Por qué fondear en aguas poco profundas puede ser peligroso si sólo se utiliza cadena

[jonam52]

yo estoy de acuerdo con los cofrades en que la energia que "almacena" la cadena es minima y si lo piensas un poco el efecto de 50-60 kg de cadena sobre un barco de 6 toneladas tambien es minimo... no me parece una explicación razonable, a pesar de que puede ser la mas intuitiva en un primer momento....

Digo 6 toneladas porque el velero del video creo que es un 50 pies y el peso en seco sería ese aproximadamente... no lo he pesado evidentemente.

[MathiasW]

Originalmente publicado por jonam52

yo estoy de acuerdo con los cofrades en que la energia que "almacena" la cadena es minima y si lo piensas un poco el efecto de 50-60 kg de cadena sobre un barco de 6 toneladas tambien es minimo... no me parece una explicación razonable, a pesar de que puede ser la mas intuitiva en un primer momento....

Digo 6 toneladas porque el velero del video creo que es un 50 pies y el peso en seco sería ese aproximadamente... no lo he pesado evidentemente.

Sí, estamos hablando de pequeñas energías almacenadas en la cadena. Correcto. Pero también tenemos que tratar con energías cinéticas muy pequeñas, ya que los barcos no se mueven rápido.

Un barco de 6 toneladas moviéndose a 1 nudo supone 794 J de energía cinética, que es muy comparable en magnitud a la energía potencial que puede almacenar una cadena de 10 mm, como había calculado anteriormente. 794 J corresponden a 40,5 metros de una cadena de 10 mm elevada 1 metro.

Pero, en realidad, no está respondiendo a mi pregunta. ¿Puedo pedirle que escriba las ecuaciones físicas que considera pertinentes para que el barco vuelva hacia el ancla una vez que se ha detenido -de una forma u otra- después de una ráfaga?

[Zephyros]

Originalmente publicado por jonam52

yo estoy de acuerdo con los cofrades en que la energia que "almacena" la cadena es minima y si lo piensas un poco el efecto de 50-60 kg de cadena sobre un barco de 6 toneladas tambien es minimo... no me parece una explicación razonable, a pesar de que puede ser la mas intuitiva en un primer momento....

Digo 6 toneladas porque el velero del video creo que es un 50 pies y el peso en seco sería ese aproximadamente... no lo he pesado evidentemente.

Consideraciones: yo diría que 8-10 toneladas si es un 40 pies, unas 12-15 toneladas si es un 50 pies aproximadamente.

Ese no es un fondeo en aguas poco profundas, más bien hay bastantes metros de sonda. Poca cadena para ese fondeo ya que se ve que el tiro no es horizontal sobre el ancla cuando simulan 30kts de viento con el motor. Para mejorar ese fondeo además de más cadena si hay espacio es bueno poner un lastre, como habíamos comentado, y que en el documento que ha subido Mathias (autor: Alain) se explica perfectamente con nombre de Kellet, lo recomiendo. Yo lo pongo en mis fondeos y, por experiencia propia, provoca una fuerza más horizontal sobre el ancla ayudando a que se clave en la arena.

Por otro lado, creo que se están confundiendo conceptos de Energías con Fuerzas algo que no se debe hacer en Física. Además, dentro de las energías que pueden intervenir (cinética, potencial, elástica, trabajo de rozamiento, térmica, deformaciones) probablemente la cinética, que es la única que nombráis, sea de las más pequeñas ya que es la asociada al movimiento junto con el trabajo de rozamiento y las distancias recorridas son muy pequeñas y a baja velocidad relativa.

Yo estoy de acuerdo con los puntos secuenciales que comenta Mathias y que es un proceso continuo sin golpe brusco, elástico y periódico. El golpe que dicen algunos podría pasar si en vez de un fondeo con cadena y ancla en arena estuviéramos amarrados a un muerto con una línea de fondeo de solo cadena (y por tanto no flexible) en equilibrio y de repente una fuerte racha acelera el barco, habría un primer parón muy fuerte. Sí acelera porque toda Resultante de Fuerzas si se genera movimiento supone aceleración porque parte del reposo del equilibrio. F=m*a si no entendemos esto es complicado explicar ciertos detalles más profundos.

Las energías son mínimas, ya lo he comentado varias veces si has podido leerme, es un problema de tensiones y por tanto de equilibrio de fuerzas básicamente estudiado en Estática. Luego se puede analizar dinámicamente mientras dure la racha y no haya equilibrio.

