FLOTABILIDAD

En esta entrada veremos cómo se hace en submarinismo para controlar la flotabilidad y la teoría que lo explica.

Lo más habitual hoy en día en el buceo recreativo es que los BCD (Buoyancy Control Device) sean de tipo Jacket aunque también existen otro tipo denominados de ala (Wing).

En ambos casos el principio es el mismo y aquí va la teoría:

El principio de Arquímedes dice que sobre todo cuerpo sumergido en un fluido se aplica una fuerza en sentido contrario a la gravedad de módulo igual al peso del volumen de fluido desplazado. Vaya, eso quiere decir que si sumergimos en agua un cubo de 1 metro cúbico de volumen a este cubo se le aplica una fuerza de 1000 kg (hablando correctamente serían kilopondios) en sentido a la superficie.

En ecuación esto seria:

E = d·V·g
d= densidad del agua (1000 kg /m3)
V= volumen del cuerpo en cuestión
g= acceleración de la gravedad (9.81 m/s2) 

Además del empuje también hay otra fuerza, el peso (W)
W= m·gm = masa total del cuerpo en Kilogramos.

Cuando hablamos de flotabilidad en realidad lo que hacemos es comparar esas dos fuerzas y ver cual es mayor que la otra.

Por las leyes de Newton y por sentido común podemos ver que:

Cuando el Empuje sea mayor que el Peso (E>W) ganaremos velocidad de ascenso y diremos que tenemos flotabilidad positiva.


Si las dos fuerzas son iguales (E=W) estaremos en equilibrio y diremos que tenemos flotabilidad neutra.

Sin embargo si el Peso es mayor que el Empuje (E<W) ganaremos velocidad de descenso y tendremos flotabilidad negativa.

En resumen para estar neutro hay que cumplir que: m = V·d. Osea que si queremos estar neutros hay que compensar una masa mayor con un mayor volumen. 

¿Cómo podemos controlar esto?

Sustituyamos el cubo del ejemplo anterior por un buzo e imaginémonos que está fuera del agua completamente equipado. 

El buzo en total, con todo su equipo tendrá un peso "W = m·g". Y además también ocupará un volumen "V".

El primer parámetro que se puede fijar a voluntad es la masa "m" dentro de unos límites usando el lastre que usamos todos ¿Cierto? Normalmente el lastre que se usa es aquel necesario para quedarnos neutros rozando la superficie cuando nos quedan 50 bares de gas en la botella.

Obviamente el lastre no se puede variar durante la inmersión (excepto en emergencias), así que una vez entramos al agua podemos decir que "W" ya no cambia.

El otro parámetro sobre el que tenemos un gran control es el volumen "V" que ocupamos en el agua. El jacket nos ayuda a controlar este factor para poder variar la fuerza de empuje y por lo tanto alterar el equilibrio entre "E" y "W" y así poder controlar la flotabilidad. 

¿Y cómo controlamos el volumen del jacket? El jacket es en la práctica una bolsa hinchable con aire pues todos ellos tienen integrado un sistema para inyectar aire desde la botella y una serie de purgas y válvulas para liberarlo. 

Hinchando el jacket le hacemos ganar volumen y por lo tanto hacemos que la fuerza "E" del conjunto del buzo se vuelva mayor ganando así flotabilidad. Si lo deshinchamos reducimos el volumen y por lo tanto la fuerza "E" se vuelve menor y perdemos flotabilidad.

Bien, si todo fuera así de simple sería fantástico pero aquí entra en juego la ley de los gases perfectos que ya vimos y se genera un efecto que no es muy intuitivo. 

Cuando descendemos la presión aumenta y por lo tanto el volumen de los gases sometidos a presión se reduce. Eso quiere decir que el jacket, el traje (que tiene pequeñas burbujas de aire),... se comprimen y pierden volumen a medida que descendemos con lo que habrá que inyectar aire al jacket para ganar el volumen que hemos perdido durante el descenso.

Algo parecido ocurre en el ascenso. Al subir, la presión ambiental se reduce y por lo tanto el aire del interior del jacket se expande, lo que incrementa su volumen y por lo tanto también la fuerza "E" lo que nos hace ganar más velocidad de ascenso lo que a su vez hace que la presión ambiental se reduzca más y vuelve ha crecer la velocidad de ascenso etc. Es un bucle que al final nos llevaría a superficie sin remedio.

La forma de controlar la velocidad de ascenso es, aunque parezca contradictoria, deshinchar el jacket a medida que vamos subiendo para evitar este efecto.

Es habitual ver a novatos realizar "globos"(ascensos inconscientes) por culpa de esto pudiendo ser bastante peligroso.

Debemos de ir con el lastre justo, ni con poco lastre ni sobre lastrados. Con el lastre justo mantendremos una perfecta flotabilidad y evitaremos estar constantemente inflando o desinflando el jacket a medida que cambiamos de cotas de profundidad.