Esfuerzos en buques

ESFUERZOS EN BUQUES

Un buque puede ser considerado como una viga”flotando”, sobre la cual no existe un punto de apoyo único, sino que reposa en toda su extensión sobre el agua que genera una seria de empujes distribuidos de manera continua a lo largo del Casco.


1.-ESFUERZOS EN CONDICIONES DE REPOSO O INMOVILIDAD

Cuando el buque esta en inmóvil en agua calma podemos considerar dossituaciones límites:

a) QUEBRANTO (HOGGING):
El buque tendrá en general igualados Peso y Empuje, pero al ser la forma de la carena “llena” en la zona central, y mas estrecha o aguzada en los extremos, tendrá un mayor empuje en la zona central, y menor en los extremos, por lo que usualmente estará sometido a esfuerzos de tracción en la cubierta (TENSILE STRESS IN DECK) y esfuerzos de compresiónen el fondo o quilla (COMPRESSIVE STRESS IN KEEL) :


Ejemplo: El buque tanque Goya, cuando era propiedad de YPF, en Situación de Quebranto por problemas de carga en el puerto de San Lorenzo, estando inmóvil.

Ejemplo: Considere la grafica inferior que muestra un Buque en quebranto. Notar el poco calado, con la boyantes concentrada en las cuadernas centrales y casi anulándose en proa ypopa, mientras que el peso se distribuye de manera mas o menos homogénea pero aumenta en popa y proa manteniendo la nave en Quebranto



OBS: Notar que en buques grandes que están Light o sin carga, la presencia del “Sailing Ballast”, permite mantener un Calado medio razonable para disminuir el roce con el agua y aminorar la fuerza Velica del viento

b) ARRUFO (SAGGING):

En este caso,la carga se ha concentrado en el centro de la nave, por lo que, aun cuando el empuje es mayor en el centro, este es superado por el peso que allí actúa, sometiendo a esfuerzos de tracción en el Casco y Quilla (TENSILE STRESS IN HULL) y esfuerzos de compresión en Cubierta (COMPRESSIVE STRESS IN DECK):


Ejemplo: Considere la grafica inferior que muestra un Buque en Arrufo. Notar el grancalado producto de la carga, con una gran boyantes concentrada en las cuadernas centrales y casi anulándose en proa y popa, mientras que el peso esta vez se concentra en el centro se distribuye de manera mas o menos homogénea allí pero baja en popa y proa manteniendo la nave en Arrufo.



OBS: FULLY LADEN SHIP: Nave con Gran calado

2.-DISTRIBUCION DE ESFUERZOS EN REPOSO O INMOVILIDAD

Ladesigual distribución de pesos y Boyantes a lo largo de la Estructura, hará que, aun cuando las fuerzas estén globalmente compensadas, se produzcan una serie de esfuerzos que someterán cada una de las secciones de la nave a diferentes condiciones de equilibrio:

En la figura vemos una estructura flotante de 4 secciones, todas de igual peso y con un calado uniforme en toda su eslora, lo queentrega igual boyantes n cada sección



Sin embargo lo usual en un buque seria una distribución de pesos desigual a lo largo de a eslora que genera fuerzas de corte como se observa en la figura:


a) En las Secciones 1 y 5, claramente el peso supera la boyantes, lo que hace que estas secciones se hundan más en el agua, hasta desplazar su propio peso.

b) Las secciones de bodega 2 y 4,claramente están vacías, y por esto sufren exceso de boyantes sobre el peso, elevándose hasta desplazarlo.

c) La sección 3 representa la sala de maquinas, con un peso claramente superior a la boyantes, por lo que tiende a hundirse hasta igualarlos.

Ejemplo: En la figura inferior vemos una situación análoga con otro buque en Quebranto, mostrando la fuerza neta existente en cada una de lassecciones:



3.-CURVAS DE ESFUERZO:

Corresponden a 5 curvas estrechamente relacionadas que permiten visualizar la forma en que se distribuyen a lo largo de la eslora suponiendo un Calado Uniforme:

a) Curva de Peso: Distribución de Peso Propio a lo largo de la Eslora [Ton/m] o [kg/m] , tal como se ve en la figura para un buque real:



b) Curva de Empuje o Boyantes: Distribución de...