prueba de inclinacion

7/24/2019 Prueba de Inclinacion

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Principios de estabilidad

Se llama metacentro (M) al punto imaginario de interseccin del plano de cruja con la verticalque 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 mantieneaun cuando el centro de gravedad se !alle por arriba del de carena (no es necesario poner enla bodega los bultos ms pesados abajo) pero siempre que el metacentro est" ms alto que elcentro de gravedad.

#l estudio de la estabilidad $ija la naturale%a del equilibrio, eval&a la tendencia que tiene elbuque a regresar a su posicin normal de reposo cuando es separado de ella por la accin de$uer%as interiores (carga, combustible, lastre, etc.) ' eteriores (viento, olas de mar) comotambi"n el grado de reserva de $lotabilidad que a&n queda, cuando se lo somete a una accinperturbadora eterna.

unque el anlisis de la accin de las $uer%as interiores, en esencia, no corresponde a losrequisitos eigibles para que un cuerpo en el agua sea considerado buque, no obstante ello, es

oportuno tratar el tema por la in$luencia decisiva de estas $uer%as sobre la estabilidad.

*a distribucin armnica de la carga, combustible ' lastre juega un rol importantsimo para laestabilidad como tambi"n para la resistencia de las estructuras. *os preceptos sobre $rancobordo, las marcas de las lineas de mima carga, constitu'en un $actor de seguridad, indicanun peligro de %o%obrar si aqu"llas son sobrepasadas aunque de ning&n modo debanconsiderarse como dato su$iciente para estimar un buen grado de estabilidad.

+uede comprobarse que en %onas en que !a dominado un $uerte temporal, "stas !an sidoatravesadas relativamente con pocos perjuicios por naves viejas ' de escaso tonelaje, mientrasque otras, ms modernas ' en mejores condiciones de mquinas ' casco, !an tenido que emitirseales de auilio debido a una equivocada disposicin de la carga.

*a sencilla regla de poner las cosas ms pesadas abajo ' los bultos ms livianos arriba, norige el buque se !ar demasiado estable. +or el contrario, si los pesos estn mu' elevados, elperodo de oscilacin del buque ser demasiado largo. #l capitn del buque, al disponer elarrumaje, !a de atender a la estabilidad de aqu"l, recordando que tan inconveniente es lainsu$iciencia de estabilidad como un eceso de ella.


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#stibando pesos en cruja aumentarn los balances ' llevndolos a una ' otra banda se !arnms suaves. +or lo tanto, las cargas pesadas no deben acumularse en el centro sino repartirsea banda ' banda. #s tambi"n importante la distribucin correcta de los pesos en sentidolongitudinal. -n buque cargado con eceso en su centro puede arru$arse (arru$o) al apo'ar sucasco en dos olas ', demasiado cargado en los etremos, puede quebrantarse (quebranto) almontar a una. #n uno ' otro caso su$ren las estructuras con posibilidades de averas, es decirrotura de remac!es o soldaduras, torceduras ' rajaduras de planc!as ' vas de agua.

Con respecto al buen gobierno, un buque aproado (ma'or calado o asentamiento a proa que apopa) tiene ms tendencia a or%ar (ir !acia el viento) apopado (ma'or calado o asentamiento apopa que a proa), en cambio, a arribar (dejarse ir con ei viento, alejar la proa del viento). -n

buque escorado a una u otra banda, al perder la simetra de la obra viva o carena mojada 'tener ms sumergida una banda que la otra, tiene propensin a girar !acia la banda contraria ala escora.

*os astilleros entregan con el buque, adems de los planos de construccin, diversosdiagramas ' curvas de despla%amientos, escalas de calados, curva de toneladas porcentmetros o pulgadas de inmersin, que permiten !acer todas las determinacionesnecesarias para poder abarrotar e$icientemente el buque.

*a carga debe estibarse (acomodarse) de manera que $orme en la bodega un conjuntocompacto que no deje resquicios que $aciliten el corrimiento, ' cuando es inevitable laeistencia de espacios libres o se trate de carga a granel o lquida, se toman medidas deseguridad, como ser instalacin de tabiques transversales, longitudinales, mamparos$renantes, cuas, puntales, trincas, amarras, etc. #l despla%amiento de la carga puede tener


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e$ectos devastadores, tanto para el buquecomo para el material estibado.

l t"rmino de la operacin de arrume, si no !a sido posible corregir pequeas inclinaciones delbuque en direccin proa/popa (asientos) o transversales (escoras) a una u otra banda, seprocede a trasvasar combustible ' agua, o a llenar o vaciar los celulares del doble $ondo, a $in

de que el buque recupere la condicin normal de adri%amiento para la navegacin.

