Teoria de Buque II Estabilidad

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.

Principis de estabilidad ............................................................................4

!.

Cndicines 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)nts 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

Cass de E*)ilibri$ ESTA,(E0 INESTA,(E E INDIERENTE...................... I.

E*)ilibri estable  estabilidad psitia .................................................

II.

E*)ilibri indiferente  estabilidad n)la .................................................

III.

E*)ilibri inestable  estabilidad ne3atia. .......................................1!

....................................................1! 6. Tips de ,)*)es respect a estabilidad$...................................................11 I. ,)*)es blands0 d)lces  celss$.....................................................12 II. Un b)*)e d)r................................................................................12 CONC(USIONES ............................................................................................ 13 ,I,(IO-RAIA............................................................................................... 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 cncer )n pc %"s all" del %er c"lc)l del c%plicad %)nd del est)di de la estabilidad de ls b)*)es0 *)e tan i%prtante es para ls ficiales de c)bierta. Este traba7 se debe a an"lisis est)di se3)i%ients de accidentes %ar8ti%s0 dnde ls b)*)es pr diersas ca)sas0 9an perdid la estabilidad : en al3)ns cass 9an lle3ad a 55brar cn fatales cnsec)encias. A cntin)ación el traba7 cntin;a cn )n desarrll del est)di de la estabilidad de ls b)*)es :

ls 3randes aances *)e f)ern 9aciend cncids cient8fics0 ar*)itects naales : nae3antes. per sie%pre *)e el %etacentr est@ %"s alt *)e el centr de 3raedad.  A)n*)e el an"lisis de la acción de las f)er5as interires0 en esencia0 n crrespnde a ls re*)isits e?i3ibles para *)e )n c)erp en el a3)a sea cnsiderad b)*)e0 n bstante ell0 es prt)n tratar el te%a pr la infl)encia decisia de estas f)er5as sbre la estabilidad. (a distrib)ción ar%ónica de la car3a0 c%b)stible : lastre 7)e3a )n rl i%prtant8si% para la estabilidad c% ta%bi@n para la resistencia de las estr)ct)ras. (s precepts sbre franc brd0 las %arcas de las l8neas de %"?i%a car3a0 cnstit):en )n factr de se3)ridad0 indican )n peli3r de 55brar si a*)@llas sn sbrepasadas a)n*)e de nin3;n %d deban cnsiderarse c% dat s)ficiente para esti%ar )n b)en 3rad de estabilidad. (s astillers entre3an cn el b)*)e0 ade%"s de ls plans de cnstr)cción0 dierss dia3ra%as : c)ras de despla5a%ients0 escalas de calads0 c)ra de tneladas pr  cent8%etrs  p)l3adas de in%ersión0 *)e per%iten 9acer tdas las deter%inacines necesarias para pder abarrtar eficiente%ente el b)*)e. (a car3a debe estibarse =ac%darse> de %anera *)e fr%e en la bde3a )n cn7)nt c%pact *)e n de7e res*)icis *)e faciliten el crri%ient0 : c)and es ineitable la e?istencia de espacis libres  se trate de car3a a 3ranel  l8*)ida0 se t%an %edidas de se3)ridad0 c% ser$ instalación de tabi*)es transersales0 ln3it)dinales0 %a%pars frenantes0 c)Bas0 p)ntales0 trincas0 a%arras0 etc.  Al t@r%in de la peración de arr)%e0 si n 9a sid psible crre3ir pe*)eBas inclinacines del b)*)e en dirección prappa =asients>  transersales =escras> a )na ) tra banda0 se prcede a trasasar c%b)stible : a3)a0  a llenar  aciar ls cel)lares del dble fnd0 a fin de *)e el b)*)e rec)pere la cndición nr%al de adri5a%ient para la nae3ación.

!. Cndicines b"sicas de Estabilidad Pde%s en)nciar las cndicines b"sicas *)e debe c)%plir )n c)erp ttal  parcial%ente s)%er3id en )n fl)id0 sin cntact al3)n cn trs c)erps0 c% para *)e per%ane5ca en e*)ilibri. (a pri%era cndición 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 sbre el c)erp en tales cndicines. Pr l tant deber" ser$

