MARCO TEÓRICO 1 Flotabilidad La flotabilidad es la tendencia que tiene un fluido para ejercer una fuerza de apoyo sobre un cuerpo colocado en él. Esto quiere decir que 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 centroide del volumen desplazado, y se le puede definir de la manera matemática mediante el principio de Arquímedes: 𝐹𝐵 = 𝑉𝑓 . 𝐺𝑒 𝐹𝐵 : 𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑑𝑒 𝑓𝑙𝑜𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛. 𝑉𝑓 : 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑙𝑜𝑡𝑎𝑑𝑜𝑟 𝐺𝑒 : 𝐺𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑙í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜. https://www.divertysub.com/archivos/informacion/170522202851_csm_buoyancy_25ae7e0952.jpg La causa de la flotabilidad es simplemente un balance de fuerzas (peso (gravedad) y presión ejercida por los fluidos que rodean al cuerpo). La flotabilidad de un cuerpo dentro de un fluido estará determinada por las diferentes fuerzas que actúen sobre el mismo y el sentido de las mismas. La flotabilidad es positiva cuando el cuerpo tienda a ascender dentro del fluido; negativa, cuando el cuerpo tiende a descender dentro del fluido y neutra, cuando el cuerpo se mantiene en suspensión dentro del fluido. 1.1 Propiedades de la flotabilidad La principal propiedad de la flotabilidad es el principio de Arquímedes, que establece que un cuerpo sumergido experimenta una fuerza hacia arriba que iguala al volumen de líquido desplazado. Sin embargo, en cuanto a componentes e instrumentos, es común que diversos materiales distinguidos por su flotabilidad tengan propiedades como: Capacidad de adoptar formas apropiadas. Peso específico y densidad bajos. Resistencia a la abrasión y tolerancia a los años. Poca o ninguna tendencia a absorber el fluido. Compatibilidad con el fluido en que operará. Capacidad de soportar las presiones del fluido a que estará sujeto Los materiales que se pueden caracterizar por su flotabilidad son, por ejemplo: uretano, polietileno, polímeros olefínicos, polímeros de cloruro de vinilo, poliestireno extruido y esponjas o gaucho expandido. 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 ésteres de vinilo, a fin de producir un material compuesto que tenga características de flotabilidad aceptables, con resistencia ala abrasión y absorción baja de fluidos. 2 Estabilidad Un cuerpo en un fluido se considera estable si regresa a su posición inicial 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 de la 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 dirección vertical. Así, el peso del cuerpo actúa verticalmente hacia abajo a través del centro de gravedad. Normalmente, cuando un cuerpo es demasiado pesado para flotar, se hunde y baja hasta el fondo. A pesar de que el peso específico del fluido aumenta ligeramente con la profundidad, las altas presiones tienden a comprimir el cuerpo o hacen que el líquido penetre en los poros de sustancias sólidas y, por consiguiente, disminuye la flotación del cuerpo. Por ejemplo, es seguro que un barco se hunda hasta el fondo una vez que se encuentre completamente sumergido, debido a la compresión del aire atrapado en sus diferentes partes.
