Introducción

Denominamos estabilidad a la capacidad del barco para volver a su posición de adrizado cuando ha sido desviado de ella por la acción de alguna fuerza externa (olas, viento, corrimiento de la carga, ...).

Conviene, sin embargo, comenzar el estudio de la estabilidad repasando algunos conceptos fundamentales relacionados con la flotabilidad del barco (¡porque difícilmente podremos estudiar la estabilidad de un barco que no flota!). Imaginemos, entonces, el barco flotando completamente adrizado (Figura ).

Figura 1.1: Flotación.

Es evidente que sobre el barco actúa una fuerza vertical hacia abajo que tiende a hundir el barco. Esa fuerza es, obviamente, el peso total del barco que en náutica llamamos desplazamiento y la hemos representado en la Figura mediante el vector $\Delta$. Como en el caso de cualquier otro cuerpo, el peso es una fuerza que actúa aplicada sobre el centro de gravedad del cuerpo (del barco en nuestro caso) representado por G en la Figura . También estará claro que si el desplazamiento fuese la única fuerza que actúa sobre el barco a éste no le quedaría más remedio que hundirse. Puesto que esto no ocurre, y tampoco ocurre que el barco se desplace verticalmente hacia arriba (o sea, el barco no vuela), la única conclusión posible es que debe existir otra fuerza igual pero de sentido contrario actuando sobre el barco de modo que la fuerza neta en sentido vertical es nula. Esta segunda fuerza es el empuje (algunos libros de náutica la llaman flotabilidad) y se ha representado mediante el vector E en la Figura . Así que con el barco en flotación tenemos necesariamente que:

Empuje = Desplazamiento (1.1)

Fíjate que el empuje E actúa sobre un punto C diferente del centro de gravedad. Eso se debe al origen físico de esa fuerza que no es otro la presión ejercida por el agua sobre la parte sumergida del casco (la carena). Por eso, el punto C, que se llama centro de carena, está situado aproximadamente en el centro de gravedad de la carena (no de todo el barco). Es muy importante, con vista a los estudios de la estabilidad que seguirán, mantener en mente este hecho: El desplazamiento y el empuje actúan sobre puntos diferentes del barco. Mientras el barco se encuentre adrizado este hecho no tiene ninguna consecuencia, es decir, no afecta a la flotabilidad, pues tanto $\Delta$ como E están dirigidos a lo largo de la línea que une sus respectivos puntos de aplicación. Es como si dos personas tiran con la misma fuerza pero en sentidos contrarios de los extremos opuestos de una mesa. El resultado es que la mesa no se moverá en ninguna dirección. Sin embargo, si esas dos fuerzas iguales pero opuestas, actuando sobre puntos distintos, no se ejercen a lo largo de la recta que une sus puntos de aplicación, el resultado es bien distinto: Se produce lo que en física se llama un par de fuerzas que trae como consecuencia la rotación de la mesa (Figura ). Fíjate que sigue sin producirse traslación de la mesa puesto que sigue sin existir una fuerza neta en alguna dirección. La formación de un par de fuerzas (por un lado el desplazamiento del barco y por el otro el empuje con puntos de aplicación diferentes) es la clave para la estabilidad del barco.

Figura 1.2: Par de fuerzas que genera un giro.

Empecemos por recordar el caso elemental de un barco en flotación manteniéndose adrizado (Figura ).Tenemos ya claro entonces la situación (el equilibrio de fuerzas) que se produce en un barco en flotación, adrizado y en reposo $\Delta$ = E y ambas fuerzas actuando, en sentidos contrarios, según la recta que une sus respectivos puntos de aplicación G y C. Sin embargo, sabemos, desde que en nuestra más tierna infancia lo aprendimos en el colegio, que el empuje E puede calcularse utilizando el famoso principio de Arquímedes

 

Todo cuerpo sumergido en un líquido experimenta un empuje vertical hacia arriba igual al peso del líquido que desaloja.

 

¿Cómo ponemos de acuerdo este principio con el hecho evidente de que E = $\Delta$ puesto que el barco flota? Pues es muy sencillo: Cuando el barco es colocado en el agua se hundirá progresivamente. Al principio, cuando sólo una pequeña parte del casco está bajo el agua, el volumen de líquido desalojado (que será igual siempre al volumen de la carena) es pequeño. El empuje (igual al producto del volumen de la carena por la densidad del líquid) es entonces pequeño y no es capaz de igualar al desplazamiento. Por tanto, en un principio existirá una fuerza neta hacia abajo que hace hundir aún más al barco. Pero a medida que lo hace, el volumen de la carena aumenta y, por tanto, aumenta el peso del líquido desalojado (el empuje). Así que el barco se hundirá precisamente hasta el punto en el que el empuje y el desplazamiento se igualan. Puesto que el agua de mar es más densa que el agua dulce, el mismo barco (con el mismo desplazamiento) se hundirá menos (tendrá menos calado) en el mar que en un río. También, evidentemente, el calado de un barco aumentará si aumentamos su desplazamiento al añadir carga (pesos) al barco y disminuirá si descargamos pesos. Pero volveremos con más detalles sobre el efecto que la carga y descarga de pesos tienen sobre la flotabilidad y la estabilidad más adelante.

Terminado este pequeño recordatorio de conceptos básicos volvamos a nuestra tarea en el estudio de la estabilidad del buque. Ante la acción de fuerzas externas el barco se mueve en general de dos formas: Mediante balances ( giros alrededor de un eje longitudinal proa-popa que estará situado en el plano de crujía y que se conoce como eje tranquilo porque si estuviésemos situados en él no notaríamos los balances) o mediante cabeceos (giros alrededor de un eje transversal babor-estribor situado aproximadamente a mitad de la eslora). La recuperación frente a balances es lo que se llama estabilidad transversal, mientras que la estabilidad longitudinal hace referencia a la recuperación frente a cabeceos.

Este capítulo está dedicado al estudio de la estabilidad transversal. En general, estableceremos las siguientes distinciones:

1. Estabilidad estática. Estudio de la estabilidad de un barco flotando en agua en reposo.
2. Estabilidad dinámica. Caso del barco flotando entre olas y viento (aguas en movimiento).

Y también distinguiremos entre:

1. Estabilidad inicial. Estudio de la estabilidad transversal para pequeños ángulos de escora (ángulo de escora $\theta$ $\leq$ 15^o.
2. Estabilidad para grandes inclinaciones. Caso con ángulos de escora $\theta$ > 15^o.

© L. Mederos.	Ultima actualización: