Desplazamiento, Permiso de Agua Dulce, Zonas de Navegación

 

Índice

 

Introducción

 

Objetivos Objetivo General

Explicar las reglas que regulan la estabilidad del buque. Objetivos Específicos

1) Identificar los tipos de desplazamiento. 2) Comprender los diversos factores que afectan la flotabilidad de un buque. 3) Calcular el permiso de agua dulce. 4) Conceptuar la estabilidad estática transversal.

 

Antecedentes

 

Justificación

 

Importancia El tener en cuenta los factores que regulan el desplazamiento de un buque es un tema de gran interés e importancia para todo marino, pues establece condiciones y límites que regulan la maniobrabilidad de un buque en el alta mar. También se señala en este trabajo el calado, los tipos de calado, la serie de correcciones, por escora, porfactor asiento, por densidad, paranavegabilidad. determinar si el buque está apopado o aproado, el cual es un determinante parahechas la buena Para que un buque flote la condición es que su peso específico sea menor que el del líquido desalojado por él, por lo tanto, la flotabilidad de un buque es una consecuencia directa de que todo cuerpo sumergido experimenta un empuje vertical de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del líquido desalojado. Muy ligado a la flotabilidad de un buque, es el francobordo, el cual nos garantiza que le buque vuelva a su condición inicial y no se hunda. El mar está hecho de distintas densidades, esto generaba accidentes antaño a los viejos navegantes, porque no existía una medida segura de reserva de flotabilidad. Hasta que salió el Disco de plimsoll y el permiso de agua dulce, todo esto cambia de acuerdo a las estaciones del año en la que nos encontremos. El tienealguno, que gozar la propiedad de estabilidad, poderderegresar a su posición sinbuque problema tododeesto es un complejo sistema depara centros gravedades, trabajo inicial generado y física pura.

 

 

Marco Teórico Permiso de agua dulce 

Ic ó permiso de agua dulce es la diferencia que se aprecia entre el francobordo de verano y el de agua dulce. Cuando un buque flota en agua salada o de mar cuya densidad es de 1,025 y pasa a flotar en agua dulce o de río cuya densidad es de 1,00 el buque aumentará su calado. Esto sucede debido al principio de Arquímedes, que cita: “ Un cuerpo total o parcialmente

sumergido en un fluido en reposo experimenta un empuje vertical hacia arriba igual al peso del volumen de fluido desalojado por el cuerpo ”  Determinación de la densidad del agua en la que flota un buque

Para un cuerpo en equilibrio que flota sobre la superficie de un líquido, tenemos que el peso es igual al empuje: Masa x gravedad = Peso = Empuje = V sumergido x δliquido  Conocida la masa del cuerpo y el volumen de la parte sumergida, podemos determinar la densidad del líquido.

 

Cálculo del permiso de agua dulce

Sea D el desplazamiento del buque en agua salada, entonces: D = E = V s * Pes = Vs * 1.025

Pes = Peso específico del agua salada.

Flotando en agua dulce, ocurre lo mismo: D = E = V d * Ped = Vd * 1.000 Ped = Peso específico del agua dulce. Igualando D, entonces V d * 1.000 = Vs * 1.025 Vd = Vs * 1.025/1.000 Vd = Vs * 1.025 Vd = Vs *(1 + 0.025) Entonces: Vd = Vs + Vs * 0.025 Vd - Vs = Vs * 0.025 Vd - Vs = Vs/40 Multiplicando ambos términos de la igualdad por 1.025, entonces: 1.025 * ( Vd –   –  V  Vs) = 1.025 * (Vs/40) El primer término de la igualdad 1.025 * (V d –   –   V Vs) representa el peso del volumen adicional requerido por el cambio del Pe en la figura celeste.   El peso de ese volumen adicional también puede expresarse como Ic x Tpc. Donde: Ic es el aumento de calado. Tpc es el número de toneladas por centímetro de inmersión. Se define Tpc como la cantidad de peso expresado en toneladas requerido para provocar la inmersión de un centímetro (valor suministrado por el astillero y expresado en las curvas hidrostáticas del buque) Ic x Tpc = 1.025 x (V d –   –   V Vs) Sí 1.025 x Vs = D Entonces: Ic x Tpc = D/40 Finalmente tendremos que:

 



Ic = 40    El permiso de agua dulce es igual al cociente entre el desplazamiento en agua salada, en toneladas, en la flotación en carga de verano entre 40 veces las toneladas por centímetro de inmersión en agua salada, en la flotación en carga de verano.

