Republica Bolivariana de Venezuela

Universidad Nacional Experimental Marítima del Caribe

Coordinación del Programa Nacional de TSU en Trasporte Acuático

Estabilidad.

Competencia General:

Al finalizar las unidades que componen esta materia los estudiantes estarán en la capacidad de Evaluar correctamente las condiciones de Estabilidad Transversal y Longitudinal de un Buque sin avería en cualquier condición de carga.

Unidad 1.FLOTABILIDAD

Contenido:

Que es la Flotabilidad de un Buque..

Los Principios de la Flotación: (Principio de Arquímedes).

Relación entre el Peso de Un Buque y el Empuje del Agua.

Reserva de Flotabilidad.

Escala de Calado.

Definición de Buque.Existen muchas maneras de definir un Buque, según la Ley General de Marina y Actividades Conexas (LGMAC).Capitulo II ( De Los Buques). Art. 17.“ Se entiende por Buque toda construcción Flotante apta para Navegar por agua, cualquiera sea su clasificación y dimensión que cuente con: Seguridad, Flotabilidad y estanqueidad . Toda construcción flotante carente de medio de propulsión, se considera Accesorio de Navegación”.También que un Buque es un vaso Flotante, de forma simétrica referido a un plano longitudinal, que sirve para el transporte de Personas y Mercancías de uno a otro punto, dentro de un espacio de agua.Flotabilidad: Propiedad que tiene un buque de sumergirse hasta cierto Calado y le permite flotar sobre el agua aun cuando haya sufrido una avería gracias a su reserva de flotabilidad. Tiene su fundamento en el principio de Arquímedes.Estanqueidad:Es la condición indispensable que debe tener el buque, para que el agua no penetre dentro del mismo.Estabilidad:Es la propiedad que debe tener el buque para retornar a su posición inicial de equilibrio de adrizamiento. Cuando por cualquier circunstancia o acción de las fuerzas externas del mar o vientos el buque es separado de su posición vertical.

LOS PRINCIPIOS DE LA FLOTACIÓN:

Principio de Arquímedes.

"Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del líquido desalojado“.

Para que un buque flote, la condición es que su peso especifico sea menor que el del líquido desalojado por aquel.

Es por ello que la flotabilidad es la propiedad que tienen los buques para mantenerse a flote y que, sumergido hasta la línea de máxima carga, quede volumen suficiente fuera del agua para que pueda navegar con mal tiempo, en previsión de aumento de peso por embarque de agua.

Reserva de la flotabilidad (Rf)

Es el volumen comprendido entre la superficie de flotación y la cubierta principal, más el volumen de espacios cerrados que haya sobre dicha cubierta.

Vt = Volumen total en m3Vs = Volumen sumergido en m3.M = Manga en mts.P = Puntal en mts. E = Eslora en mts.Ca = Coeficiente de afinamiento.Cm = Calado medio en mts.

El coeficiente de flotabilidad (Cf) es la relación existente entre la reserva de flotabilidad y el volumen de carena.El coeficiente de afinamiento de la carena, coeficiente de afinamiento cúbico o coeficiente bloque, (Ca) es la relación entre el volumen del buque y el volumen del paralelepípedo que lo contiene.Para los buques sin cubierta se considera un Ca de 0,7.

Carena

Es la parte del barco situada por debajo de la línea de flotación. Se la denomina también obra viva.

VOLUMEN Y CENTRO DE CARENAVolumen de carena (Vc)Es el volumen de la parte sumergida del barco.El centro de carena (C) es el centro de gravedad del volumen de la carena para la flotación considerada. Su posición queda determinada por la distancia vertical sobre la quilla (KC) y por la distancia longitudinal a la cuaderna maestra (C).

EMPUJE (E)

Es la presión hidrostática aplicada en un punto llamado centro de empuje (Ce). Analizando la figura podemos observar que el centro de empuje y el centro de carena se hallan siempre sobre la misma vertical.

Al actuar el "Ce" sobre la misma vertical que "C", a efectos de estabilidad, hacemos coincidir el centro de empuje con el centro de carena (Ce = C).

RELACION ENTRE CENTIMETROS, PIES Y PULGADAS

1 pie = 1' = 12" = 30,48 cm1 pulgada = 1” = 2,54 cm

Desplazamiento (D) Se llama Desplazamiento al peso total del buque, que es igual al peso del volumen del líquido desalojado por su carena.Se expresa en Toneladas Métricas. (1 Tm = 1000 Kg).

