ESTABILIDAD DE UN BUQUE
FACULT ACULTAD DE INGENIE INGE NIERIA RIA NAVAL NAVAL TEORIA DEL BUQUE II ANGEL JESÚS AGAPITO CORTEZ UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL PERÚ
INDICE DEDICATORIA..................................................................................................1 RESUMEN....................................................................................................... 2 MARCO TEORICO............................................................................................3 1.
Definición de Estabilidad........................................................................... 4
2.
Principis de estabilidad ............................................................................4
!.
Cndicines b"sicas de Estabilidad............................................................5
#.
Clasificación de la Estabilidad$...................................................................6
I.
Estabilidad Est"tica............................................................................6
II.
Estabilidad Din"%ica.......................................................................... 6
&.
Estabilidad inicial .....................................................................................7
'.
(s c)atr p)nts f)nda%entales en la estabilidad de )n b)*)e ....................8
/.
I.
P)nt +............................................................................................ 8
II.
P)nt , C...................................................................................... 8
III.
P)nt -........................................................................................8
I.
P)nt M........................................................................................ 8
Cass de E*)ilibri$ ESTA,(E0 INESTA,(E E INDIERENTE...................... I.
E*)ilibri estable estabilidad psitia .................................................
II.
E*)ilibri indiferente estabilidad n)la .................................................
III.
E*)ilibri inestable estabilidad ne3atia. .......................................1!
....................................................1! 6. Tips de ,)*)es respect a estabilidad$...................................................11 I. ,)*)es blands0 d)lces celss$.....................................................12 II. Un b)*)e d)r................................................................................12 CONC(USIONES ............................................................................................ 13 ,I,(IO-RAIA............................................................................................... 13 4.
Deter%inación del bra5 adri5ante
DEDICATORIA
PRI"ERA"ENTE A DIOS POR #ABER"E PER"ITIDO LLEGAR #ASTA ESTE PUNTO $ #ABER"E DADO SALUD% SER EL "ANANTIAL DE VIDA $ DAR"E LO NECESARIO PARA SEGUIR ADELANTE D&A A D&A PARA LOGRAR "IS OBJETIVOS% ADE"'S DE SU INFINITA BONDAD $ A"OR.
A "I "ADRE POR #ABER"E APO$ADO EN TODO "O"ENTO% POR SUS CONSEJOS% SUS VALORES% POR LA "OTIVACI(N CONSTANTE QUE "E #A PER"ITIDO SER UNA PERSONA DE BIEN% PERO "'S QUE NADA% POR SU A"OR. A "I PADRE POR LOS EJE"PLOS DE PERSEVERANCIA $ CONSTANCIA QUE LO CARACTERIZAN $ QUE "E #A INFUNDADO SIE"PRE% POR EL VALOR "OSTRADO PARA SALIR ADELANTE $ POR SU A"OR. A "I #ER"ANA POR SER EL EJE"PLO DE UNA #ER"ANA "A$OR $ DE LA CUAL APREND& ACIERTOS $ DE "O"ENTOS DIF&CILES $ A TODOS AQUELLOS QUE A$UDARON DIRECTA O INDIRECTA"ENTE A REALIZAR ESTE DOCU"ENTO
A "I PROFESOR POR SU GRAN APO$O $ "OTIVACI(N PARA LA CUL"INACI(N DE NUESTROS ESTUDIOS PROFESIONALES% POR SU APO$O OFRECIDO EN ESTE TRABAJO% POR #ABER"E TRANS"ITIDOS LOS CONOCI"IENTOS OBTENIDOS $ #ABER"E LLEVADO PAS( A PASO EN EL APRENDIZAJE
RESUMEN (a te%"tica de este traba7 s)r3e c% %edida para intentar cncer )n pc %"s all" del %er c"lc)l del c%plicad %)nd del est)di de la estabilidad de ls b)*)es0 *)e tan i%prtante es para ls ficiales de c)bierta. Este traba7 se debe a an"lisis est)di se3)i%ients de accidentes %ar8ti%s0 dnde ls b)*)es pr diersas ca)sas0 9an perdid la estabilidad : en al3)ns cass 9an lle3ad a 55brar cn fatales cnsec)encias. A cntin)ación el traba7 cntin;a cn )n desarrll del est)di de la estabilidad de ls b)*)es :
ls 3randes aances *)e f)ern 9aciend cncids cient8fics0 ar*)itects naales : nae3antes. <: en d8a0 ls c%ple7s c"lc)ls de estabilidad en %)c9s cass se se3)ir"n e7ec)tand a %an pr parte de ls ficiales de c)bierta0 : en trs %)c9s0 cn el aance de las n)eas tecnl38as0 se 9an id desarrlland pr3ra%as *)e 9acen dic9s c"lc)ls. <: d8a0 c% en c)al*)ier actiidad en el %)nd de la %ar0 est" td re3)lad pr distintas nr%as0 cnenis0 etc. En el traba7 se le dedica )na parte a la el)ción *)e 9an tenid ls criteris de estabilidad desde s) aparición e i%plantación0 *)e si bien en la act)alidad la %a:r parte de ls b)*)es est"n en3lbads dentr de ls de la nr%atia de la OMI0 el criteri de Ra9la pr s) sencille5 de aplicación : c%prensión se si3)e )sand pr %)c9s ficiales de c)bierta abrd.
