¿Por Qué Flotan los Barcos? Principios y Explicaciones

¿Por qué flotan los barcos? Esta es una pregunta con fascinantes respuestas, una cuestión muy interesante para todos aquellos que subidos a una pequeña barca o embarcados en un gran ferry, puede que se hayan planteado alguna vez.

En Trasmed nos lo hemos preguntado, así que queremos ofrecerte la respuesta a por qué flotan los barcos, para que veas cómo la ingeniería y el diseño hacen posible disfrutar de tus vacaciones.

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Aprende los principios que permiten a los barcos mantenerse a flote

Desde los albores de la humanidad, las personas siempre han estado fascinadas por el mar. Se tiene constancia de que las primeras embarcaciones eran unas balsas muy rudimentarias hechas con troncos.

Evidentemente, en aquella época, quienes hacían dichas embarcaciones no sabían por qué flotan los barcos, pero sí sabían que había materiales mejores y peores para hacerlo.

Tiempo después la ciencia empezó a abrirse camino, y con ella, las primeras teorías de por qué flotan los barcos.

Arquímedes y su principio

Arquímedes fue un científico e ingeniero griego que vivió en el siglo III aC conocido hasta nuestros días como uno de los primeros y más grandes científicos de la historia de la humanidad.

Formuló un principio que lleva su mismo nombre, llamado también el principio de la hidrostática y que fue fundamental para entender por qué flotan los barcos, aunque se cuenta que fue diseñado para saber si una corona de oro estaba hecha de oro completamente y sin adulterar con pirita.

Según el principio de Arquímedes un objeto sumergido en un líquido experimenta una fuerza que le empuja hacia arriba, llamada empuje, que es igual que el peso del fluido desplazado por el objeto, es decir, que según el peso desplazado por el casco del barco si es igual o de mayor peso que el propio barco, éste flotará.

Hasta nuestros días

En la edad media se hicieron avances significativos en la navegación, desde la tecnología aplicada a los barcos vikingos que permitió que con sus embarcaciones llegaran hasta Islandia, alcanzaran y dominasen el Mediterraneo e incluso llegar a América.

También a finales de la edad media y principios de la edad moderna se modernizó la ingeniería para permitir construir embarcaciones que pudiesen cruzar océanos sin problema o protagonizar batallas navales nunca vistas.

Durante la revolución industrial y a lo largo de los siglos XIX y XX se han hecho avances inimaginables en cuanto a materiales, el desarrollo de la física moderna y herramientas de medición y simulación que han permitido la creación de los barcos como los conocemos hoy en día. 

Navegando por el principio de Arquímedes más en detalle

Para entender mejor por qué flotan los barcos, debemos entender algunos conceptos algo más en detalle.

• La flotabilidad: es la capacidad de un cuerpo para sostenerse dentro de un fluido.
• El rol de la densidad: este concepto es fundamental para entender por qué flotan los barcos, pues un barco flota porqué su densidad promedio es menor que la densidad del agua, contando el casco y el aire de su interior.
• La fuerza de empuje: Arquímedes estableció que la fuerza de empuje es la fuerza hacia arriba, si la fuerza de empuje es igual o mayor que el peso del barco, éste flotará.

Estos conceptos se entienden fácilmente con este ejemplo: si un ferry de Trasmed pesa 7400 toneladas métricas tendrá que desplazar la misma cantidad de agua para mantenerse a flote. Esto se logra porque el casco del ferry se diseña y construye especialmente para este fin, el desplazamiento de este peso crea el empuje necesario para que el peso del barco sea soportado por el mar.

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Un caso especial: los submarinos y su funcionamiento

Cuando pensamos por qué flotan los barcos obviamente olvidamos un tipo de embarcación que se sumerge y vuelve a salir a la superficie a voluntad: los submarinos. No es que las leyes de la física no les afecten, veamos este caso curioso algo más en profundidad.

El principio de la flotabilidad en los submarinos

¿Por qué no flotan los submarinos entonces? Es que la tecnología ha diseñado una manera para que estos vehículos controlen su capacidad de flotar. Los submarinos contienen una especie de tanques especiales, llamados balastros, que se llenan de agua o se vacían según necesidad.

Cuando estos balastros se llenan de agua, el submarino se vuelve más denso y se sumerge, pues la fuerza de empuje no es suficiente para mantenerlo en la superficie. Cuando es necesario salir a la superficie, los balastros se vacían, haciendo que se pierda esa densidad extra y el submarino pueda subir gracias a esa fuerza de empuje.

Algunos problemas con la flotabilidad

Ahora que entendemos por qué flotan los barcos y hasta cómo funcionan los submarinos, podemos adentrarnos en algunos de los problemas y sus soluciones que el diseño de las embarcaciones tienen en su proceso de construcción.

Los fallos más comunes suelen ser los errores de cálculo en el peso y la distribución de la carga, los fallos estructurales o los materiales defectuosos.

• Un mal cálculo en la distribución del peso puede hacer que los barcos floten pero se inclinen y corran el peligro incluso de volcar. Las soluciones a estos problemas son las simulaciones por ordenador y modelos a escala para ajustar estas posibles fallas antes de la construcción final.
• Lecciones aprendidas por catástrofes: se decía que el Titanic era insumergible pero no se tuvo en cuenta el factor iceberg. La lección que se sacó de esta famosa tragedia fue la compartimentación correcta de las partes del barco y el diseño de estructuras que resistieran daños externos sin comprometer la flotabilidad.
• El mantenimiento, el gran aliado: no solo el diseño, la estructura y los materiales son importantes. El mantenimiento de los barcos es el mayor aliado contra casi cualquier problema que pueda surgir. Igual no es una razón en el por qué flotan los barcos, pero es la causa de evitar que dejen de hacerlo.

Ahora que comprendemos por qué flotan los barcos no solo disfrutaremos de la travesía sino también tendremos la oportunidad de ser ese “pesado del barco” que comparte su sabiduría para todo aquel que quiera escuchar.