Flotabilidad monobotella - bibotella

Apartado sólo para repasar los problemas de física en el buceo.
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josean
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Flotabilidad monobotella - bibotella

#1 Mensaje por josean »

Hola a todos.

Recientemente, y debido a que cambio de equipo y empiezo con bibotella, hice una pregunta en el foro de buceo técnico en relación a cómo debería modificar mi lastre. Aprovecho para agradecer de nuevo a todos los que me han contestado.

Como últimamente ando ocioso, y estos temas me gustan, he tratado de buscar la base teórica a lo que los compañeros con experiencia y conocimientos prácticos me han contestado. Y pongo aquí mis elucubraciones, para que quien sepa me diga si el razonamiento es correcto o ando muy desencaminado. Más que nada, porque si es correcto, me servirá para cambios en el futuro.

Al grano.

La duda era la siguiente: si normalmente buceo en recreativo con una botella de 15 litros de acero (pongamos que pesa 17,3 kg) y para ajustar mi flotabilidad debo usar 4 kg de lastre... ¿cómo debería modificar el lastre si me paso a un bibotella 2x12 en el que cada botella pesa 14,4 Kg?

1. Parto de los siguientes datos y supuestos:
- El resto de mi equipo es igual con ambas equipaciones: ala con placa de acero, aletas jetfin... Como es el mismo para ambas, puedo ignorarlo en los cálculos (no varía).
- Desconozco los pesos de las griferias, y no lo he encontrado en internet. Voy a darle un valor teórico de 1 kg a la diferencia de peso del manifold y grifería del bibotella con respecto a la del monobotella.
- El cálculo es en agua de mar: la densidad del agua de mar es de 1,03 kg/l (si el cálculo fuera en agua dulce sería 1 kg/l)
- La densidad del acero es de 7,8 kg/l
- La densidad del aire es de 0,0012 kg/l
- Para simplificar, la flotabilidad de la botella vacía la calcularé cuando esta esté a 0 Bar y no a 50 Bar (que es como debería calcularla).

2. Para el cálculo de flotabilidad hay que aplicar el Principio de Arquimedes: Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje hacia arriba equivalente al peso del fluido que desaloja. Por tanto, para conocer el empuje hacia arriba que experimenta, debemos conocer el volumen del fluido desalojado. Este volumen es el volumen de la botella (15 litros o 12 litros) MÁS el volumen de la pared (acero).

El volumen de la pared lo podemos calcular conociendo el peso de la botella en vacio y la densidad del acero:
- En la botella de 15 litros, con un peso de 17,3 kg en vacio (es decir, sin aire en su interior que alteraría los cálculos), su volumen será: 17,3/ 7,8 = 2,217 litros (peso entre densidad del acero)
Y por tanto, el volumen total de la botella (interior + pared), será: 15 + 2,217 = 17,217 litros.

- En el bibotella de 2x12 litros, en el que cada botella pesa 14,4 kg en vacío: cada botella tiene un volumen total de 12 litros (interior) + 14,4/7,8 (pared) = 13,846 litros.
El bibotella 2x12 ocupa un volumen total de 13,846x2 = 27,692litros.

Y por tanto el EMPUJE hacia arriba (que no la flotabilidad, que también va a depender del peso), será igual al volumen que ocupan por el peso del agua para ese volumen (principio de Arquímedes)
- Monobotella 15 litros: 17,217 x1,03 (densidad agua salada) = 17,733 kg
- Bibotella 2x12 litros: 27,692 x 1,03 = 28,522 kg

3. Ahora, para calcular la flotabilidad, solo nos queda calcular el peso de las botellas y compararlo con el empuje hacia arriba.
En vacío es fácil, ya casi lo tenemos
- Monobotella: hemos quedado que pesa 17,3 kg
- Bibotella: cada una pesa 14,4 y el manifold hemos asumido que pesa 1 kg --> (14,4x2) +1= 29,8 kg

Cuando están llenas, habrá que sumarles el peso del aire (densidad 0,0012 kg/l):
- Monobotella 15 l a 200 Bar: 3000 litros de aire --> peso del aire: 3,6 kg
- Bibotella 2x12 a 200 Bar: 4800 litros de aire --> peso 4,8 kg

