Catenaria y fondeo

[mariner]

Muchas gracias por la hoja completa MasBarco, tómate lo que quieras que paga este cura!. La verdad es que es un tema apasionante el del fondeo.

La cosa es que, revolviendo sobre el tema, he encontrado unas tablas que da "Prastimo" que pueden resultar interesantes en sus pags 244 a 255 de su catalogo de este año.

Para no tener que copiarlas, apunto los datos que nos interesan para los barcos citados: uno de 15 el Tin Tin, otro de 12 el mío, otro de 10,5 el de Keith y otro de 9 el de pinguino.

Cito: "traccion segun fuerza del viento y eslora"(en kilos):

para 15' para 30' para 42' para 60'
9 80 300 620 1260
10,5 100 400 820 1630
12 130 540 1000 2180
15 180 710 1450 2900

Según esta tabla (que no sé cómo la han obtenido), parece que Keith tiene razón cuando le parecían excesivos esos 150 kilos para un 10,5 con 15', pues se quedan en 100 kilos. Que no está mal de todos modos...

También resulta curioso la recomendación que dan en cuanto a la longitud de la linea de fondeo en funcion de la SONDA y de la FUERZA DEL VIENTO, y así,

• para sonda <10 mtrs: sonda x3 hasta f2

sonda x5 hasta f6
y sonda x 7 hasta f9

• para sonda >10 mtrs: sonda x5

mas allá de f9: fondear con 2 anclas.

En el caso de pinguino (aparte de la gozada de tenedero que es Cala Saona), estaba con f8-f9 "entre 35 y 45' de viento" con 5 metros de sonda y largó 35 metros de cadena (7 veces por tanto, según lo comentado) y no garreó.
En cuanto a lo de las "puntas de 55 nudos", quizá el ancla que tiene, "una delta de 16 kgrs", que en principio le corresponde a un barco de 12,5 mtrs según "Prastimo" (frente a la de 12 kilos de un 9 mtrs), es lo que le pudo salvar el bigote. Ahora bien, creo que le va a pasar un poco lo mismo que a mi y va a tener mas miedo cuando lea esto que en el fondeo de Cala Saona. No sé si su cadena de 8mm está o no calibrada, pero ...si NO lo está, la CMU (Carga Máxima de Utilización) de una 8mm es de 500kgrs y ya con "sólo" 42' de viento, la tracción sería de ...620kgrs!, así que ya puede estar contento que no tuviera problemas con esas "rachas de 55 nudos".

En fin, lo dicho, un mundo apasionante

Saludo y para todos
Mariner

En el caso de pinguino (aparte de la gozada de tenedero que es Cala Saona), estaba con f8-f9 "entre 35 y 45' de viento" con 5 metros de sonda y largó 35 metros de cadena (7 veces por tanto, según lo comentado) y no garreó.
En cuanto a lo de las "puntas de 55 nudos", quizá el ancla que tiene, "una delta de 16 kgrs", que en principio le corresponde a un barco de 12,5 mtrs según "Prastimo" (frente a la de 12 kilos de un 9 mtrs), es lo que le pudo salvar el bigote. Ahora bien, creo que le va a pasar un poco lo mismo que a mi y va a tener mas miedo cuando lea esto que en el fondeo de Cala Saona. No sé si su cadena de 8mm está o no calibrada, pero ...si NO lo está, la CMU (Carga Máxima de Utilización) de una 8mm es de 500kgrs y ya con "sólo" 42' de viento, la tracción sería de ...620kgrs!, así que ya puede estar contento que no tuviera problemas con esas "rachas de 55 nudos".

En fin, lo dicho, un mundo apasionante

Saludo y para todos
Mariner[/quote]

Tienes razón... la cadena es calibrada pero... Quien sufría finalmente el dolor era la boza que coloco al final. Es cabo acalabrotado de 14 mm con un bungee de goma de los pequeños para amortiguar la presión sobre la roldana.
Lo dicho... el bungee partió al día y medio, pero el cabo de 14 mm aguanto y sigue aguantando lo que haga falta.
¿Que romperá antes, la cadena o el cabo?