Recomiendo el documento de Alain, según lo he estado leyendo coincide, creo que casi en todo, con mi visión del tema (bueno para mí - bueno para él ) y con el fondeo que tengo montado en mi barco y que nunca me ha dado problemas, quizás mejoraría añadiendo algunos metros más de cabo flexible, lo reconsideraré porque afianza la idea previa.

[Icarus]

Creo que mezclar fuerzas y energías esta confundiendo un poco el tema.
Lo que hace que un cuerpo que esta parado se mueva (o que uno que se está moviendo varie su velocidad) es una fuerza que se aplica sobre él durante un tiempo y la fórmula es:

fuerza x tiempo = masa x velocidad

Como la masa no varía, la velocidad que adquiere el objeto depende de la magnitud de la fuerza y del tiempo que se aplica. Otra cosa es que el objeto al adquirir una velocidad posea una energía cinética, pero que esto no os confunda. Lo que hizo moverse al objeto fue la fuerza que se aplicó durante un determinado tiempo.

Dado que lo importante es la fuerza que se aplica al objeto (barco en nuestro caso) voy a intentar expresar con un dibujo cual es la fuerza que hace la cadena dependiendo de si esta mas o menos recta o curvada



Para simplificar suponemos una cadena sujeta en sus dos extremos que están a la misma altura (no varia mucho del caso de un fondeo aunque no estén a la misma altura, pero así se entiende mas fácilmente).

En la imagen de mas arriba se ve el final de la cadena poco tensa con una curva de catenaria pronunciada. En cada extremo se soporta la mitad del peso P de la cadena. La fuerza en el extremo de la cadena siempre es tangente a la curva del extremo de la cadena (la misma dirección que el extremo de la cadena) y forma un ángulo ALFA con la horizontal.

Las formulas sencillas del valor de cada fuerza se expresan en el dibujo por simple descomposición vectorial.

En el dibujo de abajo la cadena esta mas plana y ángulo ALFA es mucho mas pequeño y para ello la tensión de la cadena tuvo que aumentar notablemente porque P/2 siempre tiene el mismo valor, la mitad del peso de la cadena.
Por tanto también la fuerza horizontal Fh que es la que tira de la proa del barco aumentó muy notablemente.

Veamos con un ejemplo:
30 metros de cadena de 10 mm que pesan 66Kg, es decir P/2 serian 33Kg

Cadena destensada formando su extremo 45 grados con la horizontal:
F=46.7 kg
Fh=33 Kg

Cadena tensada con muy poca curvatura formando su extremo 3 grados con la horizontal:
F=630.5 Kg
Fh=629.7 kg

Esta es la fuerza con la que tira la cadena de la proa del barco en los dos casos expuestos.
Y ya vimos que la fuerza que se aplica durante un tiempo es la que hace que un objeto varíe su velocidad (al decir fuerza se entiende que hablamos de la resultante de todas las fuerzas aplicadas sobre el objeto).

Hay que olvidar la energía potencial de la cadena que no tiene nada que ver aquí.

[MathiasW]

Originalmente publicado por Icarus

Creo que mezclar fuerzas y energías esta confundiendo un poco el tema.
Lo que hace que un cuerpo que esta parado se mueva (o que uno que se está moviendo varie su velocidad) es una fuerza que se aplica sobre él durante un tiempo y la fórmula es:

fuerza x tiempo = masa x velocidad

Como la masa no varía, la velocidad que adquiere el objeto depende de la magnitud de la fuerza y del tiempo que se aplica. Otra cosa es que el objeto al adquirir una velocidad posea una energía cinética, pero que esto no os confunda. Lo que hizo moverse al objeto fue la fuerza que se aplicó durante un determinado tiempo.

Dado que lo importante es la fuerza que se aplica al objeto (barco en nuestro caso) voy a intentar expresar con un dibujo cual es la fuerza que hace la cadena dependiendo de si esta mas o menos recta o curvada



Para simplificar suponemos una cadena sujeta en sus dos extremos que están a la misma altura (no varia mucho del caso de un fondeo aunque no estén a la misma altura, pero así se entiende mas fácilmente).

En la imagen de mas arriba se ve el final de la cadena poco tensa con una curva de catenaria pronunciada. En cada extremo se soporta la mitad del peso P de la cadena. La fuerza en el extremo de la cadena siempre es tangente a la curva del extremo de la cadena (la misma dirección que el extremo de la cadena) y forma un ángulo ALFA con la horizontal.

Las formulas sencillas del valor de cada fuerza se expresan en el dibujo por simple descomposición vectorial.

En el dibujo de abajo la cadena esta mas plana y ángulo ALFA es mucho mas pequeño y para ello la tensión de la cadena tuvo que aumentar notablemente porque P/2 siempre tiene el mismo valor, la mitad del peso de la cadena.
Por tanto también la fuerza horizontal Fh que es la que tira de la proa del barco aumentó muy notablemente.

Veamos con un ejemplo:
30 metros de cadena de 10 mm que pesan 66Kg, es decir P/2 serian 33Kg

Cadena destensada formando su extremo 45 grados con la horizontal:
F=46.7 kg
Fh=33 Kg

Cadena tensada con muy poca curvatura formando su extremo 3 grados con la horizontal:
F=630.5 Kg
Fh=629.7 kg

Esta es la fuerza con la que tira la cadena de la proa del barco en los dos casos expuestos.
Y ya vimos que la fuerza que se aplica durante un tiempo es la que hace que un objeto varíe su velocidad (al decir fuerza se entiende que hablamos de la resultante de todas las fuerzas aplicadas sobre el objeto).

Hay que olvidar la energía potencial de la cadena que no tiene nada que ver aquí.

Estoy de acuerdo con todo menos con la última frase...

La fuerza en la proa que actúa sobre la cadena la pondrá más recta. El trabajo que se hace de esa manera, así que fuerza por distancia, va a la energía potencial de la cadena. (Excepto la fricción, etc.)

De hecho, cuando se activa lentamente el viento desde cero hasta un valor final y luego se integra la fuerza horizontal del viento en el extremo de la cadena a medida que se aleja del ancla, se comprueba que el trabajo realizado es exactamente la energía potencial adicional almacenada en la cadena.

Por supuesto, esto sólo ocurre cuando el barco no tiene peso, etc. Pero demuestra que existe una relación muy estrecha entre la fuerza horizontal que actúa sobre la cadena en la proa y la energía potencial que ha adquirido la cadena. De la misma manera que para un muelle.

Esta es la razón por la que puedo hacer el análisis en el dominio de la energía y no tengo que hacer la integración de fuerzas en el tiempo, que es engorrosa. Alain fue muy valiente al hacerlo en el dominio fuerza - tiempo. Yo soy perezoso, así que estoy trabajando en el dominio de la energía...

Saludos, Mathias

[MathiasW]

Tampoco hay que olvidar que hace 300 años la curva catenaria cosh() se derivó del principio de minimizar la energía potencial de la curva. Recuerdo que tuve que resolver una elegante tarea variacional para derivar la curva durante mi clase de mecánica clásica en física. Pero hace demasiado tiempo, he olvidado los detalles...

[Icarus]

En el ejemplo de la cadena de 66 kg, suponiendo una profundidad de 3 metros de la roldana de proa al fondo, si la cadena estuviese formando casi una línea recta (máxima energía potencial posible), la altura media de la cadena sobre el fondo sería de 1,5 metros.
1.5 metros x 66 kg =99 julios de aumento de energía potencial comparada con toda la cadena apoyada en el fondo lo cual, en mi opinión, es despreciable por ser muy pequeño su valor comparado con el las fuerzas explicado arriba.

Pensando en alto, imaginemos el caso segundo expuesto cuando la fuerza horizontal de la cadena es de 629.7 kg y la cadena ya está casi recta.
Imaginemos que el ancla es maravillosa aguanta sin moverse cualquier esfuerzo. Puede subir el viento hasta fuerza huracanada y aumentar la tensión en la cadena enormemente, pongamos a 1.200 kg y sin embargo la energía potencial de la cadena apenas habría variado porque solo puede subir algún milímetro mas su parte central.
El barco casi no habría retrocedido porque la cadena ya estaba casi recta.

[MathiasW]

Originalmente publicado por Icarus

En el ejemplo de la cadena de 66 kg, suponiendo una profundidad de 3 metros de la roldana de proa al fondo, si la cadena estuviese formando casi una línea recta (máxima energía potencial posible), la altura media de la cadena sobre el fondo sería de 1,5 metros.
1.5 metros x 66 kg =99 julios de aumento de energía potencial comparada con toda la cadena apoyada en el fondo lo cual, en mi opinión, es despreciable por ser muy pequeño su valor comparado con el las fuerzas explicado arriba.

Pensando en alto, imaginemos el caso segundo expuesto cuando la fuerza horizontal de la cadena es de 629.7 kg y la cadena ya está casi recta.
Imaginemos que el ancla es maravillosa aguanta sin moverse cualquier esfuerzo. Puede subir el viento hasta fuerza huracanada y aumentar la tensión en la cadena enormemente, pongamos a 1.200 kg y sin embargo la energía potencial de la cadena apenas habría variado porque solo puede subir algún milímetro mas su parte central.
El barco casi no habría retrocedido porque la cadena ya estaba casi recta.

Estás intentando comparar energías y fuerzas, ¡eso no funciona!

Y sí, en tu ejemplo la energía potencial de la cadena no aumentará mucho, puesto que ya está muy tensa. Entonces, ¿a dónde iría la energía transferida por la ráfaga? Quizás arrastrando el ancla, ya que entonces la fuerza multiplicada por la distancia arrastrada es de nuevo trabajo.

Tienes razón en que en el escenario que describes el barco no se mueve mucho hacia atrás. Pero precisamente por eso la fuerza tiene que aumentar tanto. Se necesita una fuerza muy grande para exprimir un poco más de energía potencial en la cadena. Una vez más, fuerza por distancia es trabajo, y si el trabajo sigue siendo el mismo, por lo que la transferencia de energía, entonces la fuerza tiene que aumentar, cuando la distancia disponible disminuye.

En algún momento simplemente no queda espacio suficiente en la cadena para almacenar más energía, y entonces el barco encontrará otras formas de deshacerse de la energía. Parte es fricción, parte es sumergir la proa en el agua, pero otra parte puede ser arrastrar el ancla.

Eso es lo que quiero decir. No dejes que la cadena se tense tanto en aguas poco profundas que la fuerza en la proa (y, por lo tanto, en el ancla) aumente drásticamente. En su lugar, utilice otra cosa elástica para aumentar la distancia que puede recorrer la fuerza y reducir así la magnitud de la fuerza para almacenar una cantidad determinada de energía.

[Zephyros]

Originalmente publicado por Icarus

En el ejemplo de la cadena de 66 kg, suponiendo una profundidad de 3 metros de la roldana de proa al fondo, si la cadena estuviese formando casi una línea recta (máxima energía potencial posible), la altura media de la cadena sobre el fondo sería de 1,5 metros.
1.5 metros x 66 kg =99 julios de aumento de energía potencial comparada con toda la cadena apoyada en el fondo lo cual, en mi opinión, es despreciable por ser muy pequeño su valor comparado con el las fuerzas explicado arriba.

Pensando en alto, imaginemos el caso segundo expuesto cuando la fuerza horizontal de la cadena es de 629.7 kg y la cadena ya está casi recta.
Imaginemos que el ancla es maravillosa aguanta sin moverse cualquier esfuerzo. Puede subir el viento hasta fuerza huracanada y aumentar la tensión en la cadena enormemente, pongamos a 1.200 kg y sin embargo la energía potencial de la cadena apenas habría variado porque solo puede subir algún milímetro mas su parte central.
El barco casi no habría retrocedido porque la cadena ya estaba casi recta.

Estoy de acuerdo, porque en definitiva es un tema de fuerzas, descomposiciones vectoriales y Estática mayormente, no de energías. Podemos subir la fuerza todo lo que queramos si estamos amarrados a un muerto que sería ese ancla maravillosa. Lo que comenta Mathias es que aunque no sea muy grande es la energía necesaria para retornar a la posición de equilibrio una vez pase la racha, y eso es cierto, porque será el trabajo realizado por la fuerza resultante del sistema pseudoelástico y no necesita ser una energía potencial elevada.

Sobre le cálculo variaciones ya tuve grandes batallas con Lagrangianas y Hamiltonianos hace eones

[jonam52]

Originalmente publicado por Zephyros

Consideraciones: yo diría que 8-10 toneladas si es un 40 pies, unas 12-15 toneladas si es un 50 pies aproximadamente.

Ese no es un fondeo en aguas poco profundas, más bien hay bastantes metros de sonda. Poca cadena para ese fondeo ya que se ve que el tiro no es horizontal sobre el ancla cuando simulan 30kts de viento con el motor. Para mejorar ese fondeo además de más cadena si hay espacio es bueno poner un lastre, como habíamos comentado, y que en el documento que ha subido Mathias (autor: Alain) se explica perfectamente con nombre de Kellet, lo recomiendo. Yo lo pongo en mis fondeos y, por experiencia propia, provoca una fuerza más horizontal sobre el ancla ayudando a que se clave en la arena.

Por otro lado, creo que se están confundiendo conceptos de Energías con Fuerzas algo que no se debe hacer en Física. Además, dentro de las energías que pueden intervenir (cinética, potencial, elástica, trabajo de rozamiento, térmica, deformaciones) probablemente la cinética, que es la única que nombráis, sea de las más pequeñas ya que es la asociada al movimiento junto con el trabajo de rozamiento y las distancias recorridas son muy pequeñas y a baja velocidad relativa.

Yo estoy de acuerdo con los puntos secuenciales que comenta Mathias y que es un proceso continuo sin golpe brusco, elástico y periódico. El golpe que dicen algunos podría pasar si en vez de un fondeo con cadena y ancla en arena estuviéramos amarrados a un muerto con una línea de fondeo de solo cadena (y por tanto no flexible) en equilibrio y de repente una fuerte racha acelera el barco, habría un primer parón muy fuerte. Sí acelera porque toda Resultante de Fuerzas si se genera movimiento supone aceleración porque parte del reposo del equilibrio. F=m*a si no entendemos esto es complicado explicar ciertos detalles más profundos.

Las energías son mínimas, ya lo he comentado varias veces si has podido leerme, es un problema de tensiones y por tanto de equilibrio de fuerzas básicamente estudiado en Estática. Luego se puede analizar dinámicamente mientras dure la racha y no haya equilibrio.

Recomiendo el documento de Alain, según lo he estado leyendo coincide, creo que casi en todo, con mi visión del tema (bueno para mí - bueno para él ) y con el fondeo que tengo montado en mi barco y que nunca me ha dado problemas, quizás mejoraría añadiendo algunos metros más de cabo flexible, lo reconsideraré porque afianza la idea previa.

el video que he puesto es de lo mejor que he encontrado porque hay que tener en cuenta la dificultad de grabar bajo el agua una cadena en su totalidad mientras está trabajando porque a partir de cierta distancia ya no se ve, asi pues no es más que ilustrativo.

Por otro lado he querido entrar en definiciones tecnicas ni formulas fisicas porque creo que tampoco nos ayuda teniendo en cuenta que estamos en un foro nautico y no en un foro de fisica....

Yo he estado fondeado en arena con vientos casi de tormenta y con el simple hecho de largar más cadena para reducir el angulo de tiro no he tenido ningun problema sin haber recurrido a más pesos ni nada, pero claro, es un tema que siempre estás intranqulo y que tampoco es como para ponerse a hacer pruebas a ver si haciendolo de una o de otra manera se me va o no se me va el barco... igual esa es la dificultad mayor de todo esto ¿no te parece?

[Icarus]

Originalmente publicado por MathiasW

Estás intentando comparar energías y fuerzas, ¡eso no funciona!

Y sí, en tu ejemplo la energía potencial de la cadena no aumentará mucho, puesto que ya está muy tensa. Entonces, ¿a dónde iría la energía transferida por la ráfaga? Quizás arrastrando el ancla, ya que entonces la fuerza multiplicada por la distancia arrastrada es de nuevo trabajo.

Tienes razón en que en el escenario que describes el barco no se mueve mucho hacia atrás. Pero precisamente por eso la fuerza tiene que aumentar tanto. Se necesita una fuerza muy grande para exprimir un poco más de energía potencial en la cadena. Una vez más, fuerza por distancia es trabajo, y si el trabajo sigue siendo el mismo, por lo que la transferencia de energía, entonces la fuerza tiene que aumentar, cuando la distancia disponible disminuye.

En algún momento simplemente no queda espacio suficiente en la cadena para almacenar más energía, y entonces el barco encontrará otras formas de deshacerse de la energía. Parte es fricción, parte es sumergir la proa en el agua, pero otra parte puede ser arrastrar el ancla.

Eso es lo que quiero decir. No dejes que la cadena se tense tanto en aguas poco profundas que la fuerza en la proa (y, por lo tanto, en el ancla) aumente drásticamente. En su lugar, utilice otra cosa elástica para aumentar la distancia que puede recorrer la fuerza y reducir así la magnitud de la fuerza para almacenar una cantidad determinada de energía.

Yo prefiero el planteamiento de fuerzas que el de energias, opinion personal.

Las fuerzas son mas visuales y no se degradan o disipan.

Las energias se degradan a traves del rozamiento y la generacion de calor, que veo dificiles de calcular en el caso que nos ocupa y esa energia degradada se pierde y deja de ser util.

Pero como dije en post anteriores yo tambien estoy de acuerdo en que lo ideal en fondeos de muy poca profundidad con vientos racheados fuertes es bastante cadena y tramo final de cabo para suavizar el frenazo cuado el barco retrocede por una racha.

Esto no quiere decir que un fondeo todo cadena no funcione si todo, incluida el ancla y las cornamusas, estan bien dimensionadas para el esfuerzo, aunque sea mas incomodo.

[Zephyros]

Originalmente publicado por jonam52

el video que he puesto es de lo mejor que he encontrado porque hay que tener en cuenta la dificultad de grabar bajo el agua una cadena en su totalidad mientras está trabajando porque a partir de cierta distancia ya no se ve, asi pues no es más que ilustrativo.

Por otro lado he querido entrar en definiciones tecnicas ni formulas fisicas porque creo que tampoco nos ayuda teniendo en cuenta que estamos en un foro nautico y no en un foro de fisica....

Yo he estado fondeado en arena con vientos casi de tormenta y con el simple hecho de largar más cadena para reducir el angulo de tiro no he tenido ningun problema sin haber recurrido a más pesos ni nada, pero claro, es un tema que siempre estás intranqulo y que tampoco es como para ponerse a hacer pruebas a ver si haciendolo de una o de otra manera se me va o no se me va el barco... igual esa es la dificultad mayor de todo esto ¿no te parece?

Decía lo del vídeo porque es un caso distinto al hilo que trata de aguas poco profundas pero como también hablamos de la generalidad no pasa nada. Sobre el lastre (kellet) yo lo recomiendo como ayuda, para nada es necesario si puedes largar cadena más que suficiente. Pero ayuda y si no tienes mucho espacio para fondear por densidad de barcos y tal, ayuda mucho.

Está claro que las pruebas con gaseosa, pero yo he fondeado y he tenido vientos de 45 kts en el fondeo y ni se ha movido el ancla de su sitio donde se clavó, eso cuando pasa todo te metes en el agua y se comprueba si ha garreado, si hay surco de arado o no. Sólo he visto alguna vez algo de garreo pero no había puesto el kellet. Así que es una ayuda probada y confirmada.

No vamos a llenar esto de fórmulas, claro, de hecho no se ha puesto casi nada, pero es importante no confundir fuerzas por muy altas que sean con energía. Como ya he dicho y creo que coincidimos, el análisis de fuerzas es el más detallado y que explica mejor lo que pasa y el análisis energético te da una visión complementaria que nunca viene mal pero no explica todo.

[Luis_pm]

Originalmente publicado por jonam52

https://www.youtube.com/watch?v=w4qO_dIegaM

Yo de este video me ha gustado lo que se ve a partir del min 3:08 al 3:13. Se ve claramente como el cabo se estira

[MathiasW]

Sí, es cierto, por supuesto, que la aproximación a través de las fuerzas ofrece más detalles que la aproximación a través de la energía. Se obtiene información sobre el estado en cada momento. Véase el trabajo de Alain, que incluso después de todos estos años sigo considerando el mejor en el ámbito de las fuerzas.

Pero esto tiene un precio. Cuando se utiliza el enfoque a través de las fuerzas, es necesario recurrir a métodos numéricos antes que cuando se utiliza el enfoque a través de la energía. Esto puede dificultar la obtención de conocimientos físicos.

La aproximación a través de la energía sólo me da información sobre los puntos extremos, como cuando un péndulo está en su punto de retorno. Pero en el caso que nos ocupa, ésta es la información más interesante. La carga máxima de anclaje es lo que necesitamos saber. Las cargas de anclaje más pequeñas "en el camino para llegar a este punto" son menos interesantes.