Para calcular el Desplazamiento, conocidos el volumen sumergido, y la densidad del agua, aplicaremos la siguiente fórmula:

Vs =Volumen sumergido en m3.D = Desplazamiento en Tm. d = densidad E = Eslora M = Manga Cm = Calado medio Ca = Coeficiente afinamiento

Hemos de tener en cuenta que, salvo que nos indiquen un valor diferente, para agua dulce d = 1,000 gr/cm3; y para agua de mar d = 1,025 gr/cm3. = 1,025 tm/m3

Dependiendo de las condiciones en que se encuentre el buque podemos diferenciar 3 clases de Desplazamiento:

DESPLAZAMIENTO EN MÁXIMA CARGA.- Es el que corresponde cuando el buque está cargado a la línea de máxima carga permitida

DESPLAZAMIENTO EN ROSCA. - Es el peso del buque vacío, tal como sale del astillero, sin pertrechos, provisiones, tripulación, combustible ni agua. En estas condiciones no puede navegar.

DESPLAZAMIENTO EN LASTRE.- Es el Desplazamiento en rosca aumentado por el peso de los pertrechos, provisiones, agua, combustible y tripulación, no llevando ninguna carga por la que cobrar flete. El buque en estas condiciones puede navegar.

Porte

Es la diferencia entre Desplazamiento en lastre y Desplazamiento en máxima carga.

Peso muerto (dead weight)

El peso muerto (PM) es la diferencia entre el Desplazamiento en máxima carga y el desplazamiento en rosca, o sea, el peso máximo que el buque puede cargar.

CENTRO DE GRAVEDAD (G)Es el punto del buque en el cual se considera que actúa el peso total del mismo, su posición se determina con un cálculo de momentos, en relación a un punto cualquiera. Dicho peso está constituido por el desplazamiento del buque en rosca y por el conjunto del resto de pesos existentes a bordo, es decir el peso total del buque. Para que un buque esté a flote y en equilibrio es necesario:

Que el Desplazamiento del buque y el Empuje sean iguales.

Que "G" y "C" estén en la misma vertical.

Si se cumple la 1ª condición, pero G y C no se hallan sobre la misma vertical, el buque escorará o adrizará a una u otra banda hasta que ambos puntos se encuentren sobre la misma vertical.

EMPUJE HIDROSTATICO

DESPLAZAMIENTO

Efecto del Balance y Escora en un Buque

Algunas Definiciones :

Eslora: Es la longitud del buque medida en el plano longitudinal. Existe la eslora máxima y la eslora entre perpendiculares. ( intersección roda con flotación verano en proa / eje del codaste en popa )Manga: Es el ancho del buque medido en el plano de la cuaderna maestra. Calado: Es la distancia Vertical que se mide a partir de la parte inferior de la quilla ( línea de construcción), hasta la línea de Flotación. Desplazamiento: Es el peso de un buque, es decir el peso del volumen de agua que desaloja .

CALADO

ESLORA MAXIMA

ESLORA ENTRE PERPENDICULARES

PUNTAL

MANGA

Planos de Referencia. Un Buque es un cuerpo que ocupa un lugar en el espacio y para medirlo se tienen que tener tres planos de referencia, que son los siguientes:

Plano Longitudinal o Diametral:

Es aquel que tiene la dirección máxima del buque y lo divide en dos partes simétricas y va en la dirección de Proa hacia Popa.

Este Plano cuando esta vertical el buque se encuentra adrizado y cuando se sale de la vertical el buque se haya escorado.

Plano Horizontal o de Flotación: Es aquel que sigue la dirección horizontal de las aguas en reposo y pasa por la parte inferior del buque o canto bajo de la quilla, también se le llama plano de base.

Mediante este Plano se conoce el asiento del buque.

Plano Transversal: Es aquel perpendicular a los otros dos anteriores y corta al buque en su dirección mínima ( Manga), pasando por la cuaderna maestra.

Plano de la Flotación y Línea de Flotación:

Se llama plano de Flotación aquel plano que coincide con la superficie del agua.

Recibe el nombre de LINEA DE FLOTACIÖN a la intersección de la flotación con el Casco del Buque.

Calado Medio: Esta definido como la semisuma o media de los calados de Proa y Popa de un Buque. Cm = ( Cpp + CPr ) / 2

Calado en el Medio o Calado Real (Cr): Es el Calado que se mide en la Escala de Calado en los costados del Buque localizados en la sección media. Normalmente este calado se aproxima al Calado Medio.

Planos de Referencia del Buque y Ejes de Coordenadas (XYK)

ESCALA DE CALADOS:

Ambas bandas o costados de los buques llevan marcados los calados de Proa , Popa y Medios.

Los números de estas escalas son marcados en bajo relieve si los cascos son de madera y con soldadura con una planchuela si son de acero y luego pintado de blanco o amarillo de el casco es de color oscuro o en negro en caso de cascos claros.

La Escala puede estar marcada en números arábigos o en romanos, cuando están en números arábigos representan medidas en decímetros ( 10 cm ) siendo la altura de cada numero 10 cm.