[mariner]

Originalmente publicado por pinguino

¿Que romperá antes, la cadena o el cabo?

Pues, más o menos, ahí se andarán. La carga de rotura de una cadena calibradada de 8mm anda en 4.030 kgrs.No sé si tu amarra de 14 mm es de poliester (carga de rotura 3700-3800 kgrs) o de poliamida (4.000 kgrs y mayor amortiguación que el poliester).

Ahora bien, estas cargas dependen logicamante del estado de ambos (y de sus eslabones de unión, grilletes...etc) así como de los tipos de unión utilizados que según sean nudos, trenzado, gazas . etc, etc, pueden disminuir esa carga de rotura entre un 20% y un 50%..., así que ¡ojo al parche!.

Saludos y para todos
Mariner

[Mascocó]

Los números que no cuadran.

Pues eso, que no cuadran los números por lo que se ve. Os advierto que ya me estoy cabreando con tantas dudas así que… ¡que no! , que parto de la base de que lo que nos sorprende son las cifras de resultados y que, en principio, no se pone en duda el método de obtención del que, por cierto, ya dije hace tiempo que estaba razonablemente seguro, y ahora que hemos profundizado bastante más y he utilizado otros caminos y obtengo los mismos resultados, sigo estando igual de razonablemente seguro.

Entiendo entonces que lo que parece exagerado es el dato que tomamos de partida para los cálculos, es decir la fuerza que ejerce el viento sobre la embarcación a 15 nudos. Ya he explicado que se toman las tablas de la ABYC y el caso peor si metemos eslora/manga, y mis dudas sobre el cálculo por manga (por ejemplo para un 36’/3,6m da un 40% más de fuerza calculando por manga) etc… etc…

En cualquier caso el punto es importante ya que si partimos de datos exagerados los resultados evidentemente también lo serán, así que he tratado de profundizar un poco más en esto para contrastar esos datos y he encontrado un par de páginas sumamente interesantes.

Una de ellas es esta: http://www.petersmith.net.nz/boat-anchors/catenary.php

Bueno, esta ya la conocía hace tiempo y la había consultado para comprobar alguno de mis resultados pero no había profundizado en un par de cosas que os comento ahora. Utiliza en un momento dado unos datos de fuerza de viento de los que no da su origen pero que en resumen son los siguientes; 10 m de eslora, 1.124 libras a 40 nudos, nuestra tabla, la de la ABYC daría 655 Kg que son 1.441 libras, que es un 28% más pero que no parece una diferencia exagerada, sin embargo luego dibuja unas curvas para 20, 35 y 50 nudos, con las que las diferencias suben al 67% lo cuál no parece muy coherente tampoco. Decir en este momento que, como ya creo haber dicho, la hoja de cálculo toma el dato de 15 nudos de la tabla y calcula para otras velocidades, cosa que parece correcta aunque hay pequeñas variaciones para los 42 nudos etc… ya que parecen más un redondeo en la tabla que otra cosa.

Hay otra cosa interesante en esta página que quería comentar de paso, aunque no tiene que ver exactamente con las fuerzas de viento base. Habla en un momento de un test realizado por West Marine junto con Sail Magazine en el que una línea mixta con un ancla Rodna 15 aguanta 4.800 libras (2.180 Kg) con una relación de 5:1 (profundidad 25’= 7,6 m), aunque me temo que este test puede no ser completamente objetivo, por decirlo así, en todo caso ahí está el dato. También en otro momento hace cálculos suponiendo que el ángulo de tiro de la línea sobre el ancla no supera los 6,6º, lo digo por el caso que contaba pingüino en el que, suponiendo a bulto a su barco 12 m de eslora (132 Kg a 15 nudos) y cadena de 10 mm, la catenaria límite se forma a 21,5 nudos pero hasta 48 nudos el ángulo de tiro está por debajo de esos 6,6º y, a 35 nudos por ejemplo, es de 5,1º. Con esto quiero insistir de nuevo, otra vez, en que el que se suba por encima de la catenaria límite y aparezca fuerza vertical no significa que el ancla vaya a garrear. En cualquier caso abre un punto de vista diferente del de la catenaria límite, ángulo de tiro cero, a otro, ¿qué ángulo es el máximo que soporta el ancla sin perder sustancialmente fuerza de agarre? y, ¿cuánta tensión es capaz de soportar?, pero este enfoque ya tiene que ver con el ancla misma y no es, o no era, el objeto de lo que hemos estado viendo. Aparte de que el cálculo se complica sustancialmente, entra en cuestión el fondo, cuánto está de agarrada el ancla a éste etc… etc…

