[Icarus]

Dado que estamos analizando el efecto de rachas repentinas de viento, consideraremos que el mar es llano sin ola para no mezclar dos efectos diferentes.

Cuando un objeto está quieto quiere decir que la resultante de todas las fuerzas que actúan sobre él es cero. Esto no quiere decir que no estén actuando fuerzas sobre el objeto, lo que pasa es que todas las fuerzas se anulan entre sí.
Por ejemplo, un barco fondeado con un viento estable en mar llana, el viento ejerce sobre él una fuerza que es contrarrestada por la ejercida por el fondeo que es igual y de sentido contrario: la suma de las dos es cero y el barco permanece quieto.

Ahora imaginemos un barco fondeado en aguas poco profundas (2-3 metros), sin ola, solo con cadena y con un viento de 20 nudos. El barco está quieto con la cadena haciendo una catenaria suave pues ya está sometida a cierta tensión. La fuerza que ejerce el viento sobre el barco le llamaremos F20, que es igual y de signo contrario a la que ejerce el fondeo, -F20.
De repente el viento aumenta de golpe a 40 nudos y con él la fuerza que ejerce sobre el barco aumenta de golpe. A esta nueva fuerza le llamaremos F40. En un primer instante, antes de que el barco empiece a moverse hacia atrás, el fondeo sólo está ejerciendo la fuerza que le requería el viento de 20 nudos, es decir –F20. Se rompe el equilibrio y la resultante de todas las fuerzas ya no es cero, esta resultante es una fuerza que empuja el barco hacia popa y su valor es F40 - F20

Dado que con 20 nudos la cadena ya estaba bastante tensa y la curva de la catenaria era por tanto bastante suave, desde esa posición hasta la posición límite en que la cadena fuese una línea recta (que no se alcanzará jamás porque haría falta una fuerza de tiro infinita) el recorrido que puede hacer el barco hacia popa es muy pequeño, de unos pocos decímetros.

Veamos que pasa después el segundo inicial en que empieza a soplar 40 nudos: inicialmente la fuerza resultante que empuja al barco hacia atrás es F40-F20. Cada centímetro que el barco se desplaza hacia atrás, la catenaria se va haciendo más recta y la fuerza con la que tira el fondeo va aumentando muy rápidamente. Es decir, la fuerza resultante que empuja el barco hacia atrás se reduce muy rápidamente pues la fuerza del fondeo que tira hacia proa y que era –F20 va aumentando rápidamente a poco que el barco retroceda unos centímetros. Cuando la fuerza que hace el fondeo se iguale a F40, el barco empezará a frenar pues la resultante de las fuerzas empezará a tirar hacia adelante.

Dado que “fuerza =masa x aceleración” y la fuerza disminuye rápidamente, como la masa es constante, la aceleración también va a disminuir rápidamente y por tanto en el poco espacio de que dispone el barco para retroceder, la velocidad de retroceso que se va a alcanzar va a ser muy pequeña.
La energía cinética es igual a ½ de la masa por la velocidad al cuadrado y como esta velocidad va a ser muy pequeña, también lo será la energía cinética del barco.

El fondeo, además de absorver la fuerza que ejerce el nuevo viento de 40 nudos, tendrá que absorber la fuerza necesaria para disipar esa energía cinética..
Durante el proceso de “frenado” La deceleración = velocidad / tiempo, la velocidad es muy pequeña, es verdad que el tiempo también.

El tramo inicial de aceleración (desde el inicio de la racha hasta que la fuerza que hace el fondeo se iguala a F40) es algo más largo en el tiempo y en el espacio que en el tramo de deceleración, ya que la fuerza necesaria a aplicar al fondeo para aplanar la catenaria aumenta exponencialmente. Ello significa que la fuerza total sobre el fondeo en el momento de mayor esfuerzo (justo cuando el barco deja de retroceder) será algo mayor F40 + F20
En cambio el efecto “rebote” será pequeño porque el retroceso fue muy pequeño

En el caso de fondeo con cabo, se aplica el un razonamiento similar al expresado con las siguientes matizaciones:

Se produce igualmente un tramo de aceleración y otro de deceleración durante el retroceso del barco.

Dada la elasticidad del cabo, el tramo de retroceso será mucho mayor que con cadena y la velocidad de retroceso alcanzada será notablemente mayor.
Dentro de la zona elástica del material, el estiramiento es proporcional a la fuerza aplicada con lo cual en este caso la longitud del tramo de aceleración hacia atrás del barco y el tramo de deceleración hasta parase son idénticos.

Debido a ello, en el caso de cabo, la fuerza total sobre el fondeo en el momento de mayor esfuerzo (justo cuando el barco deja de retroceder) será igual a F40 + F20, menor que con solo cadena.

Sin embargo el efecto rebote será mucho mayor al ser también mayor el desplazamiento hacia atrás del barco desde el momento en que la fuerza del viento y del fondeo se igualan (punto en el que deja de acelerar y empieza a decelerar)

Aunque la energía cinética alcanzada es mayor con cabo (mayor velocidad máxima de retroceso que con cadena), lo importante es la fuerza necesaria para disipar esa energía cinética. En el caso de cadena, al ser el tramo de deceleración más corto que el de aceleración, la fuerza para frenarlo ha de ser mayor que para acelerarlo. En el caso de cabo, al ser los tramos de aceleración y deceleración iguales (estiramiento lineal proporcional a la carga), las fuerzas para imprimirle la velocidad y para frenarlo también son iguales. Por lo tanto la fuerza máxima sobre el fondeo en caso de una racha repentina es mayor con cadena que con cabo.

Esto no quiere decir que sea más seguro el fondeo con cabo solo que con cadena solo pues hay otras consideraciones que también influyen en el agarre al fondo como por ejemplo las pequeñas diferencias en el ángulo de tiro.
Por todo lo comentado, en mi opinión en aguas muy muy poco profundas lo ideal sería un fondeo mixto con cadena y cabo para sumar lo mejor de cada sistema y trabajando en equipo anular los inconvenientes de cada sistema.

Perdonar el rollo