FLOTABILIDAD Y ESTABILIDADUn cuerpo en un fluido, ya sea que flote o est sumergido, experimenta una fuerza hacia arriba igual al peso del fluido que desplaza.La fuerza de flotacin acta en direccin vertical hacia arriba a travs delcentroide del volumen desplazado, y se define en forma matemtica por mediodel principio de Arqumedes, como sigue:FUERZA DE FLOTACION Fb=fVdDonde:Fb= Fuerza de flotacinf= Peso especfico del fluidoVd= Volumen desplazado del fluidoCuando un cuerpo flota libremente desplaza el volumen suficiente de fluidopara balancear su propio peso.El anlisis de problemas que tienen que ver con la flotabilidad requiere que seaplique la ecuacin de equilibrio esttico en la direccin vertical Fv= 0, quesupone que el objeto permanece en reposo en el fluido.PROCEDIMIENTO PARA RESOLVER PROBLEMAS DE FLOTACION1. Determinar el objetivo para la solucin del problema. Va a encontrarseuna fuerza, peso, volumen o peso especfico?2. Dibujar un diagrama de cuerpo libre del objeto en el fluido. Mostrar todaslas fuerzas que acten sobre el cuerpo libre en direccin vertical,inclusive el peso del cuerpo, la fuerza de flotacin y todas las fuerzasexternas. Si no se conoce la direccin de alguna fuerza, hay q suponerla direccin ms probable e indicarla sobre el cuerpo libre.3.Escribir la ecuacin de equilibrio esttico en la direccin vertical Fv= 0,con el supuesto de que la direccin positiva es hacia arriba.4. Resolver para lo que se quiere: fuerza, peso, volumen o peso especfico,y tener presente los conceptos siguientes:a. La fuerza de flotacin se calcula a partir de Fb=fVd.

b. El peso de un objeto solido es el producto de su volumen totalpor su peso especifico; es decir, w =V .c. Un objeto cuyo peso especfico promedio es menor que el delfluido tender a flotar, debido a que w Fbcon el objetosumergido.d. Un objeto cuyo peso especfico promedio es mayor que el delfluido tender a hundirse, debido a que w Fbcon el objetosumergido.e. La flotabilidad neutral ocurre cuando un cuerpo permanece enuna posicin dada, donde sea que se sumerja en un fluido. Unobjeto cuyo peso especfico promedio es igual al del fluido tieneflotabilidad neutral.MATERIALES PARA FLOTABILIDADEs frecuente que el diseo de cuerpos que floten requiere el uso de materialesligeros que ofrezcan un grado elevado de flotabilidad. Adems, cuando unobjeto relativamente pesado debe moverse mientras se encuentra sumergidoen un fluido, no es raro que sea deseable agregar flotabilidad para facilitar eldesplazamiento. Es comn que el material para la flotabilidad tenga laspropiedades siguientes:Peso especfico y densidad bajos.Poca o ninguna tendencia a absorber el fluido.Compatibilidad con el fluido en que operar.Capacidad de adoptar formas apropiadas.Capacidad de soportar las presiones del fluido a que estar sujeto.Resistencia a la abrasin y tolerancia a los aos.Apariencia atractiva.Los materiales de hule espuma son populares para aplicaciones de flotabilidad.Estn hechos de una trama continua de celdas cerradas y huecas quecontienen aire u otros gases ligeros que les dan bajo peso especfico. Lasceldas cerradas tambin garantizan que no se absorba fluido. Para evaluar elrendimiento del hule espuma se llevan a cabo las pruebas siguientes:densidad, resistencia a la tensin, elongacin a la tensin, resistencia al corte,ajuste a la compresin, deflexin a la compresin, estabilidad trmica,conductividad trmica y absorcin de agua. A otros materiales se les aplicadiferentes estndares.Los materiales empleados incluyen uretano, polietileno, polmeros olefnicos,polmeros de cloruro de vinilo, poliestireno extruido y esponjas o gauchoexpandido. Con frecuencia, las aplicaciones submarinas emplean materialessintticos de hule espuma hechos de esferas pequeas y huecas, incrustadasen una matriz de plstico como fibra de vidrio, polister, resinas epxicas o desteres de vinilo, a fin de producir un material compuesto que tengacaractersticas de flotabilidad aceptables, con resistencia a la abrasin yabsorcin baja de fluidos.ESTABILIDAD DE CUERPOS SUMERGIDOS POR COMPLETOUn cuerpo en un fluido se considera estable si regresa a su posicin originaldespus de habrsele dado un giro pequeo sobre un eje horizontal. Lossubmarinos y los globos meteorolgicos son dos ejemplos cotidianos decuerpos sumergidos por completo en un fluido. Es importante que ese tipo deobjetos permanezcan con una orientacin especfica a pesar de la accin delas corrientes, vientos o fuerzas de maniobra. La condicin 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 volumendesplazado de fluido, y es a travs de dicho punto que la fuerza de flotacinacta en direccin vertical. El peso del cuerpo acta verticalmente hacia abajoa travs del centro de gravedad.Un objeto completamente sumergido es rotacionalmente estable solamentecuando su centro de gravedad se encuentra por debajo del centro deboyamiento, tal como se muestra en la figura 6a. Cuando el objeto rota en elsentido contrario al de las agujas del reloj, como en la figura 6b,la fuerza deboyamiento y el peso producen un par en la direccin de las manecillas delreloj.Normalmente, cuando un cuerpo es demasiado pesado para flotar, se hunde ybaja hasta el fondo. A pesar de que el peso especfico del lquido aumentaligeramente con la profundidad, las altas presiones tienden a comprimir elcuerpo o hacen que el liquido penetre en los poros de sustancias slidas y, porconsiguiente, disminuye el boyamiento del cuerpo. Por ejemplo, es seguro queun barco se hunda hasta el fondo una vez que se encuentre completamentesumergido, debido a la compresin del aire atrapado en sus diferentes partes.

