Curvas de inundación.
Compartimentado
Compartimentado es la subdivisión del buque en compartimientos estancos por medio de mamparos estancos al agua, longitudinales y transversales.
Los buques de carga están sujetos a las normas de las Sociedades Clasificadoras al respecto como Buerau Veritas.
Los buques que puedan transportar doce o mas pasajeros, entran dentro de las normas de compartimentado especificadas en el Convenio SOLAS de donde hemos tomado las siguientes definiciones.
Definiciones.
1. "Línea de carga de compartimentado": línea de flotación utilizada para determinar el compartimentado del buque.
2. "Línea de máxima carga de compartimentado": línea de flotación correspondiente al calado máximo permitido por las prescripciones relativas a compartimentado aplicables.
3. "Eslora del buque": longitud de éste, medida entre las perpendiculares trazadas en los extremos de la línea de máxima carga de compartimentado.
4. "Manga del buque": anchura máxima de éste fuera de miembros, medida en la línea de máxima carga de compartimentado o por debajo de ella.
5. "Calado": distancia vertical que media entre la línea base de trazado, en el centro del buque, y la línea de carga de compartimentado de que se trate.
6. "Cubierta de cierre": la cubierta más elevada a que llegan los mamparos estancos transversales.
7. "Línea de margen": una línea trazada en el costado a 76 mm cuando menos por debajo de la cara superior de la cubierta de cierre.
8. "Permeabilidad de un espacio": proporción del volumen de ese espacio que el agua puede ocupar. El volumen de un espacio que se extiende por encima de la línea de margen se medirá solamente hasta la altura de esta línea.
9. "Espacio de máquinas": el que, extendiéndose desde la línea base de trazado hasta la línea de margen, queda comprendido entre los mamparos estancos transversales principales que, situados en los extremos, limitan los espacios ocupados por las máquinas propulsoras principales y auxiliares, las calderas empleadas para la propulsión y todas las carboneras permanentes. Si se trata de una disposición estructural poco habitual, la Administración podrá definir los límites de los espacios de máquinas.
10. "Espacios de pasajeros": los destinados al alojamiento y uso de los pasajeros, excluidos los pañoles de equipajes, pertrechos, provisiones y correo. A fines de aplicación de las Reglas 5 y 6, los espacios destinados bajo la línea de margen al alojamiento y uso de la tripulación serán considerados como espacios de pasajeros.
11. "Volúmenes y áreas": en todos los casos, los que se calculen hasta las líneas de trazado.
12. "Estanco a la intemperie": condición en la que, sea cual fuere el estado de la mar, el agua no penetrará en el buque.
13. Petrolero: según está definido en la regla 1 del Anexo I del Protocolo de 1978 relativo al Convenio internacional para prevenir la contaminación por los buques, 1973. “Por petrolero se entiende todo buque construido o adaptado para transportar principalmente hidrocarburos a granel en sus espacios de carga; este término comprende los buques de carga combinados y ‘‘buques tanque quimiqueros’’ tal como se definen estos últimos en el Anexo II del presente Convenio, cuando estén transportando cargamento total o parcial de hidrocarburos a granel.
14. Buque de pasaje de transbordo rodado: buque de pasaje con espacios de carga rodada o espacios de categoría especial, según se definen éstos en la regla II-2/3
15. “Eslora inundable”
a) Para el cálculo de «la eslora inundable», se tendrá en cuenta las formas calado y demás características del buque de que se trate.
b) En un buque cuyos mamparos transversales estancos están limitados pero una «cubierta continua de cierre», la eslora inundable en un punto dado de la eslora del buque, es la porción máxima de esa eslora con su centro en el punto considerado, que puede ser inundada sin que el buque se sumerja más allá de la «línea margen».
c) En un buque sin cubierta continua de cierre, la eslora inundable en un punto dado, puede determinarse considerando una línea margen continua, que en ninguno de sus puntos se encuentre a menos de 76 mm. por debajo de la cara superior de la cubierta (en el costado), hasta la cual se conservan estancos los mamparos transversales de que se trate y el forro exterior.
d) Para el cálculo de las esloras inundables, el Astillero constructor seguirá el método de Shirokauer u otro análogo aprobado por la Autoridad correspondiente de Buques.