Cuando se lee el trabajo de Alain, en algún momento menciona que necesitaba añadir la elasticidad del metal de los eslabones de la cadena, ya que de lo contrario encontraba divergencias en sus soluciones. En la imagen energética está claro lo que había ocurrido: ya no era posible almacenar la energía adicional en la energía potencial de la cadena. Necesitaba otro mecanismo de almacenamiento y se decidió por la elasticidad metálica de la propia cadena. En el planteamiento a través de las fuerzas esto es más difícil de entender.

Cuando se desea añadir fricción, ambos enfoques se vuelven difíciles.

Pero, en cualquier caso, como usted dice, es una cuestión de gusto personal. Yo soy una persona perezosa, y como el enfoque energético suele ser el más fácil, tiendo a utilizarlo...

Saludos, Mathias

[Newton]

Perdón.

Cuando calculé de manera muy aproximada la energía que podía acumular una cadena lo hice muy mal, porque consideré solamente la componente vertical de dicha energía, y no la componente horizontal, que es bastantes veces mayor.

En una situación de equilibrio, cada eslabón de cadena está sometido a tres fuerzas,:

La del eslabón anterior
La del eslabón siguiente
El efecto de la gravedad

El efecto de la gravedad se compensa variando el ángulo que forma cada eslabón con el siguiente, y la forma que toma la cadena al elevarse, "la catenaria", sigue la ecuación del coseno hiperbólico.

El caso es que al establecer un equilibrio entre la fuerza que el viento ejerce sobre la obra viva y la componente horizontal que el fondeo ejerce sobre el barco para contrarrestarla, es mucha la energía acumulada en la cadena.

Y la verdad, me ha picado la curiosidad y cuando tenga un rato largo voy a plantearlo en un excel para calcularlo aplicando ecuaciones a algunos ejemplos, que por supuesto compartiré en este hilo, faltaría más.

Ahí lo dejo.

[MathiasW]

Originalmente publicado por Newton

Perdón.

Cuando calculé de manera muy aproximada la energía que podía acumular una cadena lo hice muy mal, porque consideré solamente la componente vertical de dicha energía, y no la componente horizontal, que es bastantes veces mayor.

En una situación de equilibrio, cada eslabón de cadena está sometido a tres fuerzas,:

La del eslabón anterior
La del eslabón siguiente
El efecto de la gravedad

El efecto de la gravedad se compensa variando el ángulo que forma cada eslabón con el siguiente, y la forma que toma la cadena al elevarse, "la catenaria", sigue la ecuación del coseno hiperbólico.

El caso es que al establecer un equilibrio entre la fuerza que el viento ejerce sobre la obra viva y la componente horizontal que el fondeo ejerce sobre el barco para contrarrestarla, es mucha la energía acumulada en la cadena.

Y la verdad, me ha picado la curiosidad y cuando tenga un rato largo voy a plantearlo en un excel para calcularlo aplicando ecuaciones a algunos ejemplos, que por supuesto compartiré en este hilo, faltaría más.

Ahí lo dejo.

Hola,

No estoy seguro de haberle entendido bien. ¿Estás sugiriendo que la elasticidad de los eslabones metálicos de la cadena almacena más energía que la energía potencial de la cadena?

No lo he calculado, pero me preocuparía tener que basarme en eso. Después de la elasticidad viene la inelasticidad. Por lo tanto, no quiero que mi cadena estire demasiado sus eslabones metálicos, la verdad.

Saludos, Mathias

[Xenofonte]

Originalmente publicado por Newton

…la ecuación del coseno hiperbólico…Ahí lo dejo.

Ejem!

Pues no se si no será mejor seno en mano que coseno hiperbólico afundiendo

Ahora en serio, creo que tienes mucha razón y que en la componente horizontal (que en los cabos no existe ó cuando tensos, es nociva), es la clave. Esperamos tus cálculos con gran interés pues parten de hipótesis lógicas

[MathiasW]

Hola,

¿Qué te parece esto?

El módulo de Young para el acero es aproximadamente YM = 2,1 e11 N/m^2

Se relaciona con la fuerza, la sección transversal y la longitud de la varilla de metal así

F = YM * A / L0 * (Ln - L0) = k * (Ln - L0)

Si tomo una cadena de 10 mm, tengo -muy aproximadamente- A = 2 * pi * r^2 = 1,57 e-4 m^2. (El factor 2 es para tener en cuenta que cada eslabón tiene dos secciones transversales de 10 mm de diámetro cada una).

