• Author / Uploaded
• Victor Jesus Rios

Citation preview

4. EFECTO DE SUPERFICIE LIBRE SOBRE LA ESTABILIDAD 4.1 Corrección del GM 4.2 Corrección del KG 4.3 Efecto de las densidades 4.4 Efecto en tanques rectangulares 4.5 Efecto en tanques subdivididos 4.6 Efecto en caso de varios tanques 4.7 Reducción de la pérdida de estabilidad por cargas líquidas.

Identificar correctamente los efectos de la superficie libre en la estabilidad del buque, calculando con exactitud sus valores y aplicándolos en la corrección del GM

Efecto de superficie libre

Reducción de la altura metacéntrica por efecto de superficie libre Efecto de superficie libre sobre la estabilidad: Cuando un tanque abordo se encuentra parcialmente lleno, y la superficie del líquido contenido en su interior está libre de mantener la horizontal durante el movimiento de rolido o balance, se experimenta una pérdida de estabilidad o disminución del brazo (GZ') de la cupla o par adrizante. Para estudiar este efecto supóngase un buque cuyo corte trasversal es el de la figura 1. El mismo posee una altura metacéntrica inicial (GM).Un tanque parcialmente lleno cuya superficie (ab) se encuentra horizontal. Si el buque es apartado de su vertical, un ángulo pequeño (θ), la superficie del líquido adoptará una nueva posición (a"b") manteniendo la horizontalidad y verificándose que la cuña de base triangular (a"a'o) y de eslora (longitud) igual a la del tanque se desplaza a una nueva situación (b"b'o). El centro de gravedad (g) de la cuña (a"a'o) se desplaza a (g'), por lo que a los fines del análisis es como si se tratara de una traslación trasversal de pesos, por esta razón el centro de gravedad del buque también experimenta un corrimiento hacia la banda de escora representado en la figura 2 por el segmento (GG'). Nótese que este desplazamiento lateral puede visualizarse como si fuese una elevación del centro de gravedad del buque a una nueva posición (Gv), el brazo de la cupla o par adrizante es ahora (G'Z') o (GvZ).

Entonces se ve claramente que la acción o efecto de una superficie libre genera la elevación virtual del centro de gravedad con la consiguiente pérdida de estabilidad. Puede demostrarse que el segmento (GGv) que representa la elevación virtual del centro de gravedad debido al efecto de la superficie libre esta dado por:

GGv = t /f * i/V Donde:  

t: Es el peso específico del líquido contenido en el tanque. f: Es el peso específico del agua en la que flota el buque.



i: Es el momento de inercia transversal de la superficie libre del líquido con respecto a un eje longitudinal paralelo a la crujía, que pase por su centro de gravedad.



V: Es el volumen de la carena del buque.

Dado que: f * V = Δ o sea el desplazamiento del buque, entonces:

GGv = t * i /  Esta fórmula representa el valor de la pérdida de GM producida por la superficie libre en un tanque, si la misma situación se repite en varios de los tanques de un buque en forma simultánea, esto es, que varios tanques están parcialmente cargados entonces la pérdida total estará expresada por:

GGv =  t * i /  El efecto de superficie libre se verifica en cualquier tanque lleno con más de un 5% y hasta un 95% de su capacidad. Es obvio que si el tanque se encontrara a máxima capacidad el líquido en su interior se comportaría como un sólido y el efecto de superficie libre desaparece. Nótese que el momento de inercia de una superficie esta dado entre otros parámetros por el cubo de la manga del tanque, es decir la manga elevada a la 3 por este motivo el efecto de superficie libre es mayor cuanto más ancho es el tanque. (Ver momentos de inercia de superficies).

A manera de referencia, si la superficie libre fuera rectangular, el valor de la inercia sería

i = 1/12 ( e * m³ ) donde e m

es la eslora o distancia longitudinal de la superficie libre del tanque y es la manga o distancia transversal de la superficie libre del tanque

i * es el momento de la superficie libre, expresado en tonelámetros por metro tm m La corrección por superficies libres es dato de la información del buque y se utiliza para calcular la escora y el brazo GZ.

Debido al efecto de superficie libre y con el fin de disminuir la pérdida de estabilidad, se recomienda:  

Limitar la cantidad de tanque en servicio con cargamento parcial. Subdividir en el sentido de la manga los tanques de carga.



Completar con lastre los doblefondos.

Recordemos que

i = Suma de los Momentos Máximos de Inercia ( m↑4 )  = densidad o gravedad específica del líquido contenido en el tanque (Specific Gravity of Tank) Para agua salada (sea water) es 1.025 ó 1.026 Para agua dulce (fresh water) es 1.000 Para combustible pesado ( Fuel Oil) es 0.92 a 0.98 Para combustible diesel (Diesel Oil) es 0.82 a 0.88 Para aceites lubricantes (Lub Oil) es de 0.85 a 0.95 La densidad debe ser obtenida para cada caso.

La pérdida o reducción del GM ( loss of GM)

FSC = ( i) / 

La altura del centro de gravedad sobre la quilla corregida por FSC ( Center of Gravity above keel corrected by FSC)

KGc = KG + ( i) / 