PESO = EMPUJE CONFORME AL PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES: PESO = DESPLAZAMIENTO

El pes del b)*)e es la s)%a de aris : distints pess =el del prpi b)*)e ac80 el de s) c%b)stible0 a3)a0 prisines0 car3a0 etc.>. El ;nic inariable es el pri%er0 ls de%"s ar8an se3;n la car3a. Es as8 *)e en td %%ent0 el pes ttal del b)*)e ser" i3)al a la s)%a de s)s pess c%pnentes : de ac)erd cn la pri%era cndición b"sica de e*)ilibri0 el pes ttal debe ser i3)al al despla5a%ient. Es )na f)er5a ertical0 9acia aba70 aplicada en )n p)nt lla%ad centr de 3raedad =->. El e%p)7e *)e recibe el b)*)e es )na f)er5a ertical0 9acia arriba0 *)e pasa sie%pre pr 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 pdr8a ser definid c% el centr de 3raedad del l)%en del l8*)id despla5ad pr el b)*)e. Para *)e e?ista e*)ilibri0 a%bas f)er5as =pes : e%p)7e> deben ser i3)ales : encntrarse sbre la %is%a ertical a fin de an)larse. Est ns per%ite e?presar la se3)nda cndición b"sica de e*)ilibri$ el centr de 3raedad =-> : el centr de carena =,> del b)*)e deben estar  sbre la %is%a ertical.

#. Clasificación de la Estabilidad$  Atendiend al cncept de estabilidad pde%s distin3)ir$

I.

Estabilidad Est"tica Est)dia las cndicines de e*)ilibri de )n b)*)e en a3)as absl)ta%ente tran*)ilas.  A)n c)and pr estar fltand en )n %edi l8*)id la nae est" en cnstante %i%ient0 es "lid el est)di de la Estabilidad Est"tica : es "lida s) aplicación0 :a *)e el c%prta%ient pr%edi de )na nae en el %ar es %): si%ilar al c%prta%ient de @sta en a3)as tran*)ilas.

II.

Estabilidad Din"%ica Est)dia las cndicines de e*)ilibri de )n b)*)e s%etid al efect de las f)er5as de las las : del ient. Este e*)ilibri din"%icF res)lta del desplie3)e de ener38a de la nae0  en tras palabras0 de ls traba7sF *)e debe efect)ar ante la e?i3encia *)e le i%pne el efect de las las : el ient.

 A%bs tips de estabilidad ls pde%s clasificar$

 

ESTA,I(IDAD

&. Estabilidad inicial C%pne el est)di de la estabilidad del b)*)e para inclinacines i3)ales  %enres de 1GH. El centr de ese arc es el %etacentr transersal. De all8 a *)e para inclinacines %enres de 1GH p)ede as)%irse +M cnstante =se as)%e c% )n p)nt fi7>. El ceficiente de estabilidad inicial transersal  Despla5a%ient ? -M =en T% ? %>0 ns indica el c%prta%ient del b)*)e dentr de la estabilidad inicial0 es decir en inclinacines %enres de 1GH0 en a3)as tran*)ilas =Estabilidad Est"tica>. alres nr%ales de -MF para distints b)*)es en f)nción del par"%etr -MJ%an3a en )n b)*)e$ ,)*)es de Pasa7e0 -MJM  G0G#G a G0G&G Car3)ers 3randes0 -MJM  G0G!& a G0G&2 Car3)ers pe*)eBs0 -MJM  G0G#G a G0G&& ,)*)es tan*)es0 -MJM  G0G'G a G0G62 Transbrdadres0 -MJM  G0G6G a G01G2 Csters0 -MJM  G0G&& a G0G4G Re%lcadres0 -MJM  G0G'G a G0G4G

En b)*)es de pasa7e0 cn frec)encia el -M n e?cede del &K de la %an3a. En b)*)es %ercantes car3)ers0 de %edian : 3ran tnela7e0 el -M tiene )n alr de 1K al 2K de la %an3a0 al final de ia7es lar3s c)and transprtaban )na capacidad de car3a c%pleta. Al salir  de ia7e del !K al &K de la %an3a. En car3)ers pe*)eBs : csters0 el -M0 lle3a a tener )n alr del 4K de la %an3a.

'. (s c)atr p)nts f)nda%entales en la estabilidad de )n b)*)e Ests p)nts sn tds i%a3inaris0  sea n p)eden ser ists ni est"n %arcads en nin3)na parte del b)*)e.

I.

