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

[MathiasW]

Originalmente publicado por Newton

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.

Ese es precisamente el trabajo que había calculado antes.

[MathiasW]

Originalmente publicado por jiauka

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

¿Por qué no?

[MathiasW]

Originalmente publicado por 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

¿Podría darnos más detalles sobre su barco, por favor? ¿Como el tipo y la eslora?

[miwelote]

Si por supuesto
Es un velero sueco de 31 pies del año 1972, un IW Sparkman& Stephens, un diseño IOR puramente regatero,similar al Contessa 32 ,o Sirocco y tantos barcos diseñados de proa afilada y popa estrecha y con buena quilla semicorrida, en fin un barco que hace las delicias para quien disfrute navegar,CENTER][/center]

[magallanesXIX]

Originalmente publicado por jiauka

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

Y tanto que es posible, esto lo he tenido que estudiar y lo he comprobado con dinamómetro.

Como he dicho, me refiero al ángulo que se produce en una pata de gallo entre dos cornamusas, en los veleros no hay ningún problema, porque las cornamusas están muy juntas y el ángulo es muy pequeño, pero en multicascos si se puede dar este problema.
Con un ángulo de 120º, ya no hay repartición de carga entre los anclajes, y por encima se multiplica la carga.

Pero si lo que te interesa es la fórmula física puedes echarle un vistazo a cualquier artículo donde hablen del triángulo de fuerzas.
Por ejemplo.
http://www.granvertical.com/2015/06/...hay-que-saber/

Saludos.

[MathiasW]

Originalmente publicado por miwelote

Si por supuesto
Es un velero sueco de 31 pies del año 1972, un IW Sparkman& Stephens, un diseño IOR puramente regatero,similar al Contessa 32 ,o Sirocco y tantos barcos diseñados de proa afilada y popa estrecha y con buena quilla semicorrida, en fin un barco que hace las delicias para quien disfrute navegar,CENTER][/center]

¡Un barco precioso!

A partir de tus datos yo estimaría el superficie expuesta al viento efectiva en unos 6,3 m^2 y la carga de anclaje debida al viento de 8 Beaufort en unos 160 daN. (Mi herramienta en anchorchaincalculator.com necesita conocer los valores a 8 Beaufort, así es como la había diseñado).

Por tanto, para que el cabo absorba gran parte de la energía de una ráfaga, debería estirarse entre 1 y 2 metros a 8 Beaufort. Para ello, hay que elegir la longitud y el tamaño del cabo adecuados para el barco.

Por ejemplo: Usted se decide por un cabo con una carga de rotura de 1000 daN y una carga de trabajo de 320 daN. Con carga de trabajo, el fabricante dice que el cabo se estirará un 16%.

Pero a 8 Beaufort, su barco sólo tirará con la mitad de carga, 160 daN. Por lo tanto, el cabo sólo se estirará un

16% * 160 daN / 320 daN = 8%.

Para que este 8% produzca entre 1 y 2 metros de estiramiento, ahora tenemos que calcular cuánto cabo L debe haber.

Digamos que queremos 1,6 metros de estiramiento a 8 Beaufort. Entonces, 8% * L = 1,6 metros, de lo que se obtiene L = 20 metros de cabo que se necesitan.

Esto es sólo un ejemplo. Si se opta por un cabo con una carga de trabajo inferior, la longitud del cabo necesaria será menor y viceversa.

Además, si decimos que sólo queremos 0,8 metros de elasticidad a 8 Beaufort, necesitaremos la mitad de cabo. Puede ser necesario sacrificar la longitud del cabo si no hay suficiente espacio para fondear.

Espero que esto no resulte demasiado confuso y sea de ayuda.

Saludos, Mathias

PD: Con 60 metros de cadena, puede ser demasiado en un fondeadero abarrotado si le añades 20 metros de cabo. Así que, tal vez usemos un gancho de cadena y fijemos el cabo a menos de 60 metros de cadena. Como un cabo de boza

[dukdom]

Originalmente publicado por Questionsailing

Fundamental: costa a sotavento lejos y otros barcos lejos. Los fondeaderos abarrotados para otro...

Una duda. Lo lógico no es poner la costa a barlovento? De esta manera evitas irte a las piedras y te proteges del viento.

[miwelote]

Originalmente publicado por MathiasW

¡Un barco precioso!

A partir de tus datos yo estimaría el superficie expuesta al viento efectiva en unos 6,3 m^2 y la carga de anclaje debida al viento de 8 Beaufort en unos 160 daN. (Mi herramienta en anchorchaincalculator.com necesita conocer los valores a 8 Beaufort, así es como la había diseñado).