Es la curva envolvente de las ordenadas representativas de las esloras inundables, en los distintos puntos de la eslora de un buque.
Tomando una serie de flotaciones tangentes a la “línea margen” en las zonas de proa, media y popa del buque, teniendo en cuenta sus formas en estas zonas: podremos calcular la longitud o trozo de eslora con centro en un punto determinado de dicha eslora, que puede
ser inundado sin que la flotación debida a esta inundación llegue a ser mayor que la de la línea margen en la zona considerada del buque.
Por las formas de la curva (Fig. 1), vemos que las mayores esloras inundables corresponden a la zona media del buque, y las menores a las zonas de proa y popa; esto es debido a que en dichas zonas la inundación produce además de inmersión paralela como en la zona media, inmersión por alteración del asiento, por tanto, la inmersión total es mayor y la eslora inundable menor.
Trazamos dos ejes coordenados (Fig. 1); en el eje de las abscisas tenemos la eslora del buque medida entre las perpendiculares trazadas, en las extremidades de “la línea de máxima carga de compartimentado” dividida en 100 partes, y en el eje de las ordenadas, la escala de las esloras inundables en tantos por ciento de la eslora del buque.
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| Figura 1 |
Supuesto que se ha calculado la eslora inundable para un punto “B” de la eslora del buque, se levanta por “B” la normal y con la escala de las ordenadas obtenemos el punto “A” sobre dicha normal, éste será un punto de la curva de esloras inundables o curva de inundación.
Se calcula para varios puntos, se traza la curva envolvente de inundación, y con dicha curva tenemos el valor de la eslora inundable para cualquier punto de la eslora.
Si observamos el triangulo MAN, tenemos que:
Esta propiedad se utiliza para los puntos “Q” y “L” trazar las rectas terminales “QZ” y “SL”, y en intersección con la curva de inundación, bajamos las normales “ZT” y “SR”, que nos dan los puntos extremos “T” y “R”, sobre los que medimos las esloras inundables respectivas.
Permeabilidad.
Recibe el nombre de permeabilidad el porcentaje del volumen de un espacio que el agua puede ocupar.
Para determinar la eslora inundable se utilizara´ una permeabilidad media uniforme en toda la eslora de cada una de las partes del buque situadas por debajo de la línea de margen que se indican a continuación:
· espacio de máquinas;
· parte del buque situada a proa del espacio de máquinas; y
· parte del buque situada a popa del espacio de máquinas.
La permeabilidad media uniforme de la totalidad del espacio de máquinas vendrá determinada por la fórmula:
en la que:
a = volumen de los “espacios de pasajeros”, tal como dichos espacios han sido definidos, que estén situados por debajo de la línea de margen y queden comprendidos entre los límites del espacio de máquinas;
c = volumen de los espacios de entrepuente situados por debajo de la línea de margen y comprendidos entre los límites del espacio de máquinas que estén destinados a contener carga, carbón o pertrechos;
v = volumen total del “espacio de máquinas” que quede por debajo de la línea de margen.
La permeabilidad media uniforme correspondiente a toda la parte del buque situada a proa o a popa del “espacio de máquinas vendrá” debajo de la línea margen, se calculará mediante la fórmula:
en la que:
a = volumen de los “espacios de pasajeros”, tal como dichos espacios han sido definidos, situados por debajo de la línea de margen, a proa o a popa del “espacio de máquinas”; y
v = volumen total de la parte del buque situada por debajo de la línea de margen, a proa o a popa del espacio de máquinas.