Carga de un buque a la línea de máxima carga permisible

En 1875 Samuel Plimsoll, miembro del parlamento, promovió la legislación de una marca de los costados del buque, para indicar el calado hasta el cual podría cargar. Esta marca es conocida como Disco Plimsoll o marca de francobordo. Este garantiza un volumen de reserva de flotabilidad permitiendo al buque afrontar con éxito una inundación parcial. Esta marca la tienen los buques pintada en su casco, está formada por un anillo de 12 pulgadas de diámetro exterior y 1 pulgada de ancho, cortado por una línea horizontal de 18 pulgadas de longitud y 1 pulgada de ancho, cuyo borde superior pasa por el centro del anillo. El centro del anillo debe colocarse en el centro del buque y a una distancia igual al francobordo mínimo de verano asignado, medida verticalmente por debajo del borde superior de la línea de cubierta. TF: Tropical Fresh, agua dulce, zona tropical.   F: Fresh, agua dulce, otras zonas.   T: Tropical salt, agua de mar, zona tropical.   S: Summer, agua de mar, en invierno.   W: Winter, agua de mar en invierno.   WNA: Winter North Atlantic, invierno en el Atlántico Norte.

Francobordo de verano. El francobordo de verano será el francobordo obtenido de las tablas, más modificaciones y correcciones, según el Reglamento del Convenio Internacional sobre Líneas de Carga. Francobordo tropical. El francobordo mínimo en la zona tropical será el francobordo obtenido restando del francobordo de verano un cuarenta un octavo del calado de verano, medido desde el canto alto de la quilla hasta el centro del disco de la marca de francobordo. Francobordo de invierno. El francobordo mínimo de invierno será el francobordo obtenido añadiendo al francobordo de verano un cuarenta un octavo del calado de verano, medido desde el canto alto de la quilla hasta el centro del anillo de la marca de francobordo. Francobordo para el Atlántico Norte, invierno. El francobordo mínimo para buques de eslora superior a 100 metros que naveguen por cualquier parte del Atlántico Norte, definido de acuerdo con el Reglamento del Convenio Internacional sobre Líneas de Carga, durante el período estacional de invierno, será el francobordo de invierno más 50 mm (2 pulgadas). Para los demás  buques al francobordo para pa ra el Atlántico Norte, invierno, será el francobord francobordoo de invierno.

 

Francobordo de agua dulce. El francobordo mínimo en agua dulce de densidad igual a la unidad se obtendrá restando del francobordo mínimo en agua salada el permiso de agua dulce.

Zonas de francobordo y regiones periódicas

Estas zonas están basadas en los siguientes criterios: Verano --- 10% como máximo de vientos de fuerza 8 Beaufort (34 nudos) o mayor. Tropical - 1% como máximo de vientos de fuerza 8 Beaufort (34 nudos) o mayor. No más de una tormenta tropical cada 10 años, en una superficie de 5 grados en cuadro en uno cualquiera de los meses del año por separado. 1. Límite norte de la zona tropical. El límite norte de la zona tropical será: El paralelo de latitud 13 grados N desde la costa oriental del continente americano hasta la longitud 60 grados W, la loxodrómica desde este punto hasta el punto de latitud 10 grados N y longitud 58 grados W, el paralelo de latitud 10 grados N hasta la longitud 20 grados W, el meridiano de longitud 20 grados W hasta la latitud 30 grados N y el paralelo de latitud 30 grados  N hasta la costa occidental de África; desde la costa oriental de África, Á frica, el paralelo de latitud 8 grados N hasta la longitud 70 grados E, el meridiano de longitud 70 grados E hasta la latitud 13 grados N, el paralelo de latitud 13 grados N hasta la costa occidental de la India, la costa meridional de la India hasta el punto de latitud 10 grados 30' N en la costa oriental de la India, la loxodrómica desde este último punto hasta el punto de latitud 9 grados N y longitud 82 grados E, el meridiano de longitud 82 grados E hasta la latitud 8 grados N, el paralelo de latitud 8 grados N hasta la costa occidental de Malasia, la costa sureste de Asia hasta la costa oriental de Vietnam a una latitud 10 grados N, el paralelo de latitud 10 grados N hasta la longitud 145 grados E, el meridiano de longitud 145 grados E hasta la latitud 13 grados N y el paralelo de latitud 13 grados  N hasta la costa occidental del continente americano. Saigón tropical.se considerará situado en la línea divisoria entre la zona tropical y la región periódica 2. Límite sur de la zona tropical. El límite sur de la zona tropical será: La loxodrómica desde el puerto de Santos, Brasil, hasta el punto donde el meridiano de longitud 40 grados W corta al trópico de Capricornio, el trópico de Capricornio hasta la costa occidental de África; desde la costa oriental de África el paralelo de latitud 20 grados S hasta la costa occidental de Madagascar, las costas occidental y septentrional de Madagascar hasta la longitud 50 grados E, el meridiano de longitud 50 grados E hasta la latitud 10 grados S, el paralelo de latitud 10 grados S hasta la longitud 98 grados E, la loxodrómica desde este punto hasta Port Darwin, enparalelo Australia, costas Australia y de isla occidental de Wessel del hacia el este hasta el cabo Wessel, el de las latitud 11 de grados S hasta la la costa cabo York; desde la costa

