes, GM/M = 0,035 a 0,052Cargueros pequeos, GM/M = 0,040 a 0,055Buques tanques, GM/M = 0,060 a 0,092Transbordadores, GM/M = 0,090 a 0,102Costeros, GM/M = 0,055 a 0,080Remolcadores, GM/M = 0,060 a 0,080

En buques de pasaje, con frecuencia el GM no excede del 5% de la manga. En buques mercantes cargueros, de mediano y gran tonelaje, el GM tiene un valor de 1% al 2% de la manga, al final de viajes largos cuando transportaban una capacidad de carga completa. Al salir de viaje del 3% al 5% de la manga. En cargueros pequeos y costeros, el GM, llega a tener un valor del 8% de la manga.

6. Los cuatro puntos fundamentales enla estabilidad deun buque

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

I. Punto K

Es el punto de partida para la medicin de los tres puntos restantes que interesan a la estabilidad del buque. Se encuentra sobre la lnea de interseccin del plano de cruja y el plano base.

II. Punto B o C

Est en el centro geomtrico de la obra viva o carena. Se lo denomina baricentro (B) o centro de carena (C). Sobre el acta la resultante de todos los empujes hidrostticos verticales, de abajo hacia arriba que actan en la carena.

Como ya se vio, la masa de agua desplazada por la carena es igual a la masa del buque. Esto significa que el agua desplazada por la carena pesar exactamente lo mismo que el buque. Cabe destacar que el baricentro se mueve en todos los sentidos cuando el buque navega en aguas agitadas, cuando el buque se escora y/ o cabecea debido a fuerzas externas.

III. Punto G

Es el centro de gravedad(CG). Desde el acta la resultante de la fuerza de gravedad sobre todas las diferentes masas que componen el buque.Su posicin respecto a la quilla es conocida como la ordenada del centro de gravedad (KG) y es registrada en los libros de estabilidad del buque para desplazamiento liviano, debiendo el oficial calcularla de acuerdo a como haya procedido a cargar su buque.

IV. Punto M

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

Este punto es conocido como Metacentro. Lo podemos definir como la meta superior que puede alcanzar el centro de gravedad CG para que el buque genere brazos adrizante, si lo sobrepasa cuando el buque escore generar brazos escorantes.

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

Todo buque, dentro de sus protocolos, indica los valores mximo y mnimo aconsejables para el mismo.Si el buque escora o cabecea ngulos mayores a los mencionados, entonces el metacentro comienza a deambular dejando ya de ser un punto prcticamente fijo.

7. Casos de Equilibrio: ESTABLE, INESTABLE E INDIFERENTE

La condicin de estabilidad de un buque depende del par de estabilidad y ste depende de las posiciones del centro de gravedad y centro de carena. Para los diferentes casos podemos distinguir los equilibrios siguientes:

I. Equilibrio estable o estabilidad positiva

Cuando al escorar un buque, a causa de una fuerza exterior, M se encuentra situado por encima de G, el brazo del par generado hace adrizar al buque.

II. Equilibrio indiferente o estabilidad nula

En el caso de que coincidan G y M no se genera ningn par de fuerzas por lo que el buque quedar en la posicin escorada GM nulo

III. Equilibrio inestable o estabilidad negativa.

Cuando el centro de gravedad se halle ms alto que el metacentro, el par de estabilidad har girar el barco en el sentido de la flecha y por tanto aumentara su escora.

8. Determinacin del brazo adrizante

Enderezar una embarcacin que iba escorada.Colocar el barco en posicin vertical (en la direccin de las drizas), es la accin contraria de escorar. Se adriza un barco cuando cesa la fuerza o el peso que lo escoraEste valor surge de la aplicacin del concepto de sumatorias demomentos estticos 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.

Para efectuar esta sumatoria se cuenta a bordo con planillas que contemplan cada uno de los compartimentos de carga, tanques de combustible, lastre, provisiones y por supuesto el peso y posicin del C de G del buque vaco. En la actualidad todos estos clculos se efectan mediante programas de ordenadores que no solo agilizan la operacin sino que aseguran la exactitud.

El peso de la espada se opone a la escora El peso de la espada se opone a la escora

9. Tipos de Buques respecto a estabilidad:

I. Buques blandos, dulces o celosos:

De estabilidad son los que tienen un GM pequeo, los que como consecuencia tendrn un perodo de balance grande, balances suaves y lentos, el buque se duerme, tendiendo a quedarse escorado a una banda. El riesgo es que al enfrentar mal tiempo se d vuelta de campana.

II. Un buque duro

De estabilidad es el que tiene un GM grande, un perodo de balance pequeo, balances bruscos y rpidos. Esto es incmodo para la dotacin. Tambin existe el riesgo que se corten las trincas de la carga. En un buque de carga no es bueno ni un extremo ni el otro. Un GM inconveniente se modificar movilizando pesos, lastrando, deslastrando o trasvasijando combustible.

CONCLUSIONES

Para realizar un ptimo estudio de estabilidad existen criterios resaltantes que vienen a normas que debe cumplir un buque para que su estabilidad alcance valores mnimos que garanticen su seguridad.

Estos criterios pueden clasificarse segn los parmetros que controlan en: Criterios en funcin de laaltura metacntrica. Criterios en funcin de laestabilidad esttica. Criterios en funcin de la estabilidad esttica y dinmica. Criterios en funcin de la estabilidad esttica y la accin del viento. Criterios en funcin del perodo y amplitud del balance.

El cual permite que el desarrollo de los proyectos de los buques tiendan a navegar de manera ptima con el propsito de vencer todos los parmetros que involucran al buque tanto internamente como exteriormente logrando mantener el buque a flote y con la respectiva carga

BIBLIOGRAFIA

http://www.desarrollomaritimo.cl/docum/estabilidad.pdf Teora del Buque, Cesreo Daz Fernndez, Barcelona, 1972 B 43259 1972. Cap XIII Elementos de Arquitectura Naval, Antonio MANDELLI. Librera editorial Alsina Buenos Aires 1986.ISBN 950-553-026-9. Cap IV http://www.enc.es/aulavirtual/0_visita_PY/c1/116/116.htm