En el caso de disposiciones estructurales poco habituales la Administración podrá permitir o exigir que se calcule directamente la permeabilidad media correspondiente a las partes del buque que queden a proa o a popa del espacio de máquinas. A los efectos de ese cálculo la permeabilidad se considerara´ de la siguiente manera:
Los espacios de pasajeros: 95%;
Los espacios de máquinas: 85%;
Todos los espacios de carga, carbón y pertrechos: 60%;
Los tanques del doble fondo, tanques de combustible y otros tanques tendrá el valor que se apruebe en cada caso.
Eslora admisible.
El grado de compartimentado de un buque variará con la eslora del buque y la naturaleza del servicio.
La eslora máxima admisible de un compartimiento que tenga su centro en un punto de la eslora del buque, se deduce de la eslora inundable multiplicada por un “factor de subdivisión”.
Factor de subdivisión, factor multiplicador que dependerá de la eslora del buque y para una eslora dada, variará según “la naturaleza del servicio”.
Este factor disminuirá regular y continuamente:
A medida que aumenta la eslora del buque.
Desde un factor “A” aplicable a los buques mixtos, hasta un factor
“B” aplicable a los buques de pasaje.
El factor de subdivisión para un buque de eslora dada, después de calculados los factores “A” o “B” en función de dicha eslora, se determinará según el valor calculado por fórmulas del “Criterio de servicio”, perfectamente especificadas en la presente Regla del Convenio.
Permeabilidad de espacios inundados y condiciones de estabilidad en buques averiados
Para calcular la estabilidad en caso de avería, se adoptarán en general las permeabilidades del volumen (μ) y de superficie (μs) siguientes, supuesto ambas permeabilidades iguales:
Espacios destinados para carga, carbón y pañoles…………………… μ = 60 %
Espacios alojamientos…………………….....…………………………….μ = 95 %
Espacios máquinas……………………………......……………………… μ = 85 %
Espacios destinados a líquidos según el estado de carga….……….... μ = 0/95 %
Cuando μ= μs, es porque la permeabilidad del compartimiento es constante a distintos niveles. En general, en los compartimientos a partir de un nivel,
μs distinto de μ, porque dicho nivel queda libre de obstáculos y, por tanto, μs se acerca a la unidad.
La permeabilidad μ es importante para el cálculo del peso embarcado de agua en la avería; la permeabilidad superficial μs es importante para el cálculo de los efectos por superficies libres, y también, como veremos más adelante, para el cálculo de la flotación intacta.
El Convenio estima que en los buques que sean preceptivas estas normas de compartimentado, etc., las condiciones finales después de la avería serán las siguientes:
En caso de inundación simétrica, deberá existir un GM positivo mínimo de 0,05 m. (2"), calculado mediante el método del desplazamiento constante (modificación de la carena).
En caso de inundación asimétrica, la escora total no excederá de 7°, excepto en algunos casos, que se admite hasta 15°.
Consideraciones generales
Cuanto se ha estudiado sobre la flotabilidad y estabilidad del buque se ha hecho entendiendo que el buque no estaba bajo la inundación progresiva de alguno o algunos de sus compartimentos, bien sea por daños en el casco o por avería en los sistemas estancos de cierre. Sin embargo, en el caso de que esto ocurra, y el buque sufra una inundación progresiva, el estudio de la flotabilidad y estabilidad a realizar se dice que es para el buque con avería. En esta condición, casco con avería, nace una nueva e importante característica, la no inmersión(no se sumerge), por la cual el buque mantiene sus cualidades marineras frente a una inundación razonable, de uno o varios de sus compartimentos.
La flotabilidad del buque en caso de inundación se obtiene de la reserva de flotabilidad que éste tenga, por tanto, su compartimentación será adecuada y racional, lo primero de acuerdo con su dependencia de la reserva de flotabilidad y lo segundo de acuerdo con las necesidades de espacios del tipo de buque.
La estabilidad del buque durante o después de la inundación es otro factor importante. Por ello se realizan los cálculos de estabilidad del buque con avería de acuerdo con su compartimentado y con el número máximos de compartimentos adyacentes que puedan inundarse. Recuérdese que una pérdida del buque por flotabilidad es algo que, normalmente, requiere tiempo, mientras que una pérdida por estabilidad puede ocurrir en segundos.
