Uno de los conceptos fundamentales en el diseño y análisis de embarcaciones es el centro de carena. Se trata de un punto teórico que representa el centro de gravedad del volumen de agua desplazado por el casco, es decir, el centro de empuje hidrostático, que mantiene a la embarcación a flote. Su ubicación es clave para comprender el equilibrio, la estabilidad transversal y el comportamiento del buque o embarcación ante escoras.
En este artículo te contaré de forma sencilla, qué es el centro de carena, por qué es importante, cómo se ubica y qué implicancias tiene en el diseño naval.
Este contenido complementa el video que acabo de publicar en mi canal de YouTube, donde explico paso a paso el procedimiento para determinar su posición en un velero traileable de diseño propio.
El centro de carena: una definición práctica
En términos simples, el centro de carena (a veces llamado centro de empuje o centro de flotación volumétrica), es el punto donde se puede considerar que actúa la fuerza ascendente, que el agua ejerce sobre el casco sumergido. Esta fuerza, conocida como empuje hidrostático, es igual y opuesta al peso de la embarcación, y es la que le permite mantenerse a flote.
Imaginemos un barco flotando tranquilo en el agua. Todo el volumen de su parte sumergida desplaza una cierta cantidad de agua. El centro de carena es el centro de gravedad de ese volumen desplazado. A medida que el barco se inclina o escora, ese volumen cambia de forma y el centro de carena se mueve lateralmente. Esta movilidad es precisamente lo que genera un momento de enderezamiento o adrizante: el principio físico que nos permite evaluar la estabilidad transversal de la embarcación.
Es esencial la lectura del artículo anterior: Estudio de estabilidad – 1ra parte
¿Por qué es tan importante hallar el centro de carena?
La estabilidad de una embarcación —su capacidad de volver a la posición de equilibrio tras ser inclinada— depende directamente de la relación entre el centro de gravedad (CG) del barco y el centro de carena (CC).
Cuando una embarcación escora, el centro de carena se desplaza hacia el lado de la escora, mientras que el centro de gravedad se mantiene en su posición. Esta separación entre el CG y el nuevo CC genera un brazo de palanca llamado brazo de adrizamiento (GZ), que produce un momento de enderezamiento.
La magnitud de este brazo y su comportamiento a lo largo de distintas escoras, son indicadores de estabilidad. Por eso, conocer la posición del centro de carena en diferentes condiciones de calado es esencial, tanto en el diseño como en la evaluación de cualquier embarcación.
Cálculo del centro de carena
El cálculo del centro de carena puede realizarse manualmente, o con ayuda de software especializado; pero en esencia, se basa en principios de geometría y física. Se trata de encontrar el centro de gravedad del volumen del casco sumergido, para una determinada línea de flotación.
Para obtener su ubicación, se pueden seguir estos pasos generales:
- Dividir el casco en secciones transversales conocidas (cuadernas o por la clara) a lo largo de la eslora.
- Determinar el área sumergida de cada cuaderna o sección transversal, bajo la línea de flotación.
- Calcular el volumen desplazado total, integrando estas áreas a lo largo de la eslora.
- Obtener el centro de gravedad del volumen sumergido, tanto en el eje longitudinal (proa – popa) como transversal (babor -estribor) y vertical.
En el caso de diseños pequeños o amateurs, este procedimiento puede simplificarse, asumiendo formas simétricas o empleando tablas de Bonjean, métodos gráficos o herramientas de modelado 3D, que permiten simular flotaciones y obtener directamente el centro de carena.
En mi video te muestro un ejemplo concreto con un casco simétrico, empleando secciones definidas y cálculos paso a paso, para llegar a la ubicación del centro de carena en condiciones de flotación en reposo. Esta información luego será útil para continuar con los estudios de estabilidad.
Algunas aclaraciones útiles
El centro de carena no es un punto fijo. Se desplaza cuando varía la forma del volumen sumergido: si la embarcación escora, varía el calado o se produce una carga asimétrica.
No debe confundirse con el centro de flotación, que es el centro geométrico de la línea de flotación. Este último sirve para estudiar momentos de cabeceo o trimado.
El centro de carena siempre está dentro del volumen sumergido del casco, y su ubicación es crítica en el diseño de cascos con formas poco convencionales o multicascos.
Conclusión
El centro de carena es una herramienta conceptual y práctica indispensable para todo diseñador naval, incluso en proyectos amateurs. No solo te permitirá analizar la estabilidad estática de tu embarcación, sino también anticipar comportamientos en navegación, maniobras y condiciones adversas.
Si estás diseñando tu propio barco o simplemente quieres entender mejor cómo se comportan los cascos en el agua, te invito a ver el video completo donde explico con gráficos y ejemplos reales cómo se calcula y qué significa el centro de carena.
Y si quieres ir más allá, explora el resto de los artículos de esta serie, donde abordamos temas como el desplazamiento, la resistencia al avance, la estabilidad y el velamen, siempre con un enfoque claro y aplicable para el diseño naval amateur.
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