Un cuerpo al moverse en un patrón circular ocurre una aceleración hacia el centro igual a v2/r donde v representa la velocidad del cuerpo y r el radio del patrón circular. La fuerza requerida para producir esta aceleración, que se denomina fuerza “centrípeta”, es igual a Mv2/r donde M es la masa del cuerpo.
En el caso de un buque dando vueltas en círculos, la fuerza centrípeta se produce por la acción del agua en un costado de la embarcación lejos del centro de giro. Se considera que la fuerza en el centro de la resistencia lateral que, en este caso, es el centroide del área sumergida del costado del buque ubicado lejos del centro de giro. El centroide de esta área se encuentre al nivel del centro de boyantes. Para que haya equilibrio debe haber una fuerza igual y opuesta, llamada fuerza “centrífuga”, y esta fuerza actúa en el centro de la masa (G).
Cuando la pala de un buque se coloca a babor, las fuerzas en ésta causarán que el buque desarrolle inicialmente un pequeño ángulo de escora a babor, expresado por α 1º.
Sin embargo, la forma sumergida del buque y la fuerza centrífuga en éste provocará que el buque escore a estribor, expresado por α 2º.
En esta situación, α 2º siempre será mayor que α 1º. En consecuencia, para la pala del timón de babor, el ángulo final de escora causada por giro estará en estribor y viceversa.
Se puede apreciar en la Figura 1 que estas dos fuerzas producen un par que tiende a escorar al buque lejos del centro de giro, ejemplo:
El equilibrio se produce por un par adrizante igual a W x GZ, donde W es igual al peso del buque y éste se expresa en unidad de fuerza, por ejemplo, W = Mg.
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| Figura 1 |
Respuesta:
Escora = 5° 11’ hacia estribor, debido solo a las fuerzas centrífugas
En la práctica, este ángulo de escora será ligeramente menor. Las fuerzas en la pala producirán un ángulo de escora, expresado por 1° 11’ hacia babor. Consecuentemente, el ángulo total de escora por giro será:
Escora = 5° 11’ - 1° 17’ = 3° 54’ ó 3.9° hacia estribor.
Ejercicios:
1. La velocidad de un buque es de 12 nudos. El timón se coloca todo hacia una banda y el buque se voltea en un círculo de radio de 488 m. GM = 0.3 m y BG = 3 m. Asumiendo que un nudo es igual a 1852 km/h, halle la escora por giro.
2. Un buque a una velocidad de 10 nudos gira en un círculo de radio de 366m. GM = 0.24 m BM = 3.7 m. Calcule la escora producida.
3. Un buque que gira en un círculo de radio de 100 m a una velocidad de 15 nudos. BG = 1 m. Halle la escora si GM = 0.6 m.
4. Un buque con una altura metacéntrica transversal de 0.40 m tiene una velocidad de 21 nudos. El centro de gravedad está a 6.2 m por encima de la quilla mientras que el centro de resistencia lateral está a 4.0 m por encima de ésta. La pala se coloca toda a babor y el buque gira en un círculo de 550 m de radio. Considerando sólo las fuerzas centrífugas involucradas, calcular el ángulo de escora al tiempo que el buque gira a la velocidad dada.
Resultados:
1. 4° 34’
2. 6° 04’
3. 5° 44’
4. 6.8° a estribor.
