Por:Juan José Chessa P.

Centro de Gravedady su importancia en operaciones de rescate

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Centro de gravedad I: Aclarando Ideas

En operaciones de rescate pesado, es usual tener la necesidad de estabilizar y levantar grandes car-gas. Comprender el concepto de centro de grave-dad de un cuerpo puede ayudarnos a determinar la mejor forma de estabilizar un objeto y también la manera más fácil y efectiva de levantarlo. Por esta razon. Tomar en cuenta el Centro de Grave-dad de un objeto es uno de los primeros pasos en del proceso de estabilización y levantamientod de cargas de emergencia

El concepto de centro de gravedad es muy útil para lograr comprender la distribución de cargas en un

objeto y nos ayudará a comprender como podemos ob-tener ventaja mecánica para mover, estabilizar o levan-tar un objeto pesado. El término Centro de Gravedad (CG) es utilizado muchas veces para referirse al centro de un objeto o al punto más pesado de este, sin em-bargo esta no es una definición muy exacta de lo que realmente es el Centro de Gravedad.

Es muy probable que en artículos y libros sobre rescate se encuentren estos términos utilizados como si fue-ran lo mismo. Ciertamente la diferencia entre Centro de Gravedad y Centro de Masa no se podrá determinar en una operación de rescate, y de hecho, en la gran mayoría de circunstancias coincidirán siendo el mismo punto, sin embargo creo que todo rescatista profesio-nal debe tener una formación solida y por esta razón considero importante que se comprenda correctamente el significado de cada uno de estos términos antes de avocarnos al Centro de Gravedad.

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Un poco de física básica: Centro de gravedad (CG) y Centro de Masa (CM).Para comprender correctamente la diferencia entre es-tos dos puntos primero recordemos la diferencia entre Peso (P) y Masa (M). Masa es la cantidad de materia que contiene un cuerpo y se mide en Kilogramos (Kg), este concepto tiene que ver con la cantidad de molécu-las que hay en un objeto determinado. Por otro lado, el peso es la cantidad de fuerza que ejerce una cantidad de Masa al ser acelerada o mejor dicho, al ser sometida a una Gravedad determinada. Para determinar el peso solo hay que multiplicar la Masa por la Gravedad a la que está siendo sometida. La unidad de medida del Peso es el Newton. Por ejemplo, si una persona tiene una masa de 50Kg y está en la Tierra, estará produciendo un peso de 500 Newtons (redondeando la gravedad de la Tierra a 10m/s2). Si esta misma persona viaja a Jupiter, seguirá teniendo una masa de 50Kg pero debido a que la gra-vedad en Jupiter no es 10m/s2 sino de 23m/s2, su peso será de 1150 Newtons (50 x 23 =1150).

Debido a la distribución asimétrica de masas, el Centro de Masa de estos bloques no necesariamente esta al centro de toda la estructura.

Bueno….. volviendo a lo nuestro, en términos generales (Muy generales), el Centro de Masa es como su nombre lo indica, el centro exacto de toda la masa del cuerpo. Desde el centro de masa hacia cualquier borde del ob-jeto hay exactamente la misma cantidad de masa. Pero cuidado que la masa no necesariamente está distribui-da uniformemente!! y esto es muy común en situacio-nes de rescate, pues debido a la variedad de formas que puede tener un camión o una estructura colapsada, la distribución de las masas será, muy probablemente asimétrica.

Entonces, si un objeto tiene una forma y una distri-bución de masa simétrica, el centro de masa estará al centro del cuerpo, por ejemplo si tenemos un cubo de concreto con una densidad uniforme, el Centro de Masa estará exactamente al centro de toda la estruc-tura. Ahora imaginemos que estamos frente a una es-tructura con distribución de masa asimétrica; el centro de masa estará en un punto distinto del centro de la estructura.

Si la forma y la densidad de la masa son uniformes, el centro de masa estará al centro. Las líneas rojas muestran la proyección del CM en cada plano y en cada ángulo.

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Hay que tomar en cuenta que el centro de masa se va a desplazar hacia el lugar más denso y no necesaria-mente se mantendrá al centro de toda la estructura. Esto es de suma importancia en operaciones de res-cate y apuntalamiento pues el Centro de Masa suele estar lejos del centro de toda la estructura.

