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(Última actualización: 15-05-2012)
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 Kayak "Marinero"  

Por su interés, reproducimos aquellos artículos de páginas que tienen especial interés para embarcaciones pequeñas:

Definiciones de conceptos de kayaks

Length Overall (LOA) (m)      

Eslora máxima. (En metros)

 
Length Waterline (LWL) (m)  

Eslora en flotación. (En metros)

 
Beam Overall (BOA)(m)         

Manga máxima. En Metros

 
Waterline Beam (BWL) (m)   

Manga en la línea de flotación.
 
Sinkage En Español, equivalente a "Toneladas ó kilos por Centímetro". Mide el aumento de calado de un kayak para una determinada carga en la parte superior del "desplazamiento". Esto concepto es muy útil para saber la carga que puede soportar el kayak. Se sugiere que se compruebe la cantidad de carga antes de embarcarla en el kayak. Esta medida no es lineal. Esto significa que el incremento del calado de un kayak puede ser de 17 kilos/centímetro para un calado de 0,1 metros, y de 19 kilos para un calado de 0,15 metros.

 
Draft (m)                                      

Calado medio de la embarcación. (En metros. ¡No confundir con el Calado en el medio!) El calado se mide desde la línea base (la quilla) hasta la línea de flotación. Es la cantidad que el kayak se sumerge en el agua..El Calado y todas las demás alturas verticales, se mede desde el canto bajo de la carena. Teóricamente, el Calado medio debe ser igual a la media de los calados de propa y popa, pero esto no es así si el kayak tiene deformaciones a lo largo de la eslora.

 
Diplacement (Kg.)                 

Desplazamiento en Kilos. El desplazamiento de un buque es el peso del mismo para una condición determinada de carga. En este caso, es el peso de los palistas mas el peso de la embarcación. El Desplazamiento = Volumen sumergido * Densidad del agua. El Coeficiente prismático es uno de los factores utilizados para la determinación de la forma general del casco para unas determinadas características. Existe relación directa entre el coeficiente prismático, la velocidad del casco y la longitud de la línea de flotación en lo relativo a la resistencia a la ola. Cp se incorpora en la mayoría de los algoritmos de predicción de "Características del Casco" y es también utilizado por los diseñadores de cascos para dar forma a su modelo y obtener el rendimiento óptimo dentro del rango de velocidad deseada. La mayoría de los kayaks disponen de un Cp con un valor entre 0,48 y 0,56. La importancia de este numero es que una embarcación con proa y popa "muy llenos", y por ello, un Cp muy alto, tienen a "empujar" las olas generadas en proa y popa en lugar de apartarlas, llevándolas a lo largo del casco.

 
Block Coefficient (Cb)           

Coeficiente de Bloque. Este coeficiente da idea del "afinamiento" del casco. Su valor se determina mediante: Cb = Volumen/(BWL*LWL*Depth). Si el casco de la embarcación fuera el prisma BWL*LWL*Depth, el coeficiente sería = 1. Los coeficientes se calculan en base a las dimensiones reales del cuerpo sumergido.

 
Prismatic Coefficient (Cp)      

Coeficiente prismático. Este coeficiente determina las condiciones de "afinamiento" de los extremos de la embarcación.. Es la relación entre el "volumen de agua desplazada" dividido por  el volumen obtenido de multiplicar la sección máxima del casco por la longitud de la línea de flotación. Cuanto mayor sea el afinamiento de los extremos de la embarcación, menor volumen ocupa  en el bloque del casco y menor será el coeficiente prismático. Por el contrario, imaginar un barco como una barcaza o pontón que llenaría todo el volumen del bloque. En este caso, el Cp será igual a 1
 

 

¿Por qué la máxima velocidad de un barco está limitada por su eslora?

Origen: FONDEAR

http://www.fondear.org/infonautic/Barco/Barco_Navegando/Velocidad_Eslora/Velocidad_Eslora.htm

Cuánto más largo sea un barco, más puede correr. Es decir, por mucho que pongamos enormes velas o motores, cada barco tiene un tope de velocidad (salvo si éste se pone a planear) que está determinado por su eslora de flotación. Una vez alcanzada la velocidad límite, si añadimos más potencia, ésta originará olas más grandes creadas por el barco, pero no más velocidad.

Y esto sólo ocurre con los barcos, y no con los aviones o los submarinos! De modo que la razón debe estar en esta capa que actúa de frontera entre el cielo y el mar; La superficie del mar.

Efectivamente, cuando un submarino avanza, en su resistencia al avance, el agua que empuja y desplaza, rodea el submarino por todos lados. Pero en un barco, el agua desplazada por el avance que pesa mucho más que el aire, en vez de rodearlo (por encima!) crea una ola conocida como ola de proa. El agua desplazada por el casco, al no encontrar resistencia por encima (ya que aire casi no opone resistencia) sube y genera dicha ola. En la popa el casco empuja el agua para abajo y esta sube por detrás del barco por la misma razón, generando otra segunda ola conocida como ola de popa.

En cualquier onda, y una ola lo es, están relacionadas su velocidad de propagación y su longitud de onda por la ecuación Velocidad= 2,4 SQR(Landa).   En donde V viene expresado en nudos y Landa en metros, y SQR es la función raíz cuadrada. 

Como la ola es continuamente generada por el propio desplazamiento del barco, tenemos que a velocidades pequeñas la onda será también pequeña. Por ejemplo a 2,4 nudos la ola es de un metro. En la longitud total del barco vemos que se aprecian varias olas de un metro una tras otra. Lógico. A medida que aumenta la velocidad la longitud de onda de la ola va creciendo, hasta que alcanza la eslora de flotación del barco.

En ese momento, por ejemplo a unos 7 nudos con un barco de 10 metros, la parte final de la ola de proa coincide con el espejo de popa, y con el nacimiento de la ola de popa, lo que refuerza el efecto al combinarse las dos. Por esta razón aparece un gran hueco tras la popa.

Supongamos ahora que metemos más motor o potencia en las velas y la velocidad aumenta. Entonces también lo hace la velocidad de propagación de la ola y el tamaño de su longitud de onda. Esto hace que se forme una especie de montaña de agua que el barco tiene que escalar para lo cual el barco necesita mucha más potencia, y si lo logra entonces empieza a planear. Al lograrse el planeo, el casco no desplaza agua en su movimiento, y ya no se genera ola de popa ni de proa, y la velocidad crece mucho más al no gastarse energía en la creación de estas dos molestas olas.

Pero para escalar esta montaña de agua el casco del barco tiene que estar diseñado para que pueda trepar. Con un casco típico de desplazamiento es imposible y es entonces cuando decimos que hemos alcanzado la velocidad límite. Por ejemplo en nuestro caso, un velero Bénéteau Oceanis 393 de 12 metros, su velocidad límite es de unos 8,4 nudos.

Pero y si a pesar de todo y tozudamente montamos en el espejo de popa del velero (solo por imaginar) 3 motores fuera borda de 200 caballos,… ¿Qué pasará…?

Más allá de la velocidad límite, y si el casco no está pensado para el planeo, los esfuerzos que soporta son terribles. Incluso en este caso es muy probable que lo único que lográramos es generar un pedazo de ola importante. Cuando un barco navega a poca velocidad su resistencia se debe al rozamiento de la capa de agua sobre el casco, y hay un poco de energía invertida también en generar una pequeña ola en la proa y en la popa. A medida que aumenta la velocidad, la energía de rozamiento aumenta con el cuadrado de la velocidad, lo cual ya es muy importante.

Es decir para ir el doble de rápido tenemos que meter 4 veces más de potencia. Pero lo terrible es que la energía que se pierde en la olas creadas crece con la potencia sexta de la velocidad!  Es decir si al ir a 5 nudos de velocidad utilizamos 20 caballos de potencia, para ir a 10 nudos, el doble de velocidad,  necesitamos 64 veces más de potencia, es decir, la friolera de 1.280 caballos!