Como siempre la importancia de cualquier modificación que tiene lugar en el buque, desde el punto de vista de la Teoría del Buque, se mide por sus efectos sobre el calado medio, la alteración del asiento, la escora y la estabilidad. El objetivo propuesto para el tema de la inundación de uno o varios compartimentos será, por tanto, calcular estos efectos sobre el buque.
Ahora bien, para resumir generalmente la inundación provocada por una desgarradura del casco es grande y las bombas de achiques de todo el buque no son suficientes, dependiendo de la cantidad de agua (Q) que entra por el área (A) de la vía de agua y de la distancia (d) a la flotación.
Una fórmula con la que podemos calcular aproximadamente la cantidad de agua que entra por segundo por un orificio bajo la línea de flotación es la siguiente:
en donde
Q = Toneladas de agua por segundo
A = Área de la vía de agua en m 2
g = Gravedad 9.8 m/seg 2
d = Distancia de la vía de agua a la flotación en m.
Otra fórmula sugerida para el cálculo de la entrada de agua utilizando las mismas unidades es:
Clases de inundación.
Hay, básicamente, dos clases de inundación de un compartimento: que esté en comunicación con la mar o que no lo esté. Además, se debe considerar la existencia o no de superficies libres, y en el segundo caso, que el compartimento inundado tenga limitación o no en altura. A continuación se analizan cada uno de estos supuestos:
Compartimento sin comunicación con la mar
El caso más usual es el de la inundación voluntaria de los tanques para cargarlos de agua potable, combustible, lastre, etc. Distinguiremos dos posibilidades:
a) Compartimento totalmente lleno. El agua que entra en el compartimento es un peso homogéneo y el problema se trata como una carga.
b) Compartimento parcialmente lleno. Se trata de la carga de un líquido con superficies libres, por tanto, dentro también del problema normal de la carga de un peso.
Compartimento comunicado con la mar.
La inundación se deberá a una avería en el casco, por tanto, hay que considerarla, salvo casos excepcionales, como inundación involuntaria. Las posibilidades que presenta esta clase de inundación son las siguientes:
a.1) Compartimento limitado en altura y totalmente lleno. El agua entrará en el compartimento llenándolo completamente, finalizando la inundación progresiva cuando esto ocurra.
La manera más eficaz de resolver este problema es considerándolo como carga de un peso, por lo que su solución entra dentro del tratamiento del buque sin avería.
a.2) Compartimento limitado en altura y parcialmente lleno. Caso especial en que el aire del compartimento queda embolsado en su parte superior, debido a la falta de un sistema de escape, y que equivale a la carga del peso de un líquido con superficies libres. A efectos prácticos la solución del problema se realizará como si se tratara de un buque sin avería.
b) Compartimento no limitado en altura. La inundación cesará cuando se igualen los niveles interior y exterior del agua, es decir, cuando el nivel del agua entrada alcance el nivel de la superficie de la mar. Realmente el estudio de la inundación del buque con avería, corresponde a esta situación, compartimento no limitado en altura y en libre comunicación con la mar. Si por cualquier circunstancia cesa la libre comunicación, volveríamos al enfoque del problema como buque sin avería.
Métodos de cálculo de la inundación
Los cálculos de flotabilidad y estabilidad de un buque con avería, durante o después de la inundación de uno o varios compartimentos, pueden realizarse por dos métodos teóricamente equivalentes, pero la diferente metodología y dificultad de cálculo que cada uno de ellos presenta, no permiten obtener los mismos resultados, aunque muy aproximados entre sí. Los métodos son: el cálculo de los efectos de la inundación por el método de pérdida de empuje, (denominado también del desplazamiento constante), y el cálculo de los efectos de la inundación por el método del peso añadido, o de cambio de desplazamiento.
Como consecuencia de lo expuesto, el estudio de la inundación se hará para el buque con avería, en libre comunicación con la mar y para un compartimento no limitado en altura.
Método de pérdida de empuje
El método de pérdida de empuje se basa en considerar que el agua entrada en el buque, forma parte de la mar, y que, por tanto, el empuje del volumen inundado se ha perdido. El buque hay que imaginarlo sin este volumen afectado por la inundación. El desplazamiento no ha cambiado, sigue teniendo el mismo valor inicial, pero sí han cambiado las formas de su volumen sumergido. Los parámetros del buque a tener en cuenta, constantes unos y variables otros, para calcular los efectos de la inundación son:
1. Desplazamiento constante. El desplazamiento inicial, antes de la inundación, no varía.
2. El volumen sumergido inicial, por consiguiente, tampoco cambiará de valor, aunque sí cambia la forma del volumen sumergido, tal como se ha expuesto.
3. El centro de gravedad del buque no modificará su posición, como consecuencia de la lógica del método de pérdida de empuje. No hay variación en los pesos del buque.
4. El centro de carena del buque modificará su situación, puesto que existe cambio de forma del volumen sumergido aunque no varíe su valor. Por tanto, se trata de un traslado de empujes y de sus correspondientes volúmenes y formas.
5. Habrá aumento del calado medio del buque para compensar el volumen perdido. Hay que insistir en la idea de que el buque ha cambiado sus formas, difiriendo de las del buque sin avería en la pérdida del volumen inundado, debiendo recuperarlo incrementando el calado hasta que se iguale el volumen perdido con el de la rebanada de la inmersión producida.
6. La superficie de flotación quedará afectada también, no formando parte de ella la parte de la flotación inundada. La superficie de flotación intacta será igual a la superficie de flotación del buque sin avería, para el calado que se considere, menos la superficie de la zona inundada.
7. Deberá calcularse la nueva posición del centro de gravedad de la superficie de flotación intacta.
8. Este cambio sufrido por la superficie de flotación se reflejará en las posiciones de los metacentros iniciales transversal y longitudinal del buque para la condición de avería.
9. Con motivo del cambio de valor y de forma de la superficie de flotación deberán calcularse los nuevos valores de toneladas por centímetro de inmersión y momento unitario para variar el asiento un centímetro, para el buque con avería.
10. Como consecuencia de lo anterior variará el asiento del buque, su escora y su estabilidad.
Una conclusión a tener en cuenta, es que el método de pérdida de empuje obliga a calcular los datos que normalmente se obtienen en las curvas hidrostáticas, dado que las formas del "nuevo" buque con avería no permiten su utilización. Sin embargo es el método más recomendado para calcular los efectos que la inundación de un compartimento no limitado en altura y en libre comunicación con la mar produce sobre el buque.
Método del peso añadido
En este método el agua entrada equivale a un peso añadido, realizándose el estudio de los parámetros como si se tratara de una carga de un líquido con superficie libre.
1. El desplazamiento variará. El desplazamiento final será igual al desplazamiento inicial más el peso del agua que ha inundado el compartimento.
2. De la misma forma variará el volumen sumergido, incrementándose con un volumen igual al del agua entrada en el compartimento.
3. Dado que existe carga de un peso, el del agua entrada, el centro de gravedad del buque quedará afectado por este motivo.
4. El centro de carena será el correspondiente al volumen sumergido final.
5. Incremento del calado medio debido a la inmersión producida por la carga del peso del agua de la inundación.
6. En este caso las variaciones que se produzcan en la superficie de flotación y la posición de su centro de gravedad serán debidas solamente al cambio de calados.
7. El cambio de calados modificará también, las posiciones de los metacentros iniciales transversal y longitudinal. y los valores de las toneladas por centímetro de inmersión y del momento unitario para variar el asiento un centímetro.