 

oriental del cabo York el paralelo de latitud 11 grados S hasta el meridiano de longitud 150 grados W, la loxodrómica desde este punto hasta el punto de latitud 26 grados S y longitud 75 grados W, y la loxodrómica desde este último punto hasta la costa occidental del continente americano a una latitud de 30 grados S. Coquimbo y Santos se considerarán situados en la línea divisoria entre las zonas tropical y de verano. 3. Regiones incluidas en la zona tropical. Las siguientes regiones se considerarán incluidas en la zona tropical: a) El canal de Suez, el mar Rojo y el golfo de Aden, desde Port Said hasta el meridiano de 45 grados E. Aden y Berbera se considerarán situados en el límite entre la zona tropical y la región periódica tropical.  b) El golfo Pérsico hasta el meridiano de longitud 59 grados E. c) La región limitada por el paralelo de latitud 22 grados S desde la costa oriental de Australia hasta la Gran Arrecifes, después porlímite esta barrera hastadeellapunto latitud 11 grados S. El límite NorteBarrera de estaderegión coincide con el meridional zona de tropical. Zonas de Verano: Las demás regiones constituyen las zonas de verano. Sin embargo, para barcos de 100 metros (328 pies) o menos de eslora, será región periódica de invierno, la región limitada: Al norte y al oeste por la costa oriental de los Estados Unidos; Al este por el meridiano de 68 grados 30' W desde la costa de los Estados Unidos hasta la latitud 40 grados N y desde aquí por la loxodrómica hasta el punto de latitud 36 grados N y longitud 73 grados W; Al sur, por el paralelo de latitud 36 grados N. Períodos estacionales: INVIERNO: 1 de noviembre a 31 de marzo. VERANO: 1 de abril a 31 de octubre Regiones periódicas: Regiones tropicales periódicas:

 

En el Océano Atlántico Norte: Zona tropical del 1 de noviembre al 15 de julio, zona de verano del 16 de julio al 31 de octubre Mar de Arabia: Zona tropical del 1 de agosto al 20 de mayo, zona de verano del 21 de mayo al 31 de julio. Karachi: zona tropical del 1 de diciembre al 20 de mayo y del 16 de septiembre al 15 de octubre, zona de verano del 21 de mayo al 15 de septiembre, y del 1 de octubre al 30 de noviembre. Golfo de Bengala: Zona tropical del 16 de diciembre al 15 de abril, zona de verano del 16 de abril al 15 de diciembre. Mar de China: Zona tropical del 21 de enero al 30 de abril, zona de verano del 1 de mayo al 20 de enero. Océano pacifico norte: a) Región limitada: al norte por el paralelo de latitud 25o Norte, al Oeste por el meridiano de longitud 160o Este, al Sur por el paralelo de latitud 13 o Norte y al Este por el meridiano de longitud 130o Oeste. Esta región es: Zona tropical del 1 de abril hasta el 31 de octubre, zona de verano del 1 de noviembre al 31 de marzo.  b) Región limitada: al Norte y al Este por las costas de california, México y América Central, al Oeste por el Meridiano de longitud 120o y por una recta uniendo el punto de latitud 30 o Norte y longitud 120o Oeste con el punto de latitud 13o Norte y de longitud 105o Oeste y al Sur por el  paralelo de latitud 13o Norte. Esta región es: zona tropical del 1 de marzo al 30 de junio y del 1 al 30 de noviembre, zona de verano del 1 de julio al 31 de octubre y del 1 de diciembre al 28(29 de febrero. Océano Pacifico Sur: a) Region limitada: al Norte por el paralelo de latitud 11o Sur, al Oeste por la costa Este de Australia, al Sur por el paralelo de latitud 20 o Sur y al Este por le meridiano de longitud 165 o  Este, e igualmente el Golfo de Carpentaria, al Sur del paralelo de latitud 11 o Sur. Esta región es: Zona tropical del 1 de abril al 30 de noviembre, zona de verano del 1 de diciembre al 31 de marzo.  b) Region limitada: al Oeste por el meridiano 150o Oeste, al Sur por el paralelo de latitud 20o Sur y al Norte y al Este por la línea recta que constituye el límite Sur de la zona tropical Esta región es: zona tropical del 1 de marzo al 30 de noviembre, zona de verano del 1 de diciembre al 28/29 de febrero. Regiones de invierno periódicas: Zona de invierno periódica septentrional (entre la América del Norte y Europa)