Por otro lado el Centro de gravedad es el punto donde se considera que se aplica todo el Peso del cuerpo, en pocas palabras, el Centro de Gravedad es el Centro de Masa afectado por la Gravedad. En estructuras esta-cionarias y en campos gravitatorios uniformes (para efectos prácticos consideremos nuestro planeta como un campo gravitatorio uniforme) El centro de Masa y el Centro de Gravedad serán lo mismo. Recuerde que en distintos textos usted puede encontrar estos términos usados indistintamente, sin embargo ahora comprenderá que aunque no son lo mismo, debido a las características de nuestros escenarios de rescate (Estacionarios y con gravedad uniforme) podemos considerarlos como un mismo concepto.

La línea roja muestra el centro de la estructura y el punto rojo muestra el CM. Debido a que la masa está mas concentrada en un lado derecho, el CM estará mas cerca del extremo derecho. Los puntos verdes son las proyecciones del CM en cada plano

Un punto muy importante que hay que tomar en cuen-ta siempre es que el Centro de Gravedad (o de Masa) pueden estar fuera de la estructura. Por ejemplo, una esfera con densidad uniforme tiene su CG justo al centro de toda su estructura, si esta esfera estuviese vacía también tendría su CG al centro, aunque ahí no haya materia ni nada de donde sujetarla. Este último punto es muy importante pues en ciertas circunstan-cias los rescatistas tendrán que “Proyectar” el Centro de Gravedad de una estructura para poder apuntalarla o para poder levantarla.

Centro de Gravedad y Estabilidad.La estabilidad de un objeto radica simplemente en mantener el Centro de Gravedad del objeto (o la pro-yección de este) dentro del área de inmpresión de carga. Existe una relación directa entre la altura del Centro de Gravedad y el área de impresión de carga. Para mantener la estabilidad, mientras más alto esté un centro de gravedad, mayor deberá ser el área de apoyo del objeto. Si esta relación no se mantiene, em-pezará a aumentar la inestabilidad.

En esferas con masa uniforme, el CM o CG estará al centro. La esfera de la dereca (esfera vacía) también tiene su CM en el centro. Si desea-ramos estabilizarla habría que proyectar convenientemente el CG en las paredes para determinar la posición correcta de los puntales.

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Altura de CG 1/2 del Área: Estabilidad media Este objeto es estable porque la altura del Cen-tro de Gravedad (línea roja discontinua) es la mitad del ancho del área de impresión de carga (línea verde discontinua).

Altura de CG > Área: Muy Baja Estabi-lidad Este objeto es muy inestable porque la altura del Centro de Gravedad es mucho mayor que la medida del ancho del área de impresión de carga.

Altura de CG = Área: Baja Estabilidad Este objeto es inestable porque la mayor densi-dad de masa en la parte alta eleva el Centro de Gravedad igualando la medida de la altura con la del ancho del área de impresión de carga.

Altura de CG < Área: Muy Alta Estabi-lidad Este objeto es muy estable porque la altura del Centro de Gravedad es mucho menor que la medida del ancho del área de impresión de carga.

Área de Apoyo y Área de Impresión de Carga (AIC)Cuando nos referimos al término Área de Apoyo nos referimos al Área de cada punto de apoyo de la car-ga; si la carga es un cubo y se está apoyando sobre el suelo plano, el área de apoyo será toda el área del lado inferior del cubo. Pero si ese mismo cubo tuviera 4 “patas”, habría que hacer una diferencia importan-te; el área de apoyo corresponde al área de apoyo de cada “Pata” y el Área de Impresión de Carga es el área descrita y limitada por todas estas patas. La siguiente figura explica mejor la diferencia.....

Por su forma, la estructura de la izquierda tiene un Área de Apoyo y un Área de Impresión de Carga (AIC) iguales. La estructura de la de-recha tiene 4 Áreas de apoyo separadas (en azul) Pero la misma AIC.

Para efectos de estabilidad, es más importante tomar en cuenta el AIC que el Área de Apoyo. El término Área de Apoyo tomará mayor importancia cuando queramos distribuir una carga sobre una mayor área del suelo para disminuir la presión, pero eso se deta-llará en los siguientes artículos de esta misma serie.

Para efectos de estabilidad, es más importante tomar en cuenta el AIC que el Área de Apoyo. El término Área de Apoyo tomará mayor importancia cuando queramos distribuir una carga sobre una mayor área del suelo para disminuir la presión, pero eso se deta-llará en los siguientes artículos de esta misma serie.

Utilizando estos conceptos básicos podemos comen-zar nuestra comprensión sobre los distintos métodos de apuntalamiento y técnicas de elevación de car-gas que podemos utilizar en operaciones de Rescate. En los próximos artículos se continuarán detallando puntos clave que todo rescatísta debe conocer, hasta poder llegar a explicar distintas técnicas de estabili-zación y levantamiento de grandes cargas en emer-gencia.