Considerando los conceptos tratados !asta aqu, diremos a!ora que se denomina buque oembarcacin, al cuerpo destinado a surcar las aguas y cuyas cualidades distintivas sonflotabilidad y navegabilidad. #llas requieren la eistencia de un casco estanco al agua, unaestructura su$icientemente slida, una estabilidad adecuada ', $inalmente, $acilidad de maniobrapara su conduccin. 0ic!o de otra manera, reunir como cualidades principales adecuadaestructura, estanqueidad (impermeabilidad), $lotabilidad, estabilidad, propulsin, gobierno ('maniobra) ' energa el"ctrica (para suministro a sus equipos). #stas cualidades le permitirn$lotar ' navegar tanto en aguas calmas como en condiciones !idrometeorolgicasdes$avorables.

Condiciones bsicas de equilibrio+odemos enunciar las condiciones bsicas que debe cumplir un cuerpo total o parcialmentesumergido en un $luido, sin contacto alguno con otros cuerpos, como para que permane%ca enequilibrio. *a primera condicin bsica es que 1el peso del cuerpo ' el empuje que recibe sean$uer%as iguales ' opuestas, &nicas $uer%as que act&an sobre el cuerpo en tales condiciones1.+or lo tanto deber ser

PESO = EMP!E

CO"#O$ME %& P$'"C'P'O (E %$)*ME(ES+ PESO = (ESP&%%M'E"-O

#l peso del buque es la suma de varios ' distintos pesos (el del propio buque vaco, el de sucombustible, agua, provisiones, carga, etc.). #l &nico invariable es el primero, los dems varanseg&n la carga. #s as que en todo momento, el peso total del buque ser igual a la suma desus pesos componentes ' de acuerdo con la primer condicin bsica de equilibrio, el peso totaldebe ser igual al despla%amiento. #s una $uer%a vertical, !acia abajo, aplicada en un puntollamado centro de gravedad (G).

#l empuje que recibe el buque es una $uer%a vertical, !acia arriba, que pasa siempre por elbaricentro (o centro de volumen) de la carena. #ste punto se llama centro de empuje o centrode carena (2) ' tambi"n podra ser de$inido como el centro de gravedad del volumen del lquidodespla%ado por el buque.

+ara que eista equilibrio, ambas $uer%as (peso ' empuje) deben ser iguales ' encontrarsesobre la misma vertical a $in de anularse.#sto nos permite epresar la segunda condicinbsica de equilibrio 1el centro de gravedad ./0 y el centro de carena .10 del buque debenestar sobre la misma vertical23

Equilibrio de un cuerpo flotante

l !acer re$erencia a las condiciones bsicas de equilibrio epresamos que eran las dossiguientes

3. +eso 4 empuje

5. Centro de gravedad (G) ' centro de carena (2) ubicados en la misma recta de accin.


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+or el +rincipio de rqumedes, empuje 4 despla%amiento. +or lo tanto, la condicin 3. equivalea que peso ' empuje sean iguales al despla%amiento. Seg&n la 5., estas dos $uer%as deben seropuestas. #l caso se representa en la $igura siguiente, ejemplo (a), donde G es centro degravedad ' 2 centro de carena.

Con$orme la $sica, el equilibrio de un cuerpo puede ser de tres clases

3. Estable al ser apartado el cuerpo ligeramente de su posicin de equilibrio tiende a volver a"l

5. 'nestable al ser apartado el cuerpo ligeramente de su posicin de equilibrio, tiende a seguirapartndose

6.'ndiferente al ser apartado el cuerpo ligeramente de su posicin de equilibrio, permaneceen equilibrio en la nueva posicin.

+ara investigar la clase de equilibrio en que se encuentra un buque podemos tratarlo como si$uera un cuerpo cualquiera. partndolo ligeramente de su posicin e imprimi"ndole unapequea escora 7, presentada en la $igura anterior como (b), el peso 0 o seguir aplicado enG, 'a que este punto in!erente al buque como masa, no !abr cambiado. #l empuje 0 o pasar por el nuevo centro de carena 2. +eso ' empuje debern seguir siendo iguales, 'a quecontin&a cumpli"ndose la primera condicin bsica de equilibrio, pero 'a no sern $uer%asopuestas, sino que $ormarn una cupla. 8esulta evidente que esta cupla tiende a adri%arnuevamente al buque. #sta es una condicin de equilibrio estable.Si al escorar el buque, un pequeo ngulo quedara como se muestra en la $igura (c), la cuplatendera a seguir escorndolo ' se estara $rente a un equilibrio inestable.


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Si se presentara la posicin (d), en que el peso ' el empuje siguen siendo $uer%as opuestas, elbuque se encontrara en equilibrio en esa nueva posicin, siendo el equilibrio indi$erente.