De aquí obtengo para una cadena de 10 m de longitud

k = YM * A / L0 = 2,1 e11 N/m^2 * 1,57 e-4 m^2 / 10 m = 3,3 e6 N/m

Suponiendo que la carga es de 1000 N, la energía almacenada es

E = 1/2 F^2 / k = 1/2 1e6 N^2 / (3,3 e6 N/m) = 0,15 J

Una carga F diez veces mayor supondrá un aumento de energía multiplicado por 100.

Una cadena dos veces más larga supondrá un aumento de energía de un factor 2.

Pero en cualquier caso, suele ser mucho menor que la energía potencial, excepto cuando la cadena está casi horizontal, por lo que normalmente no debería importar.

Saludos, Mathias

[miwelote]

Buenos Dias Compañeros
Al hilo de toda vuestra exposición que no me atrevo a opinar por desconocimiento en fuerzas y energias de la física,solo preguntar què tipo de cabo y cuánto debo instalar en la catenaria
en un barco de 3500 kilos con 50 metros de cadena y ancla arado 12 kg.
Suelo fondear a 3-4 metros y es tremendamente incómodo a veces cómo se mueve la proa del barco en un continua balanceo cuando existe un poco de mar de fondo y apenas hace ni viento ni oleaje...algo estaré haciendo mal.
gracias de antemano

SL2

[Zephyros]

No le deis vueltas al estiramiento de la cadena como sólido, lo poco que se pueda estirar se convierte en deformación, no retorna a su forma. La tensión horizontal viene de la componente del peso de la cadena que tira en esa dirección de retroceso, no del estiramiento/deformación de la cadena.

[Newton]

Originalmente publicado por Xenofonte

Ejem!

mejor seno en mano que coseno hiperbólico

Jajajajajaja,

Toda la razon !!!

Ya te digo

[Newton]

Originalmente publicado por magallanesXIX

Saludos.

Gracias Magallanes por la imagen.

Cuando pasamos de un ángulo más vertical a otro más horizontal en este gráfico vemos que la fuerza va aumentando.

Eso es lo que ocurre cuando el viento nos empuja y se va levantando cadena; esa fuerza horizontal va creciendo pero también la distancia, por lo que se realiza un trabajo (trabajo = fuerza x distancia) que queda almacenado como energía; si el viento cesa la cadena vuelve al fondo, pero también nos acerca al ancla devolviendo la energía almacenada.

Ahí hay mucho trabajo -en el sentido físico-. A ver si monto un excel con ejemplos; ya tengo alguna idea de cómo.

[ZARKA]

Este hilo náutico ha derivado en uno de física teórica y ya interviene un cofrade llamado Newton. Si aparece Eisntein, apaga y vámonos...

[jiauka]

Originalmente publicado por magallanesXIX

Otro aspecto, que hay que tener en cuenta, cuando se monta una boza o pata de gallo entre las dos cornamusas de proa es el triángulo de fuerza.
Los monocascos no tienen este problema, pero en caso de los multicascos, que es el modelo que tiene Mathias, por ejemplo si que tienen que tenerlo muy en cuenta.

Podemos pensar que con solo hacer firme la pata de gallo en las dos cornamusas de proa, la carga que recibe queda dividida entre las dos, y esto no siempre es así, depende del ángulo que se forme en la pata de gallo, llegando a la situación de que si el ángulo es demasiado abierto porque la longitud de la pata de gallo es corta, la carga que reciben las cornamusas es superior a la que se recibe únicamente por la acción del viento o del oleaje.
Y aquí si hay que tener muy en cuenta la longitud de la pata de gallo, por lo que si el cabo es corto es mejor hacerlo firme a una sola cornamusa que a las dos.

No se si me explico bien, Una imagen lo explicará mejor.



Saludos.

Ese gráfico no se puede aplicar a 1 ancla. Es físicamente imposible que 1 barco fondeado ejerza 5 veces su fuerza en el ancla.

[MathiasW]

Originalmente publicado por ZARKA

Este hilo náutico ha derivado en uno de física teórica y ya interviene un cofrade llamado Newton. Si aparece Eisntein, apaga y vámonos...

¡¡Y Zweistein sería aún mejor!!