 

 

Algunos conceptos de Estabilidad

A continuación, hacemos un resumen de los conceptos más importantes de estabilidad estática y dinámica de una embarcación.

1.- CLASES DE ESTABILIDAD

 ESTABILIDAD ESTÁTICA (Para aguas tranquilas) 

                            Inicial (Escora < 15º) 

                            Transversal 

                            Longitudinal                       

Para Grandes inclinaciones (Escora > 15º):

                           Transversal  

ESTABILIDAD DINAMICA (en olas): 

                            Transversal 

                            Longitudinal

METACENTRO: Es el punto de intersección de la línea vertical del buque con la vertical que pasa por el centro de carena. 

  Metacentro longitudinal: Centro de giro del barco en los movimientos de cabeceo.

  Metacentro transversal: Centro de giro del barco en los movimientos de balance.

Cuanto más grande sea la altura metacéntrica, más estabilidad tiene el buque (Buque duro ).

  

2.- ESTABILIDAD ESTÁTICA TRANSVERSAL INICIAL (Para Escora < 15º)

Nota: a efectos de las fórmulas, el signo "@" representa el ángulo de Escora

  Tendencia del buque a adrizarse por sí mismo cuando los ángulos de escora son pequeños ( <15º )

  El metacentro está en el plano diametral (Crujía)

  La estabilidad transversal depende de la forma del casco, además del francobordo y la manga. 
 

PAR DE ESTABILIDAD (Coeficiente de estabilidad) (Par adrizante)

  Es el par de fuerzas constituido por el peso del buque (Desplazamiento) y el empuje del agua (GZ)

=          Desplazamiento x GZ

=          D x GM sen @         

=          D (KM -KG) Sen @

GM = KM - KG

KM=KC-CM 

El KM se obtiene de las curvas hidrostáticas.

    CLASES DE EQUILIBRIO 

KM > KG       Equilibrio Estable

KM = KG       Equilibrio Indiferente

KM < KG       Equilibrio Inestable

 

3.- ESTABILIDAD ESTÁTICA TRANSVERSAL GRANDES INCLINACIONES  (Escora > 15º)

  Cuando la escora es mayor de 15 º el metacentro no se encuentra en el plano diametral (Crujía).

  GZ = KN - KG SEN @

CURVAS KN (PANTOCARENAS)

  Permiten hallas los brazos GZ independientemente del centro de gravedad y del metacentro.

  

4.- ESTABILIDAD LONGITUDINAL

  Es la tendencia de un buque de oponerse a un cambio de asiento.

Valor del brazo

GZ = GM sen @

Valor del par de estabilidad

D x GZ = D GM sen @

D x GZ = D (KM -KG) Sen @

El valor de par de estabilidad longitudinal es mucho mayor que el transversal.

   La altura metacéntrica longitudinal viene a medir la longitud de la eslora cuando el barco esta cargado y 1,5 veces la eslora cuando está en lastre.

   ASIENTO: Diferencia de calados de popa y proa

   ALTERACIÓN: Diferencia de asientos (apopante (+), aproante (-) )

Momento de asiento unitario ( Mu )

Momento para variar el asiento 1 cm.

Mu = D x GM / 100E

a = P dl / Mu

 

RESERVA DE ESTABILIDAD

  Es la estabilidad reservada para afrontar acciones que traten de apartar al barco de su situación de equilibrio.