Cuando la escala esta en números romanos representan medidas expresadas en pies ( 12 pulgadas) y la altura de cada numero es de 6 pulgadas o medio pies.

La lectura se efectúa de la siguiente forma:

Si la línea de agua pasa por la base del número indica que el calado es precisamente dicho número. Por ejemplo si moja la mitad del numero será el número más 5 cm que mide dicha mitad caso del número ( Arábigos) o bien más 3 pulgadas que mide en el caso de numeración Romana.

ASIENTO (A):

Es la diferencia entre el Calado de Popa (Cpp) y el Calado de Proa ( CPr)

A = CPp - CPr

Cuando el Calado de Popa es Mayor que el Proa el Asiento es Positivo, es decir, el Buque esta Apopado en caso contrario cuando CPr es Mayor que el CPp decimos que el asiento es negativo y el buque se encuentra Aproado.

CPp > CPr el A es Positivo ; Buque Apopado

CPr > CPp el Asiento es Negativo; Buque esta Aproado.

Ejercicios de Cálculos de Calados.

Arrufo por Deformación

El la deformación que sufre el buque cuando se encuentra sometidos a esfuerzos que hacen que los pesos predominan en la zona central y el empuje en los extremos.

Deformación Por Quebranto:

Es la deformación que sufre el buque cuando es sometidos a esfuerzos donde se concentran los pesos en los extremos y en la sección media predomina el Empuje hidrostática.

Para calcular el Arrufo o Quebranto de un Buque se comparan el Calado medio (Cm) con el Calado en el medio o real (Cr):

Si el Cm es < que el Cr el Buque tiene ARRUFO ; Arrufo = Cr - Cm ( Positivo).

Si el Cm es > que el Cr el Buque tiene Quebranto ; Quebranto = Cr - Cm ( Negativo).

Asiento Inicial (Ai):

Es el Asiento que presenta el buque al inicio de una operación de carga o descarga.

Asiento Final (Af):

Es el Asiento que presenta el Buque al finalizar una operación de carga o descarga.

Alteración (a):

Es la variación que experimenta el asiento al cambiar el buque una condición de carga. O traslado de pesos y viene dado por la diferencia entre el Asiento final (Af) y el Asiento Inicial (Ai).

a = Af - Ai.

Si (a) es positiva entonces la alteración es Apopante trata de hundir mas la popa y emerge la Proa.

Si (a) es negativa entonces la alteración se dice que es Aproante y trata de emerger la popa y hundir mas la Proa.

Ejercicios de la Unidad N°. 1.1.- Un Buque tiene los siguientes calados: CPr = 8, 20 m y CPp = 8,50 m, Hallar el Calado medio (Cm ) del Buque.

2.- Un Buque Porta contenedores (Bulkcarrier) al momento del zarpe del puerto de Maracaibo tiene los siguientes calados:

Calado a Popa de 7, 70 m y Calado a Proa de 7, 20 m el Oficial de Guardia observa que el Calado en el medio del buque marca 7, 10 m.

Se requiere saber si el buque al momento del zarpe presenta arrufo ó quebranto.

3.- Un buque al momento de el arribo al Puerto de La Salina el Oficial de guardia observa las marcas de calados y en Proa el agua moja la mitad de IX en cuanto en popa moja el comienzo del XI. Se requiere saber cual es el calado medio al arribo del buque.

4.- Un Buque Petrolero arriba al Puerto de Puerto Miranda con los Calados siguientes: Calado en Proa de 6,30 m y Calado en Popa de 6, 80 m. Una vez finalizadas las operaciones de Carga de 315.000 bls netos de crudo pesado tipo Boscan, Zarpa del puerto con destino a Bullen Bay en Curazao con los siguientes Calados: Calado de Proa 8.50 m y Calado de Popa de 8. 80 m. . Se requiere saber:

a.) Calado medio inicial en metros-.

b.) Asiento inicial en cm.

c.) Calado medio final en pies y en pulgadas.

d.) Disminución o Emersión del Calado medio en cms.

e. ) Alteración producida en los Calados.

5. ) Un buque quimiquero presenta las siguiente dimensiones : Eslora = 185 m, Manga de 32 m , al momento del Arribo al puerto de el Tablazo sus calados son: Cpr: 7,20 m y CPp : 7,80 m. Su Coeficiente de afinamiento se estima en: 0,7. El peso especifico del agua en la bahía del tablazo se estima en 1.020 tm/m3.

Se desea saber:

a.) Cual es el Desplazamiento del buque para el momento del arribo.

b.) El Desplazamiento al momento del Zarpe del Tablazo una ves cargado 1600 tons de amoniaco y 1500 tons de soda cáustica.

GRACIAS POR SU ATENCION