Por tanto, para que el cabo absorba gran parte de la energía de una ráfaga, debería estirarse entre 1 y 2 metros a 8 Beaufort. Para ello, hay que elegir la longitud y el tamaño del cabo adecuados para el barco.

Por ejemplo: Usted se decide por un cabo con una carga de rotura de 1000 daN y una carga de trabajo de 320 daN. Con carga de trabajo, el fabricante dice que el cabo se estirará un 16%.

Pero a 8 Beaufort, su barco sólo tirará con la mitad de carga, 160 daN. Por lo tanto, el cabo sólo se estirará un

16% * 160 daN / 320 daN = 8%.

Para que este 8% produzca entre 1 y 2 metros de estiramiento, ahora tenemos que calcular cuánto cabo L debe haber.

Digamos que queremos 1,6 metros de estiramiento a 8 Beaufort. Entonces, 8% * L = 1,6 metros, de lo que se obtiene L = 20 metros de cabo que se necesitan.

Esto es sólo un ejemplo. Si se opta por un cabo con una carga de trabajo inferior, la longitud del cabo necesaria será menor y viceversa.

Además, si decimos que sólo queremos 0,8 metros de elasticidad a 8 Beaufort, necesitaremos la mitad de cabo. Puede ser necesario sacrificar la longitud del cabo si no hay suficiente espacio para fondear.

Espero que esto no resulte demasiado confuso y sea de ayuda.



Saludos, Mathias

PD: Con 60 metros de cadena, puede ser demasiado en un fondeadero abarrotado si le añades 20 metros de cabo. Así que, tal vez usemos un gancho de cadena y fijemos el cabo a menos de 60 metros de cadena. Como un cabo de boza

Muchisimas Gracias por ese análisis, ..la virgen!
Habrá tiempo de analizarlo,me lo guardo como oro en paño.
Un Saludo

[miwelote]

Originalmente publicado por dukdom

Una duda. Lo lógico no es poner la costa a barlovento? De esta manera evitas irte a las piedras y te proteges del viento.

Efectivamente, el viento se define de donde viene,si me entra por la derecha el barco tiende a ser desplazado hacia ese lado contrario ,la costa no pude estar situada a sotavento pues,tendremos que ver la costa en la misma direccion en la que viene el viento, asi lo entiendo yo.

[McIan]

Originalmente publicado por 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

Mira esta calculadora, es sencilla, pero creo que cumple.
https://www.yourbestsail.com/fondeo

[jiauka]

Originalmente publicado por magallanesXIX

Y tanto que es posible, esto lo he tenido que estudiar y lo he comprobado con dinamómetro.

Como he dicho, me refiero al ángulo que se produce en una pata de gallo entre dos cornamusas, en los veleros no hay ningún problema, porque las cornamusas están muy juntas y el ángulo es muy pequeño, pero en multicascos si se puede dar este problema.
Con un ángulo de 120º, ya no hay repartición de carga entre los anclajes, y por encima se multiplica la carga.

Pero si lo que te interesa es la fórmula física puedes echarle un vistazo a cualquier artículo donde hablen del triángulo de fuerzas.
Por ejemplo.
http://www.granvertical.com/2015/06/...hay-que-saber/

Saludos.

Pero esa fuerza lo que hace es intentar "acercar" los cascos. Lo que quiero decir es que 1 barco fondeado jamás va a multiplicar X 5 la fuerza que ejerce sobre el el viento y las olas, que es lo que nos interesa

[miwelote]

Originalmente publicado por McIan

Mira esta calculadora, es sencilla, pero creo que cumple.
https://www.yourbestsail.com/fondeo

magnífico !!
,interesante, gracias

[magallanesXIX]

Originalmente publicado por jiauka

Pero esa fuerza lo que hace es intentar "acercar" los cascos. Lo que quiero decir es que 1 barco fondeado jamás va a multiplicar X 5 la fuerza que ejerce sobre el el viento y las olas, que es lo que nos interesa

Efectivamente.
Lo comenté como un elemento más a tener en cuenta en la longitud de la pata de gallo, sobre todo en multicascos y el peligro de sobrecargar las cornamusas por poner un pata demasiado corta. Solo afecta a las cornamusas y a la pata de gallo, no afecta ni al ancla ni a la línea de fondeo, igual no me explique del todo bien.
Saludos.

[jiauka]

Exacto, pero NO multiplica la fuerza del barco sobre el ancla.

Resumen corto, el ángulo de la pata de gallo debe ser lo más agudo/cerrado posible. En caso de duda, pata de gallo bien larga.

[MathiasW]

Originalmente publicado por jiauka

Pero esa fuerza lo que hace es intentar "acercar" los cascos. Lo que quiero decir es que 1 barco fondeado jamás va a multiplicar X 5 la fuerza que ejerce sobre el el viento y las olas, que es lo que nos interesa

Ah, vale, ahora entiendo lo que te preocupa.