Par escorante y Par adrizante

R. Estabilidad = D GM sen @ - p dt cos@

Efecto dinámico de un par escorante

Trabajo motor - trabajo resistente = 1/2 M x  V2

Donde:

M(masa)

V2(velocidad al cuadrado)

Acción del viento

Me = (P / 1000)  S H cos2 @

Donde:

P (presión)

S (superficie)

H (distancia entre centro de gravedad y carena)

cos2 @ (coseno cuadrado de la escora)

 

5.- CARACTERÍSTICAS DE LA CURVA DE ESTABILIDAD

1.      La curva parte del origen

2.      Hasta los 15 º es una línea recta (Limite estabilidad inicial)

3.      La inclinación en el origen nos puede dar el GM (Radián 57,3)

4.      Cuanto mayor sea el brazo máximo, mayor será la estabilidad

5.      La curva aumenta hasta un GZ máximo entre 30º y 40º

6.      A partir del brazo máximo la curva decrece hasta el ángulo límite de estabilidad que no debe ser menor de 70º

7.      Al anularse el brazo, el barco queda en equilibrio inestable.

8.      El área comprendida entre el eje de las abcisas y la curva representa el trabajo que es necesario efectuar para anular la estabilidad.

 

6.- ESTABILIDAD DINÁMICA

  Es el trabajo que hay que efectuar para llevar el barco desde una posición de equilibrio hasta una inclinación isocarena determinada. Hay que calcular el trabajo resistente efectuado por el par adrizante (D x GZ)

  Criterios de estabilidad: Rahola 

Escora = 20º          GZ > 0.140 m

Escora = 30º          GZ > 0.200 m

Escora = 40º          GZ > 0.200 m

El valor máximo de GZ debe estar comprendido entre los 30º y 40º

El brazo dinámico para 40º tiene que ser mayor de 0.080 m radián.

 

EFECTOS DEL VIENTO Y LAS OLAS SOBRA LA ESTABILIDAD DINÁMICA.

  El par de estabilidad transversal queda disminuido por los efectos del viento y las olas a través.

 

SITUACIONES DE PELIGRO

  - Situarse en la cresta de la ola en situación de quebranto, mar de popa y siendo la longitud de la ola similar a la del barco. La posición de quebranto es más peligrosa que la de arrufo.

  - Correr un temporal con mar de popa. Se puede acompasar la velocidad de la ondulación con la del barco.

  -El efecto del oleaje sumado a la fuerza del viento puede crear un par escorante que supere al de adrizamiento.

 

TONELADAS POR CENTÍMETRO DE INMERSIÓN (Tc)

  Son las toneladas que se necesitan cargar para que el barco se sumerja 1 cm. 

     Tc = E M Ca 0.01. d

 

VARIACIÓN DEL CALADO POR CAMBIO DE DENSIDAD DEL AGUA

  Densidad agua salada  1,026 Kg/m3

  Densidad agua dulce   1,000 Kg/m3

Un barco en agua dulce necesita mas volumen para soportar el mismo peso. 

  Lc = D / 40 Tc = p (Permiso de agua dulce)

  

7.- SUPERFICIES LIBRES

  Normalmente corresponde a tanques de líquidos parcialmente llenos que al escorar el barco, por efecto de un balance, forma una cuña liquida que se desplaza de una banda a otra creando un momento de inercia del área de la superficie con respecto al plano diametral del barco.

     I = e m3 / 12

Donde:

I  (inercia)

e  (eslora)

m3 (manga al cubo)

     Cº I y d = i d / D

Donde:

Cº I y d (Corrección de la inercia y densidad)

i (inercia)

d (densidad)

D (Desplazamiento)

  

CORRECCIÓN DE LA ALTURA METACÉNTRICA

  GM(corregido) = GM - Cº I y d

  

8.- MOVIMIENTOS DEL BUQUE

Transversal o balance

Longitudinal o cabeceo

Oscilación simple: El movimiento de una banda a otra.

Oscilación doble: El movimiento de ida y vuelta.

Periodo: nº de segundos invertido en una oscilación simple.

Amplitud: El ángulo de la oscilación. 

Sincronismo: Cuando el periodo del movimiento del balance del buque es igual o parecido al periodo de la ola con lo que la amplitud del balance absoluto va aumentando. Este aumento de inclinación puede llegar a disminuir la estabilidad del barco hasta el punto de hacer dar la vuelta al barco.