8. Por efecto de la inundación, variarán el asiento del buque, su escora y su estabilidad.
El método del peso añadido se recomienda, habitualmente, para calcular los efectos producidos durante la inundación de un compartimento, suponiendo un volumen de agua entrada y, por tanto, un peso cargado con su centro de gravedad correspondiente. Las recomendaciones que se han hecho de cuándo utilizar uno u otro método, no significan que no se pueda hacer uso de cualquiera de los dos para resolver el cálculo de los efectos de una inundación no limitada en altura y en libre comunicación con la mar, en cualquier momento de ésta.
Efectos de la inundación sobre los calados, escora y estabilidad
Se analizarán los efectos que la inundación de un compartimento no limitado en altura y en libre comunicación con la mar produce sobre el calado medio, el asiento, la escora y la estabilidad transversal y longitudinal.
El análisis se hará separadamente para cada uno de los métodos de cálculo, esto es, pérdida de empuje y peso añadido.
Efectos de la inundación de un compartimento limitado en altura: compartimento lleno; compartimento Vacio.
La inundación de un compartimento limitado en altura, entendiéndose por esto un compartimento cuya cubierta estanca que lo limita en altura está por debajo de la flotación del buque, produce los siguientes efectos:
a) Un aumento de calado con la correspondiente disminución de flotabilidad.
b) Un cambio de asiento y escora, según la situación del compartimento inundado.
c) Una variación en la estabilidad inicial y para grandes inclinaciones.
Compartimento limitado en altura vacio
Supuesto el compartimento inundado señalado en las (Figs. 2-I-Il-III).
Vamos a estudiar todos los efectos señalados anteriormente, como cuando el embarque de un peso líquido en el buque.
El peso embarcado será igual a v . γ, siendo v el volumen del compartimento y γ la densidad del agua del mar. El nuevo desplazamiento del buque Δl =Δo + p.
Estabilidad inicial:
Efecto del peso del agua embarcada por la inundación:
p= Peso del agua embarcada.
dv = Distancia vertical entre Go y g.
Δl = Nuevo desplazamiento del buque.
Con este desplazamiento Δ1 obtenemos en las curvas ó tablas hidrostáticas el valor de KM0.
Con el valor inicial conocido de KG0, le restamos el valor obtenido G0G1, y tenemos KG1; luego restamos este valor de KM0, y el valor de la nueva altura metacéntrica G1M0.
KG0 = KM0 =
(-) (-)
G0G1 = KG1 =
KG1 = G1M0 =
Si el aire que hay en el compartimiento durante la inundación no puede salir, queda comprimido en la parte superior, evitando su total inundación y dando lugar a los efectos por superficies libres.
Tendremos que corregir por este efecto la altura metacéntrica anteriormente calculada.
G1M0= (altura metacéntrica hallada anteriormente)
(-) G1G2= (corrección por superficie libre en el tanque)
G2M0= (altura metacéntrica corregida)
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| Figura 2 |
Estabilidad para grandes inclinaciones:
Con el valor del desplazamiento Δl = Δ0 + p, entramos en las curvas transversales KN de estabilidad y obtenemos sus valores correspondientes en las inclinaciones consideradas; KG2 = KM0 - G2M0; por tanto, podemos trazar el cuadro esquemático del cálculo de valores de GZ.
GZ = KN - KG2 . senθ
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| Cuadro 1 |
Como el centro de gravedad del peso embarcado está a una distancia transversal dt del centro de gravedad del buque G0 (fig. 2-III), tenemos que dentro de la estabilidad inicial la escora producida será:
app = a - apr ± apr = ± app =
La intersección de la curva de estabilidad trazada con estos valores de G1Z1 con el eje de las abscisas, nos dará el valor en grados de la escora exactamente.
Apopante si G1 está a popa de “C”
Aproante si G1 está a proa de “C”
Distancia longitudinal ÄXG ó ÄF
a = a/E . dprF Δ1 ® calado = Calado = Calado a proa = Calado a popa =
Por lo disimétrico de la inundación, la curva de estabilidad para grandes escoras quedará corregida de:
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| Cuadro 2 |
Esta curva será la que tiene el buque inundado, o sea, la estabilidad residual después de la avería.