P)nt +

Es el p)nt de partida para la %edición de ls tres p)nts restantes *)e interesan a la estabilidad del b)*)e. Se enc)entra sbre 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 ia  carena. Se l den%ina baricentr =,>  centr de carena =C>. Sbre el act;a la res)ltante de tds ls e%p)7es 9idrst"tics erticales0 de aba7 9acia arriba *)e act;an en la carena. C% :a se i0 la %asa de a3)a despla5ada pr la carena es i3)al a la %asa del b)*)e. Est si3nifica *)e el a3)a despla5ada pr la carena pesar" e?acta%ente l %is% *)e el b)*)e. Cabe destacar *)e el baricentr se %)ee en tds ls sentids c)and el b)*)e nae3a en a3)as a3itadas0 c)and el b)*)e se escra :J  cabecea debid a f)er5as e?ternas. III.

P)nt -

Es el centr de 3raedad (CG). Desde el act;a la res)ltante de la f)er5a de 3raedad sbre tdas las diferentes %asas *)e c%pnen el b)*)e. S) psición respect a la *)illa es cncida c% la rdenada del centr de 3raedad =+-> : es re3istrada en ls librs de estabilidad del b)*)e para despla5a%ient liian0 debiend el ficial calc)larla de ac)erd a c% 9a:a prcedid a car3ar s) b)*)e. I.

P)nt M

C)and el baricentr se %)ee li3era%ente debid a pe*)eBas escras  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 %)ee %): pc. Este p)nt es cncid c% Metacentr. ( pde%s definir c% la %eta s)perir *)e p)ede alcan5ar el centr de 3raedad C- para *)e el b)*)e 3enere bra5s adri5ante0 si l sbrepasa c)and el b)*)e escre 3enerar" bra5s escrantes. (a distancia de la *)illa al %eta centr es la rdenada %eta c@ntrica =+M>0 : est" re3istrada en ls librs de estabilidad del b)*)e para diferentes cndicines de car3a.

Td b)*)e0 dentr de s)s prtcls0 indica ls alres %"?i% : %8ni% acnse7ables para el %is%.

Si el b)*)e escra  cabecea "n3)ls %a:res a ls %encinads0 entnces el %etacentr c%ien5a a dea%b)lar de7and :a de ser )n p)nt pr"ctica%ente fi7.

/. Cass de E*)ilibri$ ESTA,(E0 INESTA,(E E INDIERENTE (a cndición de estabilidad de )n b)*)e depende del par de estabilidad : @ste depende de las psicines del centr de 3raedad : centr de carena. Para ls diferentes cass pde%s distin3)ir ls e*)ilibris si3)ientes$

I.

E*)ilibri estable  estabilidad psitia C)and al escrar )n b)*)e0 a ca)sa de )na f)er5a e?terir0 M se enc)entra sit)ad pr 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 cincidan - : M n se 3enera nin3;n par de f)er5as pr l *)e el b)*)e *)edar" en la psición escrada -M n)l

III.

E*)ilibri inestable  estabilidad ne3atia. C)and el centr de 3raedad se 9alle %"s alt *)e el %etacentr0 el par de estabilidad 9ar" 3irar el barc en el sentid de la flec9a : pr tant a)%entar8a s) escra.

4. Deter%inación del bra5 adri5ante Endere5ar )na e%barcación *)e iba escrada. Clcar el barc en psición ertical =en la dirección de las dri5as>0 es la acción cntraria de escrar. Se adri5a )n barc c)and cesa la f)er5a  el pes *)e l escra Este alr s)r3e de la aplicación del cncept de s)%atrias de %%ents est"tics respect de )n plan =tere%a de ari3nn>. Es decir0 en )n siste%a de f)er5as0 el %%ent de la res)ltante es i3)al a la s)%atria de ls %%ents de las c%pnentes parciales.

Para efect)ar esta s)%atria se c)enta a brd cn planillas *)e cnte%plan cada )n de ls c%parti%ents de car3a0 tan*)es de c%b)stible0 lastre0 prisines : pr s)p)est el pes :

psición del C de - del b)*)e ac8. En la act)alidad tds ests c"lc)ls se efect;an %ediante pr3ra%as de rdenadres *)e n sl a3ili5an la peración sin *)e ase3)ran la e?actit)d.

E) *+,- + )/ +,*// ,+ -*-0+ / )/ +,-/ -*-0+ / )/ +,-/

6. Tips de ,)*)es respect a estabilidad$ I.

,)*)es blands0 d)lces  celss$

E) *+,- + )/ +,*// ,+

D+ +,/)/ ,-0 )-, + +0+0 0 G" *++-% )-, + -9-0,++0/ +0:0 0 *+;-- + /)/0+ )+0-,% +) + ,+ +9+% +0+0- / +/,+ +,-/- / 0/ /0/. E) +,