Porque Flota un Barco.

El Principio de Arquimedes o Porque Flota un Barco.

Tambien Francobordo y Calado de un Buque
En los libros se cuenta que Arquímedes, mientras se bañaba, sintió que podía levantar sus piernas muy fácilmente cuando éstas se encontraban sumergidas en el agua. Dado el interés que Arquímedes tuvo, él encontró que el cuerpo se tornaba más ligero debido a una fuerza de empuje (vertical y hacia arriba) ejercida por el líquido sobre el cuerpo, de manera que el peso del cuerpo se veía aliviado. Tal fuerza del líquido sobre el cuerpo de denomina empuje.

Empuje = Peso en el aire – Peso en el líquido (peso aparente)
Los ingenieros que proyectan las presas y obras sumergidas se interesan mucho más por el agua en reposo que por el agua en movimiento. Estos proyectos requieren el conocimiento de la Hidrostática, que es la ciencia de los líquidos en reposo y, con más precisión, de las presiones que éstos ejercen sobre las paredes de los depósitos, sobre los cuerpos flotantes o sobre los objetos sumergidos. Uno de los primeros descubrimientos científicos de Arquímedes tenía relación con la Hidrostática. Gelón, tirano de Siracusa, había recibido de sus joyeros una corona y quería saber si era de oro o si los artesanos que la habían fabricado habían mezclado el oro con otros metales, apropiándose así de cierta cantidad de oro. Arquímedes llegó a la conclusión de que si se sumerge en un recipiente lleno de agua un objeto, desplazaría un volumen de agua igual a su propio volumen. Dedujo también que si la corona fuese sólo de oro, su peso sería distinto que si hubiese sido, por ejemplo, de oro y plata, porque la plata es menos densa que el oro. Por el contrario, a igualdad de peso, una corona de oro tendría un volumen menor que una corona de oro y plata. Introdujo un trozo de oro puro en un recipiente de agua y midió el agua desplazada. Pesó el oro fuera del agua y dividió el peso obtenido por el peso de agua desalojada, obteniendo así el peso específico del oro puro. Repitió este procedimiento con la corona y encontró que ésta ten&iacut e;a un peso específico inferior al del oro puro, demostrando que la corona estaba hecha de una mezcla de metales.
Flotabilidad de un buque:

Es una consecuencia directa del principio de Arquímedes. En el caso de las embarcaciones y agua de mar, el empuje que experimenta el casco hacia arriba (fuerza que lo mantiene a flote), es igual al peso del agua desplazada. Si la embarcación fuera totalmente maciza, la densidad del material debería ser inferior a la del agua para asegurar su flotación (por ejemplo, determinadas maderas). Sin embargo, la práctica totalidad de las embarcaciones son huecas por dentro (contienen aire, fluido casi 800 veces más liviano que el agua), con lo que desplazan un gran volumen de agua, siendo su peso mucho menor. De esta forma pueden construirse buques de acero (casi 8 veces más denso que el agua) sin que se hundan, salvo si se rompe el casco y su interior se llena de agua.
La estabilidad de un buque:

Está relacionada con la capacidad de un cuerpo que flota por recuperar la verticalidad cuando se ha desplazado de ella. Las embarcaciones deben ser estables, manteniendo la cubierta y el puente en la parte superior, mientras el casco permanece en contacto con el agua, sin volcarse al primer golpe de ola o la primera perturbación. Para determinar la estabilidad, deben localizarse el centro de gravedad del buque (punto donde se concentra el peso total del buque, muy influido por la colocación de la carga) y el centro de empuje (punto donde se concentra la fuerza de empuje, el cual se mueve con la inclinación del buque y es función de la forma de la sección transversal del casco). Para que un buque sea estable, el par que ejercen estas dos fuerzas debe tender a recuperar la verticalidad del buque. Si se coloca un tronco de árbol en el agua, flotará, pero al estar el centro de g ravedad y el centro de empuje siempre en una misma vertical, no se produce ningún par recuperador, y el tronco puede girar libremente sobre sí mismo permaneciendo estable en cualquier posición (es un equilibrio indiferente). En los buques de casco plano y ancho, la estabilidad es, en general, buena. En los buques de casco alto y centro de gravedad elevado (colocación de cargas muy importante o cargas mal fijadas en pisos superiores) es posible la pérdida de la estabilidad y el vuelco del buque. Muchos veleros con palo muy alto, sometidos a fuertes inclinaciones por el viento, llevan un gran contrapeso en la quilla, que sitúa el centro de gravedad del conjunto en una posición inferior al centro de flotación, con lo que se asegura la estabilidad en todas las situaciones posibles.
Medición de la Velocidad: La corredera:

En su forma más simple consiste en una barquilla, un carretel y un contador. La barquilla consiste en una tabla de madera plana, de forma triangular, lastrada para que flote perpendicularmente. A ella va unido el cabo o cordel, marcado con nudos dispuestos a intervalos o espacios de 14,40 m, que parte del carretel. Para averiguar la velocidad de un barco, se arroja al mar la barquilla con el cabo atado y se cuenta el número de nudos que pasan en un lapso de 28 segundos. Como los nudos se encuentran en la misma relación con respecto a una milla marina que los 28 segundos respecto a una hora, si son 4 los puntos contados en 28 segundos, la velocidad de 4 nudos o 4 millas marinas (la milla equivale a 1851,8 metros). En 1834 fue inventada por Edward Massey una corredera provista de un volante rotatorio que, al girar en el a gua, registraba la velocidad en un disco, pero no llegó a generalizarse su uso; sin embargo, correderas de tipos más o menos parecido acabaron por desplazar a la vieja barquilla, excepto en las embarcaciones pequeñas. En la mayoría de los buques modernos puede calcularse su velocidad por el número de revoluciones del eje de la hélice.
El Francobordo
El francobordo, según lo definido en el Convenio Internacional sobre Líneas de Carga de la Organización Marítima Internacional (IMO), es la distancia medida verticalmente en el centro del buque, desde la intersección de la cara superior de la cubierta de francobordo con la superficie exterior del forro, hasta la línea de carga correspondiente.
La necesidad de establecer principios y reglas para limitar el calado de los buques ha sido, históricamente, tema de discusión.
En Gran Bretaña, a principios del Siglo XIX, los aseguradores establecieron una ley muy simple, por la cual el francobordo debería tener de 2 a 3 pulgadas por cada pie de puntal de bodega. Para limitar el calado de los buques, hacia el año 1835 la Lloyd´s Register fijó tres pulgadas de francobordo por cada pie de puntal de bodega. 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, aunque su denominación oficial es la de marca de francobordo.
En definitiva fijar un francobordo tiene por objeto garantizar un volumen de reserva de flotabilidad, que permita al buque afrontar con éxito una inundación parcial. Este valor como se dijo varía según la zona de navegación. Fijando el límite legal a la aspiración del propietario de transportar un máximo de carga compatible con las regulaciones adoptadas por la convención para la protección de la vida humana en el mar ( SOLAS por sus iniciales en inglés: Safety of Life at Sea).
Posteriormente la OMI estableció los Convenios Internacionales sobre Líneas de Carga de 1930 y 1966.
Funciones del francobordo Hay tres razones fundamentales para tener un volumen mínimo del casco del buque fuera del agua:
Como reserva de flotabilidad, para que cuando el buque navegue entre olas el agua embarcada sea la mínima.
En caso de inundación del buque, también la reserva de flotabilidad evitará su hundimiento, o por lo menos, lo retrasará lo máximo posible.
El francobordo influye en la estabilidad transversal, ya que al aumentar el francobordo, el ángulo para el cual se anula la estabilidad, también aumenta.
Francobordos mínimos
FrancobordosFrancobordo 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 y ochavo del calado de verano, medido desde el canto alto de la quilla 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 y ochoavo 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 el Atlántico Norte, invierno, será el francobordo 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.
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 el las toneladas por centímetro de inmersión en agua salada, en la flotación en carga de verano

Calado de un Buque
El calado de un barco (generalmente se dice buque) es la distancia vertical entre un punto de la línea de flotación y la línea base o quilla, con el espesor del casco incluido; en el caso de no estar incluido, se obtendría el calado de trazado Calados de un buque [editar]El calado de popa (Cpp), es el calado medido en la perpendicular de popa.
El calado de proa (Cpr), es el calado medido en la perpendicular de proa.
El Calado medio (Cm), es el calado medido en la vertical de F, centro de gravedad de la flotación que se considere. El calado medio se obtiene por el cálculo a partir de la semisuma de los calados de proa y popa, con una corrección por asiento y valor de la posición de F con respecto a la Pm (perpendicular media).
Escala de calados Los calados se miden en escalas situadas a cada banda, a proa y a popa, y en algunos barcos también en la perpendicular media. Las escalas se miden en decímetros, en cuyo caso, los números representados son pares, o en pies, figurando tanto los pares como los impares, con lo que en este caso es usual grabarlos en números romanos.
Lectura de las escalas de calados La lectura de las escalas de calados se realiza de acuerdo con lo siguiente: el pie del número indica el calado, siendo la altura del número un decímetro o medio pie (6 pulgadas), según el caso; por tanto, las posiciones se obtienen proporcionalmente. Para relacionar ambas escalas se indican las equivalencias entre pies, pulgadas y centímetros.
1 pie = 12 pulgadas
1 pulgada = 2.54 cm
1 pie = 30, 48 cm
Variaciones del calado
El calado de un buque puede variar por múltiples factores aún sin considerar el aumento o disminución del desplazamiento.
Variación del calado por escora.
Variación del calado por cambio de asiento.
Variación del calado por pasaje de agua dulce a agua de mar ó viceversa.
Variación del calado por navegación en aguas poco profundas.

Gracias,

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