Volviendo al tema de las fuerzas de viento base, la otra página que he encontrado, todavía más interesante que la anterior, es esta: http://alain.fraysse.free.fr/sail/rode/forces/forces.htm

Aquí hay un montón de cosas interesantes, todavía no la he explorado suficientemente, pero para el tema que nos ocupa voy a resumir alguna de las conclusiones que saco.

En primer lugar toma las tablas de la ABYC y deduce una fórmula empírica para obtenerlas, al menos para los cálculos por eslora, según él con menos de un 5% de error, y de hecho así es: para 40, 50, y 60’ obtiene 288, 417, 564 libras, frente a las 300, 400, 500, de la ABYC, pero ahora viene lo interesante,”si comparamos esto con los datos experimentales publicados en varias revistas”, dice, “los valores teóricos parecen estar ampliamente sobredimensionados, alrededor de 3 veces las medidas en modernos monocascos”. Toma ya.

Y ahora trata de encontrarle una explicación en el sentido de que las tablas de la ABYC incluyan un amplio margen de seguridad por los cambios de dirección de viento. Para comprobarlo, analiza las superficies presentadas al viento por un monocasco, un catamarán, un trimarán y un yate de motor, todos de 40’, a 0º y a 30º de lado. Para resumir, comparando sus resultados con los de la ABYC (según su fórmula empírica) estos últimos resultan; un 50% superiores para el monocasco, casi iguales para el catamarán, y para el yate de de motor un 15% también superiores, todos a 30º de crujía por proa. Pero, a 0º de desviación; el triple para el monocasco, el doble para el catamarán, y 2,7 veces para el yate de motor. Notar que utilizando directamente la tabla de la ABYC las diferencias serían todavía un poco mayores y, si utilizáramos para ésta los datos por manga seguramente todavía más según los casos. Ya comentamos anteriormente la tendencia de los barcos de desviarse hasta 30º del eje del viento estando fondeados por proa y que a las tablas de la ABYC se les suponía contemplar este hecho, así que la comparación debería hacerse a esos 30º, lo cuál no quita para que determinadas circunstancias de viento, corriente/oleaje y tipo de barco resulten en un mayor aproamiento al viento, reduciéndose la fuerza del viento hasta la mitad con 0º de desviación, lo que puede contribuir a explicar determinados casos concretos.

Bueno, pues esto en cuanto a los números base en sí, cada uno tendrá su propio criterio y deberá optar por unos u otros, yo elegí la tabla de la ABYC por ser un organismo suficientemente importante y contrastado como para tomarlo en serio, ahora bien, sabiendo cómo están realizados y el margen de seguridad que implican, será responsabilidad del patrón el ajustarlos, seguramente en menos siempre, a su caso concreto de barco e, incluso, al momento concreto de fondeo en función de las circunstancias. Como se concluye en esta página: “It is the skipper's responsibility to decide wether these values may be reduced or not for a specific boat and the actual anchoring situation”, lo cual traducido un poco libre viene a decir: Como patrón actúa según tu criterio, en cualquier caso se aplicará… la frase de mi firma.

De cualquiera de las maneras creo que el meollo de la cuestión está en otro punto, por su importancia, o la que yo le doy al menos, prefiero tratarlo en otro post.

[Mascocó]

El viento que importa.

