Comportamiento en el mar

La aptitud para navegar o navegabilidad es una medida de la adecuación de una embarcación a las condiciones en las que se encuentra en navegación. Se dice que un barco o embarcación que tiene una buena aptitud para navegar es muy apto para navegar y puede operar de manera eficaz incluso en mares agitados .

Medida

En 1976, St. Denis ^[1] sugirió cuatro términos principales necesarios para describir el comportamiento en el mar, que son:

Misión : lo que el buque está destinado a lograr. El papel del buque mientras está en el mar.
Entorno : las condiciones en las que opera el buque. Puede describirse como el estado del mar , la velocidad del viento, la región geográfica o alguna combinación de estos factores.
Respuestas del buque : respuesta del buque a las condiciones ambientales. Las respuestas son una función del entorno y de las características del buque.
Criterios de comportamiento en el mar : límites establecidos para las respuestas del buque. Se basan en los movimientos del buque y las aceleraciones que experimenta, e incluyen criterios de confort como el ruido, la vibración y el mareo , valores basados en el rendimiento como la reducción involuntaria de la velocidad y fenómenos observables como la inmersión de la proa.

Un buque de perforación y un transbordador tienen misiones diferentes y operan en entornos diferentes. Los criterios de desempeño también serán diferentes. Ambos pueden considerarse aptos para navegar, aunque por diferentes razones basadas en diferentes criterios.

Fondo

En el diseño de barcos es importante predeterminar el comportamiento del barco o de la estructura flotante cuando se ve sometido a las olas. Esto se puede calcular, determinar mediante pruebas con modelos físicos y, en última instancia, medir a bordo del barco. Los cálculos se pueden realizar de forma analítica para formas sencillas, como barcazas rectangulares, pero es necesario realizarlos por ordenador para cualquier barco con formas realistas. Los resultados de algunos de estos cálculos o pruebas con modelos son funciones de transferencia denominadas operadores de amplitud de respuesta (RAO). En el caso de una estructura flotante, será necesario calcularlos para los seis movimientos y para todos los rumbos relativos de las olas.

Los movimientos del barco son importantes para determinar la carga dinámica sobre la tripulación, los pasajeros, los componentes del sistema del barco, la carga asegurada y los elementos estructurales. Los movimientos excesivos del barco pueden obstaculizar la capacidad del buque para completar su misión, como el despliegue y la recuperación de pequeñas embarcaciones o aeronaves. Una medida de la capacidad de un individuo para completar una tarea específica mientras está a bordo de un barco en movimiento son las interrupciones inducidas por el movimiento ^[2] (MII). Da una indicación de la cantidad de eventos en los que una persona de pie buscará apoyo para mantener el equilibrio. Las MII se miden en ocurrencias por hora.

Los movimientos de los barcos tienen efectos fisiológicos en los pasajeros y la tripulación. Las magnitudes y aceleraciones de los movimientos de los barcos (en particular , el cabeceo, el balanceo y el cabeceo ) tienen efectos adversos en los pasajeros y el personal de a bordo. El mareo tendrá efectos negativos en la capacidad de la tripulación para realizar tareas y mantenerse alerta y, obviamente, angustiará a los pasajeros. Una métrica importante para evaluar el mareo es la incidencia del mareo por movimiento ^[3] (MSI). El estudio más importante sobre MSI fue publicado en Aerospace Medicine por O'Hanlon y McCauley en 1974, que estableció umbrales subjetivos comunes de tolerancia al MSI. El MSI se mide en porcentaje de personas que experimentan mareos durante una cantidad determinada de tiempo de exposición. Un límite comúnmente aceptado de MSI es el 20% de incidencia de mareos durante un período de exposición de cuatro horas. Un pequeño porcentaje de personas son muy susceptibles al mareo y enferman incluso en las condiciones más leves, mientras que otras personas rara vez se marean a pesar de las condiciones graves. También se ha demostrado que la mayoría de las personas se aclimatan a los movimientos de los barcos en un período de aproximadamente cuatro días, pero algunas nunca se aclimatan en absoluto.