El factor 5 (como ejemplo) se aplica al peso de la cadena. Por lo tanto, lo que puede ocurrir es que la carga del viento sea muchas veces superior al peso de la cadena, y esto puede suceder.

[MathiasW]

Originalmente publicado por McIan

Mira esta calculadora, es sencilla, pero creo que cumple.
https://www.yourbestsail.com/fondeo

Hmmm, no creo que esta calculadora dé valores exactos.

Cuando lo comparo con las cargas de anclaje medidas por Robert Smith hace años, son demasiado altas:

http://www.plaisance-pratique.com/IM...0-17-Smith.pdf

Monocasco de 30 pies con viento de 42 nudos: 622 kp frente a 375 lbs = 170 kp.

Por lo tanto, es diferente por un factor 3.66

Tal vez esta calculadora se basa en las recomendaciones ABYC, que se sabe que son más altas que las cargas de viento reales por un factor similar. (Incluyen un factor de seguridad y son más para las especificaciones de diseño de los aparejos de anclaje).


Suelo utilizar mi propia calculadora...

www.anchorchaincalculator.com

[U25pies]

Para los Coeficientes de Arrastre (Drag) yo propongo números similares a ORC_VPP:

Casco cascarón: 0,8
Cables de la jarcia: 1,1
Palo: pues digamos 0,7

Aquí el problema suele ser que se deja fuera mucha chirimbolada sin contar, que si los guardamancebos, que si la barbacoa, que si un tripulante saludando, que si el casco con cuernos del patrón, y todo todo suma

Claro que se podría multiplicar el Area simplificada (Casco + cables + Palo) por un Factor amarrategui

El Area de Referencia en el caso del Casco Cascaron pues podría ser el Casco visto por el viento desde un Angulo de digamos 45 grados, y

Fuerza de Arrastre en Newtons = Coeficiente de Arrastre x Velocidad del Viento elevada al Cuadrado en metros por segundo x media (0,5) Densidad del Fluido (1,2 kilos el metro cúbico) x Área de Referencia en metros cuadrados

...

[U25pies]

Se me olvidan un montón de cosas

La Botavara con la Mayor ... La Vela de proa enrollada que suele formar una buena longaniza ...

Hay que agarrar una Foto de un típico crucero anclado y hacer un esquema en papel para contar todos los elementos

Y el Área de Referencia sería la Suma del Area de cada elemento multiplicada por su Coeficiente de Arrastre, que en caso de duda sería 1

...

[U25pies]

Se me ocurre lo siguiente:

Redondeamos al alza todos los Coeficientes de Arrastre y los hacemos todos igual a 1

Y definimos las Areas a partir de la Eslora a lo bruto, por ejemplo:

Casco = Eslora x 1,1 x 0,5
Cables = 6 x Eslora x 0,01
Palo = 1,5 x Eslora x 0,10
Vela enrollada en la proa = 1,5 x Eslora x 0,20
Botavara con Mayor = 0,30 x Eslora x 0,20

Y el Area de Referencia a lo Bruto resulta alrededor de la Eslora elevada al Cuadrado si no me he confundido

Ahora habría que ver si de esta forma por este camino el resultado sale muy raro o si suena razonable a la vista de otras estimaciones. La cosa tal vez podría ser

Fuerza de Arrastre = 1 x Eslora al Cuadrado x Velocidad elevada al Cuadrado del Viento expresado en nudos que es más cómodo x 0,16 para mezclar nudos y metros y media Densidad del aire

...

[Questionsailing]

Os estáis enfrascando en disquisiciones matemáticas obviando que durante miles de años han fondeado gente totalmente analfabeta, pero con arte...

[U25pies]

Sí

Pero es divertido, entretenido ... y mantiene la cabeza ágil y en funcionamiento

(El cálculo de arriba que he propuesto ahora me doy cuenta que tiene un Error bien gordo tamaño catedral de Burgos)

[U25pies]

Fuerza

Propuesta provisional 1.0 para una Estimación de la Fuerza de Arrastre del Viento en un digamos típico velero de Crucero fondeado, Fuerza expresada en Newtons =

= 1,5 x Eslora del velero en Metros x Velocidad del Viento elevada al Cuadrado expresada en nudos x 0,16

Esto tiene mejor pinta

...

[U25pies]

Veamos

Para 6 metros de Eslora y 30 nudos de Viento

Este Modelo que es sabido que exagera:

http://alain.fraysse.free.fr/sail/ro...ces/forces.htm

1570 Newtons

Y mi Modelo brutico

1300 Newtons

...