#n los tres casos, prolongando la recta de accin del empuje del buque escorado !asta quecorte a la del empuje primitivo, se obtendra el punto al que se le !a dado el nombre demetacentro transversal. Siguiendo las $iguras anteriores se pueden obtener conclusiones. #n elcaso (b) M est por encima de G en el (c) M est por debajo de G en el (d), M coincide con G,(donde la recta que une ambos puntos corta a la lnea de construccin, determina el punto 9).

s las tres posibilidades de equilibrio del buque corresponden obligadamente a la tresposiciones relativas de M con respecto a G antes mencionadas. +or ello, ' con respecto a las$iguras siguientes se puede epresar

3. #l equilibrio del buque !a de ser establo si M est por encima de G, lo que equivalematemticamente a que 9M : 9G o tambi"n GM / 9M / 9G : ;5. #l equilibrio del buque !a de ser inestable si M est por debajo de G, lo que equivalematemticamente a que 9M < 9G o tambi"n GM 4 9M / 9G < o '6. #l equilibrio del buque !a de ser indi$erente si M coincide con G, lo que equivalematemticamente a que 9M 4 9G o tambi"n GM 4 9M / 9G 4 ;.

#n de$initiva, el equilibrio del buque puede estudiarse con slo anali%ar la posicin relativa dedos puntos independientes entre s M (metacentro transversal) ' G (centro de gravedad). #sta


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posicin se re$leja en el segmento GM, de capital importancia en el estudio de la estabilidad delbuque adri%ado o estabilidad transversal inicial, al que se denomina altura metac"ntricatransversal inicial o simplemente altura metac"ntrica, pudiendo resumirse lo epresadodiciendo que el buque adri%ado est en equilibrio estable, inestable o indi$erente, seg&n que sualtura metac"ntrica GM 4 9M / 9G sea positiva, negativa o nula.

#l metacentro slo depende de la carena, es decir de la $orma de la parte sumergida del buqueel centro de gravedad depende de la distribucin de pesos a bordo ' nada tiene que ver con la$orma de la carena. 0ic!o con un ejemplo si se mueven verticalmente los pesos a bordo perosin agregar ni quitar ninguno, el despla%amiento, ' por consiguiente la carena, no variar, por loque el metacentro permanecer invariable. #n cambio, el centro de gravedad variar por !abercambiado la posicin de los pesos parciales del buque. #ntonces, la altura metac"ntrica !abrvariado. +or otro caso, si se agregan o quitan al buque pesos dispuestos de tal modo que elcentro de gravedad se mantenga inalterable, al variar el buque su despla%amiento cambiar lacarena ', por ello, la posicin del metacentro cambiar, por lo tanto, la altura metac"ntrica.+ara grandes ngulos de escora, como el punto M deja de ser $ijo, el segmento GM pierdevalide% ' debe estudiarse la estabilidad de otro modo ' es de cierta complejidad que se apartadel objetivo de estos comentarios bsicos.

+ero la estabilidad transversal no es la &nica que se atiende. =ambi"n se encuentra lalongitudinal, pero "sta queda asegurada pues no eiste posibilidad de que el equilibriolongitudinal sea inestable como en el transversal el punto M* (metacentro longitudinal) estsiempre mu' arriba de G, con lo que la altura metac"ntrica longitudinal es siempre positiva.

Prueba de estabilidad o inclinacin

*a posicin terica del centro de gravedad del buque vaco es calculada por el ingeniero navalantes de comen%ar la construccin, 'a que de ella depende el valor de la altura meta/c"ntricaen las diversas condiciones de carga. #ste clculo debe ser con$irmado en $orma eperimentalpara a) completar los clculos de estabilidad, asiento, etc. en los que interviene la posicin realde G b) anali%ar las di$erencias entre la posicin prevista ' la real a $in de utili%ar "sta &ltima

como punto de partida para el pro'ecto de buques similares.

+ara obtener eperimentalmente la posicin eacta del centro de gravedad del buque vaco sereali%a la llamada prueba de estabilidad o inclinacin, la que en esencia consiste en laejecucin de los pasos que se indican seguidamente.3. Completado el buque en el astillero constructor, se lo ubica en aguas absolutamentetranquilas, sin amarras ni otros elementos que le impidan escorarse libremente.

5. Se dispone de un peso mvil (>) conocido, que pueda despla%arse libremente por el trav"suna distancia (d).

6. Se mide por medio de un p"ndulo de gran longitud, que se despla%a sobre una regla

graduada, el ngulo de escora ? o, ms directamente, tg q 4 a @3 (siendo 1a1 el despla%amientosobre la regla ' 1A1 la longitud del p"ndulo).

B. Se leen los calados de proa ' popa ' con ellos se determina, de las curvas de atributo delbuque, el eacto volumen de carena () ' la posicin vertical del metacentro (9M).