 

a) Región situada en el interior y al Norte de la línea de trazada como sigue: siguiendo el meridiano de longitud 50o Oeste desde la costa de Groenlandia hasta el paralelo de latitud 45 o   Norte siguiendo el paralelo de latitud 45o Norte, hasta el meridiano de longitud 15 o Oeste, siguiendo este meridiano hasta el paralelo de latitud 60 o Norte, y siguiendo el paralelo de latitud 60o Norte, hasta la costa Oeste de Noruega. Esta región es: zona invierno del 16 de octubre al 15 de abril, zona de verano del 16 de abril al 15 de octubre.  b) Región situada al Norte del paralelo de latitud 36 o Norte y fuera de la región (2) definida anteriormente. Esta región es: zona de invierno del 1 de noviembre al 31 de marzo, zona de verano del 1 de abril al 31 de octubre. Mar Báltico limitado por el paralelo de latitud del Skaw : zona de invierno del 1 de noviembre al 31 de marzo, zona de verano del 1 de abril al 31 de octubre. Mar mediterráneo y Mar negro: zona de invierno del 16 de diciembre al 15 de marzo, zona de verano del 16 de marzo al 15 de diciembre. Zona de invierno periódica septentrional (entre Asia y América del Norte, excepto el Mar del  p Japón, al Sur del paralelo de latitud 50  Norte): zona de invierno del 16 de octubre al 15 de abril, zona de verano del 16 de abril al 15 de octubre. Mar del Japón (entre los paralelos de latitud 35 o Norte y 50 o Norte): zona de invierno del 1 de diciembre al 28/29 de febrero, zona de verano del 1 de marzo al 30 de noviembre. Zona de invierno periódica meridional: zona de invierno del 16 de abril al 15 de octubre, zona de verano del 16 de octubre al 15 de abril. Ejercicios

1) Las características de un buque son E=96, C v=6.1, Dv=6200 roneladas, Tcmv=16 Tm y calado madera verano= 6.5m. Hallar el calado de las líneas de máxima carga.

 

  2) El desplazamiento de un vapor ordinario es de 12000Tm, su eslora es 160m y T o=25. La línea de máxima carga de verano tiene un calado de 7.2m. Determinar el calado de las distintas líneas de carga.

 

  3) Hallar el calado de las líneas de máxima carga de un buque cuyas características son: E=515  pies, Dv=16000 Long Tons, Cv= 30’ 11’’ Tm x pulg en la línea de verano= 68 Long Tons x pulg.  

 

  Análisis del permiso de agua dulce

Debido a las diferencias climatológicas presentes durante la travesía de un buque en alta mar y a una cantidad considerable de accidentes en la época de antaño, que generaron discusiones, donde no había a ciencia cierta una ley que garantizara la seguridad de los buques en cuanto a que cantidad de carga podrían llevar, nació un parlamentario británico llamado Samuel Plimsoll, que impuso en 1875 un límite en el calado de un buque (mínimo francobordo) con el que puede navegar el buque en condiciones de seguridad. Todo esto fue ocasionado porque las densidades del agua en alta mar son distintas, el de agua salada es aproximadamente 1.025Tn/m 3 mientras que la del agua pura es de 1.000Tn/m 3, lo cual genera un cambio de calado en el buque y altera el francobordo, poniendo en riesgo la flotabilidad del buque. En el océano, a medida que el agua se acerca al fondo se vuelve más fría y como consecuencia, a mayor profundidad, mayor densidad del agua, porque si la temperatura del agua es más baja, su densidad se hace más grande y si esta es más salada ocurre lo mismo. Actualmente los buques tienen que llevar en el centro un anillo llamado Disco de Plimsoll que posee los diferentes límites de carga según la zona y la estación a navegar.

