Estabilidad Naval: Conceptos Clave, Metacentro y Equilibrio de Buques

Conceptos Fundamentales de Estabilidad Naval

Definiciones Clave

Buque: Es un artefacto flotante capaz de transportar con seguridad personas o cosas por el mar.

Estabilidad: Es la propiedad que debe tener un buque de recobrar su posición de equilibrio inicial cuando ha sido apartado de ella por acción de fuerzas exteriores.

La estabilidad depende de las posiciones del centro de gravedad (G) y del centro de carena (C).

Para que un cuerpo sumergido en un fluido esté en equilibrio, ambas fuerzas (peso y empuje) deben ser iguales.

Par de Estabilidad: Son las fuerzas que se generan al escorarse el buque, cuya tendencia es llevarlo a su posición primitiva.

Efecto de la Escora en el Buque

Si por las fuerzas externas el buque se escora, adopta un ángulo de escora:

• El desplazamiento se mantiene invariable y aplicado en G.
• La forma de la obra viva cambia, variando por tanto la posición de su centro de carena.

La separación de estas dos fuerzas crea un par de fuerzas, llamado par de adrizamiento, cuyo brazo es GZ, denominado brazo de adrizamiento.

El Metacentro

Metacentro (M): Es el centro de la curvatura de la curva C. El metacentro es el punto máximo hasta donde puede llegar el centro de gravedad (G) para que el buque sea estable.

• Momento Adrizante (Mto. A): G está por debajo de M.
• Momento Escorante (Mto. E): G está por encima de M.

Determinación del Brazo GZ

Las fórmulas para la determinación del brazo GZ son:

KM = KC + CM
GM = KM - KG
GZ = GM * sen(ángulo de escora)

Equilibrio del Buque

Tipos de Equilibrio según el Momento Adrizante (Mto. A)

• Equilibrio Estable: Cuando G se encuentra situado por debajo de M, el brazo de par generado hace adrizar el buque.
• Equilibrio Indiferente: En el caso de que coincidan G y M, no se genera ningún par de fuerzas, por lo que el buque quedará en una posición escorada.

Tipos de Equilibrio según el Momento Escorante (Mto. E)

• Equilibrio Inestable: Cuando G se halle por encima de M, el brazo de par generado hace escorar más al buque y no vuelve a su posición original.

Tipos de Metacentro y Conceptos Relacionados

Definición Ampliada de Metacentro

Metacentro: Es el punto de corte del vector empuje para dos flotaciones o isocarenas próximas.

Clasificación de Metacentros

• Metacentro Inicial: Este centro se puede considerar como la intersección de la línea de acción de la fuerza de empuje a cero grados, con la de la misma fuerza con un ángulo de escora de hasta 10º.
• Metacentro Transversal (M): Relacionado con G en los movimientos de balance.
  • Radio Metacéntrico Transversal (CM)
• Metacentro Longitudinal (ML): Relacionado con G en los movimientos de cabeceo.
  • Radio Metacéntrico Longitudinal (CML)

Evoluta Metacéntrica

Evoluta Metacéntrica: Es la trayectoria que sigue el metacentro (a cada calado del buque le corresponde una evoluta metacéntrica distinta).

• Cuando las mangas aumentan, CM aumenta y la curva es ascendente.
• Cuando las mangas disminuyen, CM decrece y la curva es descendente.

Falsos Metacentros

Falsos Metacentros: Son los puntos de intersección de las diversas líneas de acción de la fuerza de empuje con la línea de crujía.