MARCO TEORICO 1. Definición de Estabilidad El est)di de la estabilidad fi7a la nat)rale5a del e*)ilibri0 eal;a la tendencia *)e tiene el b)*)e a re3resar a s) psición nr%al de reps c)and es separad de ella pr la acción de f)er5as interires =car3a0 c%b)stible0 lastre0 etc.> : e?terires =ient0 las de %ar> c% ta%bi@n el 3rad de resera de fltabilidad *)e a;n *)eda0 c)and se l s%ete a )na acción pert)rbadra e?terna.
2. Principis de estabilidad Se lla%a %etacentr =M> al p)nt i%a3inari de intersección del plan de cr)78a cn la ertical *)e pasa pr el centr de carena =C> del casc escrad. C)and el %etacentr est" %"s alt *)e el centr de 3raedad =->0 el e*)ilibri es estable es decir0 *)e la estabilidad se %antiene a)n c)and el centr de 3raedad se 9alle pr arriba del de carena =n es necesari pner en la bde3a ls b)lts %"s pesads aba7> per sie%pre *)e el %etacentr est@ %"s alt *)e el centr de 3raedad. A)n*)e el an"lisis de la acción de las f)er5as interires0 en esencia0 n crrespnde a ls re*)isits e?i3ibles para *)e )n c)erp en el a3)a sea cnsiderad b)*)e0 n bstante ell0 es prt)n tratar el te%a pr la infl)encia decisia de estas f)er5as sbre la estabilidad. (a distrib)ción ar%ónica de la car3a0 c%b)stible : lastre 7)e3a )n rl i%prtant8si% para la estabilidad c% ta%bi@n para la resistencia de las estr)ct)ras. (s precepts sbre franc brd0 las %arcas de las l8neas de %"?i%a car3a0 cnstit):en )n factr de se3)ridad0 indican )n peli3r de 55brar si a*)@llas sn sbrepasadas a)n*)e de nin3;n %d deban cnsiderarse c% dat s)ficiente para esti%ar )n b)en 3rad de estabilidad. (s astillers entre3an cn el b)*)e0 ade%"s de ls plans de cnstr)cción0 dierss dia3ra%as : c)ras de despla5a%ients0 escalas de calads0 c)ra de tneladas pr cent8%etrs p)l3adas de in%ersión0 *)e per%iten 9acer tdas las deter%inacines necesarias para pder abarrtar eficiente%ente el b)*)e. (a car3a debe estibarse =ac%darse> de %anera *)e fr%e en la bde3a )n cn7)nt c%pact *)e n de7e res*)icis *)e faciliten el crri%ient0 : c)and es ineitable la e?istencia de espacis libres se trate de car3a a 3ranel l8*)ida0 se t%an %edidas de se3)ridad0 c% ser$ instalación de tabi*)es transersales0 ln3it)dinales0 %a%pars frenantes0 c)Bas0 p)ntales0 trincas0 a%arras0 etc. Al t@r%in de la peración de arr)%e0 si n 9a sid psible crre3ir pe*)eBas inclinacines del b)*)e en dirección prappa =asients> transersales =escras> a )na ) tra banda0 se prcede a trasasar c%b)stible : a3)a0 a llenar aciar ls cel)lares del dble fnd0 a fin de *)e el b)*)e rec)pere la cndición nr%al de adri5a%ient para la nae3ación.
