Flotabilitat

«Flotabilitat» és un d'aquells conceptes que gairebé qualsevol persona que hagi tingut una infantesa normal -amb banys, glaçons a les begudes, estius de platja, etc- comprèn d'una manera intuïtiva. Però davant la perspectiva de submergir-se en unes aigües que poden tenir milers de metres de profunditat i que, per tant, podrien esclafar-nos el barril d'olivera i coure com si fos un cup de paper sota un camió, ens cal ser molt explícits amb els nostres conceptes. Heus aquí una regla molt senzilla: un objecte és flotable (és a dir, flota) si, i només si, el pes del volum de l'aigua que desplaça és major que el seu propi pes. Si l'objecte pesa més que l'aigua que desplaça, s'enfonsa. Així doncs, una pilota de platja flota perquè pesa molt menys que un volum equivalent d'aigua. (Imagineu com seria intentar llançar una pilota de platja plena d'aigua.) Una pedra s'enfonsa perquè pesa més que el que pesa l'aigua que ocupa un volum similar.

«Flotabilitat positiva» és una manera curiosa de descriure qualsevol cosa que, en la seva posició present, és a punt de flotar. És a dir, que pesa menys que l'aigua que desplaça. Si tens una flotabilitat positiva mentre ets sota l'aigua, sentiràs una estrebada cap amunt. «Flotabilitat negativa» és el contrari. Vol dir que ets a punt d'enfonsar-te. «Flotabilitat neutra» és el sant grial dels submarinistes i els bussejadors. Significa que peses exactament el mateix que l'aigua que desplaces. Si tens una flotabilitat neutra a 10 metres de profunditat, pots romandre indefinidament a 10 metres, sense emergir ni enfonsar-te mai, fins que algú manipuli la teva flotabilitat. En resum, per controlar la profunditat és qüestió de controlar la flotabilitat; i per controlar la flotabilitat és qüestió de controlar o el volum o el pes.

Només un parell de detalls subtils compliquen la senzilla ciència del control de la flotabilitat. D'una banda, l'aigua no és sempre igual. L'aigua salada és més densa que l'aigua dolça (així que les coses floten més fàcilment en l'aigua salada), i l'aigua freda és més densa que l'aigua calenta (les coses s'enfonsen amb l'escalfor). I un altre detall, encara més problemàtic: qualsevol vaixell submarí, a menys que estigui fet de criptonita, es contraurà una mica en descendir cap a les pressions del fons marí. Com que el volum s'encongirà, encara que sigui imperceptiblement, la flotabilitat disminuirà. Això provoca un efecte perillós i galopant a mesura que el vaixell se submergeix: la flotabilitat negativa es fa encara més negativa, i el submarí s'enfonsarà fins al fons de tot si no s'hi posa remei de seguida. Monturiol va calcular que el barril d'olivera i coure es contrauria aproximadament un 0,01 % per cada metre que baixés.

La solució de Monturiol al problema del control de la profunditat és la mateixa que s'aplica als submarins avui dia. La manera més senzilla d'afegir pes a un submarí i disminuir així la flotabilitat és absorbint una mica de l'aigua que l'envolta. La manera de restablir la flotabilitat positiva és expulsant aquesta aigua. El disseny del doble buc de Monturiol oferia un espai natural per a aquesta aigua addicional: l'espai entre els dos bucs. El seu disseny exigia quatre «bufetes» o tancs de llast, dues a cada banda de la proa i de la popa, dins del buc exterior. Va afegir unes vàlvules que podien manipular-se des de l'interior de la cambra habitable del submarí per permetre l'entrada d'aigua a les bufetes, i unes bombes per expulsar-la.

L'únic problema d'aquesta disposició era que, a certa profunditat, les bombes que s'utilitzaven per expulsar l'aigua havien de generar prou pressió per contrarestar la pressió contrària de l'aigua de l'exterior; si no, els tancs no es buidarien. Les bombes manuals funcionen prou bé en aigües poc profundes. Per poder buidar ràpidament els tancs en aigües més profundes, Monturiol preveia que li caldria alguna cosa més potent que una bomba manual. Això no obstant, es va adonar amb disgust, que les alternatives a les bombes manuals -com per exemple, un sistema d'aire comprimit- resultarien molt costoses. Per tal d'estalviar, va instal·lar dues hèlices manuals a la part superior del primer submarí. La idea era deixar que l'aigua entrés en els tancs de llast a la superfície fins que la flotabilitat fos lleugerament superior a zero. Aleshores les hèlices s'encarregarien de fer descendir el submarí i de fer-lo emergir fins prop de la superficie, on les bombes manuals buidarien els tancs.

"El somni de Monturiol", Matthew Stewart, GRAÓ Editorial, Barcelona 2009