flotabilidad

FLOTABILIDAD

La tendencia de un fluido para ejercer una fuerza de apoyo sobre un cuerpo colocado en él. Un cuerpo que se encuentre en un fluido, ya sea flotando o sumergido, es empujado hacia arriba por una fuerza igual al peso del fluido desplazado, la fuerza flotante actúa verticalmente hacia arriba a través del centro del volumen desplazado y se le puede definir de la manera matemáticamediante el principio de Arquímedes.

Fb = yf Vd
Fb: fuerza flotante
yf : peso específico del fluido
Vd: volumen desplazado del fluido

Sobre la flotabilidad se requiere la aplicación de la ecuación del equilibrio estático en la dirección vertical, ∑ Fv = 0 se supone que el objeto está en reposo en el fluido. La
flotabilidad neutral se presenta cuando un cuerpo permanece en una posición dadadondequiera que este sumergido en el fluid, un objeto cuyo peso específico promedio sea igual al del fluido será neutralmente flotante.

Teniendo en cuenta que un objeto con un peso específico promedio menor que el fluido tendera a flotar, debido que W< Fb con el objeto sumergido y un objeto con un peso específico promedio mayor que el fluido tendera a hundirse, debido a que W> Fb con el objeto sumergido.Las ecuaciones de equilibrio para los casos en que flote o se hunda el objeto dentro de un fluido son:
Fb + Fe - W = 0
Fb - Fe - W = 0
Dónde: W= ybV (yb es peso específico del elemento sumergido y V es el volumen del
elemento)
Fe: es la fuerza externa.





PROPIEDADES PARA LA APLICACIÓN FLOTABILIDAD EN LOS CUERPOS

Es frecuente que el diseño de cuerpos que floten requiere el uso de materialesligeros que ofrezcan un grado elevado de flotabilidad. Además, cuando un objeto relativamente pesado debe moverse mientras se encuentra sumergido en un fluido, no es raro que sea deseable agregar flotabilidad para facilitar el desplazamiento. Es común que el material para la flotabilidad tenga las propiedades siguientes:
• Peso específico y densidad bajos.
• Poca o ninguna tendencia a absorber elfluido.
• Compatibilidad con el fluido en que operará.
• Capacidad de adoptar formas apropiadas.
• Capacidad de soportar las presiones del fluido a que estará sujeto.
• Resistencia a la abrasión y tolerancia a los años.
• Apariencia atractiva.
Los materiales empleados incluyen uretano, polietileno, polímeros olefínicos, polímeros de cloruro de vinilo, poliestireno extruido y esponjas o gauchoexpandido. Con frecuencia, las aplicaciones submarinas emplean materiales sintéticos de hule espuma hechos de esferas pequeñas y huecas, incrustadas en una matriz de plástico como fibra de vidrio, poliéster, resinas epóxicas o de esteres de vinilo, a fin de producir un material compuesto que tenga:
Características de flotabilidad aceptables, con resistencia a la abrasión y absorción baja de fluidos.ESTABILIDAD DE CUERPOS SUMERGIDOS POR COMPLETO

Un cuerpo en un fluido se considera estable si regresa a su posición original después de habérsele dado un giro pequeño sobre un eje horizontal. Los submarinos y los globos meteorológicos son dos ejemplos cotidianos de cuerpos sumergidos por completo en un fluido. Es importante que ese tipo de objetos permanezcan con una orientación específica a pesar dela acción de las corrientes, vientos o fuerzas de maniobra. "La condición de estabilidad para los cuerpos sumergidos por completo en un fluido es que su centro de gravedad este por debajo de su centro de flotabilidad.
“El centro de flotabilidad de un cuerpo se encuentra en el centroide del volumen
desplazado de fluido, y es a través de dicho punto que la fuerza de flotación actúa en direcciónvertical. El peso del cuerpo actúa verticalmente hacia abajo a través del centro de gravedad.
Un objeto completamente sumergido es rotacionalmente estable solamente cuando su centro de gravedad se encuentra por debajo del centro de boyamiento, tal como se muestra en la figura 6a. Cuando el objeto rota en el sentido contrario al de las agujas del reloj, como en la figura 6b, la fuerza de boyamiento...