!. Cndicines b"sicas de Estabilidad Pde%s en)nciar las cndicines b"sicas *)e debe c)%plir )n c)erp ttal parcial%ente s)%er3id en )n fl)id0 sin cntact al3)n cn trs c)erps0 c% para *)e per%ane5ca en e*)ilibri. (a pri%era cndición b"sica es *)e el pes del c)erp : el e%p)7e *)e recibe sean f)er5as i3)ales : p)estas0 ;nicas f)er5as *)e act;an sbre el c)erp en tales cndicines. Pr l tant deber" ser$
PESO = EMPUJE CONFORME AL PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES: PESO = DESPLAZAMIENTO
El pes del b)*)e es la s)%a de aris : distints pess =el del prpi b)*)e ac80 el de s) c%b)stible0 a3)a0 prisines0 car3a0 etc.>. El ;nic inariable es el pri%er0 ls de%"s ar8an se3;n la car3a. Es as8 *)e en td %%ent0 el pes ttal del b)*)e ser" i3)al a la s)%a de s)s pess c%pnentes : de ac)erd cn la pri%era cndición b"sica de e*)ilibri0 el pes ttal debe ser i3)al al despla5a%ient. Es )na f)er5a ertical0 9acia aba70 aplicada en )n p)nt lla%ad centr de 3raedad =->. El e%p)7e *)e recibe el b)*)e es )na f)er5a ertical0 9acia arriba0 *)e pasa sie%pre pr el baricentr = centr de l)%en> de la carena. Este p)nt se lla%a centr de e%p)7e centr de carena =,> : ta%bi@n pdr8a ser definid c% el centr de 3raedad del l)%en del l8*)id despla5ad pr el b)*)e. Para *)e e?ista e*)ilibri0 a%bas f)er5as =pes : e%p)7e> deben ser i3)ales : encntrarse sbre la %is%a ertical a fin de an)larse. Est ns per%ite e?presar la se3)nda cndición b"sica de e*)ilibri$ el centr de 3raedad =-> : el centr de carena =,> del b)*)e deben estar sbre la %is%a ertical.
#. Clasificación de la Estabilidad$ Atendiend al cncept de estabilidad pde%s distin3)ir$
I.
Estabilidad Est"tica Est)dia las cndicines de e*)ilibri de )n b)*)e en a3)as absl)ta%ente tran*)ilas. A)n c)and pr estar fltand en )n %edi l8*)id la nae est" en cnstante %i%ient0 es "lid el est)di de la Estabilidad Est"tica : es "lida s) aplicación0 :a *)e el c%prta%ient pr%edi de )na nae en el %ar es %): si%ilar al c%prta%ient de @sta en a3)as tran*)ilas.
II.
Estabilidad Din"%ica Est)dia las cndicines de e*)ilibri de )n b)*)e s%etid al efect de las f)er5as de las las : del ient. Este e*)ilibri din"%icF res)lta del desplie3)e de ener38a de la nae0 en tras palabras0 de ls traba7sF *)e debe efect)ar ante la e?i3encia *)e le i%pne el efect de las las : el ient.