 

Estabilidad estática transversal

(Riemann and Lephart, (2002) “La estabilidad puede ser entendida como la capacidad de un cuerpo de mantener el equilibrio, es decir de evitar ser desequilibrado. También se ha descripto a la estabilidad como la propiedad de volver a un estado inicial previo a la perturb ación”. Definición

Se define como la condición en un buque para volver a su posición inicial (casi siempre adrizado) cuando es escorado por una fuerza exterior: de la misma forma se define cuando es sacado de su posición inicial de calados, según el movimiento en el sentido del plano transversal (babor-estribor) o del plano longitudinal de proa a popa. Clasificación

La estabilidad se puede clasificar en: Estabilidad estática: estudia las condiciones de equilibrio de un buque en aguas absolutamente tranquilas. Aun cuando por estar flotando en un medio liquido la nave está en constante movimiento, el comportamiento promedio de una nave en el mar es muy similar al comportamiento de esta en aguas tranquilas. La estabilidad estática transversal, es aquella que estudia al buque flotando en agua en reposo y moviéndolo en la dirección babor-estribor-babor. A su vez, la estabilidad estática transversal puede clasificarse en escoras 10o  Y también tenemos la estabilidad estática longitudinal. Estabilidad dinámica: estudia las condiciones de equilibrio de un buque sometido al efecto de las fuerzas de las olas y del viento. Este equilibrio dinámico resulta del despliegue de energía de la nave, o de los trabajos que debe efectuar ante la exigencia que le impone el efecto de las olas y el viento. Centro de gravedad

Se llama centro de gravedad (G) de un buque al punto en el cual se aplica la fuerza total del peso del mismo o desplazamiento (D) y depende por completo de la distribución de los pesos en el  buque. Su altura KG se mide desde la línea base que q ue pasa por la quilla y va a depender de la cantidad de pesos altos y bajos que carguen. Se calcula exactamente después de ser construido el  buque. Centro de carena

El centro de carena (C) es el centro de gravedad o el punto en el cual se aplica la fuerza de empuje. Es el centro geométrico del volumen de la carena para la flotación considerada. Este  punto está ubicado en el centro geométrico del volumen sumergido su mergido o carena, varía de acuerdo a la forma de la parte sumergida o sea que depende de la forma de la carena, en cambio el centro de gravedad (G) depende del reparto de pesos que forman el buque.

 

Su posición queda determinada por la distancia vertical sobre la quilla (KC) y por la distancia longitudinal a la cuaderna maestra (C). Par de estabilidad estática transversal

Metacentro: punto donde confluyen el plano diametral del buque y la vertical trazada desde el centro de carena, cuando este último ha sido desplazado a causa de una escora, siendo M el  punto máximo hasta dónde puede llegar el centro de gravedad (G) para que el buque buqu e sea estable. Radio metacéntrico (CM): cuando el buque sale de su posición inicial de estabilidad por la acción de una fuerza escorándose un ángulo θ, la distancia comprendida entre el centro de carena

y el metacentro, distancia CM, es el radio metacéntrico. Altura metacéntrica: la distancia entre G y M se conoce como la altura metacéntrica (GM)Si a un buque que está flotando en agua tranquila se le aplica una fuerza exterior, en el sentido  babor-estribor, el buque se va a escorar, y al cambiar de forma la carena, el centro de carena se trasladará. Entonces habrá un nuevo centro de gravedad del volumen sumergido, porque la cuña de agua se traslada para estribor, entonces la fuerza de empuje va a estar aplicada en el nuevo centro de carena y la fuerza del peso del buque continúa aplicada en el centro de gravedad. Estas dos fuerzas vana llevar a crearelunbuque par dea su fuerzas que inicial. se llaman de estabilidad o debrazo adrizamiento ̅GZ se llama  porque tiende posición La par distancia de adrizamiento, es perpendicular desde el centro de gravedad (G) a la dirección del empuje (E).

Clases de equilibrio

Existen tres clases de equilibrio, estable, indiferente e inestable. Estos estados de equilibrio están relacionados con el̅ ( altura metacéntrica) del buque, según sea: a)̅ > 0 Equilibrio estable En este caso el̅kM >̅KG, y se dice que la estabilidad es positiva, porque cuando el buque se escora el par de estabilidad lo hace volver a su posición original. Este es el caso de equilibrio que  pueden navegar los buques.  b)̅ = 0 Equilibrio indiferente En este caso̅kM =̅KG, coinciden los puntos M y G, la estabilidad es nula porque no se crea par de adrizamiento, si es aplicada una fuerza exterior se escorará hasta que pare el impulso de esa fuerza. En este caso no ofrece seguridad para navegar c)̅ < 0 Equilibrio inestable

 

En este caso̅kM