Balance Absoluto: Balance (Angulo de oscilación) respecto a la vertical real del barco

Balance Relativo: Balance medido respecto a la vertical aparente o relativa.

 

RELACIÓN DE LA ESTABILIDAD ENTRE OLAS CON LA ESTABILIDAD TRANSVERSAL INICIAL.

    M = D GM sen @ = [ D +- m v2/ r ] GM sen @

 

RESISTENCIA AL MOVIMIENTO DEL BUQUE

AGUA 

-            Resistencia por formación de olas (Bigotes)

-            Resistencia a la fricción debida al rozamiento entre el casco y el agua:

    • k d Sc Vb

-            Resistencia de apéndices al producir remolinos (5%-8% de fricción)

-            Resistencia de viscosidad o estela. Producida por el agua que arrastra el buque hacia proa (3% de formación de ola)

AIRE

   Resistencia al aire. Es menor que la del agua al ser proporcional a su densidad.

ACCIDENTALES 

   -     Resistencia debida al estado de la mar

   -     Resistencia debida a la suciedad de la cadena

   -     Resistencia debida a bajos fondos o canales.

 

 

Diccionario Náutico

    Por su importancia, acompañamos aquí la dirección de los mejores diccionarios que hemos encontrado:

 Diccionario de Inglés Náutico compilado por Ángel Altozano y publicado en http://www.titulosnauticos.net/.

 

Diccionario Náutico español, http://www.diccionario-nautico.com.ar/g_a.php

 

Terminología Náutica

Curso de Terminología Náutica: http://www.grecotour.com/veleros-grecia/terminologia-nautica.htm

 

Método KAPER para medir el Rendimiento de un Kayak

Entre otros aspectos a tener en cuenta en la elección de un kayak es su rendimiento frente a una "palada". Este es un aspecto difícil de medir para realizar una comparación entre las diferentes ofertas de kayak. Es evidente que el rendimiento es una palabra que puede abarcar muchos aspectos, como capacidad de giro, maniobrabilidad, estabilidad, etc.,  pero en lo que casi todo el mundo piensa, es en la velocidad. Por supuesto que ganaría el "ranking" aquel que a igualdad de potencia en la palada avanzara más metros. Para ello, se ha intentado establecer un criterio, es decir, obtener un coeficiente que evalúe la resistencia al avance del kayak. Uno de los métodos para evaluar un kayak es mediante el rendimiento de un kayak mediante el Método Kaper.

El método Kaper, fué diseñado especialmente para medir la resistencia al avance y se utiliza solo para canoas y kayaks. Fue desarrollado originalmente por John Winters, Ingeniero Naval, especializado en el diseño de canoas y kayaks.

Se basa en datos estadísticos obtenidos por las pruebas de los modelos. Su método fue posteriormente ampliado por Matt Broze para relaciones mayores  velocidad / longitud e incorporar más variables en las ecuaciones.

 Por razones de cálculo, limitado a este tipo de embarcaciones, el rango de parámetros válidos para el método de Kaper es el siguiente:

  • coeficiente prismático 0.48-0.64

  • popa sumergida relación de 0.0 a 0.04

  • A ninguna de las otras variables que no sea el ángulo de entrada de la línea de flotación se le permite ser igual a cero.

NOTA: El centro de flotación utilizado en el método de Kaper se mide desde la proa y se dimensión dividiendo la distancia por la longitud de la línea de flotación.

Para obtener nuestro coeficiente, hemos comparado para cada embarcación, la velocidad límite en nudos, obtenida a igualdad de Resistencia. Este valor es el que figura en la tabla:

http://www.magisternavis.com/Especificaciones.html

 

 

Estudio sobre Resistencia Estructural de un Kayak

 

 

¿Qué significa la expresión “este barco es muy marinero”?.