A%bs tips de estabilidad ls pde%s clasificar$
ESTA,I(IDAD
&. Estabilidad inicial C%pne el est)di de la estabilidad del b)*)e para inclinacines i3)ales %enres de 1GH. El centr de ese arc es el %etacentr transersal. De all8 a *)e para inclinacines %enres de 1GH p)ede as)%irse +M cnstante =se as)%e c% )n p)nt fi7>. El ceficiente de estabilidad inicial transersal Despla5a%ient ? -M =en T% ? %>0 ns indica el c%prta%ient del b)*)e dentr de la estabilidad inicial0 es decir en inclinacines %enres de 1GH0 en a3)as tran*)ilas =Estabilidad Est"tica>. alres nr%ales de -MF para distints b)*)es en f)nción del par"%etr -MJ%an3a en )n b)*)e$ ,)*)es de Pasa7e0 -MJM G0G#G a G0G&G Car3)ers 3randes0 -MJM G0G!& a G0G&2 Car3)ers pe*)eBs0 -MJM G0G#G a G0G&& ,)*)es tan*)es0 -MJM G0G'G a G0G62 Transbrdadres0 -MJM G0G6G a G01G2 Csters0 -MJM G0G&& a G0G4G Re%lcadres0 -MJM G0G'G a G0G4G
En b)*)es de pasa7e0 cn frec)encia el -M n e?cede del &K de la %an3a. En b)*)es %ercantes car3)ers0 de %edian : 3ran tnela7e0 el -M tiene )n alr de 1K al 2K de la %an3a0 al final de ia7es lar3s c)and transprtaban )na capacidad de car3a c%pleta. Al salir de ia7e del !K al &K de la %an3a. En car3)ers pe*)eBs : csters0 el -M0 lle3a a tener )n alr del 4K de la %an3a.
'. (s c)atr p)nts f)nda%entales en la estabilidad de )n b)*)e Ests p)nts sn tds i%a3inaris0 sea n p)eden ser ists ni est"n %arcads en nin3)na parte del b)*)e.
I.
P)nt +
Es el p)nt de partida para la %edición de ls tres p)nts restantes *)e interesan a la estabilidad del b)*)e. Se enc)entra sbre la l8nea de intersección del plan de cr)78a : el plan base. II.
P)nt , C
Est" en el centr 3e%@tric de la bra ia carena. Se l den%ina baricentr =,> centr de carena =C>. Sbre el act;a la res)ltante de tds ls e%p)7es 9idrst"tics erticales0 de aba7 9acia arriba *)e act;an en la carena. C% :a se i0 la %asa de a3)a despla5ada pr la carena es i3)al a la %asa del b)*)e. Est si3nifica *)e el a3)a despla5ada pr la carena pesar" e?acta%ente l %is% *)e el b)*)e. Cabe destacar *)e el baricentr se %)ee en tds ls sentids c)and el b)*)e nae3a en a3)as a3itadas0 c)and el b)*)e se escra :J cabecea debid a f)er5as e?ternas. III.
P)nt -
Es el centr de 3raedad (CG). Desde el act;a la res)ltante de la f)er5a de 3raedad sbre tdas las diferentes %asas *)e c%pnen el b)*)e. S) psición respect a la *)illa es cncida c% la rdenada del centr de 3raedad =+-> : es re3istrada en ls librs de estabilidad del b)*)e para despla5a%ient liian0 debiend el ficial calc)larla de ac)erd a c% 9a:a prcedid a car3ar s) b)*)e. I.
P)nt M
C)and el baricentr se %)ee li3era%ente debid a pe*)eBas escras cabeceas =&La 1GL>0 la ertical *)e partiend del baricentr cr)5a el plan de cr)78a l 9ace en )n p)nt *)e se %)ee %): pc. Este p)nt es cncid c% Metacentr. ( pde%s definir c% la %eta s)perir *)e p)ede alcan5ar el centr de 3raedad C- para *)e el b)*)e 3enere bra5s adri5ante0 si l sbrepasa c)and el b)*)e escre 3enerar" bra5s escrantes. (a distancia de la *)illa al %eta centr es la rdenada %eta c@ntrica =+M>0 : est" re3istrada en ls librs de estabilidad del b)*)e para diferentes cndicines de car3a.
Td b)*)e0 dentr de s)s prtcls0 indica ls alres %"?i% : %8ni% acnse7ables para el %is%.
Si el b)*)e escra cabecea "n3)ls %a:res a ls %encinads0 entnces el %etacentr c%ien5a a dea%b)lar de7and :a de ser )n p)nt pr"ctica%ente fi7.