En esta misma última página que he comentado en el post anterior se continúa la cuestión analizando un aspecto del problema que, al menos yo, había dejado de lado hasta el momento y es el viento que importa para los cálculos de la fuerza sobre la embarcación. En realidad, académicamente los planteamientos hechos no hay que tocarlos, todo lo que hemos visto sería correcto… considerando el viento correcto.

La cuestión es que el viento del que normalmente hablamos generalmente es el que fluye a unos 10 m. de altura que es la altura estándar para la que se da la velocidad de viento, el viento estándar. Debido al gradiente de presión en superficie hay una disminución de esa velocidad con la altura, las curvas de ese gradiente de presión varían en función del tipo de flujo que adquiere el aire, siendo máxímas las diferencias a menor altura cuando el flujo del viento es estable y menores cuando es más turbulento. Como la mayor parte de nuestras superficies de interés para calcular el efecto del viento están a alturas bastante menores que esos 10 m la velocidad del viento disminuye drásticamente sobre ellas. Podeis ver las curvas en el enlace que puse pero en resumen viene a resultar, en el menor de los casos, el de fuertes vientos que es el que más nos interesa, en una reducción de la fuerza del orden de tres veces sobre la calculada para el viento estándar (tener en cuenta que al ser cuadrática la influencia de la velocidad del viento en la fuerza, una disminución del 50% representa disminuir cuatro veces la fuerza que ejerce).

Esto vendría a compensar la diferencia, explicándola a la vez, entre los valores teóricos obtenidos y los empíricos.

Si a esto le sumamos que la mayor parte de los veleros el sensor de viento está colocado a mayor altura, digamos 15 a 20 m, el efecto sería de todavía mayor sobrevaloración de su fuerza. Y, respecto a situaciones pasadas, creo que tampoco podemos olvidar la tendencia natural a recordar medias de viento superiores a las reales, no sé si os pasará a vosotros, pero a mi personalmente cuando el viento arrecia y la situación se complica siempre me quedo con unos cuantos nudos menos que en las rachas, sobretodo cuando lo pregunta la almiranta, y sin embargo cuando la cosa ha pasado es fácil mirar las máximas almacenadas en el equipo de viento y recuperar esos nudos.

En resumen, que creo que los valores básicos de fuerza vienen a ser correctos y lo que tenemos que tener en cuenta es que la velocidad de viento que importa no es la que leemos en el display sino otra bastante menor. Claro, que también se puede hacer al revés, considerar la velocidad de viento estándar y bajar la fuerza base, que para el caso es lo mismo, pero creo que la explicación racional es la otra.

No sé si con esto ya os cuadran los números o no, en cualquier caso estoy pensando, en cuanto a la hoja de cálculo, en dejar las tablas como están (manipular el valor base de fuerza siempre podeis hacerlo modificando las medidas del barco) e incluir un factor de corrección para que cada uno compense según su criterio la diferencia entre el viento estándar y el viento que importa.

[Mascocó]

Originalmente publicado por mariner

...
Cito: "traccion segun fuerza del viento y eslora"(en kilos):

para 15' para 30' para 42' para 60'
9 80/77 300/309 620/606 1260/1236
10,5 100/100 400/398 820/781 1630/1593
12 130/132 540/527 1000/1033 2180/2109
15 180/178 710/711 1450/1394 2900/2846

Según esta tabla (que no sé cómo la han obtenido)...

¿Que de donde la han obtenido?, pues nada más y nada menos que de las tablas de la ABYC en sus cálculos por eslora. Sobre tu mensaje y en rojo te pongo los datos que salen con la hoja de cálculo. Y si no... se parecen extraordinariamente.

¿Os siguen pareciendo exagerados los datos de la ABYC?. Insisto en que el meollo está en el viento que importa.

Saludos.

PD. Por cierto, aprovecho para preguntar si alguien puede disponer de la norma ISO 15.084:2003 "Small Craft. Anchoring and Mooring. Strong points". Ahí tiene que haber una tabla similar a la de la ABYC pero yo no la encuentro (sin pagar, claro).