[MathiasW]

Originalmente publicado por U25pies

Veamos

Para 6 metros de Eslora y 30 nudos de Viento

Este Modelo que es sabido que exagera:

http://alain.fraysse.free.fr/sail/ro...ces/forces.htm

1570 Newtons

Y mi Modelo brutico

1300 Newtons

...

Hmm, demasiado si lo comparamos con los valores medidos típicos:

http://www.plaisance-pratique.com/IM...0-17-Smith.pdf

(Las unidades son libras y pies)

[MathiasW]

Así que esto me llevó un poco de tiempo componerlo...

He vuelto a leer el muy buen trabajo de Alain, que está calculando la carga de anclaje - también en presencia de cargas dinámicas - en el dominio fuerza-tiempo:

http://alain.fraysse.free.fr/sail/ro...ces/forces.htm

Modela una ráfaga como una fuerza de viento más fuerte que se activa en un momento determinado y se mantiene activa "para siempre".

Empieza analizando el caso lineal (como un cabo), en el que la racha provoca un rebasamiento de la posición que adoptaría el barco si la racha hubiera sido un viento estático. Como habla del caso lineal, el punto de máximo rebasamiento es exactamente un punto especular del punto estático inicial, donde la posición en la que la racha y la tensión del cabo se equilibran está exactamente en el medio.

El primer diagrama muestra lo que ocurre. Es un gráfico del desplazamiento del barco (alejándose del ancla) en función de la carga. Así, cuando integro bajo el área (fuerza por distancia), obtengo directamente la energía almacenada en el cabo elástico. Es simplemente el área cuando se mira el gráfico de lado.

Las zonas en rojo claro son energías que (aún) no se cargan en el cabo (la zona en rojo oscuro), sino que pasan a la energía cinética del barco. En el punto amarillo, la fuerza de retroceso del cabo es igual a la carga de la ráfaga. Pero como el barco tiene cierta velocidad, se sobrecarga hasta alcanzar el punto rojo, la tensión más extrema del cabo. Las dos zonas marcadas con "E" deben ser iguales, si no se pierde energía en alguna parte.

Observa las cargas en los puntos verde, amarillo y rojo. La diferencia entre el verde y el amarillo es la misma que entre el amarillo y el rojo. Este es el mejor escenario posible y conduce a la tensión máxima de rebasamiento más pequeña posible.

La no linealidad empeora el resultado. El siguiente diagrama es el mismo que antes, pero ahora no con un muelle ideal, sino con una cadena actuando como muelle. De nuevo, la racha sigue soplando incluso cuando el barco ha alcanzado la posición extrema con el mayor desplazamiento lejos del ancla. Pero ahora la distancia entre el punto amarillo y el rojo es mucho mayor que la distancia entre el punto amarillo y el verde. De hecho, el punto más extremo, el punto rojo, tiene ahora unas 4 veces la carga del viento estático. ¡Eso es mucho!

En realidad, hay dos gráficos en este diagrama. Uno para aguas profundas y otro para aguas poco profundas. No hay grandes diferencias entre los dos.

Por último, muestro los mismos gráficos, pero ahora suponiendo que la ráfaga sólo sopla durante unos segundos, lo que da lugar a este "pico de energía" a la derecha. En este caso, el barco sigue retrocediendo cuando la racha ya se ha detenido.

En general, los puntos rojos están mucho más a la izquierda que en los gráficos anteriores, lo cual es obvio, ya que la energía total transferida al barco es menor. Pero ahora también se puede ver que en aguas poco profundas el punto rojo está mucho más a la derecha que en aguas profundas.

Ese era mi punto inicial cuando empecé este hilo. Las aguas poco profundas pueden ser peligrosas en presencia de rachas. Pero un cabo muy elástico puede ayudar a solventar esta deficiencia de la cadena.

Pero, como vemos ahora, depende de la naturaleza de la ráfaga. Cuando se trata simplemente de la activación de una fuerza de viento superior, entonces no importa si es poco profunda o no. Pero cuando se trata de una ráfaga de viento breve y repentina, sí importa.

La realidad está, como tantas otras veces, en algún punto intermedio...

BTW - Este último gráfico también explica por qué los grandes buques comerciales no ven este efecto en absoluto. Debido a su gran masa m, de acuerdo con F = m * a, su aceleración en una ráfaga será mucho menor, y por lo tanto el desplazamiento hacia atrás lejos del ancla es también mucho menor. El resultado es una transferencia de energía E muy pequeña y, por tanto, un rebasamiento muy pequeño.

Las embarcaciones de recreo más antiguas, que son bastante pesadas para su superficie aerodinámica, también se ven menos afectadas por estas cargas dinámicas, precisamente por la misma razón. Apenas se mueven en una ráfaga.

Saludos, Mathias