/. Cass de E*)ilibri$ ESTA,(E0 INESTA,(E E INDIERENTE (a cndición de estabilidad de )n b)*)e depende del par de estabilidad : @ste depende de las psicines del centr de 3raedad : centr de carena. Para ls diferentes cass pde%s distin3)ir ls e*)ilibris si3)ientes$
I.
E*)ilibri estable estabilidad psitia C)and al escrar )n b)*)e0 a ca)sa de )na f)er5a e?terir0 M se enc)entra sit)ad pr enci%a de -0 el bra5 del par 3enerad 9ace adri5ar al b)*)e.
II.
E*)ilibri indiferente estabilidad n)la En el cas de *)e cincidan - : M n se 3enera nin3;n par de f)er5as pr l *)e el b)*)e *)edar" en la psición escrada -M n)l
III.
E*)ilibri inestable estabilidad ne3atia. C)and el centr de 3raedad se 9alle %"s alt *)e el %etacentr0 el par de estabilidad 9ar" 3irar el barc en el sentid de la flec9a : pr tant a)%entar8a s) escra.
4. Deter%inación del bra5 adri5ante Endere5ar )na e%barcación *)e iba escrada. Clcar el barc en psición ertical =en la dirección de las dri5as>0 es la acción cntraria de escrar. Se adri5a )n barc c)and cesa la f)er5a el pes *)e l escra Este alr s)r3e de la aplicación del cncept de s)%atrias de %%ents est"tics respect de )n plan =tere%a de ari3nn>. Es decir0 en )n siste%a de f)er5as0 el %%ent de la res)ltante es i3)al a la s)%atria de ls %%ents de las c%pnentes parciales.
Para efect)ar esta s)%atria se c)enta a brd cn planillas *)e cnte%plan cada )n de ls c%parti%ents de car3a0 tan*)es de c%b)stible0 lastre0 prisines : pr s)p)est el pes :
psición del C de - del b)*)e ac8. En la act)alidad tds ests c"lc)ls se efect;an %ediante pr3ra%as de rdenadres *)e n sl a3ili5an la peración sin *)e ase3)ran la e?actit)d.
E) *+,- + )/ +,*// ,+ -*-0+ / )/ +,-/ -*-0+ / )/ +,-/
6. Tips de ,)*)es respect a estabilidad$ I.
,)*)es blands0 d)lces celss$
E) *+,- + )/ +,*// ,+
D+ +,/)/ ,-0 )-, + +0+0 0 G" *++-% )-, + -9-0,++0/ +0:0 0 *+;-- + /)/0+ </0+% /)/0+, ,/=+, > )+0-,% +) + ,+ +9+% +0+0- / +/,+ +,-/- / 0/ /0/. E) +,<- +, + /) +0?+0/ 9/) +9*- ,+ @ =+)/ + /9*/0/.
II.
Un b)*)e d)r
D+ +,/)/ +, +) + +0+ 0 G" </0+% 0 *+;-- + /)/0+ *++-% /)/0+, ,-, > :*-,. E,- +, 09-- *// )/ -/0. T/9@0 +,+ +) +,<- + ,+ -+0 )/, 0/, + )/ /
CONC(USIONES Para reali5ar )n ópti% est)di de estabilidad e?isten criteris resaltantes *)e ienen a nr%as *)e debe c)%plir )n b)*)e para *)e s) estabilidad alcance alres %8ni%s *)e 3aranticen s) se3)ridad.
Ests criteris p)eden clasificarse se3;n ls par"%etrs *)e cntrlan en$ •
Criteris en f)nción de la alt)ra %etac@ntrica.
•
Criteris en f)nción de la estabilidad est"tica.
•
Criteris en f)nción de la estabilidad est"tica : din"%ica.
•
Criteris en f)nción de la estabilidad est"tica : la acción del ient.
•
Criteris en f)nción del per8d : a%plit)d del balance.
El c)al per%ite *)e el desarrll de ls pr:ects de ls b)*)es tiendan a nae3ar de %anera ópti%a cn el prpósit de encer tds ls par"%etrs *)e inl)cran al b)*)e tant interna%ente c% e?terir%ente l3rand %antener el b)*)e a flte : cn la respectia car3a
,I,(IO-RAIA • •
•
•
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