El poliuretano es el nombre genrico de los materiales fabricados mediante una polimerizacin de uretano.El poliuretano flexible El poliuretano flexible es tambin conocido como, Espuma, Hule esponja, "Hule Espuma", "Espuma de Poliuretano", "Poliuretano Espumado" y Esponja". En ingls se conoce como PUFF (Poliurethan Flexible Foam) o solamente "Foam". Se forma bsicamente por la reaccin qumica de dos compuestos, un poliol y un isocianato, aunque su formulacin necesita y admite mltiples variantes y aditivos. Dicha reaccin libera unos gases (dixido de carbono) que son los que van formando las burbujas. El poliuretano flexible est fabricado esencialmente de los siguientes productos:-Poliol (Polioxipropilenglicol) en un 55% a 70% aproximadamente-TDI (Di-isocianato de Tolueno) en un 25% a 35%-Agua-Catalizador Metlico (Octoato Estaoso)-Surfactante o Estabilizador-Agente Soplante Auxiliar-Colorantes-Aditivos (Retardantes a la flama, Antiestticos, Antioxidantes, etc.)Clasificacin de las espumas de poliuretano segn su forma de fabricacinDe acuerdo al sistema de fabricacin utilizado, las espumas de poliuretano se pueden clasificar en dos tipos: Espumas en caliente Son las espumas que liberan calor durante su reaccin, fabricadas en piezas de gran tamao y destinadas a ser cortadas posteriormente. Se fabrican en un proceso continuo, mediante un dispositivo llamado espumadora que bsicamente es la unin de varias mquinas, de las cuales, la primera es un mezclador, que aporta y mezcla los diferentes compuestos de la mezcla. La segunda es un sistema de cintas sin fin, que arrastra la espuma durante su crecimiento, limitando su crecimiento para darle al bloque la forma deseada; y la parte final de la espumadora es un dispositivo de corte, para cortar el bloque a la longitud deseada. Generalmente son las ms baratas y las ms utilizadas y conocidas por el pblico. Espumas en fro Son aquellas que apenas liberan calor en la reaccin, se utilizan para crear piezas a partir de moldes como rellenos de otros artculos, aislantes, etc. Se fabrican mediante una espumadora sencilla que consiste en un dispositivo mezclador. Normalmente suelen ser de mayor calidad y duracin que las espumas en caliente aunque su coste es bastante mayor. La espuma de poliuretano es un material muy verstil ya que, segn los aditivos y los sistemas de fabricacin utilizados, se pueden conseguir espumas de poliuretano de muy distintas caractersticas, destinadas a usos muy diferentes. Desde los bien conocidos bloques de espuma elstica para colchones hasta espumas casi rgidas para juguetera, automocin o calzados. Otro criterio para clasificar a las espumas es su densidad. La densidad normalmente se expresa en libras por pi cubico (pcf) o kilogramos por metro cbico (kg/m3). La densidad es fundamental porque el poliuretano flexible est formado por material y espacios vacos. La firmeza del poliuretano flexible es independiente de su densidad. Puede haber espumas de baja densidad y superficie firme o de alta densidad y superficie blanda. Por lo tanto no existe el concepto de densidad dura o blanda. Por otro lado existe una diferencia entre firmeza y soporte. La firmeza es un medida de las caractersticas de la superficie del poliuretano. El soporte es la capacidad de empujar contra un peso y que previene que la espuma se deforme. Las espumas de mayor densidad previenen que la espuma se colapse con el peso del cuerpo en aplicaciones finales. Se suele utilizar mucho la densidad para comparar las distintas espumas, pero slo sirve como elemento comparativo cuando hablamos de espumas con la misma composicin, ya que distintas frmulas nos dan caractersticas diferentes. En unas espumas buscaremos la mayor duracin posible, en otras el precio ms econmico, en otras la transpirabilidad, la capacidad aislante, la facilidad de perfilar o dar forma, la ligereza, etc.