El capitán Bernoulli la lía parda de nuevo

C32

Esta parece ser temporada de trastazos. Apenas acabamos de dejar a la Phobos-Grunt hundiéndose en las aguas del Pacífico, y ahora tenemos un buque hundido frente a las costas italianas. El interfecto, que respondía al nombre de Costa Concordia, sigue a estas horas encallado frente a las costas de la isla de Giglio. Afortunadamente para las más de 4.200 personas que lo ocupaban (entre tripulación y pasajeros), las aguas eran tan poco profundas que el buque sigue parcialmente a flote, descansando sobre su costado de estribor. En el momento de escribir estas líneas, todavía hay algunas personas desaparecidas.

Surge enseguida la pregunta: ¿cómo es posible que sucediese tal desaguisado? ¿Qué tenía el capitán Schettino en la cabeza cuando ordenó que su barco, con un tonelaje que duplica el del Titanic, se acercase a la costa como si de un yate de recreo se tratase? Aparentemente, parecía que lo que tenía era … mucha tontería. Si se confirman las primeras informaciones, parece que el capitán maniobró de forma imprudente para saludar a los habitantes de la isla, en una tradición que se remonta muchos años atrás. Las causas exactas habrán de ser determinadas con sumo cuidado, aunque todo apunta al consabido error humano.

Sin embargo, durante las primeras horas se consideraron diversas hipótesis. Una de ellas incluye un poco de Física. Sabrán los lectores que, cuando el agua está en reposo, la presión aumenta con la profundidad en una forma lineal bien conocida. Los submarinistas la conocen muy bien: por cada diez metros de profundidad, una atmósfera más. Pero, cuando el fluido está en movimiento, la cosa cambia. En general, la presión P de un fluido, su velocidad v y su altura (o profundidad) h están ligadas mediante la Ecuación de Bernoulli:

P + ρgh + 1/2 ρv^2 = constante

donde ρ es la densidad del fluido, y g la aceleración de la gravedad. A profundidad constante, se convierte en P + 1/2 ρv^2 = constante. Cuando una zona de líquido (o gas) está en movimiento, su presión tiende a disminuir. Por decirlo de forma sencilla, la presión (fuerza por unidad de superficie) disminuye para que la velocidad aumente.

Suponga ahora el lector que el buque bajo su mando, de gran calado, ha de atravesar un canal de aguas poco profundas. La prudencia indica que, en un lugar con poca maniobrabilidad, hay que reducir la velocidad. Pero, además de ello, también entra aquí el principio de Bernoulli. Puede que usted piense que hay algo raro, porque en este caso es el barco el que se mueve, el agua permanece quieta. Eso no importa, porque la velocidad que va en la ecuación es la velocidad relativa entre el fluido y el barco. Da igual tener agua en movimiento y barco en reposo, o agua en reposo y barco en movimiento, cuando el Capitán Bernoulli está al mando, no se anda uno con bromas.

El caso es que, si el canal por el que se navega es poco profundo, entrar a alta velocidad genera una zona de baja presión entre la quilla y el fondo. El capitán (usted, le recuerdo) puede creer que tiene diez metros de agua bajo su buque, pero si entra a treinta nudos, le aseguro un buen choque contra el fondo del canal. Esto le ocurrió, por ejemplo, al Queen Elizabeth II, que encalló frente a las costas de Massachusetts en agosto de 1992. Medio siglo antes, el almirante Kurita hizo caso omiso a esta elemental precaución y lanzó a toda máquina a los acorazados más grandes y pesados del mundo por los pasos del estrecho de San Bernardino, en las Filipinas. No encallaron, pero es una acción que no le recomiendo a nadie, a menos que la mayor flota del mundo esté invadiendo su país.

El efecto Bernoulli también puede darse en los costados del buque. ¿Sabían ustedes que el Titanic casi sufrió un accidente por esa causa antes de abandonar siquiera el puerto de Southampton? Mientras apenas comenzaba su viaje, pasó junto al New York, que se encontrada atracado en el muelle. Cuando ambos buques comenzaron a encontrarse lado a lado, la caída de presión entre ellos provocó una fuerza de atracción tan intensa que rompió los amarres del New York. Afortunadamente, el práctico del puerto, a bordo del Titanic, tuvo rápidos reflejos y consiguió por los pelos evitar una colisión. Lástima que no se hubiese producido un choque, siquiera un roce. Habría demorado la partida del Titanic y su encuentro con el iceberg.

O no. En septiembre de 1911, el capitán E. J. Smith fue testigo de un encontronazo de este tipo entre el Olympic, buque entonces bajo su mando, y el crucero de guerra inglés Hawke, provocando daños de consideración. Parece que el capitán Smith no aprendió la lección, y no la aplicó siete meses después en su nuevo mando … el Titanic. Al parecer, algunas personas no aprenden ni a palos.


6 Comentarios

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JuanLuJuanLu

Urgente un post para explicar desde el punto de vista de la física lo de Nadal y Djokovic, oigan. Qué barbaridad…

Física y Experimentos

Wow Arturo, que impresionante artículo!!!! Por empezar, no sabía con certeza que la velocidad que se utilizaba en la ecuación, era la la velocidad relativa entre el fluido y el barco. Teniendo eso en cuenta, es muy cierto e incluso probable, que haya sido la causa que afectó al Costa Concordia.

Por otro lado, agradezco que hayas contado la anécdota del Titanic y el New York, ya que tampoco había oído hablar de ella. Muy bonito tu blog. Saludos!

zorzenague

Antes de lanzarle mi comentario quisiera felicitarle por este blog.

Hay una cosa que no me encaja. En el ejemplo del barco que navega por el canal, dice que el agua está inmóvil y es el barco el que se mueve. Lo que no me encaja es que la presión del agua disminuya por un simple cambio de sistema de referencia. Me explico, si un observador en la orilla del canal mide una presión Pc, no tiene sentido que otro observador mida una presión distinta.

Para un observador dentro del barco que mida la presión del canal, obviamente también obtendrá un valor Pc. Pero, tal como el autor ha explicado, la velocidad de la ecuación de Bernoulli es la relativa entre el barco y el canal, entonces ¿dónde está la trampa?

Mientras que para el observador en la orilla la presión del fluido a velocidad cero es Pc, para un observador dentro del barco la presión del fluido a velocidad cero será superior a Pc. De hecho, éste es el principio que usa un tubo de Pitot para medir la velocidad de un avión.

Lo que a mi entender pasaría en un canal de poco calado, es que las hélices del barco generan una corriente de agua a gran velocidad entre el barco y el fondo, haciendo que la presión disminuya y el barco se hunda.

Saludos

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