[Mascocó]

Correo de Oceánico

Bueno retomo el hilo aprovechando un correo de Oceánico de esta tarde, aunque no veo ninguna reacción a mis últimos datos y no sé muy bien como interpretarlo, si ya os habeis cansado del tema o si no quereis decirme que sigo equivocado y que todo esto ‘no vale pa ná’. (por casualidad o por procesos telepáticos , mientras termino de escribir esto veo que pingüino responde en el hilo, jeje).

Copio también el último mío, que incide en lo mismo:

Asunto: Nuevos datos importantes
Fecha: Tue, 02 Dec 2008 11:52:24 +0100

Hola Oceánicos,

Espero que hayais recibido mi último correo del pasado 28.

Bueno, hay novedades, y además importantes para interpretar los resultados prácticos de todo lo que hemos visto, en lo que se refiere a las magnitudes de fuerzas implicadas y los largos de línea que implican.

Después de los posts que visteis hubo una cierta actividad en el hilo sobre si las fuerzas que salían en los cálculos eran demasiado grandes y si los resultados teóricos no se contrastaban con los prácticos.

El resumen del asunto es que los datos publicados para las fuerzas ejercidas por el viento sobre el barco medidas sobre el terreno vienen a ser del orden de tres veces menores que las obtenidas mediante la tabla de la ABYC que yo he usado como partida para los cálculos. Después de analizar la cuestión con la ayuda de la consulta de una buena página web la conclusión que saco es que, por un lado las tablas de la ABYC dan un amplio margen de seguridad y consideran efecto de olas y el barco a 30º del eje del viento, y, por otro y fundamental, que el viento que importa para el cálculo de las fuerzas no es el viento estándar (medido a 10 m, o más en el caso de muchos veleros) sino el que realmente afecta a las superficies implicadas, y por estar estas a bastante menor altura y debido al gradiente de presión, este viento que importa es menor que el que medimos o nos dan en un parte meteo, lo que hace que la fuerza real sobre el barco sea hasta tres veces menor que si la calculamos sobre el viento estándar.

Eso en resumen, aunque más o menos es la conclusión actual, decirme si quereis que os reenvíe por aquí los últimos posts.

Creo que esto tiene que dejaros un tanto más tranquilos respecto a los resultados anteriores.
…

Asunto: Consideraciones desde el ciber...Tin Tin...
Fecha: Wed, 3 Dec 2008 16:46:21 +0000

Hola. Gracias...gracias...Si, hemos podido seguir el hilo en la Taberna, a trompicones y con muy mala conexion ya que no disponemos de wifi en el barco y encima en el ciber es bastante cara la conexión, pero ya estamos al corriente, gracias.

Por supuesto que el viento a 20 metros de altura (donde están colocados la mayoria de los anemometros) no es el mismo que en la superficie del agua y tampoco su dirección, cuestión ésta que se explica bien con la espiral de Heuler. Pero bueno, si arriba en el palo hay 40 nudos y nosotros nos preparamos para ello en la superficie, optimizamos el fondeo por si aumentase a 50 nudos....jejejejeje....Nosotros usamos una máxima que dice: preparate para lo peor y espera lo mejor. No obstante el que estés convencido del fenomeno comentado anteriormente y cuantifiques su incidencia, nos llena de optimismo.

Y por otro lado, claro está, en todo este tema falta saber la responsabilidad que tiene el propio ancla a partir de la desaparición de la catenaria. Y supongo que esta
incidencia depende de muchisimos parametros: tipo y peso del ancla; calidad del fondo; profundidad de enterramiento del hierro; ángulo de la cadena respecto a la caña; disposición y angulo del tenedero...etc ,y todo esto hace que una vez llegado a la catenaria limite y existiendo poco angulo en la cadena respecto a la caña del ancla, ésta pueda aguantar X nudos más...por eso a la mayoria no nos salen las cuentas...supongo...¿optimismo ingenuo?.