Ahora bien, una vez ubicad el G1Z1 determinamos el asiento y los calados nuevos como consecuencia de la inundación.
Asientos y calados:
Brazo de la palanca del par = ± A C ± AG1
Momento para variar un centímetro el asiento = Mu
También podemos usar la siguiente expresión:
a = p . dl/Mu
Compartimiento limitado en altura lleno.
Las diferencias entre un compartimento lleno y uno vacío, es porque, por una parte, variará el peso del agua embarcada en función del coeficiente de permeabilidad μ. El peso del agua embarcada será ahora
p=v·γ·μ
μ= 60 % espacios de carga
μ= 95 % espacios de pasajeros
μ= 85 % espacios de máquinas
Por otra parte puede variar el efecto por superficies libres disminuyéndola en función del coeficiente de permeabilidad superficial μs generalmente es la unidad, pero si tiene algún valor la fórmula, queda así:
Ya vimos cómo en la Regla 7 del Capítulo II-1 del Convenio Internacional para la Seguridad de la Vida Humana en el Mar, suponía los compartimentos llenos homogéneamente y, por tanto, μ= μs; para los cálculos de estabilidad en caso de inundación de compartimentos por averías.
Efectos de la inundación de un compartimento no limitado en altura: compartimento lleno; compartimento vacio.
La inundación de un compartimento no limitado en altura, entendiéndose por esto un compartimento cuya cubierta estanca que lo limita en altura está por encima de la flotación del buque, produce los siguientes efectos:
a) Un aumento de calado con la correspondiente disminución de flotabilidad.
b) Un cambio de asiento y escora, según la situación del compartimento inundado.
e) Una variación en la estabilidad inicial y para grandes inclinaciones.
Compartimento no limitado en altura vacio.
Cálculo del peso del agua embarcada.
En las (Figs. 3-I, II y III), suponemos al buque en su carena recta, isocarena de la inclinada correspondiente a su estado actual después de la inundación, flotación F1L1
Este cálculo lo vamos a hacer basándonos en el método del desplazamiento constante ó Método de pérdida de empuje.
Pérdida del empuje del buque = Volumen ABCD . γ.
Para compensar esta pérdida de empuje, el buque se sumerge un volumen igual, puesto que el desplazamiento es constante.
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| Figura 3 |
Volumen ABCD = Volumen de la rebanada intacta = Volumen (MNCR + EFHD) = Volumen (ENHR - FMDC) = (Área de la flotación del buque - Área de la superficie del compartimento) x Diferencia de calados.
v = (A - Al) ΔC, de donde ΔC = v/ A - A1
v = Volumen del compartimento hasta la F0 L0 = e . m . Ci, en m3.
A = Área de la flotación correspondiente del buque = E· M· α = 100. Tc/γ, en metros cuadrados.
Al = Área de la superficie libre del agua en el compartimento = e . m, en m2.
ΔC = Diferencia de calados obtenido en metros.
Tc = Toneladas por centímetro correspondiente al desplazamiento del buque.
p = Peso del agua en toneladas.
γ = Densidad del agua del mar en Ton/m3.
Estabilidad inicial:
Efecto del peso del agua embarcada por la inundación:
CLG = Distancia horizontal transversal a la línea central del C. de G. del buque.
El cuadro esquemático para calcular los nuevos valores de GZ con el buque escorado será así:
Ver cuadro 2 arriba
La intersección de la curva de estabilidad trazada con estos valores de G1Z1 con el eje de las abscisas, nos dará el valor en grados de la escora exactamente.
Esta será la curva de estabilidad residual del buque en las presentes condiciones.