El comportamiento en el mar afecta directamente al diseño de un buque. Los movimientos del buque se tienen en cuenta al determinar las dimensiones principales del buque y al desarrollar la disposición general de los espacios internos del mismo. Por ejemplo, en la mayoría de los buques, las partes más a proa del buque experimentan los peores movimientos y suelen ser inaceptables para el atraque de pasajeros o tripulantes. En casos excepcionales en los que los movimientos del buque suponen una amenaza para la tripulación, la estructura o la maquinaria, o cuando los movimientos del buque interfieren en la capacidad del buque para cumplir su misión, entonces se debe modificar el diseño para reducir los movimientos del buque.

Factores

Hay una serie de factores que afectan el comportamiento en el mar o la forma correcta en que el barco responde.

Tamaño : Un barco más grande generalmente tendrá menos movimiento que uno más pequeño. Esto se debe a que el tamaño relativo de las olas es menor.
Desplazamiento : Un barco más pesado generalmente tendrá menores movimientos que uno más ligero. Dado que la energía de las olas es la misma para cada barco y proporciona la fuerza de excitación, el que tenga mayor masa tendrá menores aceleraciones.
Estabilidad : un barco estable tenderá a seguir el perfil de las olas más de cerca que uno menos estable. Esto significa que un barco más estable tendrá, por lo general, aceleraciones más altas pero amplitudes de movimiento más bajas.
Francobordo : Cuanto mayor sea el francobordo de un buque, menos probabilidades hay de que se sumerja la cubierta. La inmersión de la cubierta suele ser un criterio de comportamiento en el mar, ya que afecta a la capacidad de misión de varios buques.
Factor humano : A menudo, los factores más críticos para el comportamiento en el mar, especialmente en embarcaciones pequeñas, son la experiencia y las habilidades de la tripulación en situaciones extremas. A estos factores se suman evitar el mareo, dormir, comer y beber lo suficiente y no sufrir lesiones durante un evento extremo.
Estado del mar , espectro de las olas y dirección relativa. Puede haber resonancias indeseables en algunas frecuencias. El cabeceo y el balanceo pueden ser excitados a amplitudes peligrosas si la frecuencia natural del casco coincide con la incidencia de las olas y no hay suficiente amortiguación. El rumbo y la velocidad del barco tienen una gran influencia en la frecuencia de incidencia de las olas.
La amortiguación del cabeceo y el balanceo contrarrestan los movimientos resonantes. A veces, un cambio en el momento de inercia mediante el desplazamiento del lastre puede desafinar la resonancia.
Estabilidad direccional , o estabilidad de guiñada, que afecta el mantenimiento del rumbo, particularmente en mares de proa y de aleta, y en mares de adelantamiento, cuando la velocidad del flujo más allá del timón puede disminuir significativamente o volverse negativa, mientras que la inmersión de proa puede aumentar simultáneamente, moviendo el centro del área lateral hacia adelante.

La respuesta de un casco determinado a determinadas condiciones del mar puede variar considerablemente dependiendo de la carga, la superficie libre de los tanques, la distribución del peso, la velocidad y la dirección de desplazamiento.

Véase también

Casco (embarcación) : Cuerpo flotante y estanco de un barco o embarcación.
Navegabilidad (derecho) : concepto marítimo que mide la idoneidad de un buque para realizar operaciones seguras mientras está en navegación.
Movimientos de barcos : términos relacionados con los seis grados de libertad de movimiento
Turtling (navegación) – Dar la vuelta a un barco

Temas relacionados

Aeronavegabilidad : medida de la idoneidad de una aeronave para un vuelo seguro.
Resistencia a los impactos : parámetro del vehículo
Ciberseguridad : capacidad de ofrecer continuamente el resultado previsto, a pesar de eventos cibernéticos adversos
Aptitud ferroviaria
Aptitud para circular : vehículo que cumple con los estándares aceptables para una conducción segura
Capacidad espacial : medida de la calidad de las naves espaciales

Referencias

^ Lewis, Principios de arquitectura naval , Volumen III, Sección 7, pág. 137 (Medidas de rendimiento).
^ Graham, 1990
^ O'Hanlon y Mc Cauley, 1974

Bibliografía

Brown, David K. (1988). "Navegable por diseño". Warship International . XXV (4): 341–352. ISSN 0043-0374.

Lectura adicional

CA Marchaj (2007). Navegabilidad: el factor olvidado. ISBN 978-1-888671-09-4.
ARJM Lloyd (1998). Comportamiento marítimo: comportamiento de los buques en condiciones meteorológicas adversas. Amazon. ISBN 0-9532634-0-1.

Enlaces externos

Factores de navegabilidad