Por tanto, el peso de las botellas:
- Monobotella 15 litros:
. Vacia: 17,3 kg
. Llena: 17,3 + 3,6 = 20,9 kg

- Bibotella
. Vacia: 29,8 kg
. Llena: 29,8 + 4,8 = 34,6 kg

4. Con todo ello, ya puedo calcular la FLOTABILIDAD, que viene de hacer la resta entre el empuje hacia arriba y el peso hacia abajo:
- Monobotella
. Vacía: 17,773 - 17,3 = 0.55 kg (Cuando está vacía, flota) La idea sería calcular la botella "vacía" cuando aun tiene 50 Bar de reserva (aun tendría algo de flotabilidad negativa), pero hemos quedado en calcularlo asi para simplificar.
. Llena: 17,773 - 20,9 = -3,6 kg (flotabilidad negativa, nos lleva hacia abajo)

- Bibotella
. Vacía: 28,522 - 29,8 kg = - 1,27 kg (negativa)
. Llena: 28,522 - 34,6 kg = -6,078 kg

5. CONCLUSIONES
- Para ajustar el lastre, lo que me interesa es la flotabilidad al final de la inmersión, ya que intentaré mantenerme neutro en la última parada de deco con el jacket vacío. La diferencia de flotabilidad entre ambas equipaciones en vacío es de 1,82 kg (+0,55 kg monobotella, -1,27 kg bibotella). Por tanto, DEBO AJUSTAR MI LASTRE QUITÁNDOME 2 KG cuando uso bibotella
- Con las botellas llenas, la diferencia de flotabilidad es de aproximadamente 3 kg. Eso importa al principio de la inmersión, que es cuando voy más lastrado. Por tanto, DEBO AUMENTAR LA CAPACIDAD ASCENSIONAL DE MI JACKET en mínimo 3 litros. Y si tengo en cuenta que debo prever que falle el equipo del compañero, debo aumentar la capacidad ascensional del jacket en al mínimo el doble (6 litros). Un mínimo de 12 litros de capacidad ascensional será necesario, y eso sin tener en cuenta otros factores (como la pérdida de flotabilidad del neopreno en profundidad, etc.)
Es decir, si con monobotella voy con un ala de 32 libras (unos 14 kg) y asumo que es la equipación correcta, con el bibo debería llevar un ala de al menos 20 kg (45 lb)

Más o menos la comedura de tarro que me he hecho apoya lo que me ha dicho todo el mundo: que con un bibotella me debo quitar lastre y que, para mi equipación, deberé quitarme unos dos kg. Y más o menos se ajusta al cambio de ala que me han recomendado para ir con bibotella.

Espero no haber cometido muchos fallos :chin:
Última edición por josean el 28/Feb/2015, 19:51, editado 2 veces en total.

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goiko_tt
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Re: Flotabilidad monobotella - bibotella

#2 Mensaje por goiko_tt »

muy buen aporte!!

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Guillermo A.
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Re: Flotabilidad monobotella - bibotella

#3 Mensaje por Guillermo A. »

ya he tenido un ratico libre (bufff!! que dia llevo) y he hecho los calculos...... ahora mismo son la 1y ocho minutos de la madrugada y pasarlos ahora tecleando me da mucha pereza, jajajajajjajaja. los voy a escanear pero dado la hora que es no puedo ya que tengo el escaner en el cuarto de la hija y no son horas, pero mañana pronto los scaneare y los pasare por aqui.

a mi me sale que necesitas 3,280 kg de lastre en plomo (se puede combinar y usar parte en plomo parte en aluminio). yo he hecho los calculos contando que el bibo en "resarva" esta a un tercio de su capacidad osease 66 bares.

con la 15 L necesitabas 4 kg y con el bibo (según mis cálculos) 3,280 kg la diferencia es de 3/4 de kg.

Saludos, mañana scaneo los calculos que he hecho a papel y boli y los paso.