Asientos y calados:
En la figura 3 tenemos que la inundación del compartimiento no producirá un movimiento longitudinal del centro de gravedad inicial G0G1 = p . dl /Δ1
Con el Δ1, obtenemos en las curvas o tablas hidrostáticas los siguientes datos, que en este caso se puedan considerar solo aproximados, porque les afecta bastante el cambio de formas de la carena: ÄC, Mu y ÄF.
Brazo del par = ± ÄC ± ÄG1 
dv = Distancia vertical entre G0 y g.
Δl = Nuevo desplazamiento del buque.
Con este desplazamiento ∆1 obtenemos en las curvas hidrostáticas el valor de KM0.
Con el valor inicial conocido de KG0, le restamos el valor obtenido G0G1, y tenemos KG1; restando este valor de KM0 tenemos el valor de la nueva altura metacéntrica G1Mo.
KG0 = KM0 =
(-) (-)
KG1 = G1M0 =
Corrección por superficie libre = G1G2 = i. γ/Δ1
G1Mo =
(-)
G2M0 =
Cálculo de la corrección por efecto de “Libre Circulación”:
Si el buque, en las condiciones que estamos (Fig. 3), se escora por efecto de la inundación, además de la acción de la mar y el viento, según vemos en la (Figura 4), a la acción
escorante debido al agua embarcada cuya acción es la superficie ajedrezada “abcd”, se la conoce con el nombre de “efecto por libre circulación”.
Vamos a calcular el peso del agua embarcada pl; debido a estas circunstancias, este peso dependerá de la sección transversal del compartimento, de la altura de la cubierta estanca sobre la flotación y del ángulo de inclinación transversal.
El par de estabilidad, sin tener en cuenta este efecto, será: Δl . G2M0 . senθ
El momento del par escorante debido al peso del agua embarcada por el efecto que estamos estudiando, será pl . y . cosθ, siendo “y” la distancia horizontal transversal entre el centro de gravedad de la superficie libre del liquido en el compartimiento y el plano diametral (supuesto el centro de flotación “F” en dicho plano)
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| Figura 4 |
Después de sustituir y despejar la subida virtual del C de G, G2G3 , es:
Corrección por efecto de “libre circulación” = G2G3 = A1. y2 . γ/Δ1
G2M0 = (altura metacéntrica corregida por superficie libre).
(-)
G2G3 = (Corrección por libre circulación).
El momento del par de estabilidad inicial en estas condiciones será igual a Δ1 . G3M0.senθ
Estabilidad para grandes inclinaciones.
Con el valor del desplazamiento Δ1 = Δ0 + p, entraremos en las curvas o tablas KN de estabilidad, y obtenemos sus valores correspondientes en las inclinaciones consideradas.
Por lo tanto, podemos trazar el cuadro esquemático del cálculo de le valores de GZ.
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| Cuadro 3 |
Por lo disimétrica de la inundación de la figura 3, la curva de estabilidad para grandes inclinaciones quedará corregida de CLG. cosθ.
CL
El cuadro esquemático para calcular los nuevos valores de GZ con el buque escorado será así:
G1Z1 = GZ - CLG . cosθ
Ver cuadro 2 arriba
La intersección de la curva de estabilidad trazada con estos valores de G1Z1 con el eje de las abscisas, nos dará el valor en grados de la escora exactamente.
Esta será la curva de estabilidad residual del buque en las presentes condiciones.
Asientos y calados:
En la figura 3 tenemos que la inundación del compartimiento no producirá un movimiento longitudinal del centro de gravedad inicial G0G1 = p . dl /Δ1.
Con el Δ1, obtenemos en las curvas o tablas hidrostáticas los siguientes datos, que en este caso se puedan considerar solo aproximados, porque les afecta bastante el cambio de formas de la carena: AC, Mu y AF.
Brazo del par = ± AC ± AG1
Apopante si G1 está a popa de “C”
Aproante si G1 está a proa de “C”
app = a - apr ± apr = ± app =
Calado a proa = Calado a popa =
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| Compartimentación Estanca. Estabilidad y Compartimentación Estanca y Flotabilidad Después de Avería. |