Nosotros hemos podido comprobar que en algunos fondeos, sobre todo con fango, y despues de aguantar importante intensidad de viento, el ancla ha profundizado
sensiblemente en el fondo, hasta el punto de hacerse dificil desceparla cuando se iza el aparejo (cabrestante de 2000 W). Y esta disposición del fondeo, profundamente enterrado, debe de aguantar, por si mismo, una cantidad muy importante de presión y a medida que el ancla profundiza más disminuye el angulo de la cadena respecto a la caña por que parte de la cadena tambien se entierra.... Por todo ello pienso que es muy importante disponer de un ancla moderna de diseños muy estudiados, tipo Spade o Rocna donde los esfuerzos ejercidos en el aparejo ejercen una tension sobre el ancla que la hace profundizar cada vez mas y no arar como en las tradicionales, no es nuestro caso, de momento. Disponemos de una CQR y solamente la hemos visto profundizar en arena esponjosa como consecuencia de infinidad de monticulos que producen los bivalvos o en fango, pero a la minima oportunidad la cambiaremos por la Rocna 40.

Haremos pruebas...cientificas...jejejeje. Primero mediremos con exactitud la cadena. Por otro lado prepararemos un cabito marcado para medir distancias por el fondo...el anenometro está a tope de palo....en fin ya te reportaremos datos lo mas exactos y rigurosos posibles...será muy interesante.

Bueno, espero que se entienda bien todo lo anteriormente escrito ya que lo realizamos de prisa y corriendo.

Ahora estamos fondeados en 13,5 metros de profundidad media (mareas de 1 pie), la altura a la roldana desde la superficie del agua es de 1,26 cm....y creemos tener
largada 86 metros de cadena (no podemos largar mas ya que el resto de los barcos han largado entre 40 y 60 metros....)...en fin....esperemos que en esta epoca ya no
aparezcan los Culos de Pollo que es como se llama por aqui unos vientos del Sur que rondan los famosos...!!!40 NUDOS¡¡¡.
…


Completamente de acuerdo con todo lo que dice Oceánico respecto al ancla (aunque no sé si estoy muy de acuerdo con la influencia de que la cadena esté enterrada para el ángulo de tiro) y esto me hace añadir un tercer factor, aunque ya lo hemos tocado anteriormente, para explicar las cifras exageradas iniciales. Y es la influencia de un ángulo de tiro distinto de cero (es decir, más allá de la catenaria). Repetir una vez más que nuestras cifras exageradas, consideraciones aparte de exceso de fuerza base y sobrevaloración de velocidad de viento, están dadas para ángulo de tiro cero y que en la mayoría de las situaciones prácticas con las tipicas relaciones 5:1 etc… no se consigue eso. Bueno, deciros que estoy profundizando en esa página de Alain Fraysse, que no tiene desperdicio y que recomiendo absolutamente, y próximamente trataré de incorporar las conclusiones, pero adelantar simplemente que las fuerzas de agarre de las anclas modernas se conservan significativamente más allá del ángulo cero de tiro, aunque disminuyendo su agarre, un dato de ejemplo podría ser del 60% del rendimiento con a 0º a 10º, en un ancla que zarparía a los 15º.

De paso, un método más simple para medir experimentalmente la fuerza sobre el barco en situación real de fondeo, frente a medir la longitud de cadena que justo hace que se levante toda para el viento en ese momento, sería largar más cadena para que siempre haya algunos metros en el fondo y simplemente medir cuántos son para ese viento.

De paso también adelantar que de esa página que menciono se pueden descargar varias hojas de cálculo, en la de fondeo, aunque la fuerza a 15 nudos sale aproximadamente la tercera parte que con las tablas de la ABYC (cálculo por eslora) da dos opciones más para realizar el cálculo de la línea, multiplicando la fuerza obtenida por 2,2 y por 5.

Mañana me iré unos días, espero que a navegar, así que si no me veis por aquí no es que me haya atado la cadena al cuello y me haya fondeado.

Saludos.