Peso y flotabilidad

Cálculo del peso del buque y del volumen de flotabilidad

En una primera fase del diseño, el peso del buque se estima como la suma de los pesos de la carga, el casco, los accesorios, el equipo, la maquinaria de propulsión y auxiliar, los sistemas de tuberías, el equipo eléctrico y electrónico, el combustible, el agua, las provisiones de consumo, los pasajeros y la tripulación, más un margen de unos pocos porcentajes para los pesos subestimados. En una fase posterior, los pesos se calculan con mayor precisión o se toman de los pesos reales de elementos similares. En muchos casos, las estimaciones de peso se revisan constantemente a medida que avanza el diseño para evitar un sobrepeso final que pueda perjudicar seriamente el rendimiento del buque.

El volumen subacuático del buque que se proyecta debe ser adecuado no sólo para desplazar un peso de agua que soporte todo el buque, sino que debe estar dispuesto de tal manera en longitud, anchura y altura y con una forma tal en todas sus partes que se cumplan todos los demás requisitos de funcionamiento y arquitectura naval. Cuando el buque está construido y completamente cargado, debe flotar nivelado y erguido en la línea de flotación diseñada (típicamente indicada por una línea Plimsoll).

A medida que las partes sumergidas y sobre el agua del casco son modeladas, el arquitecto naval mantiene un control continuo de los pesos estimados y los volúmenes de flotación calculados, así como los productos de estos pesos y volúmenes por las distancias horizontales de proa y popa o «brazos de momento» de cada uno desde el plano de referencia vertical transversal en la mitad de la longitud. Estos productos se conocen como peso longitudinal y momentos de flotación.

Para llevar a cabo estas operaciones de forma sistemática, el casco submarino se divide en segmentos por planos transversales imaginarios llamados estaciones. Puede haber 10 de estos segmentos para un barco, 40 o más para un gran buque. El volumen de cada segmento se calcula junto con la posición del centro de volumen de cada uno. A continuación, se calculan los momentos de volumen de proa y de popa de la misma manera que los momentos de peso de proa y de popa. La suma de los volúmenes de los segmentos individuales da el volumen total del casco submarino. A continuación, se estiman las posiciones de proa y popa de los centros de gravedad de los distintos grupos de pesos. Se suman por separado los momentos de estos grupos por delante y por detrás de la eslora media. Dividiendo el volumen total del casco submarino entre el volumen por unidad de peso del agua dulce, salobre o salada en la que va a navegar el buque, se obtiene el peso del agua desplazada. Éste debe ser igual al peso total para que el buque flote en la línea de flotación diseñada. El momento de peso neto, a proa o a popa de la eslora media, se divide por el peso total para obtener la distancia a la que se encuentra el centro de gravedad (G) a proa o a popa de la eslora media. La misma operación para los momentos de volumen da la posición de proa y popa del centro de flotabilidad (B).