1. ESTABILIDAD.

Definiciones y clasificación: Estabilidad estática transversal.

Estabilidad es la propiedad que tiene un barco de recuperar la posición de equilibrio cuando la pierde por causas externas, como por ejemplo el viento o la mar. Se analiza en sentido transversal y longitudinal.

La estabilidad transversal puede clasificarse en:

Inicial: para escoras inferiores a unos 15º

Grandes escoras: superiores a 15º

Centro de gravedad del barco y desplazamiento

El desplazamiento es el peso total del buque, y genera una fuerza vertical (P) hacia abajo que tiende a hundir el barco en el agua. Esta fuerza se aplica en un punto, en el cual consideramos que está toda la fuerza concentrada, y que se denomina centro de gravedad (G).

Centro de carena y empuje

Si el desplazamiento fuese la única fuerza que sobre el barco este se hundiría; sin embargo, existe otra fuerza igual pero de sentido contrario que contrarresta a la primera, de acuerdo con el principio de Arquímedes. Esta fuerza que hace que el barco flote se denomina fuerza de empuje (E) y consideramos que está concentrada en un punto que se denomina centro de carena (C).

Por lo tanto, para que un buque flote debe cumplirse que:

Empuje = Desplazamiento

En la figura a) vemos un barco a flote en posición de adrizado.

Los dos puntos (o centros) donde se concentran las fuerzas son:

– El centro de gravedad (G), donde se concentra el peso del buque (P)(flecha de color azul en la figura)

– El centro de carena (C), que es el centro de gravedad de la parte sumergida, y es donde actúa la fuerza de empuje (E)(flecha de color negro en la figura).

Con el buque adrizado ambos puntos (G y C) se encuentran en la misma vertical, y se cumple que E = P.

Metacentro

Ya hemos visto que el desplazamiento (P) y el empuje (E) actúan sobre puntos diferentes del barco, lo cual cuando un barco esta adrizado no tiene consecuencias pues ambas fuerzas actúan sobre una misma línea (flechas azul y negra que como vemos en la figura a) sin afectar a la estabilidad del barco.

Sin embargo, cuando por la mar o el viento, el barco se escora, entonces cambia la forma de la parte sumergida del barco (carena) y el centro de carena se desplaza de C a C´. Entonces las fuerzas de desplazamiento y el empuje no actúan sobre la misma línea y se genera un par de fuerza o de rotación.

El punto en el que la vertical que pasa por C´ corta al plano longitudinal (línea de crujía) se denomina Metacentro (M) (punto rojo de la figura).

Altura metacéntrica

Altura metacéntrica (GM) es la distancia entre el centro de gravedad G y el metacentro M.

Tipos de equilibrio.

Como veremos a continuación, dependiendo de la altura metacéntrica, hay tres tipos de equilibrio: estable, inestable e indiferente

1) Equilibrio estable:

Si el metacentro (M) se sitúa por encima del centro de gravedad (G), entonces vemos que el par de fuerzas que se origina entre P y E es adrizante.

Por lo tanto, el barco tenderá a recuperar su posición de adrizado.

En equilibrio estable la altura metacéntrica es positiva.

(ver figura b).

2) Equilibrio inestable:

Si el metacentro (M) queda situado por debajo del centro de gravedad (G), entonces el par de fuerzas que se forma entre P y E es escorante.

En este caso, el barco tiene tendencia a volcar.

En equilibrio inestable la altura metacéntrica es negativa.

(ver figura c).

3) Equilibrio indiferente:

Se produce cuando el metacentro (M) coincide con el centro de gravedad (G).

El barco quedará con una escora permanente.

En el caso de equilibrio indiferente, la altura metacéntrica es nula (cero)

(ver figura d).

Efecto del traslado vertical y horizontal de pesos en la estabilidad estática transversal:

Cuando cambiamos la situación de los pesos dentro de un buque no modificamos el desplazamiento, pero si que cambia la posición del centro de gravedad, lo que va a modificar la estabilidad. Ya hemos observado que dos situaciones peligrosas, con respecto a la estabilidad, que son las descritas en las figuras c) y d) (equilibrio inestable o indiferente) se producen cuando sube demasiado el centro de gravedad (G).

a) Vertical: Es muy importante tener en cuenta que cuando bajamos el centro de gravedad damos más estabilidad al buque, mientras que si por el contrario subimos el centro de gravedad la estabilidad se compromete. Es decir, es importante bajar y concentrar los pesos, y evitar los pesos altos que son perjudiciales para la estabilidad, y pueden llegar a comprometerla.

Cuando se mueven pesos en vertical el centro de gravedad sube o baja, lo que hace que la altura metacéntrica varíe. Si bajamos la altura metacéntrica aumentará la estabilidad del buque, y si subimos la altura metacéntrica disminuirá la estabilidad.

b) Horizontal: si movemos pesos desde crujía hacia una banda, provocaremos una escora permanente hacia la banda donde desplacemos el peso. Además, se produce una disminución del par de fuerzas que se genera cuando el buque por motivos externos (viento o mar) se balancea hacia esa banda, comprometiendo de esta forma a la estabilidad. Los pesos deben estar lo mas centrados posible respecto a la línea de crujía.

Estabilidad longitudinal:

Es la tendencia que tiene un barco al cambio de asiento. Esta estabilidad depende del reparto de pesos a lo largo de la eslora, aunque también depende de la forma del casco. Por ello, es importante concentrar pesos bajos en el centro del barco, y evitar grandes pesos lejos del centro de gravedad (en la proa o en la popa). La distribución de tripulantes a bordo también debe ser la adecuada para ayudar a que el centro de gravedad esté lo más bajo y centrado posible.

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