Despues de leer tus calculos me doy cuenta que no coincide el peso del 15 que has puesto con el que me pasastes, para las densidades tampoco coincidimos, para agua salada y del cantabrico uso 1,027 kg/l, para el gas yo uso 0,0013 ya que el aire es muy cercano a este punto 0.00129 y a nada que le metas ean (al ser el oxigeno mas pesado que el nitrogeno) sube a 0,0013, para acero 7.8 kg/L, aluminio 2,7 kg/L y para el plomo 11,34 kg/L.
saludos
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tomeu
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Re: Flotabilidad monobotella - bibotella

#4 Mensaje por tomeu »

Hola, yo no hice tantos cálculos, estuve haciendo pruebas en la playa hasta encontrar el peso correcto, y la verdad es que con una 15 voy con 4kg y con el bibo 2, para ser neutro a -3m, siempre y cuando no lleve ninguna S080. Que tengo que añadir 2 kilos más por botella.

Por lo general un buen aporte, no hay como tener tiempo. :ok1:
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Jordi Colom
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Re: Flotabilidad monobotella - bibotella

#5 Mensaje por Jordi Colom »

de acuerdo con Tomeu, ponerse en el agua y probar, con botellas a 50 bar estar neutro a 3mts :glp:

PD. que luego varia segun el traje que uses o el nivel de impetu en tomar y expulsar el gas, ademas del estado de la mar
Salut. Molt bon BLAU a tots.
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Re: Flotabilidad monobotella - bibotella

#6 Mensaje por goiko_tt »

Yo no he hecho los cálculos. Pero si he mirado que los pasos fuesen los corresctos. Luego depende de las variables. Como comentais, densidades del agua, gas, o material de la botella. Suistituirlos por los actuales y listo.

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Guillermo A.
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Re: Flotabilidad monobotella - bibotella

#7 Mensaje por Guillermo A. »

aqui dejo el ejercicio scaneado, esta en drive, creo que he hecho bien lo de compartir el enlace, si hay problemas para verlos me decis.

https://drive.google.com/folderview?id= ... sp=sharing

pongo los datos que he usado yo:

Peso monobotella 15 L ; 18,4 kg (es el peso de la monobotella que me paso josean en un principio)
Densidad del plomo 11,34 kg/L
Densidad del agua de mar en el cantabrico 1,027 kg/L (dato sacado de un foro de locos por los acuarios y peceras)
Densidad del acero 7,8 kg/L
Densidad del aluminio 2,7 Kg/L
Peso bibotella 12 L Larga 14,4 kg/u
Peso placa acero 2,7 kg (no he usado el dato porque se una tanto en mono como en bibo, lo servido por lo comido)
Al quitar adaptador monobotella y poner aislador y aros me quedo practicamente en los mismo, lo comido por lo servido.
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josean
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Re: Flotabilidad monobotella - bibotella

#8 Mensaje por josean »

Gracias Goiko_tt, me alegro de que haya gustado.

Tomeu y Jordi, tengo muy claro que es ponerse en el agua y probar. Una cosa es la teoría y otra la práctica, donde influye el neopreno que lleves, las cenas que te hayas hecho el mes anterior... por eso puse un hilo en el foro de buceo técnico.

Pero este es el subforo de física. No estoy intentando que estos cálculos sean los criterios a seguir, lo que intentamos es buscar la justificación teórica a aquello que comprobamos en la práctica... (otros hacen crucigramas :mrgreen: )

Guillermo, veo que te sale parecido, teniendo en cuenta que tu monobotella es de 18 kg y la que yo emplee era de 17, y que yo he simplificado "demasiado" considerando que la botella vacia es a 0 Bar :D
Última edición por josean el 01/Mar/2015, 18:09, editado 1 vez en total.