D. Se mide el peso espec$ico del agua (g) con un desnimetro.

?. Se determina el despla%amiento eacto (E 4 va a).

F. #n la $rmula tg a 4 se despeja GM determinando GM 4

7. Se repite el procedimiento con diversos pesos 1>1 ' o distancias 1d1, promedindose losvalores de GM.


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. Se calcula el valor de 9G con ios obtenidos en d) ' !) 9G 4 9M / GM.

#actores que afectan a la estabilidad

Si los pesos del buque son $ijos ' si los despla%amientos son voluntarios ' predeterminados

puede suponerse al centro de gravedad (G) invariable durante la rotacin a pequeos ngulosde escora. +ero !a' casos en que ciertos pesos se mueven en $orma incontrolada, como es elde cualquier lquido contenido en tanques que no se llenan por completo ' el de pesossuspendidos de un punto. #n el primer supuesto, una parte del lquido se mueve con losrolidos, manteniendo siempre su super$icie !ori%ontal en el segundo, el peso gira alrededor delpunto de suspensin en $orma pendular.

#l caso ms delicado es el primero, pues implica, a pequeos ngulos de escora, unaelevacin virtual del centro de gravedad ' por ello una disminucin o p"rdida virtual de alturametac"ntrica. *a elevacin virtual del centro de gravedad slo depende de la super$icie libre dellquido en el o los tanques, de su peso espec$ico ' del despla%amiento del buque no dependedel volumen de lquido contenido en el tanque.

*a presencia de pesos suspendidos tiene un e$ecto anlogo al de la super$icie libre. l tener encuenta su presencia debe suponerse que el centro de gravedad de un peso suspendido en elpunto de suspensin ' no en su posicin real (son importantes en ciertos casos como en losbuques $rigor$icos, por la carne suspendida en bodega, ' en el empleo de gr&as).


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EXPERIMENTOS DE INCLINACIN.

Tiene por objeto determinar la posicin del centro de gravedad de un buque en

rosca o condicin de un buque liviano, que es el punto inicial referencial paraefectuar un clculo general de estabilidad transversal.

El experimento de inclinacin es llevado a cabo por el astillero cuando el buqueesta prcticamente listo para iniciar su vida til.

Condiciones :

Debe presentarse ausencia de viento. En caso que lo halle,

el buque deber aproarse al viento. Dentro del fondeadero con el propsito deque no existan fueras transversales producto del viento.

!n buque debe "otar libremente. #o debe tener al costado

objeto alguno que le impida balancearse $ la nave no debe tener contactoalguno con el muelle.

Todo peso suelto debe ser descargado.

El combustible $ petrleos si existieran deben ser

considerados.

El buque debe estar adriado en el plano transversal completamente.

Elementos requeridos%

&ara efectuar el experimento los siguientes elementos

deben estar considerados. !n peso de valor preferido. 'ue pueda trasladarseen los ejes transversales ()b. o Eb.*. !na o mas plomadas instaladas en la l+neade cruj+a de largo suciente $ puedan oscilar libremente.

!na barra longitudinal con marcos de medida $ masa

conocida, dispuesta en forma paralela a la cubierta inferior continua a la quilla,que permita medir la amplitud de la escora, representada en el aparente

desplaamiento de la plomada.


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Los siuientes d!tos los "ro"orcion!l el Astillero los que corres"onden! l! condici#n del $uque !l momento del e%"erimento:

o -ltura del metacentro transversal.

o alados reales en cada extremo $ al centro.

o antidad de pesos agregados que no pertenecen a la condicin en el buque

liviano.

o &eso exacto del buque.

o E&ecuci#n del e%"erimento% /e traslada un peso conocido hacia una de lasbandas a una distancia determinada (x*. omo consecuencia el buque seescora. Esto se re"eja en un traslado aparente de la plomada desde su posicininicial ()* a la posicin (* sobre la barra graduada. 0a distancia de ()1* recibeel nombre de re"exin de la plomada.


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En el buque por efecto del traslado lateral del peso, se produce un traslado delcentro de gravedad desde 2 a una posicin 23. Este traslado es paralelo $proporcional al traslado del peso. El nuevo centro de gravedad de la nave 4235quedara en la misma vertical con el metacentro el cual fue dado como dato porel astillero.

El valor calculado para 62 ser de utilidad para todo clculo de estabilidadtransversal $ este se encuentra especicado en todos los cuadernillos deestabilidad $ curvas de todo buque.

Ejercicio%


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o uando una masa de 78 ton. Es desplaada 78 9T. transversalmente en la

cubierta en buque de :;;; ton de su de"exin es de 7; cm. $ la ploma de 9T. alcular el 62 nal. ?% 8.


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