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Guillermo A.
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Re: Flotabilidad monobotella - bibotella

#9 Mensaje por Guillermo A. »

Andrés???
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josean
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Re: Flotabilidad monobotella - bibotella

#10 Mensaje por josean »

Perdón Guillemo!! Me he liado con el nombre de otro forero :oops: :toma:

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Guillermo A.
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Re: Flotabilidad monobotella - bibotella

#11 Mensaje por Guillermo A. »

No nada, tranquilo es que yo buscaba en el hilo al ese tal Andrés para leer su post y no lo encontraba. Jajaja.
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Re: Flotabilidad monobotella - bibotella

#12 Mensaje por Guillermo A. »

hola de nuevo.
He vuelto hacer los cálculos cambiando el peso del monobotella, ahora he puesto 17.3 kg para la de 15, lo demás lo mantengo. (datos de densidades)

flotabilidad de la 15 con 50 bares = -0´6 kg
flotabilidad de los 4 kg de plomo usados con la monobotella de 15 = -3´47 kg
Flotabilidad negativa necesaria para estar neutro en la parada con la botella a 50 bares = -4´07 kg.

Si vamos con un bibo entiendo que aplicaremos la ley de los tercios "mínimo" para prever la cantidad de aire en reserva.
reserva en bibo 66´6 bares
flotabilidad del bibo con 66´6 bares = -2´1 kg.

Conociendo la flotabilidad que necesitamos con mono, ahora sabiendo la flotabilidad del bibo sacamos la flotabilidad necesaria que necesitamos para estar neutros con el bibo a 66.6 bares en las paradas.

-4´07 - (-2´1) = -1,97 kg
ya hemos descontado a la flotabilidad que necesitamos la flotabilidad que nos da el bibo. Ahora si se quiere combinar o cambiar placa de acero por aluminio es el momento. hasta ahora no hemos tenido en cuenta el peso ni la flotabilidad de la o las placas, se calculan y se aplican desde aquí.

flotabilidad de la placa de acero (en mi caso, mi placa) = -2´35 kg
no puedo calcular la de una de aluminio porque ya no me acuerdo de sus pesos. pero seria calcular la diferencia entre ellas y sumarla o restarla, según el caso a la flotabilidad necesaria una vez quitada la flotabilidad del bibo.
como en este ejercicio vamos a usar la misma placa no hago na de na, si alguien tiene o sabe el peso de una placa de aluminio que me lo diga y lo hacemos.

Si necesitamos una flotabilidad negativa de -1,97 kg como lo traducimos a kg reales de plomo?
conociendo la ley de Arquímides y una pequeña ecuación nos dará el volumen del material escogido para ello (plomo, aluminio, peras o manzanas) y una vez conocemos el resultado de esa pequeña ecuación y conocemos el volumen de ese material lo multiplicamos por su densidad y nos da los kg reales de ese material.

Flotabilidad = Peso real - Peso del agua que desaloja.

conocemos la flotabilidad que necesitamos, no conocemos el peso real del material escogido ni su volumen pero si su densidad, tampoco conocemos el peso del agua que desaloja pero si conocemos la densidad del liquido que desaloja.

Flotabilidad = [X (no conocemos el volumen) * por densidad del material 11´34] - [X * densidad del agua del Bilbao (jajajja) 1,027]

-1´97 = 11´34X - 1,027X
-1´97 = 10´31X
X = 1´97/10,31 = 0´19 L de Volumen del material que he elegido para lastrarme, en esta caso plomo.
Ahora se el volumen de plomo que necesito y también su densidad pues calculamos:
0´19 * 11.34 = 2,16 kg de plomo que necesito para lastrarme con el bibotella.
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Re: Flotabilidad monobotella - bibotella

#13 Mensaje por goiko_tt »

Si que es cierto, que una manera de probarlo es en el agua, pero creo que resulta muy interesante (y satisfactorio) ver y comprender el fenómeno físico por el que es necesario + o - lastre. Y ver que lo reflejado en el papel, se asemeja a lo obtenido mediente el método de ensayo/error.

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Re: Flotabilidad monobotella - bibotella

#14 Mensaje por JoseC »

Este tipo de cosas son las que a mi se escapan,no todas las botellas de todos los fabricantes ,el peso de el manifold,con base "chata" o ovalada,anillas,aletas,canister,salinidad del agua,las bandas del bibo,gestion de gases (tercios,rock bottom etc) en relacion con el peso "final".Yo que "lo justo" tengo en matematicas,prefiero pesar lo que voy a bucear en el agua donde la voy a bucear...
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